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(shí)現(xiàn)。

東芝表示：“通過這兩項(xiàng)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(dòng)、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(cè)。

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(cè)放置在前方50米處的紙板，并精確地測(cè)量距離（1fps低幀速率、固定角度、探測(cè)范圍：~300 m）

激光雷達(dá)是通過測(cè)量激光束往返路程所需時(shí)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(dòng)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(cè)中。激光雷達(dá)的市場(chǎng)正在迅速擴(kuò)大，東芝預(yù)計(jì)汽車領(lǐng)域到2030年將達(dá)到每年4200萬臺(tái)激光雷達(dá)的需求量。

為了迎接巨大的市場(chǎng)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(shí)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(gè)光接收單元和控制光接收單元的多個(gè)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(cè)器和核心電路之間安裝了一個(gè)帶有高壓晶體管的高壓部件，以向光電探測(cè)器提供高電壓（VEX），這對(duì)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(cè)器單元之間放置了一個(gè)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(shí)現(xiàn)了小型化的目標(biāo)。

東芝企業(yè)研發(fā)中心高級(jí)研究科學(xué)家Akihide Sai表示：“我們期待將這項(xiàng)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(jiān)固耐久、安裝簡(jiǎn)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(jì)，這種通用技術(shù)在自動(dòng)駕駛和交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)領(lǐng)域都具有廣泛的市場(chǎng)需求?！?

通過升級(jí)其光接收芯片硅光電倍增器（SiPM），東芝設(shè)計(jì)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(gè)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%。現(xiàn)在，可以將更多的SiPM排列在同一個(gè)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(dòng)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(dòng)和抗風(fēng)能力。這些優(yōu)勢(shì)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(shí)現(xiàn)業(yè)界最小的尺寸

東芝將面向自動(dòng)駕駛和交通基礎(chǔ)設(shè)施監(jiān)測(cè)推廣其激光雷達(dá)技術(shù)，繼續(xù)支持更安全的交通運(yùn)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(cè)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。