بشكل عام، إذا كنت تريد التقاط صور واضحة للحركة السريعة المجنونة، مثل التفاعلات الجزيئية أو قطرات الماء، فأنت بحاجة إلى جهاز باهظ الثمن للغاية. طور الباحثون نظامًا تم تصميمه باستخدام تقنية جهاز العرض الذي يمكن أن يقلل التكاليف بشكل كبير.

قام فريق بحث مكون من أعضاء من المعهد الوطني الكندي للبحث العلمي (INRS) وجامعة كونكورديا وMetaPlatforms بتطوير كاميرا جديدة قادرة على التقاط الأحداث في تعريض واحد بمعدل 4.8 مليون إطار في الثانية، بدقة زمنية تبلغ 0.37 ميكروثانية وعمق تسلسل يبلغ 7 إطارات.

من ناحية الأداء، فإن هذا لا يتساوى مع ما أنجزه معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا قبل بضع سنوات، ولكن تقنية DRUM مبنية باستخدام مكونات جاهزة وتكلف جزءًا صغيرًا من الأنظمة التجارية.

وقال جينيانغ ليانغ من INRS: "تتخذ كاميرتنا نهجًا جديدًا تمامًا للتصوير عالي السرعة". "تشبه سرعة التصوير والدقة المكانية الكاميرات التجارية عالية السرعة، ولكن باستخدام مكونات جاهزة، قد تكلف أقل من عُشر الكاميرات فائقة السرعة اليوم، والتي تبدأ بسعر 100000 دولار تقريبًا."

يركز التطوير على طريقة جديدة لتحديد الوقت تسمى الحيود البصري المتغير بمرور الوقت. في الكاميرا العادية، تتحكم بوابة على شكل مصراع في كمية الضوء التي تصل إلى المستشعر. تتضمن بوابة الوقت فتح الباب وإغلاقه بسرعة عدة مرات لالتقاط فيديو قصير عالي السرعة.

اقترح الفريق طريقة للبوابة الزمنية باستخدام حيود الضوء، والتي تتضمن "التغيير السريع لزاوية ميل الأوجه الدورية على محزوز الحيود" لإنتاج نسخ متعددة من الضوء الوارد يتحرك في اتجاهات مختلفة. يعمل هذا على فتح الإطارات بشكل فعال في نقاط زمنية مختلفة لإنتاج أفلام قصيرة جدًا وسريعة للغاية بفواصل زمنية.

وقال ليانغ: "لحسن الحظ، يمكن تحقيق هذا النوع من أبواب حيود المسح بطريقة غير تقليدية باستخدام أجهزة المرآة الدقيقة الرقمية (DMDs)، وهو عنصر بصري شائع موجود في أجهزة العرض". "يتم إنتاج DMD بكميات كبيرة ولا يتطلب أي حركة ميكانيكية لإنتاج الأبواب المشتقة، مما يجعل النظام فعالاً من حيث التكلفة ومستقرًا."

كاميرا رسم الخرائط فائقة السرعة المشتقة في الوقت الحقيقي (DRUM) قادرة على التقاط سبعة إطارات لكل فيلم. وقام فريق المشروع متعدد التخصصات باختبار الجهاز من خلال تسجيل تفاعل الليزر مع الماء المقطر، "مما يوضح تطور قنوات البلازما وتطور الفقاعات استجابة لليزر النبضي".

التقطت كاميرا DRUM أيضًا ديناميكيات الفقاعات للمشروبات الغازية والتفاعل بين عينات خلايا البصل ونبضات الليزر فائقة القصر. ويستمر العمل لتحسين هذه التكنولوجيا بشكل أكبر، لكن الباحثين يرون تطبيقات محتملة في الطب الحيوي وأنظمة ليدار النقل المستقلة.

وقد نُشرت ورقة بحثية عن المشروع في مجلة Optica.