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新芯片应用光达技术 把手机变身3D扫描器

2020-09-10 13:11:20 

用智能型手机拍照时,要感测物件距离已非难事,美国加州理工学院(Caltech)一组研究团队,进一步研发纳米光电相干影像仪(Nanophotonic Coherent Imager;NCI)芯片,体积小,很容易便能植入智能型手机,手机即可捕捉物体的3D影像,并储存成3D列印机相容的档案格式。

根据ExtremeTech网站报导,过去的3D影像系统多半体积庞大且昂贵,Google的Project Tango 3D平板电脑工具组是较为轻巧的选择,但仍需靠多个摄影镜头,并搭配环境侦测功能。

NCI芯片小到能在手机内独立作业,芯片上每一个画素都是一个独立的干涉仪(interferometer),利用光束干涉判断物体距离,因此不仅像一般相机一样能测量光的强度,也能得到距离资讯。

NCI芯片主要应用光达(LiDAR)技术来扫描物件,此技术已广泛运用于自动感测作业,像是Google开发的无人自驾车。不过,NCI芯片运用光达的方式有些不同,一列光达发射器(emitter)会照亮欲扫描的物件,并在不动到NCI的情况下,扫描整个物件。

雷射光束从物件反射回来后,NCI芯片会接收这些光束,并分析其相位、频率、以及光强度,结合成含距离与大小的成影图,成为一张3D影像。

NCI芯片的量测精准度,有潜力超越过去矽胶光电学的深度感应技术。不过,加州理工大学目前做出来的NCI概念芯片,解析度仅达16个4x4排列的同相画素(coherent pixel)。

加州理工大学研究团队表示,将NCI芯片改良后,应能轻易达到数十万像素。将NCI芯片搭配手机内建方向感应器使用,或是增加感测器大小,都能得到更高的解析度。

NCI概念芯片只有0.3mm大小,属于极小型影像感测器,不过NCI芯片优势在于体积小、造价不贵,因此在解析度方面也必须有所取舍。此技术一旦研发成功,未来用手机拍摄3D影像也能成为一件稀松平常的事。


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