יש גישה חדשה המעניקה למצלמות טיפוסיות יכולות תלת מימד

צוות חוקרים מאוניברסיטת סטנפורד, בשיתוף פעולה בין המעבדה למערכות ננו-קוונטיות משולבות (LINQS) ו-ArbabianLab, הגה דרך לאפשר למצלמות בעתיד לראות בתלת מימד (במיוחד לראות את האור) בתלת מימד). הפרויקט התחיל כשהצוות הצביע על כך שמערכות זיהוי וטווח אור (LiDAR או lidar) בימינו אינן נוחות בשל גודלן.

"מערכות הלידר הקיימות הן גדולות ומגושמות, אבל מתישהו, אם אתה רוצה יכולות לידר במיליוני מל"טים אוטונומיים או בכלי רכב רובוטיים קלים, אתה תרצה שהם יהיו קטנים מאוד, חסכוניים מאוד באנרגיה ויציעו ביצועים גבוהים." אמר אוקן אטאלאר, המחבר הראשון בנושא מאמר חדש בכתב העת Nature Communications ומועמד לדוקטורט בהנדסת חשמל בסטנפורד.

לאחר מכן הצוות יצר מכשיר קומפקטי, המאפשר לו להיות חסכוני יותר באנרגיה (מכיוון שלידאר יכול לצרוך יותר מדי חשמל בגלל גודל ומספר הרכיבים שהוא משתמש בו) והתאמה טובה לשילוב עם מצלמות של טלפונים סלולריים יומיומיים ומצלמות SLR דיגיטליות. המחקר מסתמך בעצם על תופעת התהודה האקוסטית. הוא מציג את השימוש בפרוסה דקה של ליתיום ניובאט, שנאמר שהוא החומר המושלם בשל התכונות החשמליות, האקוסטיות והאופטיות שלו.

הליתיום ניובאט מצופה בשתי אלקטרודות שקופות כמאפנן אקוסטי פשוט. מבחינה טכנית, כאשר נעשה שימוש בחשמל דרך האלקטרודות של המאפנן האקוסטי האמור, הרטט יתרחש ביעילות בתדרים מאוד צפויים וניתנים לשליטה. לאחר מכן, הליתיום ניובאט יסדיר את האור בעוד שכמה מקטבים שנוספו יפעילו ויכבו את האור כמה מיליוני פעמים בשנייה.

תהליך זה חיוני ואחת הגישות הידועות להוספת הדמיה תלת מימדית לחיישנים סטנדרטיים. כמו בלידר, התהליך יעזור למעשה למדוד את הווריאציות באור ולחשב מרחק. וכאמור, מאפננים קיימים שנמצאים במערכות אחרות יכולים להיות בעלי צריכת אנרגיה גבוהה, וזה לא מעשי. אבל עם הגישה שהציגו החוקרים, ישנה אפשרות להציג הדמיה תלת מימדית במצלמות קטנות כמו אלו הממוקמות על טלפונים ומזל"טים. לדברי החוקרים, זה יכול להיות הבסיס של "לידר ה-CMOS הסטנדרטי" בעתיד. (חיישני תמונה CMOS נמצאים בשימוש כמעט אוניברסלי בסמארטפונים).

"יתר מכך, הגיאומטריה של הפרוסים והאלקטרודות מגדירה את תדירות אפנון האור, כך שנוכל לכוונן עדין את התדר", הוסיפה אטלר. "שנה את הגיאומטריה ואתה משנה את תדירות האפנון... אמנם יש דרכים אחרות להדליק ולכבות את האור", אומר אטלר, "הגישה האקוסטית הזו עדיפה כי היא יעילה מאוד באנרגיה."

החוקרים ניסו את הטכנולוגיה על ידי בניית אב טיפוס של מערכת לידר על ספסל מעבדה באמצעות מצלמה דיגיטלית זמינה מסחרית כקולטן. לפי דיווחי הצוות, המערכת החדשה הצליחה לייצר מפות עומק ברזולוציית מגה-פיקסל. בנוסף, הם אמרו שהאפנן האופטי שנוצר על ידי הצוות צורך בצורה מדהימה רק כמות קטנה של חשמל ושהוא אפילו הצטמצם פי 10 ממה שהוצג בעיתון. 

עם זה, אם הטכנולוגיה תקבל את התמיכה שהוא צריך, זה יכול לפתוח אפשרויות חדשות עבור טלפון חכם שוק ועוד הרבה יותר. זה גם יכול לחולל מהפכה איך אנחנו משתמשים בכל המכשירים עם מצלמות, כולל מצלמות מקצועיות סטנדרטיות, רחפנים, טאבלטים, מחשבים ניידים, ועוד. זה יכול להיות פונקציות ויכולות נוספות עבורם שיכולות לעזור לנו בדרכים שונות, כמו קבלת פרטים נוספים בתמונות שצולמו. באמצעות lidar ברזולוציית מגה-פיקסל, החוקרים אומרים גם שיהיה קל יותר למערכת לזהות מטרות ביעילות בטווח מעולה יותר. לדוגמה, כאשר משתמשים במכוניות אוטונומיות, מערכת הלידר המשופרת יכולה להבחין בין הולכי רגל ורוכבי אופניים במרחק ניכר, וכתוצאה מכך מערכת טובה יותר למניעת תאונות.