Dans sa quête pour apporter des caméras toujours plus rapides au monde, Lihong Wang de Caltech a développé une technologie qui peut atteindre des vitesses fulgurantes de 70 000 milliards d'images par seconde, assez rapide pour voir voyager léger. Tout comme l'appareil photo de votre téléphone portable, bien que, il ne peut produire que des images plates.

Maintenant, Le laboratoire de Wang est allé plus loin en créant une caméra qui non seulement enregistre des vidéos à des vitesses incroyablement rapides, mais le fait en trois dimensions. Wang, Professeur Bren de génie médical et de génie électrique au département de génie médical Andrew et Peggy Cherng, décrit l'appareil dans un nouvel article de la revue Communication Nature .

La nouvelle caméra, qui utilise la même technologie sous-jacente que les autres appareils photo ultrarapides compressés (CUP) de Wang, est capable de prendre jusqu'à 100 milliards d'images par seconde. C'est assez rapide pour prendre 10 milliards de photos, plus d'images que toute la population humaine du monde, le temps qu'il te faut pour cligner des yeux.

Wang appelle la nouvelle itération « photographie ultrarapide comprimée stéréo-polarimétrique à une seule photo, " ou SP-CUP.

Dans la technologie CUP, toutes les images d'une vidéo sont capturées en une seule action sans répéter l'événement. Cela rend une caméra CUP extrêmement rapide (une bonne caméra de téléphone portable peut prendre 60 images par seconde). Wang a ajouté une troisième dimension à cette imagerie ultrarapide en faisant en sorte que la caméra « voit » davantage comme le font les humains.

Quand une personne regarde le monde qui l'entoure, ils perçoivent que certains objets sont plus proches d'eux, et certains objets sont plus éloignés. Une telle perception de la profondeur est possible grâce à nos deux yeux, dont chacun observe les objets et leur environnement sous un angle légèrement différent. Les informations de ces deux images sont combinées par le cerveau en une seule image 3-D.

La caméra SP-CUP fonctionne essentiellement de la même manière, dit Wang.

"La caméra est stéréo maintenant, " dit-il. " Nous avons un objectif, mais il fonctionne comme deux moitiés qui fournissent deux vues avec un décalage. Deux canaux imitent nos yeux."

Tout comme notre cerveau le fait avec les signaux qu'il reçoit de nos yeux, l'ordinateur qui exécute la caméra SP-CUP traite les données de ces deux canaux en un seul film en trois dimensions.

SP-CUP présente également une autre innovation qu'aucun humain ne possède :la capacité de voir la polarisation des ondes lumineuses.

La polarisation de la lumière fait référence à la direction dans laquelle les ondes lumineuses vibrent lorsqu'elles se déplacent. Considérez une corde de guitare. Si la ficelle est tirée vers le haut (disons, par un doigt) puis relâché, la corde vibrera verticalement. Si le doigt l'arrache de côté, la corde vibrera horizontalement. La lumière ordinaire a des ondes qui vibrent dans toutes les directions. Lumière polarisée, cependant, a été modifié de sorte que ses ondes vibrent toutes dans la même direction. Cela peut se produire par des moyens naturels, comme lorsque la lumière se réfléchit sur une surface, ou à la suite d'une manipulation artificielle, comme c'est le cas avec les filtres polarisants.

Bien que nos yeux ne puissent pas détecter directement la polarisation de la lumière, le phénomène a été exploité dans une gamme d'applications :des écrans LCD aux lunettes de soleil polarisées et aux lentilles de caméra en optique aux dispositifs qui détectent les contraintes cachées dans les matériaux et les configurations tridimensionnelles des molécules.

Wang dit que la combinaison de l'imagerie tridimensionnelle à grande vitesse et de l'utilisation d'informations de polarisation de la SP-CUP en fait un outil puissant qui peut être applicable à une grande variété de problèmes scientifiques. En particulier, il espère que cela aidera les chercheurs à mieux comprendre la physique de la sonoluminescence, un phénomène dans lequel les ondes sonores créent de minuscules bulles dans l'eau ou d'autres liquides. Comme les bulles s'effondrent rapidement après leur formation, ils émettent un éclat de lumière.

"Certaines personnes considèrent cela comme l'un des plus grands mystères de la physique, " dit-il. " Quand une bulle s'effondre, son intérieur atteint une température si élevée qu'il génère de la lumière. Le processus qui fait que cela se produit est très mystérieux parce que tout se passe si vite, et nous nous demandons si notre appareil photo peut nous aider à le comprendre."