Laserové osvětlení - bezpečné a efektivní

Homogenes Intensitätsprofil im Winkelraum mit hoher Flankengeometrie. Damit ergibt sich eine hohe Effizienz, um jedes erzeugte Photon sinnvoll zu nutzen und Streustrahlung zu vermeiden. (Bildquelle: LIMO)

Nová technologie LIMO-Diffuzoru: Oba difuzory vytvářejí buď vertickou, nebo horizontální čáru. Překryvem obou funkčních ploch je laserové světlo tvarováno do obdélníkového pole s vysokou hranovou ostrostí a uživatelsky definovanou velikostí například 120 stupňů x 25 stupňů. (Zdroj obrázku: LIMO)

LiDAR-senzory se během nejkratší doby staly klíčovou technologií pro automatizované procesy a zejména pro plně autonomní řízení. Aby bylo možné přesně zaznamenat vzdálenosti od statického a dynamického prostředí vozidel, musí být laserový paprsek formován do světelného pole s definovaným zorným polem. Nový širokoúhlý difuzor od LIMO dosahuje díky svému bezhotspotovému tvarování paprsku konstantního výkonu i při extrémních provozních teplotách a umožňuje díky velkému osvětlenému poli 360stupňový pohled kolem vozidla, čímž kompletně pokrývá bezpečnou jízdu pouze čtyřmi systémy LiDAR.

Vývoj vysoce moderního systému LiDAR vyžaduje více než pečlivý výběr vhodného laserového zdroje a kompatibilního detektoru. Nejkritičtějšími komponentami jsou optiky, které tvarují laserové světlo správným směrem. Navíc je bezpečný a spolehlivý provoz systému LiDAR možný pouze tehdy, když je eliminováno riziko zranění způsobeného laserovými fotony, což vyžaduje rozptyl paprsku bez hotspotů.

Proto je nutná stálá distribuce intenzity laserového záření i při vysokých okolních teplotách. Použití difrakčních rozptylových optických komponent (DOE) je zatím vhodné pouze při malých úhlech a za mírných okolních podmínek. Navíc mají tyto optiky obvykle rovnoměrné rozložení intenzity, které klesá směrem ke krajům.

Osvětlení s úhlem větším než 100 stupňů

U technologie difuzoru od LIMO je použit jiný přístup: podobně jako u homogenizační optiky navrhuje LIMO refraktivní optické prvky z skla, které mohou rozptýlit laserové světlo v jednom směru až do úplného osvětlení s úhlem až několika mrad nebo přes 100 stupňů. Ve spojení s druhou funkční plochou může být světlo tvarováno i v jiném směru pod libovolným úhlem, čímž vznikne obdélníkové pole s vysokou hranovou ostrostí a uživatelsky definovanou velikostí například 120 stupňů x 25 stupňů.

„Dokážeme přesně a rovnoměrně osvětlit cílovou oblast díky různým úhlům a k tomu slouží povrchová struktura definovaná pro zákaznické použití, která zajišťuje stálé rozložení intenzity v dané aplikaci,“ vysvětluje Dr. Daniel Braam, produktový manažer optiky ve společnosti LIMO. „To je výhodné pro potlačení šumu a zvyšuje poměr signálu k šumu, čímž se prodlužuje dosah LiDAR senzorů. Díky velkému osvětlení úhlem přes 100 stupňů musí autonomní vozidlo vybavit pouze čtyřmi systémy LiDAR, aby pokrylo celé okolí.“

Difuzory od LIMO lze kombinovat se všemi typy laserových zdrojů s nízkým i vysokým výkonem, včetně oblasti 1,4 < M² < 15, což je oblast, ve které je homogenizace laserového paprsku obtížná.

Velké sériové výroby díky waferové technologii

Difuzory mohou být stejně jako jiné mikrooptiky od LIMO vyráběny pomocí inovativního a vysoce produktivního zpracovatelského procesu na základě waferů. LIMO vyrábí vysoce kvalitní laserové optiky z skla na waferech o rozměrech až 300 mm x 300 mm, což umožňuje trvale snižovat výrobní náklady při velkosériové výrobě, aniž by bylo nutné dělat kompromisy v kvalitě. Protože systémy LiDAR a 3D senzory představují zvlášť bezpečnostně důležitou součást autonomní jízdy a pro jejich použití je potřeba velké množství kusů, jsou kvalita a cenová struktura optik klíčovými faktory pro průlom této technologie.