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Updated: May 2, 2026
08:41
Lensfree On-chip Tomographic Microscopy Employing Multi-angle Illumination and Pixel Super-resolution
Published on: August 16, 2012
11.6K
Un LiDAR fotónico de silicio basado en sistemas microelectromecánicos a gran escala
Xiaosheng Zhang1, Kyungmok Kwon1, Johannes Henriksson1
1Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA.
Nature
|March 10, 2022
Resumen
Este estudio introduce un LiDAR de estado sólido de 16.384 píxeles utilizando una matriz de conmutador de plano focal (FPSA) para imágenes 3D de alta resolución. Este avance promete sensores compactos y de alto rendimiento para sistemas autónomos y dispositivos móviles.
Área de la Ciencia:
- Fotónica y tecnología de sensores
- Percepción de las máquinas y robótica
Sus antecedentes:
- Los sensores de imágenes tridimensionales (3D) son cruciales para la percepción de la máquina, pero los dispositivos actuales de detección y alcance de la luz (LiDAR) a menudo están limitados por escáneres mecánicos.
- Los sensores 3D existentes basados en matrices de plano focal ofrecen ventajas de estado sólido, pero sufren de bajas resoluciones, generalmente de 512 píxeles o menos.
Objetivo del estudio:
- Desarrollar un sensor LiDAR de estado sólido de alta resolución con un amplio campo de visión y capacidades de direccionamiento precisas.
- Demostrar la viabilidad de un chip fotónico de silicio monolítico que integre una matriz de conmutadores de plano focal (FPSA) para imágenes 3D avanzadas.
Principales métodos:
- Desarrollo de una matriz de interruptores de plano focal de 128x128 elementos (FPSA) que integra antenas de rejilla y interruptores ópticos accionados por MEMS en un chip fotónico de silicio.
- Pruebas experimentales de una subarrea de 128x96 para imágenes en 3D.
- Utilizando ondas continuas moduladas por frecuencia (FMCW) que se extienden en una configuración monostática para la medición de distancias.
Principales resultados:
- Se logró un LiDAR de 16.384 píxeles con un campo de visión de 70 ° x 70 ° y una resolución de direccionamiento de 0,6 ° x 0,6 °.
- Se demostró una divergencia de haz estrecha de 0,050 ° x 0,049 ° y dirección de haz de acceso aleatorio sub-MHz.
- Alcanzó una resolución de distancia de 1,7 cm para imágenes en 3D.
Conclusiones:
- La tecnología FPSA desarrollada permite LiDAR de estado sólido de alta resolución con métricas de rendimiento superiores.
- La integración monolítica en chips fotónicos de silicio y el potencial de producción en masa a través de las fundiciones CMOS allanan el camino para la detección 3D ubicua.
- Esta tecnología está lista para impactar significativamente los vehículos autónomos, los drones, los robots y los teléfonos inteligentes.
