斯坦福大學(xué)的一支研究團隊，剛剛攜手集成納米量子系統(tǒng)實驗室（LINQS）和 ArbabianLab，設(shè)計了一種為傳統(tǒng)相機引入 3D 特性的新方法。研究一作、該校電氣工程專業(yè)博士生 Okan Atalar 指出：“當(dāng)前激光雷達（LiDAR）系統(tǒng)又大又笨重，如你想要某天在數(shù)百萬架無人機或輕型機器人車輛上使用該功能，就需要努力縮減其尺寸、降低能耗、并努力提升性能”。

這套新穎的激光雷達原型系統(tǒng)，能夠生成百萬像素分辨率的深度圖。

有鑒于此，研究團隊打造了一款相當(dāng)緊湊的設(shè)備，并且讓它變得更加節(jié)能（LiDAR 因其使用的組件尺寸 / 數(shù)量而可能消耗過多電力），因而很適合集成到日常使用的手機 / 數(shù)碼單反 / 無人機中。

研究重點在于聲學(xué)共振現(xiàn)象，且論文中介紹了鈮酸鋰薄晶片的使用。得益于優(yōu)異的電、聲、光學(xué)特性，這種材料可謂相當(dāng)完美。

研究配圖 - 1：發(fā)晶圓的正確聲模

鈮酸鋰涂有兩個透明電極，以作為簡單的聲調(diào)制器。從技術(shù)上講，在給電機通電時，其振動將以非?？深A(yù)測和可控的頻率而有效地發(fā)生。

然后通過對光進行調(diào)制，添加的幾個偏振器可實現(xiàn)每秒數(shù)百萬次的開閉。這一過程必不可少，因為它也是將 3D 成像功能添加到標(biāo)準(zhǔn)傳感器的已知方法之一。

與激光雷達一樣，該過程將有效地幫助測量光線的變化并計算距離。對照系統(tǒng)中的現(xiàn)有調(diào)制方案，普遍消耗了過高的能源。但新研究展示了可在小型相機中引入 3D 成像功能的潛在途徑。

研究配圖 - 2：調(diào)制器的實驗特性

研究人員指出，這項技術(shù)可為將來的“標(biāo)準(zhǔn) CMOS 激光雷達”奠定基礎(chǔ)（CMOS 圖像傳感器已普遍用于智能機）。此外晶片和電極的幾何形狀，可用于定義或微調(diào)光的頻率，但這種聲學(xué)方法更加節(jié)能。

研究人員已在實驗室內(nèi)構(gòu)建了基于市售數(shù)碼相機的激光雷達原型系統(tǒng)，報告稱其能夠生成百萬像素分辨率的深度圖，且光學(xué)調(diào)制器僅消耗少量的功率、甚至不到論文中介紹的方案的 1/10 。

研究配圖 - 3：基于調(diào)制器 / 標(biāo)準(zhǔn)相機的 ToF 成像

若后續(xù)發(fā)展順利，新技術(shù)將為智能手機市場開辟新的可能，甚至徹底改變專業(yè)相機、無人機、平板、筆記本電腦等便攜式消費電子設(shè)備的使用方式。

比如通過捕獲圖像中的更多細節(jié)，百萬像素分辨率的激光雷達系統(tǒng)能夠在一定范圍內(nèi)更有效地識別目標(biāo)。如此一來，自動駕駛汽車能夠在相當(dāng)遠的距離外分辨行人與騎手，從而實現(xiàn)更好的碰撞預(yù)警和規(guī)避交通事故。

有關(guān)這項研究的詳情，已發(fā)表于近日出版的《Nature Communications》上，原標(biāo)題為《Longitudinal piezoelectric resonant photoelastic modulator for efficient intensity modulation at megahertz frequencies》。

（舉報）