日本京都大學 Susumu Noda 領導的研究人員發表了一項關於他們的新型非機械 3D 激光雷達系統的研究。該系統適合手掌大小，能夠測量反射性差的物體的距離並自動跟踪它們的運動。
該研究發表在Optica。
結合掃描和閃光照明
根據對野田說:“借助我們的激光雷達系統，機器人和車輛將能夠可靠、安全地在動態環境中導航，而不會忽視黑色金屬汽車等反射性差的物體。”他補充說，將這項技術融入汽車將使自動駕駛更加安全。
新系統由稱為雙調製光子晶體激光器 (DM-PCSEL) 的獨特光源實現。 DM-PCSEL 將非機械、電子控制的光束掃描與閃光激光雷達中使用的閃光燈照明相結合，只需一次閃光即可獲取完整的 3D 圖像。這種光源是基於芯片的，最終可以開發片上全固態 3D 激光雷達系統。
激光雷達系統通過用激光束照射物體併計算這些物體的距離來繪製物體地圖通過測量光束的飛行時間 (ToF) 來檢測物體。大多數現有和開發中的激光雷達系統都依賴於移動部件，這使得它們體積龐大、價格昂貴且不可靠。另一方面，閃光激光雷達系統使用單個寬廣的漫射光束同時照亮和評估視野中的所有物體的距離。但是，閃光激光雷達系統無法測量反射性差的物體的距離，而且由於產生閃光光束需要外部透鏡和光學元件，因此往往體積較大。
開發新光源
為了克服這些限制，研究人員開發了DM-PCSEL光源，它同時具有閃光照明和光束掃描功能。研究人員將這種光源整合到 3D 激光雷達系統中，允許同時測量具有寬閃光照明的許多物體，並使用更集中的光束選擇性地照明反射性差的物體。他們還安裝了 ToF 相機並開發了軟件，用於使用光束掃描照明自動跟踪反射性差的物體的運動。
“我們基於 DM-PCSEL 的 3D 激光雷達系統讓我們能夠測量高反射率和低反射率的物體對象同時，”野田說。 “操作系統所需的激光器、ToF 相機和所有相關組件都以緊湊的方式組裝，導致系統的總佔地面積小於名片。”
研究人員展示了該系統通過使用它來測量放置在實驗室桌子上的反射性差的物體的距離。他們還表明，該系統可以識別和跟踪這些物體的移動。研究人員現在正在探索該系統在實際應用中的潛力，例如機器人和車輛的自主移動，並正在研究用光學靈敏度更高的單光子雪崩光電二極管陣列取代 ToF 相機以進行更遠距離測量的可能性.