Kompaktes 3D-LiDAR-Bildgebungssystem übertrifft traditionelle mechanische Einheiten

Forschern ist die Entwicklung eines kompakten 3D-LiDAR-Bildgebungssystems gelungen, das die Leistung und Genauigkeit der fortschrittlichsten derzeit verwendeten mechanischen Systeme erreicht und übertrifft. 3D-LiDAR liefert präzise Bildgebung und Kartierung für viele Anwendungen – es dient als „Augen“ für autonome Fahrzeuge, wird in Gesichtserkennungssoftware sowie von autonomen Robotern und Drohnen eingesetzt. Präzise Bildgebung ist essenziell, damit Maschinen die physische Welt kartieren und mit ihr interagieren können, doch Größe und Kosten der bisher benötigten Technologie haben den kommerziellen Einsatz von LiDAR begrenzt.

Integrierter Chip: Silizium-Photonik und CMOS

Das neue, integrierte System nutzt Silizium-Photonik-Komponenten und CMOS-Elektronikschaltungen auf demselben Mikrochip. Der Prototyp wäre eine kostengünstige Lösung und könnte den Weg für die Großserienproduktion kostengünstiger, kompakter und leistungsstarker 3D-Bildgebungskameras für Robotik, autonome Navigationssysteme, Baustellenkartierung zur Sicherheitssteigerung und im Gesundheitswesen ebnen.

Herausragende Genauigkeit

Das Silizium-Photonik-System bietet eine deutlich höhere Genauigkeit auf Distanz im Vergleich zu anderen chipbasierten LiDAR-Systemen und den meisten mechanischen Versionen. Tests des Prototyps zeigen eine Genauigkeit von 3,1 Millimetern auf 75 Meter Entfernung.

Großflächiger 2D-kohärenter Detektor-Array

Die Kombination aus hoher Leistung und kostengünstiger Fertigung könnte bestehende Anwendungen in Autonomie und Augmented Reality beschleunigen sowie neue Richtungen eröffnen – etwa industrielle und verbrauchernahe Digital-Twin-Anwendungen mit hoher Tiefengenauigkeit oder präventive Gesundheitsversorgung durch ferngesteuerte Verhaltens- und Vitalzeichenüberwachung mit hoher Geschwindigkeitsgenauigkeit.

Zu den Problemen früherer integrierter Systeme gehörte die Schwierigkeit, ein dichtes Array ansprechbarer Pixel bereitzustellen – dies beschränkte sie auf weniger als 20 Pixel. Das neue System ist der erste großflächige 2D-kohärente Detektor-Array mit 512 Pixeln. Die Forscher arbeiten daran, die Pixel-Arrays und die Strahlsteuerungstechnologie zu erweitern, um das System noch besser für reale Anwendungen geeignet zu machen und die Leistung weiter zu verbessern.