Yksittäisten fotonien havaitsemiseen perustuvan detektori- ja piiritekniikan kehittäminen 3D-kuvantamiseen

Oulun yliopiston Circuits and Systems -tutkimusyksikössä tehdyssä väitöskirjatyössä on kehitetty uusi sensoriteknologia, joka luo pohjaa pienikokoisen ja vähän tehoa kuluttavan 3D-etäisyyskameran kehittämiselle. 3D-etäisyyskameralla on runsaasti sovelluksia muun muassa liikenteessä, työkoneiden ja robottien ohjauksessa, hahmon tunnistuksessa, liikeohjauksessa, peleissä ja ylipäätään jokapaikan tietotekniikassa.

Sensori on toteutettu kaupallisella CMOS-teknologialla ja sen toiminta perustuu valopulssin kulkuajan mittaamiseen. Mittauslaitteen kohdealue valaistaan hyvin lyhyillä, näkymättömillä laserpulsseilla, joita lähetetään satoja tuhansia sekunnissa. Sensori sisältää 8096 detektorielementtiä, jotka havaitsevat kohdealueelta sironneita fotoneita, sekä elektroniikkaa, joka mittaa fotonien edestakaisen kulkuajan. Näiden samanaikaisten mittausten perusteella kohdealueesta voidaan muodostaa 3D-etäisyyskuva. Toteutetun 3D-etäisyyskameraprototyypin koko vastaa suurin piirtein tavanomaista digikameraa. Sillä saavutetaan noin 10 m mittausetäisyys ja 20 kuvaa/sekunti -mittaustahti. Se on yksi ensimmäisistä täysin elektronisista (ei sisällä mekaanisesti liikkuvia osia) julkaistuista 3D-etäisyyskameratoteutuksista.