DRUM摄像机利用数字微镜器件以近500万帧/秒的速度拍摄图像

一般来说，如果想捕捉疯狂快速运动的清晰图像，例如分子相互作用或水滴时需要一个超级昂贵的装备。研究人员开发了一种使用投影仪技术构建的系统，可以显著降低成本。

由加拿大国家科学研究院（INRS）、康考迪亚大学和MetaPlatforms公司的成员组成的研究小组开发出了一种新型相机，能够以每秒480万帧的单次曝光捕捉事件，时间分辨率为0.37微秒，序列深度为7帧"。

性能上看，这并没有办法与加州理工学院几年前的成就相提并论，但DRUM技术是使用现成的组件构建的，并且成本只是商用系统的一小部分。

“我们的相机采用了一种全新的方法来实现高速成像，”INRS的JinyangLiang说。“它的成像速度和空间分辨率与商用高速相机相似，但使用现成的组件，其成本可能不到当今超高速相机的十分之一，而超高速相机的起价接近10万美元。”

该开发以一种称为时变光学衍射的新时间选通方法为中心。在普通相机中，快门形状的选通控制照射到传感器的光量。时间选通涉及快速打开和关闭门几次以捕获简短的高速视频。

团队提出了一种利用光衍射进行时间选通的方法，其中涉及“快速改变衍射光栅上周期面的倾斜角度”，以产生沿不同方向移动的入射光的多个副本。这有效地在不同时间点对帧进行门控，以生成非常短的超快延时电影。

“幸运的是，可以通过使用数字微镜器件（DMD）（投影仪中常见的光学元件）以非常规的方式完成这种类型的扫描衍射门，”梁说。“DMD是批量生产的，不需要机械运动来生产衍射门，使系统具有成本效益且稳定。”

衍射门控实时超高速测绘(DRUM)相机能够为每部电影捕获七帧。该项目的多学科团队通过记录激光与蒸馏水的相互作用来测试该设备，“显示了等离子体通道的演变以及响应脉冲激光的气泡的发展”。

DRUM相机还捕获了碳酸饮料的气泡动力学以及洋葱细胞样本与超短激光脉冲之间的相互作用。进一步完善该技术的工作正在进行中，但研究人员看到了它在生物医学和自动运输激光雷达系统中的潜在应用。

关于该项目的论文已发表在《Optica》杂志上。