Канадські вчені розробили новий тип відеокамер, здатний отримувати зображення зі швидкістю кілька мільйонів кадрів в секунду з рекордно високою просторовою роздільною здатністю. Подібний пристрій у десятки разів дешевший за вже існуючі високошвидкісні камери, пишуть вчені у статті в журналі Optica.
“Наша камера використовує абсолютно новий підхід для отримання знімків, при цьому вона зіставна за швидкістю роботи та роздільною здатністю з комерційними високошвидкісними камерами. Її можна зібрати з широкодоступних компонентів і при цьому вартість такої камери буде в десятки разів нижчою, ніж у її конкурентів, ціни на які починаються від $100 тис.”, – заявив професор Квебецького університету Лян Цзіньян, чиї слова наводить прес-служба журналу.
Лян Цзіньян та його колеги розробили новий підхід для отримання зображень, що не вимагає зменшувати тимчасову або просторову роздільну здатність для досягнення максимально високої частоти кадрів.
Для вирішення цієї проблеми фізики скористалися тим фактом, що світло одночасно має властивості і хвиль, і частинок. Однією з перших у світі демонстрацій цього стали досліди фізиків XIX століття з дифракційними ґратами, наборами з паралельних виступів та западин чи щілин, через які пропускається промінь світла.
Доступна високошвидкісна камера
Вчені з’ясували, що дифракційні грати можна використовувати для того, щоб розбивати світло, що падає в камеру, на окремі кадри. Автори роботи зібрали прототип високошвидкісної камери з доступних в онлайн магазинах компонентів, у тому числі фотосенсорів і цифрових мікродзеркал для проекторів. Мінімальні модифікації цих складових перетворили їх на дифракційні ґрати із змінним кутом нахилу ліній.
Перші тести камери показали, що вона здатна отримувати знімки та відеоролики зі швидкістю в 4,8 млн кадрів, не знижуючи при цьому просторової роздільної здатності зображень, що отримуються. Використовуючи цей прилад, вчені простежили за формуванням міхура плазми, що породжується зіткненням надкороткого спалаху лазера завдовжки кілька фемтосекунд (мільярдних часток мікросекунди) з поверхнею води.
Також вчені вивчили процес формування бульбашок вуглекислого газу в газованих напоях та зняли на відео процес руйнування клітин ріпчастої цибулі під дією спалахів того ж фемтосекундного лазера. Як вважають дослідники, висока швидкість та якість роботи системи дозволяють використовувати її в наномедичних пристроях та при вирішенні інших складних завдань.
Зокрема, на думку авторів, у довгостроковій перспективі ця технологія дозволить створювати не лише високошвидкісні камери, а й нові типи лідарів, лазерних радарів. Ці прилади дозволять автономним літальним апаратам і космічним зондам і кораблям точно і швидко виявляти джерела небезпеки, що заважають польоту чи посадці на Землю чи інші планети.
Підписуйся на наш Telegram-канал