W swoim laboratorium w Énergie Matériaux Télécommunications Research Center w Institut National de la recherche scientifique (INRS) profesor Jinyang Liang i jego współpracownicy opracowują nową ultraszybką kamerę jednopikselową.

To nowe urządzenie, zwane obrazowaniem jednopikselowym akcelerowanym za pomocą przemiatanych wzorców agregatów (SPI-ASAP), jest w stanie przesyłać strumieniowo wideo z prędkością 12 000 klatek na sekundę przy użyciu modulacji światła, co zapewnia mu dużą elastyczność. Opublikowane w czasopiśmie Komunikacja naturypraca ta stanowi przełom w ultraszybkim obrazowaniu jednopikselowym.

„Ten nowy aparat to innowacyjny prototyp, który może przynieść korzyści branży fotonicznej w Quebecu i pozostałej części Kanady” — mówi dr Liang, naukowiec specjalizujący się w ultraszybkim obrazowaniu i biofotonice oraz współautor badania.

Potężna technologia

Profesor Jinyang Liang od kilku lat koncentruje swoje badania na technikach modulacji laserowej w nowych urządzeniach do obrazowania optycznego. Obrazowanie jednopikselowe (SPI) stało się potężną techniką wykorzystującą modulację światła i detektor jednopunktowy zamiast czujnika dwuwymiarowego. Jednak większość systemów SPI jest ograniczona przez użycie wyłącznie cyfrowych urządzeń mikrozwierciadlanych (DMD), co oznacza, że ​​prędkość, z jaką kamera jednopikselowa może rejestrować obrazy, wynosi zaledwie kilkadziesiąt herców.

Inne metody wykorzystują szybko poruszające się fizyczne maski kodujące do modulacji światła. Chociaż maski te są szybkie, ustalają również rozdzielczość, co sprawia, że ​​takie systemy są nieelastyczne w dostosowywaniu do różnych parametrów eksperymentalnych.

W przeciwieństwie do tych podejść, nowa kamera opracowana przez naukowców z INRS łączy cyfrowe urządzenie mikrozwierciadlane ze skanowaniem laserowym w celu szybkiego i rekonfigurowalnego odwzorowania wzorców. Dzięki temu system może działać w różnych rozdzielczościach przestrzennych, a także przy różnych prędkościach i trybach obrazowania. W rezultacie jest w stanie przesyłać strumieniowo wideo w czasie rzeczywistym z prędkością 100 klatek na sekundę (fps) i do 12 000 fps offline.

„Zdolność do obrazowania w czasie rzeczywistym z szybkością 100 kl./s przewyższa istniejące technologie i rzuca światło na wiele zastosowań przemysłowych, w których potrzebna jest analiza na miejscu i informacja zwrotna online” — mówi Patrick Kilcullen, pierwszy autor artykułu i doktorant w INRS.

Szerokie zastosowania

Kolejną cechą jest to, że system jest bardzo ogólny i można go łatwo dostosować do wielu konfiguracji.

Z naukowego punktu widzenia urządzenie może mieć szerokie zastosowanie, zwłaszcza w zakresie niewidzialnym, ponieważ nie ma odpowiedniej kamery. Bardzo szybkie obrazowanie umożliwia rejestrację zdarzeń przejściowych, takich jak analiza zjawisk spalania, wykrywanie niebezpiecznych gazów i charakteryzacja materiałów półprzewodnikowych.

Zespół składający się z dr hab. student Patrick Kilcullen i profesorowie Tsuneyuki Ozaki i Jinyang Liang opatentowali tę technikę i obecnie poszukują współpracy w celu jej komercjalizacji.