20 apr. 2020
2 minuten
EPFL-wetenschappers hebben in samenwerking met Canon een camera ontwikkeld die 3D-beelden kan maken met een recordbrekende snelheid en resolutie. Het gaat om de eerste camera ter wereld met een miljoen pixels.
De bevindingen zijn gepubliceerd in Optica.
"Dit is iets waar ik al heel lang van droomde", zegt Edoardo Charbon hoofd van het Advanced Quantum Architecture Laboratory van de EPFL’s School of Engineering. "MegaX is het resultaat van meer dan 15 jaar onderzoek naar single photon lawinediodes (SPAD’s), fotodetectors die worden gebruikt in de volgende generatie beeldsensortechnologie."
De MegaX kan de banen van individuele fotonen filmen in lichtstralen. "We moesten de filmsnelheid vertragen met een factor van 300 miljoen om individuele fotonen te zien bewegen", zegt Charbon. "In videoformaat lijken ze op vallende sterren."
MegaX is extreem snel en kan tot 24.000 beelden per seconde opnemen. Ter vergelijking: films worden gefilmd met 24 beelden per seconde. De camera heeft bovendien een zeer groot dynamisch bereik, kan 3D-representaties produceren en kan diepgaande segmentaties van die representaties uitvoeren – allemaal tegelijk. Dankzij de hoge resolutie en geavanceerde detectiemogelijkheden, kan MegaX worden gebruikt in applicaties die virtuele en augmented reality bevatten.
Dus hoe werkt de camera precies? "Hij vangt individuele fotonen op en zet ze om in elektrische signalen die zijn opgeslagen in een digitaal geheugensysteem. Het vastleggen van fotonen duurt slechts één nanoseconde. De camera kan ook precies detecteren wanneer een foton een sensor raakt en meten hoeveel tijd het foton nodig had om te reizen tussen het object dat het uitstraalde en de camera, en dus die afstand te berekenen. Die tijd wordt de vliegtijd genoemd. De mogelijkheid om hem te berekenen en een miljoen pixels tegelijk vast te leggen, zorgt ervoor dat de camera heel snel 3D-beelden kan genereren."
"Met MegaX kun je het dynamische bereik aanzienlijk vergroten, veel verder dan wat je kunt doen met een high-definition camera", zegt Charbon.
Kunnen we binnenkort een MegaX kopen? "Op dit moment niet. Het grootste obstakel is de pixelgrootte. Een gewone camera heeft een pixelgrootte van 0,9 µm, maar de pixelgrootte in MegaX is tien keer groter, namelijk 9 µm. Ons team werkt al aan een MegaX van de volgende generatie met een pixelgrootte van 2,2 µm. Ons doel is niet noodzakelijkerwijs om MegaX te laten werken als een conventionele camera, maar eerder om een 4D-camera te maken met zoveel mogelijk pixels om een hogere resolutie te bereiken."
Anderen lazen ook
