De manière générale, si vous souhaitez capturer des images claires de mouvements extrêmement rapides, tels que des interactions moléculaires ou des gouttelettes d'eau, vous avez besoin d'un appareil très coûteux. Les chercheurs ont développé un système utilisant la technologie des projecteurs qui pourrait réduire considérablement les coûts.

Une équipe de recherche composée de membres de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS), de l'Université Concordia et de MetaPlatforms du Canada a développé une nouvelle caméra capable de capturer des événements en une seule exposition à 4,8 millions d'images par seconde, avec une résolution temporelle de 0,37 microsecondes et une profondeur de séquence de 7 images.

En termes de performances, ce n'est pas à la hauteur de ce que Caltech a accompli il y a quelques années, mais la technologie DRUM est construite à partir de composants disponibles dans le commerce et coûte une fraction des systèmes commerciaux.

"Notre caméra adopte une toute nouvelle approche en matière d'imagerie à haute vitesse", a déclaré Jinyang Liang, de l'INRS. "Sa vitesse d'imagerie et sa résolution spatiale sont similaires à celles des caméras commerciales à grande vitesse, mais en utilisant des composants disponibles dans le commerce, elles pourraient coûter moins d'un dixième des caméras ultra-rapides actuelles, qui commencent à près de 100 000 dollars."

Le développement se concentre sur une nouvelle méthode de synchronisation appelée diffraction optique variable dans le temps. Dans un appareil photo classique, une porte en forme d'obturateur contrôle la quantité de lumière qui frappe le capteur. Le time gate consiste à ouvrir et fermer rapidement une porte plusieurs fois pour capturer une brève vidéo à haute vitesse.

L'équipe a proposé une méthode de déclenchement temporel utilisant la diffraction de la lumière, qui consiste à « modifier rapidement l'angle d'inclinaison des facettes périodiques sur le réseau de diffraction » pour produire plusieurs copies de la lumière entrante se déplaçant dans différentes directions. Cela bloque efficacement les images à différents moments pour produire des films accélérés très courts et ultra-rapides.

"Heureusement, ce type de porte de diffraction par balayage peut être réalisé de manière non conventionnelle en utilisant des dispositifs à micromiroirs numériques (DMD), un élément optique courant dans les projecteurs", a déclaré Liang. "Le DMD est produit en série et ne nécessite aucun mouvement mécanique pour produire les portes dérivées, ce qui rend le système rentable et stable."

La caméra DRUM (Derivative Real-time Ultra-High Speed ​​​​Mapping) est capable de capturer sept images par film. L'équipe multidisciplinaire du projet a testé le dispositif en enregistrant l'interaction du laser avec de l'eau distillée, "montrant l'évolution des canaux plasmatiques et le développement de bulles en réponse au laser pulsé".

La caméra DRUM a également capturé la dynamique des bulles des boissons gazeuses et l'interaction entre les échantillons de cellules d'oignon et les impulsions laser ultracourtes. Des travaux sont en cours pour affiner davantage la technologie, mais les chercheurs voient des applications potentielles dans les systèmes lidar de biomédecine et de transport autonome.

Un article sur le projet a été publié dans la revue Optica.