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自动扫描雷射系统可望实现低成本汽车光达设计

2015-09-10 Christoph Hammerschmidt 阅读:
雷射扫描仪可为汽车带来高质量且高分辨率的周遭影像,因而被广泛地视为实现自动驾驶时不可或缺的因素之一。但其缺点在于十分昂贵,有时可能得付出高达一部小轿车的价格。如今……

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加州伯克利大学(University of Berkeley;UC Berkeley)的研究团队开发出一种新的概念,可让光源在扫瞄周遭景物时也自动改变其波长。这一途径可望用于为汽车实现更低成本的光达系统设计。

自动扫描雷射系统可望实现低成本汽车光达设计《电子工程专辑》

雷射扫描仪可为汽车带来高质量且高分辨率的周遭影像,因而被广泛地视为实现自动驾驶时不可或缺的因素之一。但其缺点在于十分昂贵,有时可能得付出高达一部小轿车 的价格。如今,这种情况可望发生改变。由UC Berkeley教授Connie Chang-Hasnain主导的研究团队发现了一种可使光达(LIDAR)系统降低功耗、重量、尺寸与成本的方法;同样地,光学同调断层扫描系统 (OCT)也可从这项新的发展中受惠。

在汽车光达应用中,激光束针对目标发光;来回所花费的时间量可用于测量到达该目标的距离。接着激光束移动穿过一定的角度或至少360度,如同空中交通控制用的雷达系统。因此,光达系统或雷射扫描仪以明显较雷达影像更优的质量产生相当详细的影像,这是因为雷射的波长更短之故。随着雷射光源移动,它必须持续改变波长来实 现处理电路,从而区隔出反射和射出光源。这需要在雷射腔范围内的精确反射镜移动。柏克莱大学研究团队中的一名研究人员Weijan Yang解释,控制这种运动的机制就是为什么当今光达系统如此巨大又昂贵的原因。

这种自扫描雷射耦合了高对比度光闸反射镜的光场与机械运动,并由连接至半导体材料层的机械弹簧所支持。红光层代表雷射光源增加,而蓝光层则来自系统的第二反射镜。光源的力量导致上层反射镜产生高速振动,使雷射在扫描时自动改变色彩。《电子工程专辑》
这种自扫描雷射耦合了高对比度光闸反射镜的光场与机械运动,并由连接至半导体材料层的机械弹簧所支持。红光层代表雷射光源增加,而蓝光层则来自系统的第二反射镜。光源的力量导致上层反射镜产生高速振动,使雷射在扫描时自动改变色彩。
Source:UC Berkeley

为了避免这个问题,研究人员们整合了半导体激光器与反射镜,大幅减少了雷射光源的大小,使其得以微缩至几百平方微米。同时,由于功耗降低,使组件可透过1颗 AA电池供电。激光器耦合超薄的高对比度光闸(HCG)反射镜,让研究人员们可利用光源的实体力量来移动反射镜。在Chang-Hasnains的实验室中 开发的这种反射镜是由几行微小的隆起所组成。

尽管所产生的力量仅几奈米牛顿范围,但已足以导致反射镜振动,从而以红外线光谱中产生约23nm的波长扫描。这足以提供扫描汽车环境所需要的分辨率,并在可在无需外部控制的条件下完成。

根据发表该研究报告的作者表示,这项研究的下一阶段在于将其设计整合于目前的光达系统中。

编译:Susan Hong

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Christoph Hammerschmidt
Christoph Hammerschmidt负责EE Times Europe的汽车相关内容。
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