Există o nouă abordare care oferă camerelor foto caracteristice capabilități 3D

O echipă de cercetători de la Universitatea Stanford, cu colaborarea dintre Laboratorul pentru Sisteme Nano-Quantum Integrate (LINQS) și ArbabianLab, a conceput o modalitate de a face posibilă permiterea camerelor în viitor să vadă în 3D (în special pentru a vedea lumina în trei dimensiuni). Proiectul a început cu echipa subliniind faptul că sistemele de detectare și de măsurare a luminii (LiDAR sau lidar) în zilele noastre sunt incomode din cauza dimensiunii lor.

„Sistemele lidar existente sunt mari și voluminoase, dar într-o zi, dacă doriți capabilități lidar în milioane de drone autonome sau în vehicule robotice ușoare, veți dori ca acestea să fie foarte mici, foarte eficiente din punct de vedere energetic și să ofere performanțe ridicate.” a spus Okan Atalar, primul autor despre hârtie nouă în revista Nature Communications și un candidat la doctorat în inginerie electrică la Stanford.

Echipa a creat apoi un dispozitiv compact, permițându-i să fie mai eficient din punct de vedere energetic (deoarece lidar poate consuma prea multă energie datorită dimensiunii și numărului de componente pe care le folosește) și o potrivire bună pentru integrarea în camere video de telefoane mobile de zi cu zi și SLR digitale. Studiul se bazează în principal pe fenomenul de rezonanță acustică. Introduce utilizarea unei plăci subțiri de niobat de litiu, despre care se spune că este materialul perfect datorită proprietăților sale electrice, acustice și optice.

Niobatul de litiu este acoperit cu doi electrozi transparenți ca un simplu modulator acustic. Din punct de vedere tehnic, atunci când electricitatea este utilizată prin electrozii modulatorului acustic menționat, vibrația va avea loc eficient la frecvențe foarte previzibile și controlabile. Niobatul de litiu va modula apoi lumina, în timp ce câțiva polarizatoare adăugate vor aprinde și stinge lumina de câteva milioane de ori pe secundă.

Acest proces este esențial și una dintre abordările cunoscute pentru adăugarea imaginilor 3D la senzorii standard. Ca și în lidar, procesul va ajuta efectiv la măsurarea variațiilor luminii și la calcularea distanței. Și după cum s-a spus, modulatorii existenți găsiți în alte sisteme pot avea un consum mare de energie, ceea ce este nepractic. Dar, odată cu abordarea arătată de cercetători, există posibilitatea de a introduce imagini 3D în camerele mici precum cele situate pe telefoane și drone. Potrivit cercetătorilor, acesta poate fi baza „lidarului CMOS standard” în viitor. (Senzorii de imagine CMOS sunt utilizați aproape universal în smartphone-uri).

„Mai mult, geometria plachetelor și a electrozilor definește frecvența modulației luminii, astfel încât să putem regla frecvența”, a adăugat Atalar. „Schimbați geometria și schimbați frecvența de modulare... Deși există și alte modalități de a aprinde și stinge lumina”, spune Atalar, „această abordare acustică este de preferat deoarece este extrem de eficientă din punct de vedere energetic”.

Cercetătorii au încercat tehnologia construind un prototip de sistem lidar pe o bancă de laborator folosind o cameră digitală disponibilă în comerț ca receptor. Potrivit rapoartelor echipei, noul sistem a fost capabil să producă hărți de adâncime cu rezoluție megapixeli. În plus, ei au spus că modulatorul optic creat de echipă a consumat incredibil doar o cantitate mică de putere și că a fost chiar redus de 10 ori mai puțin decât a fost prezentat în lucrare. 

Cu asta, dacă tehnologia primește suportul de care are nevoie, ar putea deschide noi posibilități pentru smartphone piata si multe altele. De asemenea, poate revoluționa modul în care folosim toate dispozitivele cu camere, inclusiv camere profesionale standard, drone, tablete, laptop-uri, și altele. Poate însemna funcții și capacități suplimentare pentru ei care ne pot ajuta în diverse moduri, cum ar fi obținerea mai multor detalii în imaginile capturate. Prin lidar cu rezoluție megapixeli, cercetătorii spun, de asemenea, că va fi mai ușor pentru sistem să identifice ținte în mod eficient la o rază mai excelentă. De exemplu, atunci când este utilizat pentru mașini autonome, sistemul lidar îmbunătățit poate distinge pietonii de bicicliști la distanțe considerabile, rezultând un sistem mai bun de prevenire a accidentelor.