Illuminazione laser - sicura ed efficiente

Profilo di intensità omogeneo nello spazio angolare con elevata qualità del fianco. Ciò garantisce un'alta efficienza nel sfruttare ogni fotone generato e nel prevenire la dispersione di radiazioni. (Fonte immagine: LIMO)

Nuova tecnologia del diffusore LIMO: I due diffusori generano rispettivamente una linea verticale e una orizzontale. Sovrapponendo le due superfici funzionali, la luce laser viene modellata in un campo rettangolare con un'alta pendenza delle fiancate e una dimensione personalizzata, ad esempio 120 gradi x 25 gradi. (Fonte immagine: LIMO)

I sensori LiDAR si sono rapidamente affermati come tecnologia chiave per i processi automatizzati e in particolare per la guida autonoma completamente automatizzata. Per poter rilevare con alta precisione le distanze dell'ambiente statico e dinamico dei veicoli, il raggio laser deve essere modellato in un campo luminoso con un campo visivo definito. Il nuovo diffusore grandangolare di LIMO raggiunge, grazie alla sua forma di fascio priva di hot spot, una potenza costante anche a temperature di esercizio estreme e permette, grazie al suo ampio campo di illuminazione, di coprire completamente la visuale a 360 gradi per una guida sicura con soli quattro sistemi LiDAR.

Lo sviluppo di un sistema LiDAR all'avanguardia richiede più della semplice scelta accurata di una sorgente laser adatta e di un rilevatore compatibile. Le componenti più critiche sono le ottiche, che modellano la luce laser nella direzione corretta. Inoltre, un funzionamento sicuro e affidabile del sistema LiDAR è possibile solo se il rischio di infortuni causati dai fotoni laser viene eliminato, il che richiede una propagazione del fascio senza hot spot.

Per questo è necessaria una distribuzione di intensità costante del fascio laser anche a temperature ambientali elevate. L'uso di componenti ottici diffondenti e diffrattivi (DOE) è finora adatto solo per angoli piccoli e condizioni ambientali moderate. Inoltre, le ottiche di solito presentano una distribuzione di intensità che decresce verso i bordi.

Angolo di illuminazione superiore a 100 gradi

Per la tecnologia diffusore di LIMO viene adottato un approccio diverso: simile a quello di un'ottica di omogeneizzazione, LIMO costruisce elementi ottici rifrattivi in vetro che possono diffondere la luce laser in una direzione fino a un angolo di illuminazione completo di pochi mrad fino a oltre 100 gradi. Combinato con una seconda superficie funzionale, la luce può essere modellata anche nell'altra direzione a qualsiasi angolo, ottenendo così un campo rettangolare con un'alta pendenza di transizione e una dimensione personalizzata, ad esempio 120 gradi x 25 gradi.

«Possiamo illuminare con precisione e uniformità l'area di destinazione grazie ai diversi angoli e una struttura superficiale definita per l'applicazione del cliente garantisce una distribuzione di intensità costante per ogni applicazione», spiega il Dr. Daniel Braam, Product Line Manager Optics presso LIMO. «Questo è vantaggioso per la riduzione del rumore e aumenta il rapporto segnale/rumore, migliorando così la portata dei sensori LiDAR. Grazie all'ampio angolo di illuminazione del nuovo diffusore di oltre 100 gradi, un'auto a guida autonoma deve essere dotata solo di quattro sistemi LiDAR per coprire l'intera ambientazione spaziale.»

I diffusori LIMO possono essere combinati con tutte le tipologie di sorgenti laser a bassa e alta potenza, anche nel range 1,4 < M² < 15, ovvero in una gamma in cui il fascio laser è difficile da omogeneizzare.

Alti volumi di produzione grazie alla tecnologia wafer

I diffusori, così come altre microottiche di LIMO, possono essere prodotti mediante un processo innovativo e altamente produttivo su base wafer. LIMO realizza ottiche laser di alta qualità in vetro su wafer fino a 300 mm x 300 mm, riducendo così in modo sostenibile i costi di produzione per grandi serie senza compromettere la qualità. Poiché i sistemi LiDAR e i sensori 3D rappresentano componenti di sicurezza particolarmente critici per la guida autonoma e richiedono grandi volumi di produzione, la qualità e la struttura dei costi delle ottiche sono fattori rilevanti per il successo di questa tecnologia.