EPFL 科学家成功研制百万像素级光感 3D 相机

来自:cnBeta 2020-04-21

通过与器材大厂佳能(Canon)的最新合作,瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)的科学家门,已经成功开发出了一款能够以破纪录的速度和分辨率拍摄 3D 图像的相机。据悉,研究人员们展示了一款新型的深度感应 3D 相机,其能够以百万像素的分辨率和 24000 fps 的帧率来检测单个光子。

(图自:EPFL)

在两方面都创下新高的同时,新技术还有望为自动驾驶系统的下一代视觉识别系统提供支撑。

项目首席研究员、EPFL 高级量子建筑实验室负责人 Edoardo Charbon 教授表示:

这台 MegaX 相机由 EPFL 与佳能研究团队共同设计,汇聚了他们在单光子雪崩二极管(SPAD)上投入的持续超过 15 年的研究结晶。

作为下一代图像传感器技术中使用的光电探测器的核心,SPAD 利用高压将电子加速道高速,因此而产生雪崩效应,使得传感器能够检测出最小的光量子。

足够高的动能,还可使附近的电子自由晃动,意味着触发单个电子释放的单个光子可以呈指数地滚落道可读信号中。

首台百万像素级 SPAD 光感 3D 相机细节示意图(via EurekAlert)

对于激光雷达(LiDAR)、PET 扫描仪和飞行时间(ToF)等 3D 传感器来说,其能够接收目标反射回来的激光、测量往返所需的时间,以绘制出物体在三维世界里的地图。

通常这类传感器的分辨第都极低,少至单像素、多不超过 1000 个像素阵列,意味着必须水平、垂直(或同时)扫描较大的对象,以及在扫描的准度、精度、或帧率上做出妥协。

好消息是,新设备在各方面都取得了长足的进步。EPFL 称其每秒可拍摄 24000 帧画面,换算后的数据速率为 25GB/s 。

MegaX 极其灵敏,能够检测单个光子,提供前所未有的动态范围,快门时间不到十亿分之四纳秒(短至 3.8ns)。

此外该相机可完成其它传感器无法实现的工作,比如通过部分透明的玻璃、获得有关目标物体较好的深度读数等。

有关这项研究的详情,已经发表在近日出版的《光学》(Optica)上。