C'è un nuovo approccio che offre funzionalità 3D tipiche delle fotocamere

Un team di ricercatori della Stanford University, con la collaborazione tra il Laboratory for Integrated Nano-Quantum Systems (LINQS) e ArbabianLab, ha escogitato un modo per consentire alle telecamere in futuro di vedere in 3D (in particolare per vedere la luce in tre dimensioni). Il progetto è iniziato con il team che ha sottolineato che i sistemi di rilevamento e rilevamento della luce (LiDAR o lidar) in questi giorni sono scomodi a causa delle loro dimensioni.

"I sistemi lidar esistenti sono grandi e ingombranti, ma un giorno, se desideri funzionalità lidar in milioni di droni autonomi o in veicoli robotici leggeri, vorrai che siano molto piccoli, molto efficienti dal punto di vista energetico e che offrano prestazioni elevate", ha detto Okan Atalar, il primo autore del nuovo documento sulla rivista Nature Communications e un dottorando in ingegneria elettrica a Stanford.

Il team ha quindi creato un dispositivo compatto, che gli consente di essere più efficiente dal punto di vista energetico (poiché il lidar può consumare troppa energia a causa delle dimensioni e del numero di componenti che utilizza) e si adatta bene per l'integrazione in telecamere dei cellulari di tutti i giorni e delle reflex digitali. Lo studio si basa fondamentalmente sul fenomeno della risonanza acustica. Introduce l'uso di un sottile wafer di niobato di litio, che si dice sia il materiale perfetto per le sue proprietà elettriche, acustiche e ottiche.

Il niobato di litio è rivestito con due elettrodi trasparenti come un semplice modulatore acustico. Tecnicamente, quando l'elettricità viene utilizzata attraverso gli elettrodi di detto modulatore acustico, la vibrazione si verificherà in modo efficiente a frequenze molto prevedibili e controllabili. Il niobato di litio modulerà quindi la luce mentre un paio di polarizzatori aggiunti accenderanno e spegneranno la luce diversi milioni di volte al secondo.

Questo processo è essenziale e uno degli approcci conosciuti per aggiungere l'imaging 3D ai sensori standard. Come in lidar, il processo aiuterà efficacemente a misurare le variazioni della luce e calcolare la distanza. E come detto, i modulatori esistenti che si trovano in altri sistemi possono avere un elevato consumo di energia, il che non è pratico. Ma con l'approccio mostrato dai ricercatori, c'è la possibilità di introdurre l'imaging 3D in piccole fotocamere come quelle situate su telefoni e droni. Secondo i ricercatori, in futuro potrebbe essere la base del "lidar CMOS standard". (I sensori di immagine CMOS sono quasi universalmente utilizzati negli smartphone).

"Inoltre, la geometria dei wafer e degli elettrodi definisce la frequenza di modulazione della luce, quindi possiamo mettere a punto la frequenza", ha aggiunto Atalar. "Cambia la geometria e cambi la frequenza di modulazione ... Sebbene ci siano altri modi per accendere e spegnere la luce", afferma Atalar, "questo approccio acustico è preferibile perché è estremamente efficiente dal punto di vista energetico".

I ricercatori hanno provato la tecnologia costruendo un prototipo di sistema lidar su un banco di laboratorio utilizzando una fotocamera digitale disponibile in commercio come recettore. Secondo i rapporti del team, il nuovo sistema è stato in grado di produrre mappe di profondità con risoluzione megapixel. Inoltre, hanno affermato che il modulatore ottico creato dal team ha consumato incredibilmente solo una piccola quantità di energia e che è stato persino ridotto di 10 volte inferiore a quanto presentato nel documento. 

Con ciò, se la tecnologia ottiene il supporto di cui ha bisogno, potrebbe aprire nuove possibilità per il smartphone mercato e molto altro ancora. Può anche rivoluzionare il modo in cui utilizziamo tutti i dispositivi con fotocamere, comprese fotocamere professionali standard, droni, tablet, computer portatili, e altro ancora. Può significare loro funzioni e capacità aggiuntive che possono aiutarci in vari modi, come ottenere più dettagli nelle immagini acquisite. Attraverso il lidar con risoluzione megapixel, i ricercatori affermano anche che sarà più facile per il sistema identificare i bersagli in modo efficiente a una gamma più eccellente. Ad esempio, se utilizzato per le auto a guida autonoma, il sistema lidar migliorato è in grado di distinguere i pedoni dai ciclisti a distanze considerevoli, risultando in un sistema migliore per prevenire gli incidenti.