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| Unos investigadores han desarrollado una cámara de mapeo ultrarrápido en tiempo real activada por difracción (DRUM) que puede captar un evento dinámico en una sola exposición a 4,8 millones de fotogramas por segundo. En la imagen, los investigadores Xianglei Liu y Jinyang Liang trabajando en la configuración óptica. Fotografía: Xianglei Liu y Jinyang Liang, Institut national de la recherche scientifique (INRS) |
Por lo general, para captar imágenes nítidas de movimientos rápidos como las interacciones moleculares o las gotas de agua, se necesita un equipo carísimo. Los investigadores han desarrollado un sistema basado en la tecnología de proyectores que podría reducir considerablemente el coste.
Un equipo de investigación formado por miembros del Institut national de la recherche scientifique (INRS) de Canadá, la Universidad Concordia y Meta Platforms ha desarrollado una novedosa cámara capaz de capturar un evento en una sola exposición a 4,8 millones de fotogramas por segundo con "una resolución temporal de 0,37 µs y una profundidad de secuencia de siete fotogramas".
Esta cifra no se acerca ni por asomo a la conseguida por Caltech hace unos años, pero la tecnología DRUM se construyó utilizando componentes disponibles en el mercado y cuesta una fracción del coste de los sistemas disponibles en el mercado.
"Nuestra cámara utiliza un método completamente nuevo para obtener imágenes a alta velocidad", explica Jinyang Liang, del INRS. "Tiene una velocidad de imagen y una resolución espacial similares a las de las cámaras de alta velocidad comerciales, pero utiliza componentes disponibles en el mercado que probablemente cuesten menos de una décima parte de las cámaras ultrarrápidas actuales, que pueden costar a partir de unos 100.000 dólares".
El desarrollo se centra en un nuevo método de sincronización temporal denominado difracción óptica variable en el tiempo. En una cámara normal, el obturador controla la cantidad de luz que llega al sensor. El time-gating consiste en abrir y cerrar rápidamente la compuerta unas cuantas veces para capturar un vídeo corto de alta velocidad.
Liang y su equipo idearon una forma de utilizar la difracción de la luz para "cambiar rápidamente el ángulo de inclinación de las facetas periódicas de una rejilla de difracción" con el fin de producir una serie de réplicas de la luz incidente moviéndose en distintas direcciones. De este modo, se separaban fotogramas en diferentes puntos temporales para generar una película ultrarrápida de lapso de tiempo muy breve.
"Por suerte, es posible conseguir este tipo de puerta de difracción de barrido utilizando un dispositivo digital de microespejos (DMD), un componente óptico habitual en los proyectores, de una forma poco convencional", explica Liang. "Los DMD se fabrican en serie y no requieren ningún movimiento mecánico para producir la puerta de difracción, lo que hace que el sistema sea rentable y estable".
La cámara de mapeo ultrarrápido en tiempo real con puerta de difracción (DRUM) es capaz de capturar siete fotogramas para cada una de estas películas. El equipo multidisciplinar del proyecto probó el aparato grabando la interacción de un láser con agua destilada, que "mostró la evolución de un canal de plasma y el desarrollo de una burbuja en respuesta a un láser pulsado".
La dinámica de las burbujas de una bebida carbonatada y las interacciones entre una muestra celular de una cebolla y un pulso láser ultracorto también fueron captadas por la cámara DRUM. Se está trabajando para perfeccionar la tecnología, pero los investigadores ven posibles aplicaciones en biomedicina y sistemas LiDAR para transporte autónomo.
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