A kanadai Institut National De La Recherche Scientifique (INRS) tudósai a Concordia Egyetemmel és a Meta Platforms Inc.-vel együttműködve bemutattak egy olyan kamerát, amely forradalmasíthatja a nagysebességű képalkotást.

Az Optica című szaklapban nemrégiben megjelent tanulmányban bemutatott diffrakcióvezérelt, valós idejű ultranagysebességű térképező (DRUM) kamera egyetlen expozícióban, másodpercenként 4,8 millió képkockával képes rögzíteni egy dinamikus eseményt. Hagyományosan a nagy sebességű jelenségek, például a vízcseppek hullásának vagy a molekuláris kölcsönhatások megörökítéséhez ultra drága kamerákra volt szükség, amelyek ára gyakran meghaladja a 100 ezer dollárt. 

Az ultrarövid képalkotás tehát nagyon drága, mert bonyolult a megvalósítása, és korlátokba ütközik a képkockák rögzítése, a fényátvitel vagy az időbeli felbontás. A DRUM kamera bevezetésével azonban ez megváltozhat, mert a képalkotási sebessége és térbeli felbontása hasonló a kereskedelmi forgalomban kapható nagysebességű kamerákéhoz, de a polcról beszerezhető alkatrészeket használ, így valószínűleg jóval olcsóbban lesz beszerezhető, mint társaik.

A kutatócsoport egy újszerű, optikai diffrakció néven is ismert időkapus módszert dolgozott ki. A hagyományos kamerákban a kapuk szabályozzák, hogy a fény mikor érje el az érzékelőt. A kapu bizonyos számú alkalommal gyorsan kinyílik és bezáródik, mielőtt a képet kiolvassák, így a jelenetről nagy sebességű film készül.

A kutatók rájöttek arra, hogy a diffrakciós rácson lévő periodikus fazetták dőlésszögének manipulálása alkalmas lehet arra, hogy a képkockákat különböző időpontokban kapuként használják. Ezeket a képkockákat aztán zökkenőmentesen össze lehet kombinálni, hogy ultragyors filmeket hozzanak létre.

Az elképzelés megvalósításának kulcsa egy digitális mikrotükör eszköz (DMD) rendhagyó alkalmazása volt. A projektorokban általánosan megtalálható DMD-k mechanikus mozgás nélkül képesek létrehozni a diffrakciós kaput, így a rendszer költséghatékony és stabil.

„Hosszú távon úgy vélem, hogy a DRUM-fotózás hozzájárul majd a biomedicina és az automatizálást lehetővé tevő technológiák, például a lidar fejlődéséhez, ahol a gyorsabb képalkotás lehetővé tenné a veszélyek pontosabb érzékelését" - mondta Jinyang Liang kutatásvezető.

Forrás: Interesting Engineering / Optica