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科学家发明新型硅芯片 快速3D成像成本低廉

导读: 据科学日报报道,想象一下你想要某个物体一模一样的复制品,再设想下你从口袋里拿出手机,利用手机里集成的3D成像器拍张照,然后发送给3D打印机,在数分钟内你就获得了一个精确的复制品,后者与原始物体的精确误差为微米范围。

  据科学日报报道,想象一下你想要某个物体一模一样的复制品,再设想下你从口袋里拿出手机,利用手机里集成的3D成像器拍张照,然后发送给3D打印机,在数分钟内你就获得了一个精确的复制品,后者与原始物体的精确误差为微米范围。多亏了美国加州理工学院发明的一种新型、高分辨率的微型3D成像器,这一设想可能很快将变为现实。

  

  加州理工科学家发明新型硅芯片快速3D成像成本低廉

  如果你想要利用3D打印机创造一个精确的复制品,首先你需要利用3D 照相机对物体进行高分辨率的扫描,测量它的长宽高。这样的3D成像技术已经存在几十年了,但最敏感的系统仍太大且太昂贵,不适合用于消费性产品应用。

  相反,一种廉价、紧凑且高度精确的新设备纳米光子相干成像仪(Nanophotonic Coherent Imager,简称NCI)或可以改变这一现状。利用并不昂贵、大小不超过1平方毫米的硅片,NCI提供了任何纳米光子3D成像设备所能获得的最高的深度测量精确性。这项由加州理工学院工程和应用科学学院的电气工程学托马斯G梅尔斯教授阿里·哈吉米瑞(Ali Hajimiri)带领进行的实验室研究被发表在2月的期刊《光学快线》上。

  在正常的相机里,每一个像素代表图像里一个特定点接受到的光的密度,无论这一点距离相机是近是远,这意味着像素并没有提供物体与相机的相对距离的信息。相比之下,美国加州理工学院小组的NCI创造的图片里每一个像素都提供了距离和密度信息。“芯片上的每一个像素都是一个独立的干涉仪——这种设备是利用个光波的干涉进行精确的测量——干涉仪除了会检测信号的强度,还能检测它的相位和频率。” 哈吉米瑞说道。

  这一最新芯片利用了一种现有的检测和测距技术,名为LIDAR,这种技术利用扫描激光束照亮目标物体。基于使用的激光的波长,科学家们可以分析从物体上反射出来的光,同时LIDAR可以收集有关物体的大小和与激光距离等信息,从而创造一张周围环境的图像。“通过在相干成像仪上布满小的LIDAR阵列,我们可以对物体或者场景的不同部分同时成像,而不需要成像器内任何机械运动。” 哈吉米瑞解释道。

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