Камера, умеющая считать фотоны

01.05.2020

Исследователи из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны (Swiss Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, EPFL) создали первую в своем роде мегапиксельную камеру, матрица которой построена на базе детекторов единичных фотонов на основе лавинных диодов (single-photon avalanche diodes, SPAD). Матрица этой камеры способна регистрировать единичные фотоны с беспрецедентной скоростью, что используется для высокоскоростного захвата 3D-изображений и, за счет этого, такая камера является идеальным вариантом для построения систем дополненной реальности, систем лазерных сканеров LiDAR и т.п.

Новая камера может захватывать трехмерные изображения со скоростью до 24 тысяч кадров в секунду, для сравнения, скорость записи стандартного видео для кино и телевидения составляет от 24 до 30 кадров в секунду. Кроме этого, ученым удалось сделать самый маленький SPAD-пиксель и за счет некоторых уловок снизить количество потребляемой им энергии до 1 микроватта.

Отметим, что создание новой камеры является результатом 15-летней работы специалистов лаборатории AQUALab, которые прошли долгий путь от создания первых SPAD-детекторов, обладавших весьма посредственными характеристиками, до современных детекторов, имеющих очень малые размеры и способных регистрировать единичные фотоны со скоростью до 150 миллионов фотонов в секунду. Такая высокая скорость "работы затвора камеры" позволяет увеличить ее динамический диапазон и захватывать при ее помощи очень быстрые движения.

Малый габарит одного пикселя новой камеры и потрясающая скорость ее работы стали возможными благодаря внедрению механизма обратной связи, который практически моментально подавляет лавину электронов, вызванных падением фотона на датчик. А большая плотность пикселей на матрице камеры была получена при помощи специализированного программного обеспечения, которое в полуавтоматическом режиме позволило найти самый оптимальный метод расположения пикселей на поверхности матрицы и проводников, по которым передаются сигналы от этих пикселей. Кроме этого, ученые продемонстрировали, что параметры отдельных пикселей матрицы, изготовленной при помощи самых обычных производственных технологий, различаются не более, чем на 3 процента, что является вполне удовлетворительной величиной.

Швейцарские исследователи уже использовали новую камеру для того, чтобы измерить время полета фотонов, излученных лазером и отраженных снимаемым объектом. Более того, очень широкий динамический диапазон новой камеры позволил произвести съемку в условиях, когда другие методы попросту не работают, к примеру, съемку достаточно удаленных объектов через частично прозрачное окно.

<< Назад: Доказан смертельный вред от электронных сигарет 02.05.2020

>> Вперед: Светящиеся растения 01.05.2020

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Жесткий диск Seagate 44 ТВ 10.03.2026

С ростом объемов данных, обрабатываемых крупными компаниями и дата-центрами, требования к накопителям резко увеличиваются. Seagate анонсировала начало поставок новейших жестких дисков Exos емкостью 44 ТБ, которые обещают сочетание рекордного объема и высокой производительности, благодаря передовой платформе Mozaic 4+ и технологии термомагнитной записи HAMR. Платформа Mozaic 4+ включает десять магнитных пластин, каждая из которых имеет емкость более 4 ТБ. В сумме это позволяет получить общий объем накопителя 44 ТБ - рекордный показатель для современных HDD. В сочетании с вращением шпинделя на скорости 7200 оборотов в минуту это обеспечивает скорость передачи данных порядка 300 МБ/с, что делает диск подходящим для работы с большими массивами информации. Seagate отмечает, что использование Exos повышает общую эффективность систем хранения примерно на 47%. Для корпоративных клиентов это означает сокращение занимаемой площади под кластеры на 9 квадратных метров и снижение годового эне ...>>

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Случайная новость из Архива Беспокойство передается через глаза 06.06.2016 Психологи из Упсальского университета и Вашингтонского университета в Сент-Луисе выяснили, что передача беспокойства может происходить через глаза. Эксперименты ставили с младенцами 6 и 9 месяцев от роду - им показывали черный кружок разного диаметра на белом фоне. Кружок имитировал зрачок, широкий или узкий, и вот, как оказалось, если ребенку показывали широкий "зрачок", то и его зрачки расширялись в ответ. Для сравнения использовали черный квадратик, но на него детские зрачки не реагировали. Известно, что зрачки реагируют на эмоциональное состояние: страх, беспокойство, вообще любое эмоциональное возбуждение заставляет их расширяться. Конечно, кружок на белом фоне - все-таки не настоящий зрачок, однако исследователям было важно иметь возможность точно контролировать диаметр зрачка, поэтому и выбрали вот такой суррогат. И, конечно, с уверенностью говорить именно о беспокойстве тут вряд ли тоже стоит: с одной стороны, как мы сказали, зрачки расширяются на любое эмоциональное возбуждение, с другой - исследователей интересовала ответная реакция сама по себе, то есть смогут ли зрачки детей скопировать чужие (пусть и ненастоящие). Однако стресс действительно может быть заразен. Сары Уотерс (Sara Waters) и ее коллеги из Нью-Йоркского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско ставили следующий опыт: женщин, у которых были дети 12 и 14 месяцев, подвергали стрессу - разумеется, с их согласия. Стрессовую ситуацию организовывали как обычно: просили сделать сообщение перед аудиторией, которая затем должна была оценить докладчицу, и оценки могли быть или отрицательными, или нейтральными, или положительными. Затем спустя какое-то время мамы возвращались к детям - и, как оказалось, ввергали их в беспокойство: у детей повышался сердечный ритм, проявлялись и другие физиологические показатели стресса, и они начинали избегать незнакомцев. А вот те младенцы, чьи матери не проходили через стрессовое испытание, незнакомых людей воспринимали более спокойно и никаким стрессом не заражались.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026