Superschnelle 3-D-Bilder Neue Hochleistungskamera kann einzelne Photonen messen
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16. April 2020, 17:24 Uhr
Forscher haben einen extrem schnellen Bildsensor entwickelt, der einzelne Lichtteilchen messen kann. Er könnte beispielsweise autonomen Fahrzeugen dabei helfen, die Umgebung schneller in 3-D zu erfassen.
Es sind beeindruckende Werte: Bis zu 24.000 Bilder pro Sekunde kann die neue Kamera erfassen (beim Fernsehen werden in der Regel 25 Bilder pro Sekunde übertragen). Der Shutter schließt 150 Millionen mal pro Sekunde. Jeder einzelne Sensor kann den Lichteinfall auf 3,8 Nanosekunden beschränken, das ist grob umgerechnet etwa ein Milliardstel einer Sekunde.
SPAD-Sensoren können einzelne Photonen (Leichtteilchen) messen
Entwickelt wurde diese Hochleistungskamera von einem Team um Edoardo Charbon von der polytechnischen Hochschule Lausanne in der Schweiz. Auch der japanische Kamerahersteller Canon ist an der Entwicklung beteiligt. Jetzt berichten die Wissenschaftler davon im Fachjournal Optica.
Zentrale Technologie sind sogenannte Single-Photon Avalanche Diods, kurz SPADs. Diese Sensoren können Lichtteilchen, also Photonen, einzeln messen. Die von den Forschern um Charbon entwickelten Sensoren sind extrem klein, können das in nie zuvor erreichter Geschwindigkeit, mit einem extrem niedrigen Stromverbrauch von weniger als einem Mikrowatt.
Wer braucht blitzschnelle 3-D-Bilder?
Die Technologie erlaubt schnelle Berechnungen, wie lange ein Photon von seiner Quelle oder der letzten Reflektionsfläche bis in den Sensor gebraucht hat. Auf Basis dieser Daten lassen sich 3-D-Modelle der Umgebung entwickeln und ständig aktualisieren.
Diese Möglichkeiten sind etwa für Autonomes Fahren nötig, bei dem Fahrzeuge ständig auf präzise Umgebungsdaten angewiesen sind. Auch für virtuelle oder augmentierte Realitäten ist die Technik interessant - also in vollständig digital erzeugten Welten, oder wenn digitale und reale Bilder in Echtzeit übereinander gelegt werden. "Dank der hohen Auflösung und der Möglichkeit, räumliche Tiefe zu messen, könnte unsere neue Kamera Virtual Reality noch realistischer machen und Nutzer nahtloser mit Augmented Reality interagieren lassen", sagt Charbon. Die Sensoren könnten bereits bald in Massenproduktion gehen und auch in Smartphones integriert werden.
(ens)
