Автомобили смогут видеть на 180° в 3D благодаря этому устройству — крошечному лидару

Это устройство поможет беспилотным автомобилям лучше «видеть» мир без громоздких аппаратов на крыше.

Автономные автомобили и роботы должны быть способны невероятно точно воспринимать окружающий мир, если они хотят быть безопасными и полезными на практике. Чтобы люди и другие биологические существа смогли точно воспринимать окружающий мир,  им требуется целый ряд различных органов чувств и необычный механизм обработки данных в режиме реального времени. То же самое необходимо «привить» и электромобилям, и новый лидар — как раз то, что нужно.

Рекордный лидар

По мнению исследователей из Похангского университета науки и технологий (POSTECH) в Южной Корее, одной из ключевых проблем существующей лидарной технологии является ее поле зрения. Если вы хотите получить изображение большой области с одной точки, единственный способ сделать это — механически повернуть лидар или повернуть зеркало, чтобы направить туда луч. Технология, которая позволяет это сделать, очень громоздкая, энергоемкая и хрупкая. Она имеет тенденцию довольно быстро изнашиваться, а скорость вращения ограничивает частоту измерения каждой точки, уменьшая частоту кадров получаемых 3D-данных.

Твердотельные лидарные системы, с другой стороны, не используют физических движущихся частей. По словам исследователей, некоторые из них — например, датчики глубины, которые Apple использует, чтобы убедиться, что вы не обманываете систему разблокировки iPhone с распознаванием лица, держа плоскую фотографию лица владельца, — проецируют массив точек и ищут искажения в точках и узорах, чтобы оценить трехмерность объекта. Но поле зрения и разрешение ограничены, и лидарные системы с хорошими камерами глубины все еще довольно громоздкие.

Команда POSTECH решила создать максимально миниатюрную систему определения глубины с максимально широким полем зрения, используя исключительные светогибающие способности метаповерхностей. Эти двумерные наноструктуры шириной в одну тысячную человеческого волоса можно эффективно рассматривать как ультраплоские линзы, построенные из массивов крошечных и точно сформированных наностержней. При прохождении через метаповерхность входящий свет разделяется на несколько направлений, а при правильной конструкции нанополюсной матрицы части этого света могут преломляться под углом почти 90 градусов. Можно назвать это абсолютно плоским ультра-рыбьим глазом.

Исследователи разработали и создали устройство, которое пропускает лазерный луч через метаповерхностную линзу с нанополярами, настроенными так, чтобы разделить его примерно на 10 000 точек, охватывающих экстремальное поле зрения на 180 градусов. Затем устройство интерпретирует отраженный или обратно рассеянный свет с помощью камеры для измерения расстояния. Таким образом мини-лидар может видеть на 180 градусов и в трехмерном пространстве.