Je tu nový přístup, který dává typickým fotoaparátům 3D možnosti

Tým výzkumníků ze Stanfordské univerzity ve spolupráci mezi Laboratoří pro integrované nano-kvantové systémy (LINQS) a ArbabianLab vymyslel způsob, jak umožnit kamerám v budoucnu vidět ve 3D (zejména vidět světlo). ve třech rozměrech). Projekt začal tím, že tým poukázal na to, že systémy detekce světla a měření vzdálenosti (LiDAR nebo lidar) jsou v dnešní době nepohodlné kvůli jejich velikosti.

„Stávající lidarové systémy jsou velké a objemné, ale jednoho dne, pokud budete chtít schopnosti lidaru v milionech autonomních dronů nebo v lehkých robotických vozidlech, budete chtít, aby byly velmi malé, velmi energeticky účinné a nabízely vysoký výkon,“ řekl Okan Atalar, první autor na nový papír v časopise Nature Communications a doktorandem v elektrotechnice na Stanfordu.

Tým poté vytvořil kompaktní zařízení, které mu umožnilo být energeticky účinnější (protože lidar může spotřebovávat příliš mnoho energie kvůli velikosti a počtu komponent, které používá) a dobře se hodí pro integraci do kamery každodenních mobilních telefonů a digitálních zrcadlovek. Studie v podstatě spoléhá na fenomén akustické rezonance. Představuje použití tenkého plátku niobátu lithného, ​​o kterém se říká, že je to dokonalý materiál díky svým elektrickým, akustickým a optickým vlastnostem.

Niobát lithný je potažen dvěma průhlednými elektrodami jako jednoduchý akustický modulátor. Technicky, když je elektřina používána přes elektrody uvedeného akustického modulátoru, vibrace se budou účinně vyskytovat na velmi předvídatelných a řiditelných frekvencích. Niobát lithný pak bude modulovat světlo, zatímco několik přidaných polarizátorů zapíná a vypíná světlo několik milionůkrát za sekundu.

Tento proces je nezbytný a je jedním ze známých přístupů k přidávání 3D zobrazování ke standardním senzorům. Stejně jako v lidaru tento proces účinně pomůže měřit změny světla a vypočítat vzdálenost. A jak již bylo řečeno, stávající modulátory nalezené v jiných systémech mohou mít vysokou spotřebu energie, což je nepraktické. Ale s přístupem, který vědci ukázali, existuje možnost zavést 3D zobrazování v malých kamerách, jako jsou ty umístěné na telefonech a dronech. Podle výzkumníků může být v budoucnu základem „standardního lidaru CMOS“. (Obrazové snímače CMOS se v chytrých telefonech používají téměř univerzálně).

„A co víc, geometrie destiček a elektrod definuje frekvenci modulace světla, takže můžeme frekvenci jemně doladit,“ dodal Atalar. "Změňte geometrii a změníte frekvenci modulace... I když existují jiné způsoby, jak zapnout a vypnout světlo," říká Atalar, "tento akustický přístup je výhodnější, protože je extrémně energeticky účinný."

Vědci tuto technologii vyzkoušeli postavením prototypu lidarového systému na laboratorním stole pomocí komerčně dostupné digitální kamery jako receptoru. Podle zpráv týmu byl nový systém schopen vytvářet hloubkové mapy v megapixelovém rozlišení. Kromě toho uvedli, že optický modulátor vytvořený týmem neuvěřitelně spotřeboval jen malé množství energie a že byl dokonce 10krát nižší, než bylo uvedeno v článku. 

Díky tomu, pokud technologie získá potřebnou podporu, může otevřít nové možnosti smartphone trh a mnoho dalšího. Může také způsobit revoluci v tom, jak používáme všechna zařízení s kamerami, včetně standardních profesionálních kamer, dronů, tabletů, notebooky, a více. Může to pro ně znamenat další funkce a schopnosti, které nám mohou pomoci různými způsoby, například získat více detailů v pořízených snímcích. Prostřednictvím lidaru s megapixelovým rozlišením vědci také říkají, že pro systém bude snazší identifikovat cíle efektivně na lepší vzdálenost. Například při použití pro autonomní vozy dokáže vylepšený systém lidar rozlišit chodce od cyklistů na značné vzdálenosti, což vede k lepšímu systému prevence nehod.