Камера, способная записать 100 млрд кадров в секунду

Современные смартфоны позволяют записывать видео со скоростью 240 кадров в секунду, а некоторые профессиональные решения дают возможность сделать запись с десятками тысяч кадров. В первом случае этой скорости достаточно для съемки, например, разбивающейся капли воды, второе решение позволит записать, например полет пули. Однако появилась камера, которая позволит снять на видео даже движение света.
Камера, способная записать 100 млрд кадров в секунду
Отражение света от зеркала


Исследователи Вашингтонского университета, используя технологию «сжатой сверхбыстрой фотографии» (CUP), смогли записать движение света и процесс его взаимодействия с объектами. Эта новый виток развития щелевой «бескадровой» съемки (фотохронографии), в которой сенсор движется вместе со светом, чтобы записать его движение. Камера способна делать до 100 миллиардов кадров в секунду.

CUP делает снимок объекта через особую линзу камеры, которая собирает фотоны и направляет их по трубчатой структуре к «микрозеркальному цифровому устройству» (DMD), которое меньше монеты, однако в нем установлены около одного миллиона микрозеркал, площадь каждого из которых составляет всего 7 микрон. Микрозеркала используются для кодирования изображения, а после этого отражают фотоны на светоразделитель, который уже и записывает полученный результат на расширенную щель фотохронографа. Фотоны преобразуются в электроны, которые затем «разрезаются» двумя электродами, конвертируя время в пространство за счет использования постоянных скачков напряжения от низкого к высокому. А «прибор с зарядовой связью» (ССD) сохраняет все исходные данные. Вся описанная процедура протекает за 5 наносекунд (5 миллиардных секунды).
Камера, способная записать 100 млрд кадров в секунду

Применение данной технологии имеет большое значение, в первую очередь для науки. Например, при ее использовании можно отследить очень быстрые биологические взаимодействия или протекание химических реакций. Ученые также видят потенциал в использовании своего изобретения в космической среде.

Возможно, в ближайшем будущем благодаря использованию этого устройства, получится совершить научный прорыв и ответить на многие вопросы, которые пока имеют только теоретическое описание происходящих процессов. Однако это поставит новые вопросы перед наукой, на которые придется снова искать ответы.