Ya sea encima de un automóvil autónomo o incrustado dentro del último dispositivo, los sistemas de detección de luz y rango lidar probablemente desempeñarán un papel importante en nuestro futuro tecnológico, permitiendo que los vehículos 'vean' en tiempo real los teléfonospara mapear imágenes tridimensionales y mejorar la realidad aumentada en videojuegos.
El desafío: estos sistemas de imágenes en 3-D pueden ser voluminosos, costosos y difíciles de reducir al tamaño necesario para estas aplicaciones emergentes. Pero los investigadores de la Universidad de Colorado Boulder están un paso más cerca de una solución.
En un nuevo artículo, publicado en óptica , describen un nuevo chip de silicio, sin partes móviles ni electrónica, que mejora la resolución y la velocidad de escaneo necesarias para un sistema lidar.
"Estamos buscando reemplazar idealmente los sistemas lidar grandes, voluminosos y pesados con solo este pequeño chip plano", dijo Nathan Dostart, autor principal del estudio, quien recientemente completó su doctorado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática.
Los sistemas lidar comerciales actuales usan grandes espejos giratorios para dirigir el rayo láser y así crear una imagen tridimensional. Durante los últimos tres años, Dostart y sus colegas han estado trabajando en una nueva forma de dirigir los rayos láser llamada dirección de longitud de onda:- donde cada longitud de onda o "color" del láser apunta a un ángulo único.
No solo han desarrollado una forma de hacer una versión de esto a lo largo de dos dimensiones simultáneamente, en lugar de una sola, lo han hecho con color, usando un patrón de "arco iris" para tomar imágenes en 3D. Desde los rayosse controlan fácilmente simplemente cambiando los colores, se pueden controlar varias matrices en fases simultáneamente para crear una mayor apertura y una imagen de mayor resolución.
"Hemos descubierto cómo poner este arco iris bidimensional en un pequeño chip", dijo Kelvin Wagner, coautor del nuevo estudio y profesor de ingeniería eléctrica e informática.
El fin de la comunicación eléctrica
Los vehículos autónomos son actualmente una industria de $ 50 mil millones de dólares, con un valor proyectado de más de $ 500 mil millones para 2026. Si bien muchos autos en la carretera hoy en día ya tienen algunos elementos de asistencia autónoma, como control de crucero mejorado y centrado automático de carriles, ella verdadera carrera es crear un automóvil que se maneje solo, sin intervención o responsabilidad de un conductor humano. En los últimos 15 años, los innovadores se han dado cuenta de que para hacer esto, los automóviles necesitarán más que cámaras y radares:necesita lidar.
Lidar es un método de detección remota que utiliza rayos láser, pulsos de luz invisible, para medir distancias. Estos rayos de luz rebotan en todo lo que se encuentra en su camino, y un sensor recoge estos reflejos para crear una imagen tridimensional precisa deentorno circundante en tiempo real
Lidar es como la ecolocalización con luz: puede decirle qué tan lejos está cada píxel de una imagen. Se ha utilizado durante al menos 50 años en satélites y aviones, para realizar la detección atmosférica y medir la profundidad de cuerpos de agua y alturasde terreno.
Si bien se han logrado grandes avances en el tamaño de los sistemas LIDAR, siguen siendo la parte más costosa de los automóviles autónomos con mucho, hasta $ 70,000 cada uno.
Para poder trabajar ampliamente en el mercado de consumo un día, lidar debe ser aún más barato, más pequeño y menos complejo. Algunas compañías están tratando de lograr esta hazaña utilizando fotónica de silicio: un área emergente en ingeniería eléctrica que utiliza chips de silicio, que puedenluz de proceso
El nuevo hallazgo del equipo de investigación es un avance importante en la tecnología de chips de silicio para su uso en sistemas LIDAR.
"La comunicación eléctrica está en su límite absoluto. La óptica tiene que entrar en juego y es por eso que todos estos grandes jugadores están comprometidos a hacer que la tecnología fotónica de silicio sea industrialmente viable", dijo Miloš Popovi ?, coautor y profesor asociado de ingeniería enUniversidad de Boston.
Cuanto más simples y pequeños sean estos chips de silicio, al tiempo que conservan alta resolución y precisión en sus imágenes, más tecnologías se pueden aplicar, incluidos los automóviles y los teléfonos inteligentes sin conductor.
Se rumorea que el próximo iPhone 12 incorporará una cámara lidar, como la que se encuentra actualmente en el iPad Pro. Esta tecnología no solo podría mejorar su seguridad de reconocimiento facial, sino que un día ayudaría a crear mapas de rutas de escalada, medir distancias e incluso identificarhuellas de animales o plantas.
"Estamos proponiendo un enfoque escalable para LIDAR usando tecnología de chip. Y este es el primer paso, el primer componente de ese enfoque", dijo Dostart, quien continuará su trabajo en el Centro de Investigación Langley de la NASA en Virginia. "Hayaún queda un largo camino por recorrer "
Nueva investigación de la luz más antigua confirma la edad del universo
Las primeras imágenes del Orbitador Solar revelan 'fogatas' en el sol
Los científicos proponen un plan para determinar si el Planeta Nueve es un agujero negro primordial
Platón tenía razón: la Tierra está hecha, en promedio, de cubos
Nuevo modelo conecta la física de gotitas respiratorias con la propagación de Covid-19
Los científicos descubren que los volcanes en Venus todavía están activos