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Electronic Distance Measuring Instruments01:30

Electronic Distance Measuring Instruments

771
Electronic Distance Measuring Instruments (EDMs) are essential tools in modern surveying, offering precise distance measurements by emitting electromagnetic signals and calculating the time required for these signals to travel to a target and return. Two primary types of signals are used in EDMs — light waves and microwaves — each suited to specific environmental and distance requirements. Light-wave-based EDMs utilize either infrared or laser light, providing high accuracy over...
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Xiaosheng Zhang1, Kyungmok Kwon1, Johannes Henriksson1

  • 1Department of Electrical Engineering and Computer Sciences, University of California, Berkeley, Berkeley, CA, USA.

Nature
|March 10, 2022
PubMed
まとめ

この研究では,高解像度3Dイメージングのための焦点平面スイッチ配列 (FPSA) を使用した16,384ピクセルの固体LiDARを導入します. 自律走行システムや 移動機器のための コンパクトで高性能なセンサーが 期待されています

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科学分野:

  • フォトニクスとセンサー技術
  • 機械知覚とロボット工学

背景:

  • 三次元 (3D) 画像センサは機械の知覚に不可欠ですが,現在の光検出および距離測定 (LiDAR) デバイスはしばしば機械スキャナーによって制限されます.
  • 既存の焦点平面配列ベースの3Dセンサーは,固体状態の利点を提供しているが,通常は512ピクセル以下である.

研究 の 目的:

  • 幅広い視野と正確なアドレッシング機能を持つ高解像度,固体LiDARセンサを開発する.
  • 高度な3Dイメージングのための焦点平面スイッチ配列 (FPSA) を統合した単体シリコン光子チップの実現可能性を実証する.

主な方法:

  • シリコンフォトニックチップに格子アンテナとMEMSで動作する光学スイッチを統合した128×128要素の焦点平面スイッチ配列 (FPSA) の開発.
  • 3Dイメージングのためのワイヤボンド 128x96 サバレイの実験テスト.
  • 周波数調節連続波 (FMCW) を使って,距離を測定する.

主要な成果:

  • 70°x70°の視野と0.6°x0.6°のアドレッシング解像度で16,384ピクセルのLiDARを達成しました.
  • 0.050°x0.049°の狭いビームディバージェンスを示し,MHz以下のランダムアクセスビームアドレスを示した.
  • 3Dイメージングで1.7cmの距離解像度を達成しました.

結論:

  • 開発されたFPSA技術は,優れた性能メトリックを持つ高解像度,固体LiDARを可能にします.
  • シリコンフォトニックチップの単体統合とCMOS鋳造工場による大量生産の可能性は,至るところに存在する3Dセンシングの道を開きます.
  • この技術は 自動運転車やドローン ロボット スマートフォンに 大きく影響を与えるでしょう