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Em seu laboratório no Énergie Matériaux Télécommunications Research Center do Institut national de la recherche scientifique (INRS), o professor Jinyang Liang e seus colegas estão desenvolvendo uma nova câmera de pixel único de velocidade ultra-alta. Este novo dispositivo, chamado de imagem de pixel único acelerada por meio de padrões agregados de varredura (SPI-ASAP), é capaz de transmitir vídeo a 12.000 quadros por segundo usando modulação de luz, proporcionando grande flexibilidade. Publicado na revista Natureza Comunicaçõeseste trabalho representa um avanço na imagem de pixel único de velocidade ultra-alta.
“Esta nova câmera é um protótipo inovador com potenciais benefícios para a indústria fotônica em Quebec e no resto do Canadá”, disse o Dr. Liang, pesquisador especializado em imagens ultrarrápidas e biofotônica e autor correspondente do estudo.
Uma tecnologia poderosa
Por vários anos, o professor Jinyang Liang concentrou sua pesquisa em técnicas de modulação de laser em novos dispositivos de imagem óptica. A imagem de pixel único (SPI) surgiu como uma técnica poderosa usando modulação de luz e um detector de ponto único em vez de um sensor bidimensional. No entanto, a maioria dos sistemas SPI é limitada pelo uso exclusivo de dispositivos de microespelho digital (DMDs), o que significa que a velocidade na qual a câmera de pixel único pode gravar imagens é de apenas algumas dezenas de hertz.
Outros métodos usam máscaras de codificação física de movimento rápido para modulação de luz. Apesar de rápidas, essas máscaras também fixam a resolução, tornando tais sistemas inflexíveis para serem adaptados a diferentes parâmetros experimentais.
Em contraste com essas abordagens, a nova câmera desenvolvida por cientistas do INRS combina um dispositivo de microespelho digital com varredura a laser para projeção de padrão rápida e reconfigurável. Isso permite que o sistema opere em diferentes resoluções espaciais, bem como em diferentes velocidades e modos de imagem. Como resultado, ele é capaz de transmitir vídeo em tempo real a 100 quadros por segundo (fps) e até 12.000 fps offline.
“A capacidade de gerar imagens em tempo real a 100 fps supera as tecnologias existentes e lança luz sobre muitas aplicações industriais onde são necessárias análises no local e feedback online”, diz Patrick Kilcullen, primeiro autor do artigo e aluno de doutorado do INRS.
Aplicações amplas
Outra característica é que o sistema é bastante genérico e pode ser facilmente adaptado a diversas configurações.
Cientificamente, o dispositivo pode ter amplas aplicações, especialmente no espectro não visível, já que não há câmera adequada. Imagens de altíssima velocidade permitem a captura de eventos transitórios, como a análise de fenômenos de combustão, a detecção de gases perigosos e a caracterização de materiais semicondutores.
A equipe, formada pelo estudante de doutorado Patrick Kilcullen e pelos professores Tsuneyuki Ozaki e Jinyang Liang, patenteou a técnica e atualmente busca colaborações para comercializá-la.
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