专栏首页量子位东芝新传感器为廉价激光雷达铺平道路:普通镜头即可接入,探测能力提升4倍,最大有效距离可达200米

东芝新传感器为廉价激光雷达铺平道路:普通镜头即可接入,探测能力提升4倍,最大有效距离可达200米

白交 发自 凹非寺 量子位 报道 | 公众号 QbitAI

前不久,大疆8999元泰览-15现货发售。

激光雷达,首次进入千元级时代,打破了「量产难」、「价格贵」的激光雷达传统代名词。

现在,另一家知名公司——东芝,一家公认的老牌电子产品制造商。

在激光雷达的赛道内,搞出了新型传感器,引得IEEE旗下媒体评价:进一步为廉价激光雷达铺平道路。

他们究竟搞了啥?

开发了一种高效的硅光电倍增管(SiPM)。

这样,非同轴激光雷达可以采用现成的普通「相机镜头」来降低成本,并有助于实现固态高分辨率激光雷达,将探测能力提升了4倍

它长这样。

左边是用于概念验证的Galvano扫描仪,右图为商用长焦镜头和SiPM电路板。

所以这个马斯克不关注的激光雷达技术,东芝到底对它干了什么?

如何实现?

简单来说,此次核心技术,就是东芝专有的紧凑型高效硅光电倍增管(SiPM)。

一般来讲,SiPM具有很高的光敏性,因此适于远距离探测。然而,由SiPM组成的光接收电池在被触发后需要一定的恢复时间。

另外在强环境光条件下也需要大量的光接收电池,这是因为它们必须具有备用单元才能及时对反射的激光做出响应。

而东芝SiPM,就是采用单光子雪崩二极管(SPAD)技术的固态光传感器。

它包含多个SPAD,每个SPAD由一个淬灭电路(AQC)控制。当SPAD检测到光子时,SPAD阴极电压会降低,但AQC会重置并将SPAD电压重新启动到初始值。

东芝公司该技术项目负责人Tuan Thanh Ta表示,一般来讲,SiPM的恢复时间是10~20纳秒,我们通过使用这种强制或主动淬火的方法,可以使其速度提高了2至4倍

这样光接收电池工作效率更高,就意味着所需的电池数量更少,从以往的48个减少到只有2个,从而生产出尺寸仅为「25μm×90μm」的设备。

该公司表示:

比尺寸为100μm×100μm的标准设备小得多。这些传感器的小尺寸使得东芝能够创建一个密集的二维阵列,以实现高灵敏度,这是远距离扫描的必要条件。

不同于同轴激光雷达系统中使用的一维光子接收器,东芝创建的二维阵列,其二维长宽比与商业相机中使用的光传感器一致。

这就意味着,可以利用现成的普通相机镜头来降低成本,而不是像同轴激光雷达系统那样,使用一个昂贵的定制镜头来传输。

此外,还需要大型多个读出电路通道来读取高分辨率数据,其中包括用于长距离扫描的模拟数字转换器(ADC)和用于短距离的时间数字转换器(TDC)。

东芝通过在单个电路中同时实现ADC和TDC功能来克服了这个问题,与传统的双数据转换器芯片相比,其尺寸减小了80%(减小到50μmx60μm)。

Tuan Thanh Ta表示,东芝这款激光雷达,最大有效探测距离可达200米,达到了自动驾驶L4技术标准,是目前市场上固态激光雷达探测能力的4倍

目前,东芝仍在致力于提升其SiPM性能,计划将于2022财年引入实际应用。

参考链接: https://spectrum.ieee.org/cars-that-think/sensors/automotive-sensors/toshibas-light-sensor-highresolution-lidar https://www.sohu.com/a/407651045_256868

本文分享自微信公众号 - 量子位(QbitAI),作者:关注前沿科技

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原始发表时间:2020-07-17

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