Новая скоростная камера способна фиксировать 100 млрд кадров в секунду

Группа ученых из Университета Вашингтона в Сент-Луисе (WUSTL) создала, пожалуй, одну из самых быстрых камер в мире. Система способна делать 100 миллиардов снимков в секунду. А это означает, что на снимке можно зафиксировать даже луч света «в полете». То, что изображено на анонсной фотографии — отраженный от зеркала свет. 

Самая быстрая камера, существовавшая до создания новой системы, могла фиксировать около 10 миллионов кадров в секунду. Возможности системы были ограничены узким местом — быстродействием накопителя, скоростью чтения/записи.



Теперь человек впервые видит световой импульс «в полете». Во всяком случае, так утверждает руководитель исследовательской группы Лихонг Ванг (Lihong Wang). Ученый надеется на то, что достижение его команды поможет достичь новых высот в науке, сделать новые, важные открытия. 

Сама система довольно сложная, здесь большое количество оптических систем и электронных компонентов. 



Центральным элементом системы является микрозеркальное цифровое устройство (DMD), которое вмещает более миллиона микроскопических зеркал, каждое размером меньше 7 микрон.

Размеры DMD сравнимы с размером небольшой монетки. Пучок света передается линзами через длинную трубку на это микрозеркальное устройство, которое кодирует изображение, отражая луч света в светоделитель, после чего фотоны попадают в прорезь камеры. Уже здесь фотоны преобразуются в электроны, разделяясь двумя электродами. Напряжение на электродах возрастает, так что электроны попадают на разные позиции в разное время. 

Затем данные передаются на устройство с зарядовой связью, для передачи на ПК. Компьютер анализирует полученную информацию, и на выходе ученые получают изображения. Время цикла — всего 5 наносекунд.

Авторы изобретения утверждают, что область применения их открытия очень широка. Например, систему можно использовать для получения изображения флуоресцентных протеинов (для наглядной демонстрации протекания химико-биологических реакций).

Также открытие можно использовать и в астрономии, для обработки изображений, получаемых орбитальными телескопами.

Автореферат исследования можно найти здесь, есть и видео, которое, к сожалению, нельзя вставить на Geektimes.