Вчені з компанії Pointcloud GmbH у Цюріху створили компактний 4D-чіп зору, який об’єднує технології, раніше занадто громіздкі для повсякденного використання, на одному кремнієвому кристалі. Цей сенсор не лише створює тривимірну карту простору, а й одночасно вимірює швидкість усіх об’єктів у полі зору, пропонуючи швидке та доступне рішення для дронів, роботів і навіть майбутніх смартфонів.
Більшість сучасних дронів використовують пульсуючий LiDAR, який випромінює спалахи світла й чекає їхнього повернення. Така система працює, але вона громіздка й не може визначати швидкість об’єктів без додаткових обчислень двох кадрів. Новий чіп Pointcloud відмовляється від імпульсного підходу на користь безперервного лазерного променя, що дозволяє миттєво визначати рух і положення об’єктів.
Сенсор побудований на матриці Focal Plane Array (FPA) із 61 952 стаціонарними пікселями, де кожен піксель одночасно випромінює й приймає лазерне світло через оптичні перемикачі на кристалі. Використання Frequency-Modulated Continuous-Wave (FMCW) LiDAR дозволяє чіпу виявляти мінімальні зміни частоти світла й вимірювати швидкість у реальному часі. У цілому на кристалі інтегровано понад 0,6 мільйона фотонних компонентів та всю необхідну електроніку, що забезпечує п’ятикратне збільшення кількості пікселів порівняно з попередніми демонстраціями.
У тестах сенсор показав високу точність: він здатний створювати детальні 3D-моделі приміщень на відстані від 6 до 11 метрів, визначати швидкість об’єктів і відтворювати навіть дрібні архітектурні деталі на 65 метрах. Чіп також успішно відстежував швидкість обертання диска в режимі реального часу, демонструючи універсальність технології.
Інтеграція всієї електроніки безпосередньо на кристалі робить виробництво системи більш доступним і масштабованим. Команда дослідників планує підвищити роздільну здатність та збільшити дальність сенсора, що відкриває перспективи використання 4D-зору не лише в робототехніці, а й у звичайних споживчих смартфонах.
Ера сліпих роботів поступово закінчується — починається ера миттєвого 4D-зору, яка може змінити підходи до автоматизації, безпеки та інтерактивних пристроїв. Результати дослідження опубліковані в журналі Nature.