Há uma nova abordagem que oferece recursos 3D para câmeras típicas

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Stanford, com a colaboração entre o Laboratory for Integrated Nano-Quantum Systems (LINQS) e o ArbabianLab, concebeu uma maneira de permitir que as câmeras no futuro vejam em 3D (particularmente para ver a luz em três dimensões). O projeto começou com a equipe apontando que os sistemas de detecção e alcance de luz (LiDAR ou lidar) atualmente são inconvenientes devido ao seu tamanho.

“Os sistemas lidar existentes são grandes e volumosos, mas algum dia, se você quiser recursos lidar em milhões de drones autônomos ou em veículos robóticos leves, você vai querer que eles sejam muito pequenos, muito eficientes em termos de energia e que ofereçam alto desempenho.” disse Okan Atalar, o primeiro autor do novo papel na revista Nature Communications e doutorando em engenharia elétrica em Stanford.

A equipe então criou um dispositivo compacto, permitindo que ele fosse mais eficiente em termos de energia (já que o lidar pode consumir muita energia devido ao tamanho e número de componentes que está usando) e um bom ajuste para integração em câmeras de telefones celulares comuns e SLRs digitais. O estudo baseia-se basicamente no fenômeno da ressonância acústica. Introduz o uso de uma lâmina fina de niobato de lítio, que se diz ser o material perfeito devido às suas propriedades elétricas, acústicas e ópticas.

O niobato de lítio é revestido com dois eletrodos transparentes como um modulador acústico simples. Tecnicamente, quando a eletricidade é usada através dos eletrodos do referido modulador acústico, a vibração ocorrerá de forma eficiente em frequências muito previsíveis e controláveis. O niobato de lítio modula a luz enquanto alguns polarizadores adicionados acendem e apagam a luz vários milhões de vezes por segundo.

Este processo é essencial e uma das abordagens conhecidas para adicionar imagens 3D a sensores padrão. Como no lidar, o processo ajudará efetivamente a medir as variações da luz e calcular a distância. E como dito, moduladores existentes encontrados em outros sistemas podem ter alto consumo de energia, o que é impraticável. Mas com a abordagem mostrada pelos pesquisadores, existe a possibilidade de introduzir imagens 3D em câmeras pequenas como as situadas em telefones e drones. Segundo os pesquisadores, pode ser a base do “lidar CMOS padrão” no futuro. (Os sensores de imagem CMOS são quase universalmente usados ​​em smartphones).

“Além disso, a geometria das pastilhas e dos eletrodos define a frequência da modulação da luz, para que possamos ajustar a frequência”, acrescentou Atalar. “Mude a geometria e você altera a frequência de modulação… Embora existam outras maneiras de ligar e desligar a luz”, diz Atalar, “esta abordagem acústica é preferível porque é extremamente eficiente em termos de energia”.

Os pesquisadores testaram a tecnologia construindo um protótipo do sistema lidar em uma bancada de laboratório usando uma câmera digital disponível comercialmente como receptor. De acordo com os relatórios da equipe, o novo sistema foi capaz de produzir mapas de profundidade com resolução de megapixels. Além disso, eles disseram que o modulador óptico criado pela equipe consumiu incrivelmente apenas uma pequena quantidade de energia e que chegou a ser 10 vezes menor do que o apresentado no artigo. 

Com isso, se a tecnologia obtiver o suporte que precisa, poderá abrir novas possibilidades para o smartphones mercado e muito mais. Também pode revolucionar a forma como usamos todos os dispositivos com câmeras, incluindo câmeras profissionais padrão, drones, tablets, laptops, e mais. Isso pode significar funções e recursos adicionais para eles que podem nos ajudar de várias maneiras, como obter mais detalhes nas imagens capturadas. Por meio do lidar de resolução megapixel, os pesquisadores também dizem que será mais fácil para o sistema identificar alvos com eficiência em um alcance mais excelente. Por exemplo, quando usado para carros autônomos, o sistema LIDAR aprimorado pode distinguir pedestres de ciclistas a distâncias consideráveis, resultando em um sistema melhor para prevenir acidentes.