Van egy új megközelítés, amely a tipikus kamerák 3D-s képességeit biztosítja

A Stanford Egyetem kutatói csoportja az Integrált Nano-Kvantum Rendszerek Laboratóriuma (LINQS) és az ArbabianLab együttműködésével olyan módszert dolgozott ki, amely lehetővé teszi a kamerák számára, hogy a jövőben 3D-ben lássanak (különös tekintettel a fényre). három dimenzióban). A projekt azzal indult, hogy a csapat rámutatott, hogy a fényérzékelő és távolságmérő (LiDAR vagy lidar) rendszerek manapság méretük miatt kényelmetlenek.

„A meglévő lidar rendszerek nagyok és terjedelmesek, de egy nap, ha lidar képességeket szeretne több millió önálló drónban vagy könnyű robotjárműben, akkor azt akarja majd, hogy nagyon kicsik, nagyon energiahatékonyak és nagy teljesítményt nyújtsanak.” - mondta Okan Atalar, a könyv első szerzője új lap a Nature Communications folyóiratban, és a Stanfordi villamosmérnöki doktorandusz.

A csapat ezután megalkotott egy kompakt eszközt, amely lehetővé teszi, hogy az energiatakarékosabb legyen (mivel a lidar túl sok energiát fogyaszthat az általa használt alkatrészek mérete és száma miatt), és jól illeszkedik a készülékbe. kamerák mindennapi mobiltelefonok és digitális tükörreflexes fényképezőgépek. A tanulmány alapvetően az akusztikus rezonancia jelenségre támaszkodik. Bevezeti a vékony lítium-niobát lapka használatát, amelyről azt mondják, hogy elektromos, akusztikai és optikai tulajdonságai miatt tökéletes anyag.

A lítium-niobát két átlátszó elektródával van bevonva, mint egyszerű akusztikus modulátor. Technikailag, amikor az említett akusztikus modulátor elektródáin keresztül áramot használnak, a vibráció hatékonyan, nagyon kiszámítható és szabályozható frekvenciákon lép fel. A lítium-niobát ezután modulálja a fényt, míg néhány polarizátor hozzáadásával másodpercenként több millió alkalommal kapcsolja be és ki a fényt.

Ez a folyamat alapvető fontosságú, és az egyik ismert megközelítés a 3D képalkotás szabványos érzékelőkhöz való hozzáadására. A lidarhoz hasonlóan a folyamat hatékonyan segít a fényváltozások mérésében és a távolság kiszámításában. És ahogy említettük, a más rendszerekben található modulátorok magas energiafogyasztásúak lehetnek, ami nem praktikus. A kutatók által mutatott megközelítéssel azonban lehetőség nyílik a 3D-s képalkotás bevezetésére olyan kis kamerákban, mint amilyenek a telefonokon és a drónokon találhatók. A kutatók szerint a jövőben ez lehet a „standard CMOS lidar” alapja. (A CMOS képérzékelőket szinte általánosan használják okostelefonokban).

"Mi több, a lapkák és az elektródák geometriája határozza meg a fénymoduláció frekvenciáját, így finomhangolhatjuk a frekvenciát" - tette hozzá Atalar. "Változtasd meg a geometriát és módosítsd a moduláció frekvenciáját… Bár vannak más módok is a világítás be- és kikapcsolására" - mondja Atalar - "ez az akusztikus megközelítés előnyösebb, mert rendkívül energiahatékony."

A kutatók úgy próbálták ki a technológiát, hogy egy prototípus lidar rendszert építettek egy laboratóriumi padon, egy kereskedelmi forgalomban kapható digitális fényképezőgépet használva receptorként. A csapat beszámolói szerint az új rendszer képes volt megapixel felbontású mélységtérképeket készíteni. Emellett elmondták, hogy a csapat által megalkotott optikai modulátor hihetetlenül csekély mennyiségű energiát fogyaszt, sőt 10-szer lejjebb csökkentették, mint amit a cikkben bemutattak. 

Ezzel, ha a technológia megkapja a szükséges támogatást, az új lehetőségeket nyithat meg a számára okostelefon piac és még sok más. Forradalmasíthatja azt is, ahogyan az összes eszközt kamerával használjuk, beleértve a szabványos professzionális kamerákat, drónokat, táblagépeket, laptopok, és több. Számukra olyan kiegészítő funkciókat, képességeket jelenthet, amelyek többféleképpen is segítségünkre lehetnek, például hogy több részletet kapjunk a rögzített képeken. A megapixel felbontású lidar segítségével a kutatók azt is elmondják, hogy a rendszer könnyebben tudja majd hatékonyan azonosítani a célpontokat egy kiválóbb tartományban. Például, amikor autonóm autókhoz használják, a továbbfejlesztett lidar rendszer jelentős távolságra képes megkülönböztetni a gyalogosokat a kerékpárosoktól, ami jobb rendszert eredményez a balesetek megelőzésére.