Công nghệ cảm biến laser mới cho ô tô tự lái, điện thoại thông minh và trò chơi điện tử 3D

Hệ thống mới do các nhà nghiên cứu tại trường Đại học California, Hoa Kỳ chế tạo có thể cảm biến ở khoảng cách dài hơn 9m, gấp 10 lần mức các hệ thống laser công suất thấp hiện nay có thể đạt được. Công nghệ này khi được phát triển hơn nữa, sẽ được áp dụng để chế tạo các hệ thống tạo ảnh 3D nhỏ, giá rẻ có tiềm năng ứng dụng đặc biệt cho ô tô tự lái xe, điện thoại thông minh và các trò chơi điện tử tương tác như Microsoft Kinect, mà không cần các hộp điện tử hoặc hộp quang học cỡ lớn, cồng kềnh.

Hệ thống mới dựa vào LIDAR (radar ánh sáng), công nghệ tạo ảnh 3D sử dụng ánh sáng để cung cấp thông tin phản hồi về thế giới xung quanh nó. Hệ thống này phát ra ánh sáng laser tác động vào một đối tượng và sau đó có thể cho biết khoảng cách giữa hệ thống và đối tượng đó bằng cách đo những thay đổi về tần số ánh sáng phản xạ trở lại. Hệ thống còn có thể được sử dụng để giúp ô tô tự lái tránh các chướng ngại vật trên đường hoặc để giúp người chơi trò chơi điện tử xác định thời điểm cần nhảy lên, lắc bàn tay hoặc dùng vợt đánh vào quả bóng tennis trên sân chơi tưởng tượng.

Trái lại, laser hiện được sử dụng trong tạo ảnh LIDAR độ phân giải cao tiêu tốn điện năng và có giá thành cao. Các hệ thống trò chơi cần có các hộp thiết bị lớn, cồng kềnh và người chơi phải đứng cách hơn 1m mới thích hợp để chơi. Độ xốp cũng là vấn đề đối với ô tô không người lái và cần phải gắn máy ảnh 3D lớn trên mui xe. Các nhà nghiên cứu đã tìm cách thu nhỏ kích thước và mức tiêu thụ điện năng của hệ thống LIDAR mà không làm ảnh hưởng đến khả năng xác định khoảng cách. Trong hệ thống mới, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một loại LIDAR gọi là sóng liên tục điều chế tần số (FMCW) đảm bảo bộ tạo ảnh có độ phân giải tốt với mức tiêu thụ điện thấp. Hệ thống này phát ra ánh sáng laser "lệch tần" (nghĩa là tần số của nó tăng hoặc giảm) vào một đối tượng và sau đó đo những thay đổi tần số ánh sáng được phản xạ trở lại.

Để tránh những hạn chế về kích thước, điện năng và chi phí, nhóm nghiên cứu đã khai thác loại laser gọi là laser phát xạ bề mặt hốc đứng (VCSELs) điều chỉnh hệ thống vi cơ điện tử (MEMS). Các bộ phận của hệ thống vi cơ điện tử có thể giúp thay đổi tần số của ánh sáng laser, trong khi laser phát xạ bề mặt hốc đứng là loại laser bán dẫn tích hợp giá rẻ, tiêu thụ ít điện năng. Bằng cách sử dụng thiết bị MEMS ở tần số tự nhiên tại đó vật liệu rung, các nhà nghiên cứu có thể khuếch đại tín hiệu của hệ thống mà không tiêu tốn nhiều điện năng. Kế hoạch tiếp theo của nhóm nghiên cứu bao gồm tích hợp laser phát xạ bề mặt hốc đứng, lượng tử ánh sáng và thiết bị điện tử vào chíp. Việc gia cố các bộ phận này sẽ mở ra một loạt ứng dụng mới như sử dụng bàn tay của bạn giống như Kinect để tắt chuông từ khoảng cách xa hơn 9m.

Theo Vista.vn