Trillion FPS : une caméra filme les mouvements de particules de lumière

Une équipe de chercheurs du MIT a récemment présenté une caméra vidéo capable de filmer les mouvements de la lumière. Elle fonctionne pour ce faire à une cadence de mille milliards d'images par seconde (1 billion i/s), soit un temps d'exposition d'une picoseconde, le temps que met un photon, autrement dit une particule de lumière, pour parcourir... 3,3 mm !


L'étudiant post doctoral Andreas Velten, le professeur Ramesh Raskar et leur équipe ont détourné de son utilité initiale une caméra à balayage de fente (une streak camera), destinée à mesurer les pulsations d'un laser.

Mais puisqu'une telle caméra ne filme qu'en une dimension, sous la forme d'une seule ligne, ils lui ont adjoint un dispositif de miroir permettant de balayer la scène, sur laquelle on projette avec la plus grande régularité de tout petits paquets de photons (de moins d'un millimètre de long), à l'aide d'un laser à pulsation, ce qui permet de synchroniser puis de recomposer la multitude de lignes capturées en autant de passes.

« La plus lente des caméras les plus rapides au monde »

Au terme d'une heure de prise de vue, il en résulte une vidéo d'une durée d'une nanoseconde, c'est-à-dire d'un milliardième de seconde, pendant laquelle on peut voir, par exemple, des particules de lumière traverser une bouteille en plastique ou ricocher sur une tomate et se réfléchir sur les surfaces environnantes.

Il faut en revanche que la scène puisse être répétée plusieurs millions de fois, non seulement pour pouvoir la balayer, mais aussi et surtout pour emmagasiner assez de lumière. Le procédé ne peut donc filmer que de la lumière.


Les vidéos d'impacts et d'ondes de choc filmées à quelques milliers d'images par seconde sont déjà impressionnantes, mais à la cadence de la dernière invention du MIT, la balle d'une arme à feu, qui se déplace un million de fois moins vite qu'un photon, paraitrait immobile.

À court terme les champs d'application du projet « Trillion FPS » sont donc limités à la recherche dans les domaines de la science en général, de l'industrie et de la médecine, où elle pourrait compléter des procédés comme l'IRM. Tous les détails de cette innovation sont quoi qu'il en soit disponibles sur le site Internet du projet.