典型的なカメラに3D機能を与える新しいアプローチがあります

スタンフォード大学の研究者チームは、統合ナノ量子システム研究所（LINQS）とArbabianLabの協力を得て、将来的にカメラを3Dで見る（特に光を見る）ことができるようにする方法を考案しました。三次元で）。 プロジェクトは、最近の光検出および測距（LiDARまたはLIDAR）システムは、そのサイズのために不便であるとチームが指摘することから始まりました。

「既存のLIDARシステムは大きくてかさばりますが、いつの日か、数百万の自律型ドローンや軽量のロボット車両でLIDAR機能が必要な場合は、非常に小さく、エネルギー効率が高く、高性能を提供する必要があります。」の最初の著者であるOkanAtalarは言った 新しい紙 ジャーナルNatureCommunicationsで、スタンフォード大学で電気工学の博士号を取得しています。

次に、チームはコンパクトなデバイスを作成しました。これにより、エネルギー効率が向上し（LIDARは、使用するコンポーネントのサイズと数が原因で電力を消費しすぎる可能性があるため）、統合に適しています。 カメラ 日常の携帯電話やデジタル一眼レフの。 この研究は基本的に音響共鳴現象に依存しています。 ニオブ酸リチウムの薄いウェーハの使用を紹介します。これは、その電気的、音響的、および光学的特性のために完璧な材料であると言われています。

ニオブ酸リチウムは、単純な音響変調器としてXNUMXつの透明電極でコーティングされています。 技術的には、電気が前記音響変調器の電極を通して使用されるとき、振動は非常に予測可能で制御可能な周波数で効率的に発生するであろう。 次に、ニオブ酸リチウムが光を変調し、追加されたXNUMXつの偏光子が、XNUMX秒間に数百万回光をオン/オフします。

このプロセスは不可欠であり、標準センサーに3Dイメージングを追加するための既知のアプローチの3つです。 LIDARの場合と同様に、このプロセスは、光の変化を効果的に測定し、距離を計算するのに役立ちます。 そして、前述のように、他のシステムに見られる既存の変調器は、エネルギー消費量が多くなる可能性があり、これは実用的ではありません。 しかし、研究者が示したアプローチにより、電話やドローンに搭載されているような小型カメラにXNUMXDイメージングを導入する可能性があります。 研究者によると、これは将来の「標準CMOSライダー」の基盤になる可能性があります。 （CMOSイメージセンサーはスマートフォンでほぼ普遍的に使用されています）。

「さらに、ウェーハと電極の形状が光変調の周波数を定義するため、周波数を微調整することができます」とAtalar氏は付け加えました。 「ジオメトリを変更すると、変調の周波数が変更されます…ライトのオンとオフを切り替える方法は他にもありますが、エネルギー効率が非常に高いため、この音響アプローチが適しています」とAtalar氏は言います。

研究者たちは、市販のデジタルカメラを受容体として使用して、実験台にプロトタイプのLIDARシステムを構築することでこの技術を試しました。 チームの報告によると、新しいシステムはメガピクセル解像度の深度マップを作成することができました。 さらに、チームによって作成された光変調器は、わずかな電力しか消費せず、論文で提示されたものよりも10分のXNUMXに削減されたと彼らは言いました。 

それで、技術者が必要なサポートを得るならば、それはのための新しい可能性を開くことができます スマートフォン 市場など。 また、標準のプロ用カメラ、ドローン、タブレットなど、カメラを備えたすべてのデバイスの使用方法に革命をもたらす可能性があります。 ノートパソコン、 もっと。 これは、キャプチャされた画像の詳細を取得するなど、さまざまな方法で役立つ追加の機能を意味する場合があります。 メガピクセル解像度のLIDARを通じて、研究者はまた、システムがより優れた範囲でターゲットを効率的に識別することがより簡単になると述べています。 たとえば、自動運転車に使用する場合、改良されたLIDARシステムは、かなりの距離にいる歩行者と自転車を区別できるため、事故を防ぐためのより優れたシステムになります。