Lidar 기술 — MEMS 칩으로 기록적인 해상도 제공

일련의 MEMS 스위치를 사용하는 고해상도 솔리드 스테이트 라이더는 저렴한 칩 기반 카메라 및 레이더 시스템의 비용과 일치하도록 비용을 줄여 자율 차량에 라이더를 채택하는 주요 장벽을 제거합니다.

저렴한 칩 기반 카메라와 레이더 시스템이 충돌 회피 및 고속도로 자율 주행을 위한 주류로 옮겨갔지만, 라이다 내비게이션 시스템은 여전히 ​​수천 달러에 달하는 다루기 힘든 기계 장치로 남아 있습니다.

버클리 캘리포니아 대학교 버클리 센서 및 액츄에이터 센터의 공동 소장이자 전기 공학 및 컴퓨터 과학 교수인 Ming Wu가 개발한 새로운 유형의 고해상도 라이더 칩 덕분에 이러한 상황은 곧 바뀔 수 있습니다.

Wu의 라이더는 디지털 카메라에서 볼 수 있는 센서처럼 빛을 모으는 마이크론 규모 안테나의 반도체 기반 매트릭스인 FPSA(초점면 스위치 어레이)를 기반으로 합니다. 16,384픽셀의 해상도는 스마트폰 카메라에 있는 수백만 개의 픽셀과 비교할 때 인상적으로 들리지 않을 수 있지만 지금까지 FPSA에서 볼 수 있는 512픽셀 이하의 픽셀에 비해 왜소하다고 Wu는 말했습니다.

설계는 컴퓨터 프로세서를 생산하는 데 사용되는 동일한 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 기술을 사용하여 메가픽셀 크기로 확장할 수 있다고 Wu는 말했습니다. 이는 자율주행 자동차뿐만 아니라 드론, 로봇, 스마트폰을 위한 강력한 저비용 3D 센서의 차세대로 이어질 수 있습니다.

기계식 라이더 시스템은 레이저를 사용하여 어둠 속에서도 수백 야드 떨어진 물체를 시각화합니다. 또한 차량의 인공 지능이 차량, 자전거, 보행자 및 기타 장애물을 구별할 수 있을 만큼 고해상도의 3D 지도를 생성합니다.

그러나 이러한 기능을 칩에 탑재하는 것은 10년 이상 연구원들을 방해했습니다.

"우리는 매우 넓은 영역을 밝히고 싶습니다."라고 Wu가 말했습니다. “하지만 그렇게 하려고 하면 빛이 너무 약해져서 충분한 거리에 도달하지 못합니다. 따라서 조명 강도를 유지하기 위한 설계 절충안으로 레이저 광으로 비추는 영역을 줄입니다.”

이 라이더는 한 위치에서 다른 위치로 도파관을 물리적으로 이동하기 위해 빠르게 켜고 끄는 MEMS 스위치와 초소형 광 송신기로 구성된 FPSA 매트릭스로 구성되며, 한 번에 하나의 단일 안테나를 통해 사용 가능한 모든 레이저 전력을 전달합니다.

MEMS 스위치는 통신 네트워크에서 빛을 라우팅하는 데 사용되는 알려진 기술입니다. 그러나 라이더에 적용된 것은 이번이 처음이다. 열광학 스위치와 비교할 때 훨씬 더 작고 전력을 훨씬 적게 사용하며 더 빠르게 전환하고 광 손실이 매우 적습니다.

이것이 Wu가 1센티미터 정사각형 칩에 16,384픽셀을 집어넣을 수 있는 이유입니다. 스위치가 픽셀을 켜면 레이저 빔을 방출하고 반사된 빛을 포착합니다. 각 픽셀은 어레이의 70도 시야각의 0.6도에 해당합니다. 어레이를 빠르게 순환함으로써 Wu의 FPSA는 주변 세계의 3D 그림을 구축합니다. 원형 구성으로 여러 개를 장착하면 차량 주변을 360도 볼 수 있습니다.

Wu는 시스템이 상용화되기 전에 FPSA 해상도와 범위를 늘려야 합니다. "광 안테나는 더 작게 만들기가 어렵지만 스위치는 여전히 가장 큰 구성 요소이며 우리는 훨씬 더 작게 만들 수 있다고 생각합니다."라고 그는 말했습니다.

그는 또한 10미터에 불과한 시스템의 범위를 늘려야 합니다. "우리는 100미터까지 도달할 수 있다고 확신하며 지속적인 개선으로 300미터까지 도달할 수 있다고 믿습니다."라고 Wu가 말했습니다.

그가 할 수만 있다면, 기존 CMOS 생산 기술은 저렴한 칩 크기의 라이더가 우리 미래의 일부가 될 것을 약속합니다.

"우리가 카메라를 어떻게 사용하는지 한 번 보세요."라고 Wu가 말했습니다. “차량, 로봇, 진공 청소기, 감시 장비, 생체 인식 및 문에 내장되어 있습니다. 라이더를 스마트폰 카메라 크기로 축소하면 잠재적인 애플리케이션이 훨씬 더 많아질 것입니다.”