Il existe une nouvelle approche donnant aux caméras typiques des capacités 3D

Une équipe de chercheurs de l'Université de Stanford, avec la collaboration entre le Laboratoire pour les systèmes nano-quantiques intégrés (LINQS) et ArbabianLab, a imaginé un moyen de permettre à l'avenir aux caméras de voir en 3D (en particulier pour voir la lumière en trois dimensions). Le projet a commencé avec l'équipe soulignant que les systèmes de détection et de télémétrie de la lumière (LiDAR ou lidar) de nos jours sont peu pratiques en raison de leur taille.

"Les systèmes lidar existants sont gros et encombrants, mais un jour, si vous voulez des capacités lidar dans des millions de drones autonomes ou dans des véhicules robotiques légers, vous voudrez qu'ils soient très petits, très économes en énergie et offrant de hautes performances", dit Okan Atalar, le premier auteur sur le nouveau papier dans la revue Nature Communications et doctorant en génie électrique à Stanford.

L'équipe a ensuite créé un appareil compact, lui permettant d'être plus économe en énergie (puisque le lidar peut consommer trop d'énergie en raison de la taille et du nombre de composants qu'il utilise) et un bon ajustement pour l'intégration dans de CAMÉRAS de surveillance des téléphones portables et des reflex numériques de tous les jours. L'étude repose essentiellement sur le phénomène de résonance acoustique. Il introduit l'utilisation d'une tranche mince de niobate de lithium, qui est considérée comme le matériau parfait en raison de ses propriétés électriques, acoustiques et optiques.

Le niobate de lithium est recouvert de deux électrodes transparentes comme un simple modulateur acoustique. Techniquement, lorsque l'électricité est utilisée à travers les électrodes dudit modulateur acoustique, les vibrations se produiront efficacement à des fréquences très prévisibles et contrôlables. Le niobate de lithium modulera alors la lumière tandis que quelques polariseurs ajoutés allumeront et éteindront la lumière plusieurs millions de fois par seconde.

Ce processus est essentiel et l'une des approches connues pour ajouter l'imagerie 3D aux capteurs standard. Comme dans le lidar, le processus aidera efficacement à mesurer les variations de lumière et à calculer la distance. Et comme indiqué, les modulateurs existants trouvés dans d'autres systèmes peuvent avoir une consommation d'énergie élevée, ce qui n'est pas pratique. Mais avec l'approche présentée par les chercheurs, il est possible d'introduire l'imagerie 3D dans de petites caméras comme celles situées sur les téléphones et les drones. Selon les chercheurs, il pourrait être la base du « lidar CMOS standard » à l'avenir. (Les capteurs d'image CMOS sont presque universellement utilisés dans les smartphones).

"De plus, la géométrie des plaquettes et des électrodes définit la fréquence de modulation de la lumière, nous pouvons donc affiner la fréquence", a ajouté Atalar. "Changez la géométrie et vous changez la fréquence de modulation... Bien qu'il existe d'autres façons d'allumer et d'éteindre la lumière", déclare Atalar, "cette approche acoustique est préférable car elle est extrêmement économe en énergie."

Les chercheurs ont essayé la technologie en construisant un prototype de système lidar sur une paillasse de laboratoire en utilisant un appareil photo numérique disponible dans le commerce comme récepteur. Selon les rapports de l'équipe, le nouveau système a pu produire des cartes de profondeur à résolution mégapixel. De plus, ils ont déclaré que le modulateur optique créé par l'équipe ne consommait incroyablement qu'une petite quantité d'énergie et qu'il était même réduit 10 fois moins que ce qui était présenté dans l'article. 

Avec cela, si la technologie obtient le soutien dont elle a besoin, cela pourrait ouvrir de nouvelles possibilités pour le smartphone marché et bien plus encore. Cela peut également révolutionner la façon dont nous utilisons tous les appareils avec caméras, y compris les caméras professionnelles standard, les drones, les tablettes, ordinateurs portables, et plus. Cela peut signifier pour eux des fonctions et des capacités supplémentaires qui peuvent nous aider de diverses manières, comme obtenir plus de détails dans les images capturées. Grâce au lidar à résolution mégapixel, les chercheurs affirment également qu'il sera plus facile pour le système d'identifier efficacement les cibles à une distance plus excellente. Par exemple, lorsqu'il est utilisé pour les voitures autonomes, le système lidar amélioré peut distinguer les piétons des cyclistes à des distances considérables, ce qui se traduit par un meilleur système de prévention des accidents.