该相机每秒捕捉156.3万亿帧

科学家们创造了一种速度极快的科学相机，能够以156.3 太赫兹 (THz) 的单个像素编码率拍摄图像，相当于每秒 156.3 万亿帧。这款研究级相机被称为 SCARF(扫描编码孔径实时飞秒摄影)，可能会在研究微事件的领域带来突破，这些事件对于当今最昂贵的科学传感器来说来去太快。

SCARF 已成功捕获超快事件，例如半导体的吸收和金属合金的退磁。这项研究可能会在冲击波力学或开发更有效的药物等多种领域开辟新的领域。

领导该研究团队的是加拿大国家科学研究所(INRS)的梁金阳教授。他是全球公认的超快摄影领域的先驱，他在六年前的一项单独研究中取得了突破。目前的研究发表在《自然》杂志上，INRS 的新闻稿中进行了总结，并由《科学日报》首先报道。

梁教授和他的公司将他们的研究定制为对超快相机的全新尝试。通常，这些系统使用顺序方法：一次捕获一帧并将它们拼凑在一起以观察运动中的物体。但这种方法有局限性。“例如，飞秒激光烧蚀、冲击波与活细胞的相互作用以及光学混沌等现象就无法通过这种方式进行研究，”梁说。

这款新相机建立在梁之前的研究基础上，颠覆了传统的超快相机逻辑。“SCARF 克服了这些挑战，”INRS 通讯官员 Julie Robert 在一份声明中写道。“它的成像方式能够超快扫描静态编码孔径，同时不会剪切超快现象。这可为带有电荷耦合器件 (CCD) 的相机上的各个像素提供高达 156.3 THz 的全序列编码率。这些结果可以在反射和透射模式下以可调帧速率和空间尺度单次拍摄获得。”

简而言之，这意味着相机使用计算成像模式，通过让光线在略有不同的时间进入传感器来捕获空间信息。目前无需处理空间数据，这使得相机能够以每秒高达 156.3 万亿次的速度捕捉极快的“啁啾”激光脉冲。然后，图像的原始数据可以通过计算机算法进行处理，该算法对时间交错的输入进行解码，将数万亿帧中的每一帧转换为完整的图片。

值得注意的是，正如论文所描述的那样，它“使用现成的无源光学元件”做到了这一点。该团队将 SCARF 描述为与现有技术相比成本低、功耗低且测量质量高。

尽管 SCARF 更注重研究而不是消费者，但该团队已经与 Axis Photonique 和 Few-Cycle 两家公司合作开发商业版本，大概是为其他高等教育或科研机构的同行提供的。