研究人员开发的DRUM 相机能够以每秒480 万帧的速度捕捉单次曝光的动态事件。

图片来源：加拿大国家科学研究所

捕捉快速运动的清晰图像，例如下落的水滴或分子相互作用，需要每秒可以捕捉数百万张图像的超快相机，这是非常昂贵的。在最近发表在《光学》杂志上的一篇论文中，加拿大科学家开发了一种新型相机，可以以更便宜的方式实现超快速成像，适用于药物输送的实时监控，高速激光雷达系统用于自动驾驶等各种应用。

这款新型衍射控制实时超高速测绘（DRUM）相机由加拿大国家科学研究所、康考迪亚大学和元界平台联合开发，能够以每秒480 万帧的速度捕捉单次曝光动态事件。他们通过对飞秒激光脉冲与生物样品中液体的相互作用以及激光烧蚀的快速动力学进行成像来证明了这种能力。

研究人员开发了一种新的时间选通方法，称为时变光学衍射。相机使用门来控制光线何时照射到传感器。在时间选通中，在传感器读出图像之前，门会快速连续打开和关闭一定次数。这会捕捉场景的高速短片。

考虑到光的时空二象性，研究人员想出了如何利用光衍射来完成时间选通。快速改变衍射光栅上周期性面的倾斜角度会产生沿不同方向传播的入射光的多个副本，从而提供了一种扫描不同空间位置以排除不同时间点的帧的方法。然后可以将这些帧组合在一起形成超快的电影。

研究人员使用数字微镜器件以非常规方式完成了这种类型的扫描衍射门。他们创建了一个序列深度为7 帧的DRUM 相机，并用它来记录激光与蒸馏水的相互作用。

新相机的成像速度和空间分辨率与商用高速相机类似，但它使用现成的组件，成本不到当今起价近10万美元的超快相机的1/10。

（记者张梦然）

来源：科技日报