EPFL科学家与佳能公司合作开发了一种能够以破纪录的速度和分辨率拍摄3D图像的相机。
这种新型的深度感应3D相机，可以以百万像素分辨率和每秒24,000帧的速度检测单个光子光，两者均创下新高。它令人难以置信的功能可以为自动驾驶汽车的下一代视觉系统提供动力。
EPFL表示，MegaX相机是由EPFL瑞士的研究人员与佳能共同设计的，是“对单光子雪崩二极管（SPAD）进行了超过15年研究的结晶，SPAD是下一代图像传感器技术中使用的光电探测器。” EPFL工学院高级量子建筑实验室负责人，该项目的首席研究员Edoardo Charbon教授。
由于使用高压将电子加速到高速，因此产生雪崩效应，SPAD传感器能够检测出最小的光量子。足够高的动能也可以使附近的电子自由晃动，这意味着触发单个电子释放的单个光子可以成指数地滚落到可读信号中。
这些是为LiDAR，PET扫描仪和飞行时间（ToF）3D传感器提供动力的传感器，它们将激光从目标反射回来，并测量光的往返路程所需的时间，以绘制出空间中物体的三维地图。通常，这些都是低分辨率传感器，可以是单个像素或最多1,000个像素的阵列，这意味着必须水平，垂直或同时扫描较大的对象。这就产生了一个折衷：您需要准确，高精度的扫描还是快速的帧频？
第一台基于单光子雪崩二极管图像传感器的百万像素分辨率光子计数相机MegaX
新的MegaX相机在百万像素分辨率和如此快的传感器上都提供了巨大的进步，它每秒可以粉碎24,000帧，表示每秒25 GB的数据速率。它极其灵敏，能够检测单个光子，提供“前所未有的”动态范围–图像最暗部分与最亮部分之间的亮度阴影范围–其快门可以打开仅3.8纳秒或不到4纳秒十亿分之一秒。
研究人员能够证明MegaX还可以完成其他传感器无法完成的工作，例如通过部分透明的玻璃获得物体的良好深度读数。
它使用极小的SPAD像素来发挥其魔力，该像素旨在在创建后立即立即“抑制”雪崩信号，从而刷新下一帧的传感器。这导致了另一个非常理想的属性，那就是功耗非常低，当这项技术成熟到可以在智能手机和汽车LiDAR系统中运行时，它将非常有用。它也可能在未来的量子通信，传感和计算系统中发挥作用。
不过还没有。像素仍然过大，为9 μm，大约是常规相机像素的10倍。但是Charbon及其团队已经在研究MegaX的后继产品，该产品可以将其减小到约2.2 μm。
这项研究发表在Optica上。
资料来源：EPFL，EurekAlert