近日，日本東芝集團(tuán)宣布他們開發(fā)了世界上最小且擁有最高分辨率的固態(tài)激光雷達(dá)，該激光雷達(dá)的優(yōu)質(zhì)性能要依靠受光技術(shù)和安裝技術(shù)來實現(xiàn)。

東芝表示：“通過這兩項技術(shù)，我們將激光雷達(dá)縮小至約350cc的尺寸，這是我們傳統(tǒng)產(chǎn)品尺寸的1／3，其分辨率為1200 x 80像素，是我們傳統(tǒng)產(chǎn)品的4倍。” 此外，通過結(jié)合東芝特有的設(shè)備溫度補(bǔ)償技術(shù)，該激光雷達(dá)即使在有嚴(yán)重振動、風(fēng)壓和溫度變化的環(huán)境中也能保持高性能。換言之，無論在暴雨期間的斜坡坍塌、土沙流入道路的情況下，還是在陣風(fēng)吹倒物品的狀況中，此激光雷達(dá)依然能夠進(jìn)行檢測。

東芝新款激光雷達(dá)在室外陽光明媚的環(huán)境下，可以成功檢測放置在前方50米處的紙板，并精確地測量距離（1fps低幀速率、固定角度、探測范圍：~300 m）

激光雷達(dá)是通過測量激光束往返路程所需時間來確定距離的一種技術(shù)。目前這種技術(shù)不僅用于自動駕駛系統(tǒng)，而且還用于要求高精度的基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測中。激光雷達(dá)的市場正在迅速擴(kuò)大，東芝預(yù)計汽車領(lǐng)域到2030年將達(dá)到每年4200萬臺激光雷達(dá)的需求量。

為了迎接巨大的市場需求，東芝開發(fā)了一種光接收技術(shù)，從而提高固態(tài)激光雷達(dá)的性能，實現(xiàn)了靈敏度的提升和光接收裝置SiPM的小型化。

東芝新開發(fā)的SiPM結(jié)構(gòu)

據(jù)悉，SiPM由一個光接收單元和控制光接收單元的多個晶體管電路組成。通過將晶體管電路的核心改為小型化的晶體管電路，SiPM的尺寸得以縮小。此外，東芝的技術(shù)人員在光電探測器和核心電路之間安裝了一個帶有高壓晶體管的高壓部件，以向光電探測器提供高電壓（VEX），這對提高SiPM的靈敏度非常重要。 不僅如此，技術(shù)人員還在在晶體管和光電檢測器單元之間放置了一個新開發(fā)的絕緣溝槽，那么以前需要保護(hù)晶體管而存在的寬緩沖層就可以省去了，進(jìn)一步實現(xiàn)了小型化的目標(biāo)。

東芝企業(yè)研發(fā)中心高級研究科學(xué)家Akihide Sai表示：“我們期待將這項技術(shù)部署到道路交通基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。我們擁有這款堅固耐久、安裝簡單、緊湊、高分辨率、遠(yuǎn)距離固體激光雷達(dá)所需要的所有底層技術(shù)。我們預(yù)計，這種通用技術(shù)在自動駕駛和交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測領(lǐng)域都具有廣泛的市場需求?！?

通過升級其光接收芯片硅光電倍增器（SiPM），東芝設(shè)計出緊湊型的激光雷達(dá)，并具有更高圖像分辨率。這款SiPM芯片具有一個更小的晶體管模塊，并消除了緩沖層，在晶體管和光接收單元之間用新開發(fā)的絕緣溝槽來保護(hù)晶體管。通過增加高耐壓部分來提高光接收單元的電壓輸入，解決了由于使用較小晶體管而導(dǎo)致的低光靈敏度的潛在問題。

東芝新開發(fā)的SiPM結(jié)構(gòu)

這些創(chuàng)新使SiPM芯片的尺寸縮小了75%，并且，光靈敏度比2020年7月的原型產(chǎn)品提高了50%?，F(xiàn)在，可以將更多的SiPM排列在同一個封裝中，將分辨率提高到1200 x 80像素，提高了4倍。

新款激光雷達(dá)利用創(chuàng)新的溫度補(bǔ)償技術(shù)，自動調(diào)整光接收單元的電壓輸入，減少外部溫度變化的影響，確保SiPM的高性能，為激光雷達(dá)提供了在戶外所有天氣條件下穩(wěn)定工作所需要的耐久性。

此外，東芝利用其在高密度組件安裝方面的專有技術(shù)（know-how），將激光雷達(dá)發(fā)射器和接收器的總體尺寸縮小到了350立方厘米，并確保了強(qiáng)大的抗振動和抗風(fēng)能力。這些優(yōu)勢結(jié)合業(yè)界一流的高分辨率，有望贏得更廣泛的系統(tǒng)應(yīng)用。

東芝利用高密度組裝技術(shù)制造激光雷達(dá)裝置，實現(xiàn)業(yè)界最小的尺寸

東芝將面向自動駕駛和交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測推廣其激光雷達(dá)技術(shù)，繼續(xù)支持更安全的交通運輸環(huán)境，并將持續(xù)研發(fā)以進(jìn)一步擴(kuò)大激光雷達(dá)的探測范圍、提高圖像分辨率以及小型化，并探索在機(jī)器人、無人機(jī)和小型安全設(shè)備中的新應(yīng)用。