Em sua busca para trazer câmeras cada vez mais rápidas para o mundo, Lihong Wang, da Caltech, desenvolveu tecnologia que pode atingir velocidades incríveis de 70 trilhões de quadros por segundo, rápido o suficiente para ver a viagem da luz. Assim como a câmera do seu celular, no entanto, ele só pode produzir imagens planas.

Agora, O laboratório de Wang deu um passo além para criar uma câmera que não apenas grava vídeo em velocidades incrivelmente rápidas, mas o faz em três dimensões. Wang, Bren Professor de Engenharia Médica e Engenharia Elétrica no Departamento de Engenharia Médica Andrew and Peggy Cherng, descreve o dispositivo em um novo artigo no jornal Nature Communications .

A nova câmera, que usa a mesma tecnologia subjacente que outras câmeras de fotografia ultrarrápida compactada (CUP) de Wang, é capaz de tomar até 100 bilhões de quadros por segundo. Isso é rápido o suficiente para tirar 10 bilhões de fotos, mais imagens do que toda a população humana do mundo, no tempo que você leva para piscar.

Wang chama a nova iteração de "fotografia ultrarrápida compactada estéreo-polarimétrica de disparo único, "ou SP-CUP.

Na tecnologia CUP, todos os quadros de um vídeo são capturados em uma ação sem repetir o evento. Isso torna uma câmera CUP extremamente rápida (uma boa câmera de celular pode capturar 60 quadros por segundo). Wang acrescentou uma terceira dimensão a essas imagens ultrarrápidas ao fazer a câmera "ver" mais como os humanos.

Quando uma pessoa olha para o mundo ao seu redor, eles percebem que alguns objetos estão mais próximos deles, e alguns objetos estão mais distantes. Essa percepção de profundidade é possível por causa de nossos dois olhos, cada um dos quais observa objetos e seus arredores de um ângulo ligeiramente diferente. As informações dessas duas imagens são combinadas pelo cérebro em uma única imagem 3-D.

A câmera SP-CUP funciona essencialmente da mesma maneira, Wang diz.

"A câmera é estéreo agora, "diz ele." Temos uma lente, mas funciona como duas metades que fornecem duas vistas com um deslocamento. Dois canais imitam nossos olhos. "

Assim como nosso cérebro faz com os sinais que recebe de nossos olhos, o computador que executa a câmera SP-CUP processa os dados desses dois canais em um filme tridimensional.

O SP-CUP também apresenta outra inovação que nenhum ser humano possui:a capacidade de ver a polarização das ondas de luz.

A polarização da luz refere-se à direção em que as ondas de luz vibram enquanto viajam. Considere uma corda de violão. Se a corda for puxada para cima (digamos, por um dedo) e depois liberado, a corda vibrará verticalmente. Se o dedo puxar para o lado, a corda vibrará horizontalmente. A luz comum tem ondas que vibram em todas as direções. Luz polarizada, Contudo, foi alterado para que todas as suas ondas vibrem na mesma direção. Isso pode ocorrer por meios naturais, como quando a luz reflete em uma superfície, ou como resultado de manipulação artificial, como acontece com os filtros polarizadores.

Embora nossos olhos não consigam detectar a polarização da luz diretamente, o fenômeno foi explorado em uma variedade de aplicações:de telas de LCD a óculos de sol polarizados e lentes de câmeras em ótica a dispositivos que detectam tensões ocultas em materiais e as configurações tridimensionais de moléculas.

Wang diz que a combinação do SP-CUP de imagens tridimensionais de alta velocidade e o uso de informações de polarização o torna uma ferramenta poderosa que pode ser aplicável a uma ampla variedade de problemas científicos. Em particular, ele espera que ajude os pesquisadores a entender melhor a física da sonoluminescência, um fenômeno no qual as ondas sonoras criam pequenas bolhas na água ou em outros líquidos. À medida que as bolhas entram em colapso rapidamente após sua formação, eles emitem uma explosão de luz.

"Algumas pessoas consideram este um dos maiores mistérios da física, "diz ele." Quando uma bolha desmorona, seu interior atinge uma temperatura tão alta que gera luz. O processo que faz isso acontecer é muito misterioso porque tudo acontece muito rápido, e estamos nos perguntando se nossa câmera pode nos ajudar a descobrir isso. "