Exemples de nuages de points. Crédit : Nature (2026). DOI : 10.1038/s41586-026-10183-6
Les systèmes de vision actuels pour robots et drones reposent sur des capteurs 3D qui, bien que performants, ne parviennent pas toujours à suivre le rythme rapide et imprévisible du monde réel. Ces systèmes peinent souvent à mesurer la vitesse instantanément ou sont trop encombrants et coûteux pour une utilisation quotidienne. Dans un article publié dans la revue Nature, des scientifiques présentent un capteur d’imagerie 4D sur puce qui crée des cartes 3D de l’environnement tout en suivant simultanément la vitesse des objets en mouvement.
Capteurs sur puce
Les chercheurs ont conçu un réseau de pixels fixes (FPA), une grille physique de 61 952 pixels stationnaires gravée sur une seule puce de silicium. Chaque pixel est un capteur minuscule qui émet un faisceau laser vers une scène et détecte le signal réfléchi.
Pour « voir » son environnement, la puce reçoit un faisceau laser provenant d’une source externe. Ce faisceau est acheminé à travers la puce via un réseau de commutateurs optiques qui le dirigent séquentiellement vers des groupes de pixels. Chaque pixel utilise ensuite une technique appelée LiDAR FMCW pour mesurer le signal de retour, lequel est traité ultérieurement afin de déterminer la distance et la vitesse. Dans de nombreux systèmes LiDAR, un ensemble de pixels émet la lumière et un autre la reçoit ; ici, tous les pixels émettent et reçoivent, ce qui rend le système beaucoup plus compact.
De plus, la puce utilise un faisceau laser continu plutôt que de brèves impulsions lumineuses, contrairement aux capteurs traditionnels. L’avantage est que cela permet au capteur de détecter d’infimes variations de fréquence des ondes lumineuses. La puce peut ainsi calculer simultanément la distance et la vitesse d’un objet.
Mesurer simultanément la distance et la vitesse
L’équipe a testé son capteur sur puce dans divers environnements afin d’évaluer sa capacité à gérer différentes distances et mouvements. Le capteur a scanné des scènes puis les a reconstruites en cartes numériques 3D composées de milliers de points de données. Le système a cartographié avec succès des pièces intérieures à une distance de 6 à 11 mètres.
Pour tester sa portée, les scientifiques ont pointé la puce vers un bâtiment situé à 65 mètres ; elle s’est avérée suffisamment performante pour capturer des détails tels que les fenêtres et les balcons. Ils ont également testé leur innovation sur un disque en rotation, et la puce a mesuré sa vitesse instantanément.
« Il s’agit de la première démonstration d’un réseau de plans focaux cohérent à grande échelle avec toute l’électronique associée intégrée sur puce, ce qui permet d’obtenir la structure de coûts nécessaire à une adoption généralisée », a écrit l’auteur correspondant, Remus Nicolaescu.
L’équipe doit encore travailler sur la puce, notamment en augmentant sa résolution et en étendant sa portée. Une fois sortie du laboratoire, elle pourrait avoir des applications bien plus vastes que la simple assistance aux robots et aux drones. Cette technologie pourrait également améliorer les appareils photo numériques, y compris ceux de nos téléphones.
https://techxplore.com/news/2026-03-chip-robots-4d-tracking-distance.html
