Nieuwe en compacte beeldsensor geeft robots 4D-zicht

De huidige driedimensionale vision-systemen die in robots en drones worden gebruikt, zijn vaak omvangrijk en duur en hebben moeite om snelle, onvoorspelbare bewegingen in de echte wereld te verwerken. Om dit op te lossen, hebben onderzoekers een zeer geavanceerde 4D-beeldsensor ontwikkeld die op een enkele siliciumchip is geconsolideerd. Deze compacte technologie - beschreven in het tijdschrift Nature - maakt zeer nauwkeurige digitale kaarten van de omgeving en volgt tegelijkertijd de exacte snelheid van bewegende objecten.

In tegenstelling tot traditionele sensoren die vertrouwen op snelle lichtpulsen en aparte componenten nodig hebben voor het zenden en ontvangen van signalen, werkt de nieuw ontworpen chip met een continue laserstraal. Het laserlicht wordt door een fysiek raster van bijna 62.000 microscopische stationaire pixels geleid. Elke pixel in dit raster fungeert zowel als zender en als ontvanger, waardoor het hele apparaat uitzonderlijk compact blijft. Door minuscule verschuivingen in de frequentie van de terugkerende lichtgolven te analyseren, berekent het systeem onmiddellijk hoe ver weg een object is en hoe snel het beweegt.

Het onderzoeksteam heeft de sensor met succes getest in verschillende scenario's, waaronder het in kaart brengen van kamers binnenshuis en het direct meten van de snelheid van een draaiende schijf. Bij tests buiten op grote afstand registreerde de chip met succes precieze details, zoals ramen en balkons van een gebouw dat zich op 65 meter afstand bevond.

Omdat het ontwerp alle benodigde elektronische en optische componenten direct op één chip integreert, is het compact en schaalbaar. Hoewel de resolutie en het bereik nog verbeterd moeten worden, kan deze 4D-technologie op een dag de zichtmogelijkheden van autonome machines, drones en uiteindelijk alledaagse digitale camera's en smartphones verbeteren.