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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Отладочная плата ESP32-DevKitC-V 31.07.2019 Новая отладочная плата ESP32-DevKitC-V собрана на основе одного из самых популярных WiFi-модулей Espressif ESP32-WROVER-B и позволяет в самые короткие сроки запустить приложение с поддержкой беспроводных стандартов WiFi 802.11b/g/n и Bluetooth Classic/BLE. Ресурсов встроенного в модуль чипа ESP32-D0WD хватит для решения даже очень сложных задач - на борту имеется два 32-битных ядра, 4 Мбайт SPI FLASH-памяти, 8 Mбайт PSRAM и большое количество интерфейсов - UART, SPI, I2C, ADC, DAC, GPIO, PWM, I2S и другие. Для батарейных устройств можно задействовать встроенный сопроцессор, который имеет пониженное энергопотребление. ESP32-DevKitC-V предоставляет разработчику полный доступ ко всем выводам модуля через стандартные штыревые разъемы с шагом 2,54 мм. Для взаимодействия с ПК и загрузки пользовательских программ предусмотрен разъем микро-USB. Модуль питается от USB или источника внешнего напряжения 3,3 или 5 В. При питании от 5 В используется установленный на плату линейный стабилизатор. Для взаимодействия с пользователем на плате установлены кнопки сброса и перехода в режим загрузки через последовательный порт. Благодаря невысокой стоимости, малому размеру и встроенной антенне плата ESP32-DevKitC-V может использоваться как законченный модуль при производстве мелкосерийной продукции. Особенности отладочной платы ESP32-DevKitC-V: Модуль ESP32-WROVER-B (чип ESP32-D0WD) 4 Мбайт SPI Flash и 8 Мбайт SPI PSRAM PCB-антенна Micro-USB-интерфейс и мост USB/UART Встроенный стабилизатор 3,3 В Кнопки "Сброс" и "Загрузка" Индикатор питания Power On LED Стандартные штыревые разъемы 2,54 мм.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025