Oulun yliopiston Circuits and Systems -tutkimusyksikössä (CAS) tehdyssä väitöskirjatyössään Sahba Jahromi on kehittänyt CMOS-anturin, joka luo perustaa pienikokoisen 3D-etäisyyskameran kehittämiseen. Prototyyppianturi sisältää 8096 ilmaisinelementtiä.
3D-kuvantimen prototyypin anturi on toteutettu kaupallisella CMOS-teknologialla ja sen toiminta perustuu valopulssin kulkuajan mittaamiseen. Mittauslaitteen kohdealue valaistaan hyvin lyhyillä, näkymättömillä laserpulsseilla, joita lähetetään satoja tuhansia sekunnissa.
Prototyyppianturi sisältää 8096 detektorielementtiä, jotka havaitsevat kohdealueelta sironneita fotoneita, sekä elektroniikkaa, joka mittaa fotonien edestakaisen kulkuajan. Näiden samanaikaisten mittausten perusteella kohdealueesta voidaan muodostaa 3D-etäisyyskuva.
Oulun yliopiston väitöstyössään Sahba Jahromi on suunnitellut, toteuttanut ja testannut vastaanotinarkkitehtuurin 3D-etäisyyskuvantamiseen. Mittaus perustuu tietyssä toimintamuodossa olevan, tarkoitusta varten suunnitellun laserdiodin tuottamien pulssien kulkuaikojen mittaamiseen.
Toteutetun 3D-etäisyyskameraprototyypin koko vastaa suurin piirtein tavanomaista digikameraa. Sillä saavutetaan noin kymmenen metrin mittausetäisyys ja mittaustahdiksi 20 kuvaa sekunnissa. Se on yksi ensimmäisistä täysin elektronisista julkaistuista 3D-etäisyyskameratoteutuksista.
Prototyyppi siis ei sisällä mekaanisesti liikkuvia osia. Testimittaukset varmensivat arkkitehtuurin toimivuuden ja osoittivat, että siihen perustuen on mahdollista kehittää edullinen, ilman liikkuvia osia toimiva 3D-kuvanninteknologia.
Jahromin tutkimusta ohjanneen Oulun yliopiston professori Juha Kostamovaaran tavoitteena on kehittää suurin piirtein tulitikkurasiaan mahtuva, vähän tehoa kuluttava ja edullinen puolijohteisiin perustuva ratkaisu.
Uuden tekniikan avulla voitaisiin Kostamovaaran mukaan tuottaa 2D- (profiilimittaus) ja 3D-etäisyyskuvia sensorin ympäristöstä sovelluksen tarpeiden mukaisesti.
Pienellä 3D-etäisyyskameralla on runsaasti sovelluksia muun muassa liikenteessä, työkoneiden ja robottien ohjauksessa, hahmon tunnistuksessa, liikeohjauksessa, peleissä ja ylipäätään jokapaikan tietotekniikassa.
Kostamovaaran mukaan optoelektroniikka on tulossa kovaa vauhtia tärkeäksi osaksi mikroelektroniikkasuunnittelua ja tämän alan asiantuntijoista on huutava pula. Hänen mukaansa moni heiltä valmistunut tohtori on kouluttautunut alan huippuasiantuntijaksi ja levittää nyt tietämystä teollisuuteen työskennellessään yrityksessä väitöskirjatyön tekemisen jälkeen.
Lisää: Aiemmat aiheeseen liittyvät uutiset Uusiteknologia.fi:ssä (LINKKI)
Kuvat: Oulun yliopisto
Päivitetty