Toshiba Solid-State-LiDAR Kostengünstig, robust, kompakt und leistungsfähiger

Toshibas SiPM setzt nun auf eine Transistorschaltung, die die Zellen neu startet, um die Erholungszeit zu verkürzen.
Toshibas SiPM setzt nun auf eine Transistorschaltung, die die Zellen neu startet, um die Erholungszeit zu verkürzen.

Auf dem Weg zum automatisierten Fahren gilt LiDAR vielen Experten als unverzichtbar aber teuer. Toshiba hat nun eine kompakte, kostengünstige und einfach zu installierende Lösung für unterschiedlichste Fahrzeugtypen vorgestellt.

Die im japanischen Tokio ansässige Toshiba hat ein neues Solid-State-LiDAR (Light Detection and Ranging) entwickelt, das ohne mechanische Komponenten auskommt. Angesichts der fortschreitenden Entwicklung rund um das autonome Fahren hat der japanische Elektrokonzern eine hochauflösendes LiDAR-System mit großer Reichweite vorgestellt, das auf einem Halbleiterprozess (Solid-State) basiert. Durch den Wegfall sperriger mechanischer Komponenten lassen sich dabei Kosten- und Platzeinsparungen erzielen und die Betriebssicherheit erhöhen. Die Grundlage bildet Toshibas eigener kompakter, hocheffizienter Silizium-Photo-Multiplier (SiPM).

SiPM eignen sich für Messungen über große Entfernungen, da sie sehr lichtempfindlich sind. Die auf ihnen aufgebauten Lichtempfangszellen benötigen jedoch nach dem Auslösen eine Erholungszeit. Bei hellem Umgebungslicht erfordern sie zudem eine große Anzahl von Zellen, da sie mittels Reservezellen auf reflektiertes Laserlicht reagieren können müssen.

Toshibas SiPM setzt nun auf eine Transistorschaltung, die die Zellen neu startet, um die Erholungszeit zu verkürzen. Die Zellen arbeiten effizienter und es werden weniger Zellen benötigt, was kleinere SiPM ermöglicht (Bild 1). Dies garantiert ein SiPM-Array mit höherer Auflösung bei gleichzeitig hoher Empfindlichkeit (Bilder 2 und 3).

Bilder: 6

Solid-State-LiDAR für das autonome Fahren

Die im japanischen Tokio ansässige Toshiba hat ein neues Solid-State-LiDAR (Light Detection and Ranging) entwickelt, das ohne mechanische Komponenten auskommt.

Entfernungen bis 200 m

Gegenwärtige LiDAR-Systeme erfordern mechanische Komponenten, um die Laserstrahler und die zugehörigen optischen Detektionsvorrichtungen kontinuierlich zu drehen. Solid-State-LiDAR bietet hingegen zahlreiche Vorteile. Feldversuche mit einem LiDAR-Prototyp (Bild 4) und handelsüblichen Objektiven (vom Weitwinkel- bis Teleobjektiv) haben die Wirksamkeit des Systems über Entfernungen von bis zu 200 m demonstriert (Bild 5). Damit wurde die Leistungsfähigkeit marktüblicher Solid-State-LiDAR-Systeme bei gleichbleibend hoher Auflösung effektiv vervierfacht.

Darüber hinaus lässt sich das LiDAR-System von Toshiba problemlos mit handelsüblichen Objektiven verwenden, sodass komplexe Anpassungen entfallen und es in einer Vielzahl autonomer Fahrzeuge zum Einsatz kommen kann. Die kompakte Technik ermöglicht die Platzierung an mehreren Stellen im Fahrzeug, was bisher eine Herausforderung darstellte. Darüber hinaus ermöglicht diese Technik auch LiDAR-Anwendungen außerhalb des Automotive-Bereichs.

Das Unternehmen wird seine Forschung und Entwicklung weiterführen, um den LiDAR-Messbereich weiter zu vergrößern, die Auflösung zu erhöhen und die Miniaturisierung voranzutreiben – mit dem Ziel, seinen SiPM im Geschäftsjahr 2022 zur praktischen Anwendung zu führen.