Cámara ultra rápida
La cámara MegaX es la más potente creada para captar un haz de luz. | Fuente: EPFL

Aunque la luz normalmente no es visible en vuelo, algunos fotones de un pulso láser dispersarán partículas en el aire y pueden ser captados por una cámara. Usar estos fotones para recrear la trayectoria del pulso es difícil, porque cuando llegan a la cámara, el pulso se ha movido a una nueva ubicación.

Edoardo Charbon, del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Lausana, y sus colegas utilizaron la cámara MegaX, con una velocidad de obturación de aproximadamente una billonésima de segundo para tomar fotografías y video de un rayo láser siguiendo una trayectoria 3D.

El hardware para la demostración fue diseñado por el estudiante de Charbon, Kazuhiro Morimoto, con contribuciones de los investigadores Andrei Ardelean y Arin Ulku.

"La cámara funciona en modo cerrado, se utiliza un obturador electrónico muy rápido de 3,8 nanosegundos para capturar la luz a medida que se propaga", dijo Charbon a Digital Trends“Se utilizan pulsos de láser posteriores, abriendo el obturador con retardo creciente, para seguir la propagación a lo largo de su trayectoria. Gracias a la gran cantidad de píxeles y al obturador rápido, se puede ver la propagación de la luz en múltiples tomas sin mover la cámara y sin superponer las imágenes a imágenes tomadas con otras cámaras. Todo se hace en MegaX ".

Cámara ultra rápida
Momentos en la que la cámara MegaX capta un rayo de luz. | Fuente: EPFL

¿Cómo funciona exactamente la cámara ultra rápida MegaX?

"Captura fotones individuales y los convierte en señales eléctricas que se almacenan en un sistema de memoria digital", dice Charbon, en EPFL. El proceso de captura de fotones toma solo un nanosegundo. 

La cámara también puede detectar exactamente cuándo un fotón golpea un sensor y medir cuánto tiempo le tomó al fotón viajar entre el objeto que lo emitió y la cámara, y por lo tanto calcular esa distancia. "Ese tiempo se llama tiempo de vuelo", explica Charbon. "La capacidad de calcularlo y capturar un millón de píxeles simultáneamente, es lo que le permite a la cámara generar imágenes en 3D muy rápidamente".

Cámara ultra rápida
Comparación entre una cámara convencional y la cámara MegaX. | Fuente: EPFL

"MegaX le permite aumentar el rango dinámico sustancialmente, mucho más de lo que puede hacer con una cámara de alta definición", dice Charbon.

Sin embargo, falta mucho para ver la cámara MegaX comercializarse a nivel mundial en celulares o cámaras profesionales

Una cámara normal tiene un tamaño de píxel de 0,9 µm, pero el tamaño de píxel en MegaX es diez veces mayor, 9 µm. 

"Nuestro equipo ya está trabajando en un MegaX de próxima generación con un tamaño de píxel de 2,2 µm", añade Charbon. "Nuestro objetivo no es necesariamente hacer que MegaX funcione como una cámara convencional, sino más bien crear una cámara 4D", las tres dimensiones estándar más el tiempo, "con tantos píxeles como sea posible, para lograr una resolución más alta".

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