Obstaja nov pristop, ki tipičnim kameram daje 3D zmogljivosti

Skupina raziskovalcev na Univerzi Stanford je v sodelovanju med Laboratorijom za integrirane nano-kvantne sisteme (LINQS) in ArbabianLabom zasnovala način, kako omogočiti kameram v prihodnosti, da vidijo v 3D (zlasti da vidijo svetlobo). v treh dimenzijah). Projekt se je začel tako, da je ekipa poudarila, da so sistemi za zaznavanje svetlobe in določanje razdalje (LiDAR ali lidar) dandanes zaradi svoje velikosti neprijetni.

"Obstoječi lidarski sistemi so veliki in obsežni, a nekega dne, če želite lidarske zmogljivosti v milijonih avtonomnih dronov ali v lahkih robotskih vozilih, boste želeli, da so zelo majhni, zelo energetsko učinkoviti in ponujajo visoko zmogljivost," je dejal Okan Atalar, prvi avtor o nov papir v reviji Nature Communications in doktorski kandidat iz elektrotehnike na Stanfordu.

Ekipa je nato ustvarila kompaktno napravo, ki ji omogoča, da je energetsko učinkovitejša (saj lahko lidar zaradi velikosti in števila komponent, ki jo uporablja, porabi preveč energije) in je dobra za integracijo v kamere vsakdanjih mobilnih telefonov in digitalnih SLR-jev. Študija se v bistvu opira na pojav akustične resonance. Uvaja uporabo tanke rezine litijevega niobata, ki naj bi bil zaradi svojih električnih, zvočnih in optičnih lastnosti popoln material.

Litijev niobat je prevlečen z dvema prozornima elektrodama kot preprost akustični modulator. Tehnično, ko se električna energija uporablja skozi elektrode omenjenega akustičnega modulatorja, se vibracije pojavljajo učinkovito pri zelo predvidljivih in nadzorovanih frekvencah. Litijev niobat bo nato moduliral svetlobo, medtem ko bo nekaj dodanih polarizatorjev vklopilo in ugasnilo luč nekaj milijonov krat na sekundo.

Ta postopek je bistvenega pomena in je eden od znanih pristopov k dodajanju 3D-slik standardnim senzorjem. Tako kot pri lidarju bo postopek učinkovito pomagal pri merjenju variacij v svetlobi in izračunavanju razdalje. In kot rečeno, imajo obstoječi modulatorji, ki jih najdemo v drugih sistemih, lahko visoko porabo energije, kar je nepraktično. Toda s pristopom, ki so ga pokazali raziskovalci, obstaja možnost uvedbe 3D slikanja v majhne kamere, kot so tiste, ki so nameščene na telefonih in dronih. Po mnenju raziskovalcev je lahko v prihodnosti temelj "standardnega CMOS lidarja". (Slikovni senzorji CMOS se skoraj povsod uporabljajo v pametnih telefonih).

"Še več, geometrija rezin in elektrod opredeljuje frekvenco svetlobne modulacije, tako da lahko natančno prilagodimo frekvenco," je dodal Atalar. "Spremenite geometrijo in spremenite frekvenco modulacije ... Čeprav obstajajo drugi načini za vklop in izklop luči," pravi Atalar, "je ta akustični pristop boljši, ker je izjemno energetsko učinkovit."

Raziskovalci so to tehnologijo preizkusili tako, da so zgradili prototip lidarskega sistema na laboratorijski klopi z uporabo komercialno dostopnega digitalnega fotoaparata kot sprejemnika. Po poročilih ekipe je novi sistem lahko izdelal zemljevide globine z ločljivostjo megapikslov. Poleg tega so povedali, da je optični modulator, ki ga je ustvarila ekipa, neverjetno porabil le majhno količino energije in da je bil celo zmanjšan za 10-krat nižje, kot je bilo predstavljeno v prispevku. 

S tem, če tehnologija dobi podporo, ki jo potrebuje, bi lahko odprla nove možnosti za pametni telefon trg in še veliko več. Prav tako lahko spremeni način, kako uporabljamo vse naprave s kamerami, vključno s standardnimi profesionalnimi kamerami, droni, tablicami, prenosniki, in več. Zanje lahko pomeni dodatne funkcije in zmogljivosti, ki nam lahko pomagajo na različne načine, na primer pridobivanje več podrobnosti v posnetih slikah. Z lidarjem z megapikselno ločljivostjo raziskovalci tudi pravijo, da bo sistemu lažje učinkovito identificirati cilje na odličnem razponu. Na primer, če se uporablja za avtonomne avtomobile, lahko izboljšan lidarski sistem razlikuje pešce od kolesarjev na precejšnjih razdaljah, kar ima za posledico boljši sistem za preprečevanje nesreč.