Des chercheurs dirigés par Susumu Noda de l’université de Kyoto au Japon ont publié une étude sur leur nouveau système lidar 3D non mécanique. Le système tient dans la paume de la main et est capable de mesurer la distance des objets peu réfléchissants et de suivre automatiquement leur mouvement.
La recherche a été publiée dans Optica.
Combiner numérisation et éclairage flash
Selon à Noda,”Avec notre système lidar, les robots et les véhicules pourront naviguer de manière fiable et sûre dans des environnements dynamiques sans perdre de vue les objets peu réfléchissants tels que les voitures métalliques noires.”Il a ajouté que l’intégration de la technologie dans les voitures rendrait la conduite autonome plus sûre.
Le nouveau système est rendu possible par une source de lumière unique appelée laser à cristal photonique à double modulation (DM-PCSEL). Le DM-PCSEL intègre un balayage de faisceau non mécanique à commande électronique avec un éclairage flash utilisé dans le lidar flash pour acquérir une image 3D complète avec un seul flash de lumière. Cette source de lumière est basée sur une puce et pourrait éventuellement permettre le développement d’un système lidar 3D à semi-conducteurs sur puce.
Les systèmes lidar cartographient les objets en les éclairant avec des faisceaux laser et en calculant la distance de ceux-ci objets en mesurant le temps de vol (ToF) des faisceaux. La plupart des systèmes lidar existants et en cours de développement reposent sur des pièces mobiles, ce qui les rend encombrants, coûteux et peu fiables. Les systèmes lidar flash, quant à eux, utilisent un seul faisceau de lumière large et diffus pour éclairer et évaluer simultanément les distances de tous les objets en vue. Cependant, les systèmes lidar flash ne peuvent pas mesurer les distances des objets peu réfléchissants et ont tendance à être grands en raison des lentilles externes et des éléments optiques nécessaires pour créer le faisceau flash.
Développement de la nouvelle source de lumière
Pour surmonter ces limitations, les chercheurs ont développé la source de lumière DM-PCSEL, qui possède à la fois des capacités d’éclairage flash et de balayage du faisceau. Les chercheurs ont intégré cette source de lumière dans un système lidar 3D, permettant la mesure simultanée de nombreux objets avec un éclairage flash large et un éclairage sélectif d’objets peu réfléchissants avec un faisceau de lumière plus concentré. Ils ont également installé une caméra ToF et développé un logiciel pour le suivi automatique du mouvement d’objets peu réfléchissants à l’aide d’un éclairage à balayage de faisceau.
« Notre système lidar 3D basé sur DM-PCSEL nous permet de choisir entre des objets hautement réfléchissants et peu réfléchissants. objets simultanément », a déclaré Noda.”Les lasers, la caméra ToF et tous les composants associés nécessaires au fonctionnement du système ont été assemblés de manière compacte, ce qui donne une empreinte totale du système inférieure à celle d’une carte de visite.”
Les chercheurs ont présenté le système en l’utilisant pour mesurer les distances d’objets peu réfléchissants placés sur une table dans un laboratoire. Ils ont également montré que le système peut reconnaître et suivre le mouvement de ces objets. Les chercheurs explorent maintenant le potentiel du système dans des applications pratiques, telles que le mouvement autonome de robots et de véhicules, et étudient la possibilité de remplacer la caméra ToF par un réseau de photodiodes à avalanche à photon unique plus sensible optiquement pour des mesures à plus longue distance..