Фотокамера, способная делать до шести миллионов снимков в секунду, поступит в скором времени на вооружение ученых в различных областях науки. Именно такую разработку продемонстрировали на днях инженеры из Калифорнийского университета. Новинка необычна еще и тем, что улавливает отраженный свет всего одним монолитным детектором, в то время как обычным цифровым камерам требуются миллионы пикселей.
Принцип работы фотокамеры, названной Steam, базируется на суперконтинууме лазерного луча. Эта методика позволяет расширять спектральный диапазон первоначального излучения. Обычно применяется высокочастотный инфракрасный лазер, луч которого пропускается через особо подобранную среду. Так он расширяет свой спектр до нескольких цветов, смешение которых дает яркий белый свет.
Расположенные на пути лазера два оптических элемента разделяют его луч на радужный спектр, который и проецируется на исследуемый образец. Свет отражается от поверхности образца и возвращается обратно тем же путем, причем его скорость зависит от того, на какой участок он падал – темный или светлый.
Дальше вступает в силу чистая математика. Поскольку первоначальное состояние лазерной радуги всегда известно и неизменно, то различие между отправленным лучом и отраженным позволяет получить представление об отражающей поверхности. Таким образом, луч за лучом составляется картину объекта.
Лазер испускает свет полмиллиарда раз в секунду, и теоретически с такой скоростью могла бы снимать и камера. Но ряд электротехнических ограничений привел к тому, что предельной скоростью съемки для Steam стали шесть миллионов кадров в секунду.
Steam может делать снимки бесконечно, в то время как предыдущее поколение камер, имеющееся в распоряжении ученых, было ограничено сериями по восемь снимков. Из-за этого они использовались только для документирования прогнозируемых событий. Новинка же может быть использована для постоянной съемки в терпеливом ожидании чего-то мало предсказуемого.
Полученное устройство будет особенно полезно для наблюдения сверхбыстрых процессов, а также поможет медикам обнаруживать в образцах крови редкие формы болезней. Возбудители подобных заболеваний слишком быстро перемещаются в крови, поэтому стандартный инструментарий не успевает регистрировать их.
Это же относится и к раковым опухолям, где метастазы могут быть представлены всего несколькими клетками среди сотен тысяч здоровых. Обнаружить их визуально, при помощи микроскопа, не представляется возможным, в то время как Steam замечательно справится с этой задачей.
Сейчас разработчики под руководством профессора Бахрама Джалали работают над усовершенствованной версией своего изобретения. Steam-2 сможет создавать трехмерные фотографии, количество эффективных пикселей в нем возрастет до 100000, и, кроме того, его можно будет использовать как видеокамеру с разверткой 10 миллионов кадров в секунду.
Павел Урушев
Источник: «Правда.Ру».
Рейтинг публикации:
|
