Onderzoekers in Southampton en San Francisco hebben het eerste compacte 3D LiDAR-beeldvormingssysteem ontwikkeld dat de prestaties en nauwkeurigheid van de meest geavanceerde, mechanische systemen die momenteel worden gebruikt.

3D LiDAR kan nauwkeurige beeldvorming en mapping bieden voor vele toepassingen; het zijn de "ogen" voor autonome auto's en wordt gebruikt in gezichtsherkenningssoftware en door autonome robots en drones. Nauwkeurige beeldvorming is essentieel voor machines om de fysieke wereld in kaart te brengen en ermee te communiceren, maar de omvang en kosten van de technologie die momenteel nodig is, hebben het gebruik van LIDAR in commerciële toepassingen beperkt.

Nu heeft een team van onderzoekers van Pointcloud Inc in San Francisco en het Optoelectronic Research Center (ORC) van de University of Southampton een nieuwe, geïntegreerd systeem, die gebruikmaakt van silicium fotonische componenten en CMOS elektronische circuits in dezelfde microchip. Het door hen ontwikkelde prototype zou een goedkope oplossing zijn en zou de weg kunnen effenen voor grootschalige productie van goedkope, compacte en krachtige 3D-beeldcamera's voor gebruik in robotica, autonome navigatiesystemen, het in kaart brengen van bouwterreinen ter verhoging van de veiligheid en in de zorg.

Graham Reed, Professor van Silicon Photonics binnen de ORC zei:"LIDAR heeft veel belovend, maar heeft de afgelopen jaren niet altijd zijn potentieel waargemaakt omdat, hoewel experts hebben erkend dat geïntegreerde versies de kosten kunnen verlagen, de nodige prestatie is er niet geweest. Tot nu.

"Het silicium-fotonicasysteem dat we hebben ontwikkeld, biedt een veel hogere nauwkeurigheid op afstand in vergelijking met andere op chips gebaseerde LIDAR-systemen tot nu toe, en de meeste mechanische versies, waaruit blijkt dat het veelgevraagde geïntegreerde systeem voor LIDAR levensvatbaar is."

Remus Nicolaescu, CEO van Pointcloud Inc toegevoegd, "De combinatie van hoge prestaties en goedkope fabricage, zal bestaande toepassingen versnellen in autonomie en augmented reality, evenals het openen van nieuwe richtingen, zoals industriële en consumenten digitale tweelingtoepassingen die een hoge dieptenauwkeurigheid vereisen, of preventieve gezondheidszorg door middel van bewaking op afstand van gedrag en vitale functies die een hoge snelheidsnauwkeurigheid vereisen.

"De samenwerking met het team van wereldklasse van het ORC was essentieel, en enorm versnelde de technologische ontwikkeling."

De laatste tests van het prototype, gepubliceerd in het tijdschrift Natuur , laten zien dat het een nauwkeurigheid heeft van 3,1 millimeter op een afstand van 75 meter.

Een van de problemen waarmee eerdere geïntegreerde systemen werden geconfronteerd, zijn de moeilijkheden bij het verschaffen van een dichte reeks pixels die gemakkelijk kunnen worden aangepakt; hierdoor zijn ze beperkt tot minder dan 20 pixels, terwijl dit nieuwe systeem de eerste grootschalige 2-D coherente detectorarray is die uit 512 pixels bestaat. De onderzoeksteams werken nu aan het uitbreiden van de pixelarrays en de straalbesturingstechnologie om het systeem nog beter geschikt te maken voor toepassingen in de echte wereld en de prestaties verder te verbeteren.