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石墨烯又创新概念,透明光电探测器堆栈实现新型3D相机

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发表于 2020-2-14 11:49:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
我的关键词 石墨烯又创新概念,透明光电探测器堆栈实现新型3D相机  新闻


据麦姆斯征询报道,美国密歇根大学(University of Michigan)研讨职员开辟了一种基于通明石墨烯光电探测器堆叠制成的新型3D相机,可以捕捉并同时聚焦离相机镜头不同间隔的物体,或能用于生物成像、自动驾驶以及呆板人等各类利用。
现在,大部分光学成像系统都采取一个平面光学探测器在每个像素上记载来自物体反射的光强度。可是,由于这些系统仅在一个平面上检测光,是以全数与光芒偏向有关的信息城市丧失。这意味着平面光学探测器所记载的图像,仅是现实3D物体的2D投影。
是以,大部分光学成像系统所捕捉的图像仅包含有限的景深,亦即唯一距相机特定间隔的物领会清楚聚焦,而在该间隔之前或以后的物体均未聚焦,因此显得含糊。此外,由于仅为现实物体的2D投影,是以没法肯定每个物体与相机之间的正确间隔。
一款理想化的成像系统可以在一次曝光中,经过对3D场景天生包含全数景深信息的完整再现来打点这个题目。这样的系统可以由差此外探测器阵列制成,每个探测器沿着不同入射光芒的途径堆叠。然后,经过同时探测多个焦平面的数据,利用算法来重建场景的3D完整(“光场”)图像,使场景中的每个物体都清楚聚焦。此外,还可以肯定场景中每个物体到系统的间隔。众所周知,这类间隔探测对于自动驾驶和呆板人等利用很是有用。
我的关键词 石墨烯又创新概念,透明光电探测器堆栈实现新型3D相机  新闻
不同间隔的物体(或物体的不同部分)可以在相机内部的不同点聚焦

由石墨烯制成的通明传感器仓库
密歇根大学电气工程与盘算机科学系Zhaohui Zhong、Jeffrey Fessler和Theodore Norris领导的一支研讨小组乐成打造了一款这样的光电探测器件。他们开辟的这类新型3D相机采取由石墨烯制成的通明传感器仓库(在可见光和近红外波段具有出色的透光率),可以同时捕捉并聚焦离相机不同间隔的物体图像。
研讨职员用石墨烯建造光敏层、导电沟道层、栅极层以致互连层(凡是由金属制成),在通明的玻璃基板(凡是此类器件采取硅晶圆)上制造光电探测器。利用石墨烯建造光电探测器件的各类功用组件,实现了灵敏的光检测,和大约95%的通明度。
为了考证他们的筹划,研讨职员打造了一款单像素焦距堆叠光场相机(以下图所示),包含一个100毫米焦距的前成像透镜和两个相隔2 mm的单像素石墨烯光电探测器。测试工具是一个由30微米发光针孔构成的点光源。点光源、成像透镜中心以及两个石墨烯光电探测器,均沿同一光(z)轴对齐。
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利用两个相隔2毫米的单像素石墨烯光电探测器举行深度丈量的尝试演示

间隔探测
当点光源阔别镜头时,在两个石墨烯探测器上发生的图像都完全失焦。可是,当研讨职员将点光源向镜头移动时,它会渐渐完全聚焦在前探测器上,而在后探测器上仍完全失焦。研讨职员表白说:“随着我们继续将点光源向成像透镜移动,图像强度在前探测器上渐渐削弱,而在后探测器上渐渐增强。在某个间隔,测试工具会清楚地成像在后探测器上,而在前探测器上失焦。”
研讨职员表示,经过大白透镜焦距和探测器的位置,可以肯定物体与系统之间的间隔。一样,利用图像处置惩罚算法,经过沿z轴的光强散布,还可以盘算场景的3D深度信息。
尽管现在他们的石墨烯传感器还没有富足高的分辨率来捕捉现实图像,可是,研讨职员已经模仿了在他们的系统中怎样排布更大的传感器阵列来捕捉场景(以下图所示)。据研讨职员称,他们还开辟了利用通明光电探测器仓库数据举行此类图像重建所需要的算法。
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左图,前面的篮球清楚对焦;中图,书架处于对焦状态;右图,表示了重建光场数据的全聚焦图像

除了自动驾驶和呆板人利用之外,这类新型光电探测器还能用于3D成像相当严重的生物成像利用。研讨小组补充说,对于光学测距和物体识别范围的很多利用,并不需要对3D物体举行完全的盘算重建,他们正朝着这个偏向继续深入研讨。
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