رویکرد جدیدی وجود دارد که به دوربین‌های معمولی قابلیت‌های سه بعدی را می‌دهد

تیمی از محققان دانشگاه استنفورد، با همکاری آزمایشگاه سیستم‌های یکپارچه نانو کوانتومی (LINQS) و ArbabianLab، راهی ابداع کرده‌اند تا دوربین‌ها را در آینده قادر به دیدن سه بعدی (به ویژه برای دیدن نور) کنند. در سه بعدی). این پروژه با اشاره تیم به این نکته آغاز شد که سیستم‌های تشخیص نور و محدوده (LiDAR یا lidar) این روزها به دلیل اندازه آنها ناخوشایند هستند.

سیستم‌های لیدار موجود بزرگ و حجیم هستند، اما روزی اگر بخواهید قابلیت‌های لیدار را در میلیون‌ها پهپاد خودران یا وسایل نقلیه روباتیک سبک وزن داشته باشید، می‌خواهید بسیار کوچک، بسیار کارآمد در مصرف انرژی و عملکرد بالا باشند. گفت: اوکان آتالار، اولین نویسنده در مقاله جدید در مجله Nature Communications و کاندیدای دکترا در مهندسی برق در استنفورد.

سپس تیم یک دستگاه جمع و جور ساخت که به آن اجازه می دهد انرژی کارآمدتری داشته باشد (زیرا لیدار به دلیل اندازه و تعداد قطعاتی که استفاده می کند می تواند انرژی زیادی مصرف کند) و مناسب برای ادغام با دوربین تلفن های همراه روزمره و دوربین های SLR دیجیتال. این مطالعه اساساً بر پدیده رزونانس آکوستیک متکی است. استفاده از ویفر نازکی از لیتیوم نیوبات را معرفی می کند که گفته می شود به دلیل خواص الکتریکی، صوتی و نوری آن ماده عالی است.

نیوبات لیتیوم با دو الکترود شفاف به عنوان یک تعدیل کننده صوتی ساده پوشانده شده است. از نظر فنی، هنگامی که الکتریسیته از طریق الکترودهای مدولاتور صوتی مذکور استفاده می شود، ارتعاش به طور موثر در فرکانس های بسیار قابل پیش بینی و قابل کنترل رخ می دهد. سپس لیتیوم نیوبات نور را تعدیل می کند در حالی که چند پلاریزه کننده اضافه شده نور را چندین میلیون بار در ثانیه روشن و خاموش می کند.

این فرآیند ضروری است و یکی از روش های شناخته شده برای افزودن تصویر سه بعدی به حسگرهای استاندارد است. مانند لیدار، این فرآیند به طور موثر به اندازه گیری تغییرات نور و محاسبه فاصله کمک می کند. و همانطور که گفته شد، مدولاتورهای موجود در سیستم های دیگر می توانند مصرف انرژی بالایی داشته باشند که غیرعملی است. اما با رویکرد نشان داده شده توسط محققان، امکان معرفی تصویربرداری سه بعدی در دوربین های کوچک مانند دوربین های موجود در تلفن ها و پهپادها وجود دارد. به گفته محققان، این می تواند پایه و اساس "CMOS lidar استاندارد" در آینده باشد. (سنسورهای تصویر CMOS تقریباً به طور جهانی در تلفن های هوشمند استفاده می شوند).

آتالار افزود: "علاوه بر این، هندسه ویفرها و الکترودها فرکانس مدولاسیون نور را مشخص می کند، بنابراین ما می توانیم فرکانس را به خوبی تنظیم کنیم." آتالار می‌گوید: «هندسه را تغییر دهید و فرکانس مدولاسیون را تغییر دهید... در حالی که راه‌های دیگری برای روشن و خاموش کردن چراغ وجود دارد، این رویکرد صوتی ترجیح داده می‌شود زیرا بسیار کارآمد در مصرف انرژی است.»

محققان این فناوری را با ساختن نمونه اولیه سیستم لیدار روی یک میز آزمایشگاه با استفاده از یک دوربین دیجیتال تجاری موجود به عنوان گیرنده آزمایش کردند. طبق گزارش‌های این تیم، سیستم جدید قادر به تولید نقشه‌های عمقی با وضوح مگاپیکسل بود. علاوه بر این، آنها گفتند که مدولاتور نوری ایجاد شده توسط تیم به طرز باورنکردنی فقط مقدار کمی انرژی مصرف می کند و حتی 10 برابر کمتر از آنچه در مقاله ارائه شده است کاهش یافته است. 

با این کار، اگر فناوری پشتیبانی مورد نیاز خود را دریافت کند، می‌تواند فرصت‌های جدیدی را برای آن باز کند گوشی های هوشمند بازار و خیلی چیزهای دیگر همچنین می‌تواند نحوه استفاده ما از همه دستگاه‌های دارای دوربین، از جمله دوربین‌های حرفه‌ای استاندارد، هواپیماهای بدون سرنشین، تبلت‌ها را متحول کند. لپ تاپ، و بیشتر. این می تواند به معنای عملکردها و قابلیت های اضافی برای آنها باشد که می تواند به روش های مختلف به ما کمک کند، مانند دریافت جزئیات بیشتر در تصاویر گرفته شده. از طریق لیدار با وضوح مگاپیکسل، محققان همچنین می گویند که شناسایی اهداف به طور موثر در برد عالی تر برای سیستم آسان تر خواهد بود. به عنوان مثال، هنگامی که برای اتومبیل های خودران استفاده می شود، سیستم لیدار بهبود یافته می تواند عابران پیاده را از دوچرخه سواران در فواصل قابل توجه تشخیص دهد و در نتیجه سیستم بهتری برای جلوگیری از تصادفات ایجاد می کند.