日本京都大學 Susumu Noda 領導的一個研究小組在 光學。新系統可以放入手掌中，可用於測量反射性差的物體的距離並自動跟踪物體的運動。
“有了我們的激光雷達系統，機器人和車輛將成為能夠可靠、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不良的物體，”Noda 說。 “例如，將這項技術整合到汽車中將使自動駕駛更加安全。”
這要歸功於研究人員開發了一種獨特的基於芯片的光源，稱為雙調製光子晶體激光器 (DM-PCSEL) ), 新系統成為可能。這一進步最終可能會導致創建片上全固態 3D 激光雷達系統。
“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，以單一方式獲取完整的 3D 圖像閃光，”野田說。 “這種獨特的光源使我們能夠在沒有任何移動部件或笨重的外部光學元件（例如透鏡和衍射光學元件）的情況下實現閃光和掃描照明。”
掃描和閃光照明的結合
激光雷達系統使用激光束照亮物體，並通過測量光束傳播、反射和返回 (ToF) 所需的時間來計算它們的距離。然而，目前使用和開發中的大多數激光雷達系統都依賴於移動部件（例如電機）來掃描激光束，這使得它們體積龐大、價格昂貴且不可靠。
Flash 激光雷達是一種非機械方法，它使用一束寬闊的漫射光束，用於照亮和評估視野中所有物體的距離。然而，由於反射率低，閃光激光雷達系統無法測量反射性差的物體（例如黑色金屬汽車）的距離。此外，需要外部透鏡和光學元件來產生閃光光束，從而使這些系統變得龐大。
研究人員開發了 DM-PCSEL 光源來克服這些限制。光源包括一個可以照亮 30°×30° 寬視場的閃光源和一個用 100 束窄激光束提供點照明的光束掃描源。
研究人員集成了 DM-PCSEL進入 3D 激光雷達系統，這使他們能夠使用寬閃光照明同時測量多個物體的距離，同時用更集中的光束選擇性地照亮反射性差的物體。為了執行距離測量和自動跟踪低反射物體的運動，研究人員安裝了 ToF 相機並開發了使用光束掃描照明的軟件。
測量低反射物體的距離
“我們基於 DM-PCSEL 的 3D 激光雷達系統讓我們能夠同時對高反射和低反射物體進行測距，”Noda 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，導致整個系統佔地面積小於名片。”
研究人員展示了新系統通過使用它來測量放置在實驗室桌子上的低反射物體的距離。他們還能夠證明該系統可以自動識別反射性差的物體並通過選擇性照明跟踪它們的運動。
該團隊現在將在機器人和車輛的自主移動等實際應用中展示該系統.