【光电前沿】更低成本高速成像测绘相机研制成功！

记录下落的水滴或分子相互作用等快速运动的清晰图像，需要每秒可捕捉数百万张图像的超快相机。这类相机极其昂贵，并且应用有限。

近期据《Optica》杂志发表的一篇论文报道，加拿大科学研究所（INRS）开发了一种更低成本高速成像测绘相机，可用于实时监测、增强现实、甚至可用于防止与物体或人碰撞的光波检测和测距系统。

这种新型衍射门控实时超快速测绘相机（DRUM），可捕获每秒480万帧的单次曝光记录动态事件。研究人员通过对飞秒激光脉冲与生物样品中的液体相互作用以及对生物样本中激光烧蚀的快速动态进行成像，验证了这种能力。

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“时间门”来控制光线何时照射到传感器。根据时间选通方法，在传感器读出图像之前，门会多次快速打开和关闭，从而捕捉一个简短、快速的场景。

考虑到光的时空二象性，研究人员明白了如何利用光的衍射来完成时间选通。通过快速改变衍射光栅中周期性面的倾斜角度，可以生成沿不同方向传播的入射光的多个副本。通过这种方式可以扫描各种空间位置并将不同时间点的图像同步成像，将这些帧组合在一起形成超快电影。

新相机的成像速度和空间分辨率与商用高速相机相似，但它使用了现成的组件，成本不到当今超快相机的1/10。研究团队正在继续改进该设备的性能，特别是在记录速度和序列深度方面。他们还希望评估以彩色图像记录信息（图像目前仅为黑白）以及将该系统应用于其他领域（如激光雷达技术）的可能性。

（八三五八所 张雨彤）

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