斯坦福大學的一支研究團隊，剛剛攜手集成納米量子系統實驗室（LINQS）和ArbabianLab，設計了一種為傳統相機引入3D 特性的新方法。研究一作、該校電氣工程專業博士生Okan Atalar 指出：“當前激光雷達（LiDAR）系統又大又笨重，如你想要某天在數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、並努力提升性能”。

這套新穎的激光雷達原型系統，能夠生成百萬像素分辨率的深度圖。

有鑑於此，研究團隊打造了一款相當緊湊的設備，並且讓它變得更加節能（LiDAR 因其使用的組件尺寸/ 數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/ 數碼單反/ 無人機中。

研究重點在於聲學共振現象，且論文中介紹了鈮酸鋰薄晶片的使用。得益於優異的電、聲、光學特性，這種材料可謂相當完美。

研究配圖- 1：髮晶圓的正確聲模

鈮酸鋰塗有兩個透明電極，以作為簡單的聲調製器。從技術上講，在給電機通電時，其振動將以非常可預測和可控的頻率而有效地發生。

然後通過對光進行調製，添加的幾個偏振器可實現每秒數百萬次的開閉。這一過程必不可少，因為它也是將3D 成像功能添加到標準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併計算距離。對照系統中的現有調製方案，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：調製器的實驗特性

研究人員指出，這項技術可為將來的“標準CMOS 激光雷達”奠定基礎（CMOS 圖像傳感器已普遍用於智能機）。此外晶片和電極的幾何形狀，可用於定義或微調光的頻率，但這種聲學方法更加節能。

研究人員已在實驗室內構建了基於市售數碼相機的激光雷達原型系統，報告稱其能夠生成百萬像素分辨率的深度圖，且光學調製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：基於調製器/ 標準相機的ToF 成像

若後續發展順利，新技術將為智能手機市場開闢新的可能，甚至徹底改變專業相機、無人機、平板、筆記本電腦等便攜式消費電子設備的使用方式。

比如通過捕獲圖像中的更多細節，百萬像素分辨率的激光雷達系統能夠在一定範圍內更有效地識別目標。如此一來，自動駕駛汽車能夠在相當遠的距離外分辨行人與騎手，從而實現更好的碰撞預警和規避交通事故。

有關這項研究的詳情，已發表於近日出版的《Nature Communications》上，原標題為《Longitudinal piezoelectric resonant photoelastic modulator for efficient intensity modulation at megahertz frequencies》。