Kompaktes 3D-LiDAR-Bildgebungssystem

Forscher haben ein kompaktes 3D-LiDAR-Bildgebungssystem entwickelt, das die Leistung und Genauigkeit der fortschrittlichsten derzeit verwendeten mechanischen Systeme erreichen und übertreffen kann. 3D-LiDAR kann für viele Anwendungen eine genaue Bildgebung und Kartierung bereitstellen; Beispielsweise ist es das „Auge“ für autonome Autos und wird in Gesichtserkennungssoftware sowie von autonomen Robotern und Drohnen verwendet. Eine genaue Bildgebung ist für Maschinen unerlässlich, um die physische Welt abzubilden und mit ihr zu interagieren, aber die Größe und die Kosten der derzeit benötigten Technologie haben den Einsatz von LiDAR in kommerziellen Anwendungen eingeschränkt.

Das neue, integrierte System verwendet photonische Siliziumkomponenten und elektronische CMOS-Schaltkreise auf demselben Mikrochip. Der Prototyp wäre eine kostengünstige Lösung und könnte den Weg zur Massenproduktion von kostengünstigen, kompakten und leistungsstarken 3D-Bildkameras für den Einsatz in der Robotik, autonomen Navigationssystemen, Kartierung von Baustellen zur Erhöhung der Sicherheit, und im Gesundheitswesen.

Das Silizium-Photonik-System bietet im Vergleich zu anderen Chip-basierten LiDAR-Systemen und den meisten mechanischen Versionen eine viel höhere Genauigkeit auf Distanz. Tests des Prototyps zeigen, dass er eine Genauigkeit von 3,1 Millimetern auf eine Entfernung von 75 Metern hat.

Die Kombination aus hoher Leistung und kostengünstiger Fertigung könnte bestehende Anwendungen in den Bereichen Autonomie und Augmented Reality beschleunigen und neue Wege eröffnen, wie z. B. Anwendungen für digitale Zwillinge in Industrie und Verbrauchern, die eine hohe Tiefengenauigkeit erfordern, oder präventive Gesundheitsversorgung durch Verhaltens- und Vitalzeichen-Fernüberwachung, die erforderlich sind Hochgeschwindigkeitsgenauigkeit.

Zu den Problemen, mit denen frühere integrierte Systeme konfrontiert waren, gehören die Schwierigkeiten beim Bereitstellen einer dichten Anordnung von Pixeln, die leicht adressiert werden können; dies hat sie auf weniger als 20 Pixel beschränkt, während dieses neue System das erste kohärente 2D-Detektorarray im großen Maßstab ist, das aus 512 Pixeln besteht. Die Forscher arbeiten daran, die Pixelarrays und die Strahlsteuerungstechnologie zu erweitern, um das System noch besser für reale Anwendungen geeignet zu machen und die Leistung weiter zu verbessern.