激光雷達（LiDAR）精確的3D成像對于機械設備的環境感知以及與物理世界的交互至關重要，但是，目前該技術的尺寸和成本等問題限制了其商業應用。

據麥姆斯咨詢報道，美國加州舊金山Pointcloud公司和英國南安普頓大學光電研究中心（ORC）的聯合研究團隊在一顆微芯片中集成了硅光子元器件和CMOS電子電路，從而開發了一種新型集成激光雷達系統。

17米處的籃球（左圖）和40米處的轉椅（右圖），均采用32像素 x 16像素的激光雷達傳感器獲取點云

他們開發了一款低成本的激光雷達原型，為大規模生產經濟、緊湊且高性能的3D成像設備鋪平了道路，可以應用于機器人、自主導航、建筑測繪以及醫療保健等領域。

遠距離測量精度高于其它芯片級激光雷達一個數量級

ORC硅光子學教授Graham Reed說：“激光雷達一直備受關注，但一直到現在還沒有發揮出應有的潛力。因為，盡管專家們已經認識到更高的集成度可以降低成本，但同時卻無法達到所需要的性能。我們的研究改變了這一現狀。與迄今為止其它基于芯片的激光雷達系統以及大部分機械式激光雷達相比，我們開發的硅光激光雷達系統提供了更高的距離精度，證明了備受追捧的芯片級激光雷達集成系統是可行的。”

Pointcloud首席執行官Remus Nicolaescu補充道：“高性能和低成本制造的結合，將加速自動駕駛和增強現實（AR）領域的現有應用，并開辟新的應用方向，例如，需要高深度精度的工業和消費數字映射應用，以及需要高速度精度的行為和生命體征監測，以實現遠程醫療。”

接收器FPA設計

發表在Nature上的原型測試表明，它在距離75米處，具有3.1毫米的測量精度。相比現有的固態激光雷達系統，在這種距離的測量精度提高了一個數量級。

以前的集成系統所面臨的問題之一，是難以提供密集像素陣列，這將它們限制在了不到20像素。而ORC和Pointcloud合作開發的這個新系統，首次實現了包含512像素的大規模2D相干探測器陣列。

發射器（TX）和接收器（RX）同步和讀出架構

未來，通過利用最先進的工藝和元件縮小像素尺寸，可以為消費類攝像頭傳感器尺寸的探測器陣列提供超過2000萬像素的分辨率。這一研究成果為低成本、緊湊且高性能的3D成像攝像頭的開發和普及鋪平了道路，可應用于機器人、自主導航、增強現實以及醫療保健等領域。

目前，該研究小組正致力于進一步研究擴展像素陣列和波束控制技術，使系統更貼近實際應用，并進一步提高性能。

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