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:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Слух с возрастом не ухудшается 01.07.2012 Правда, это относится только к музыкантам. Врачи из Торонто (Канада) проверили 74 музыканта и 89 представителей других профессий в возрасте от 18 до 91 года на остроту слуха и способность расслышать интересный для них разговор на фоне других разговоров, шума и музыки (эта способность к старости снижается). Оказалось, что оба показателя у музыкантов с возрастом почти не падают. Дело, очевидно, в том, что у них участки мозга, отвечающие за обработку звуковой информации, постоянно тренируются.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026