ทีมนักวิจัยที่นำโดย Susumu Noda จากมหาวิทยาลัยเกียวโตในญี่ปุ่นได้อธิบายระบบ 3D lidar แบบใหม่ที่ไม่ใช่กลไกใน ออปติก้า ระบบใหม่นี้มีขนาดพอดีกับฝ่ามือและสามารถใช้ในการวัดระยะห่างของวัตถุที่สะท้อนแสงได้ไม่ดี และติดตามการเคลื่อนไหวของวัตถุโดยอัตโนมัติ
“ด้วยระบบ Lidar ของเรา หุ่นยนต์และยานพาหนะจะ สามารถนำทางในสภาพแวดล้อมแบบไดนามิกได้อย่างน่าเชื่อถือและปลอดภัยโดยไม่ละสายตาจากวัตถุที่สะท้อนแสงได้ไม่ดี เช่น รถยนต์โลหะสีดำ” Noda กล่าว “การรวมเทคโนโลยีนี้เข้ากับรถยนต์ เช่น จะทำให้การขับขี่อัตโนมัติปลอดภัยยิ่งขึ้น”
ต้องขอบคุณการพัฒนาของนักวิจัยเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงที่ใช้ชิปอันเป็นเอกลักษณ์ ซึ่งเรียกว่าเลเซอร์คริสตัลโฟโตนิกแบบมอดูเลตคู่ (DM-PCSEL ) ทำให้ระบบใหม่เป็นไปได้ ความก้าวหน้านี้อาจนำไปสู่การสร้างระบบ Lidar 3 มิติแบบโซลิดสเตตทั้งหมดบนชิปในที่สุด
“DM-PCSEL รวมการสแกนลำแสงที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์แบบไม่ใช้กลไกเข้ากับแสงแฟลชที่ใช้ใน flash lidar เพื่อให้ได้ภาพ 3 มิติเต็มรูปแบบด้วยภาพเดียว แสงวาบ” Noda กล่าว “แหล่งที่ไม่เหมือนใครนี้ช่วยให้เราได้รับทั้งแสงแฟลชและการสแกนโดยไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวหรือองค์ประกอบออปติคัลภายนอกขนาดใหญ่ เช่น เลนส์และองค์ประกอบออปติคัลแบบกระจายแสง”
การผสมผสานระหว่างการสแกนและแสงแฟลช
ระบบ Lidar ใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อให้แสงสว่างแก่วัตถุและคำนวณระยะทางโดยการวัดเวลาที่ลำแสงใช้ในการเคลื่อนที่ สะท้อน และย้อนกลับ (ToF) อย่างไรก็ตาม ระบบ Lidar ส่วนใหญ่ที่ใช้อยู่ในปัจจุบันและอยู่ระหว่างการพัฒนาอาศัยชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวได้ เช่น มอเตอร์ ในการสแกนลำแสงเลเซอร์ ทำให้มีขนาดใหญ่ มีราคาแพง และไม่น่าเชื่อถือ
Flash Lidar เป็นวิธีการแบบไม่ใช้กลไกที่ใช้ ลำแสงกระจายแสงที่กว้างเพียงลำเดียวเพื่อส่องสว่างและประเมินระยะทางของวัตถุทั้งหมดในมุมมอง อย่างไรก็ตาม ระบบแฟลชลิดาร์ไม่สามารถวัดระยะห่างของวัตถุที่สะท้อนแสงได้ไม่ดี เช่น รถยนต์โลหะสีดำ เนื่องจากมีการสะท้อนแสงต่ำ ยิ่งไปกว่านั้น จำเป็นต้องใช้เลนส์ภายนอกและองค์ประกอบออปติคัลเพื่อสร้างลำแสงแฟลช ทำให้ระบบเหล่านี้มีขนาดใหญ่
นักวิจัยได้พัฒนาแหล่งกำเนิดแสง DM-PCSEL เพื่อเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ แหล่งกำเนิดแสงประกอบด้วยแหล่งกำเนิดแสงแฟลชที่สามารถส่องสว่างขอบเขตการมองเห็นกว้าง 30°×30° และแหล่งกำเนิดแสงสแกนที่ให้แสงเฉพาะจุดด้วยลำแสงเลเซอร์แคบ 100 ลำ
นักวิจัยได้รวม DM-PCSEL เข้ากับระบบลิดาร์ 3 มิติ ซึ่งทำให้สามารถวัดระยะห่างของวัตถุหลายชิ้นได้พร้อมกันโดยใช้แสงแฟลชแบบกว้าง ในขณะที่เลือกให้แสงสว่างแก่วัตถุที่สะท้อนแสงไม่ดีด้วยลำแสงที่มีความเข้มข้นมากขึ้น เพื่อทำการวัดระยะทางและติดตามการเคลื่อนไหวของวัตถุที่สะท้อนแสงได้ไม่ดีโดยอัตโนมัติ นักวิจัยได้ติดตั้งกล้อง ToF และพัฒนาซอฟต์แวร์ที่ใช้การส่องสว่างด้วยการสแกนด้วยลำแสง