图：全空间结构光生成的图片。 来源：POSTECH

 

       激光雷达传感器通过将光投射到物体上来识别物体。作为自动驾驶车辆的眼睛，激光雷达用来识别与周围物体的距离以及车辆的速度或方向。为了检测道路上不可预测的情况以做出灵活的反应，传感器必须感知车辆的侧面、后部和前部。然而，由于使用了旋转的激光雷达传感器，因此无法同时观察车辆的前部和后部。

 

       为了克服这一问题，由Junsuk Rho教授 和POSTECH的博士Gyeongtae Kim、Yeseul Kim和Jooyeong Yun领导的研究团队开发了一种360°视野的固定激光雷达传感器。

 

       这种新型传感器作为一种能够实现超小型激光雷达传感器的创新技术而备受关注，因为它是由超表面制成的，超表面是一种超薄的平面光学器件，只有人类头发丝厚度的千分之一。

 

       使用超表面可以大大扩展激光雷达的视角，以三维识别物体。研究团队通过修改设计并周期排列构成超表面的纳米结构，成功地将激光雷达传感器的视角扩展到360°。

 

       通过将10000多个点阵列（光）从超表面散射到物体，并用相机拍摄照射的点图案，可以提取360°区域中物体的三维信息。

 

图：构造超表面的过程示意图。通过复制纳米结构形状重复制造纳米光学元件。来源：POSTECH

 

       这种类型的激光雷达传感器用于iPhone人脸识别功能（face ID）。iPhone使用点投影设备创建点集，但有几个限制；点图案的均匀性和视角受到限制并且装置的尺寸较大。

 

       这项研究的意义在于，手机、增强和虚拟现实（AR/VR）眼镜以及无人机器人能够识别周围环境的3D信息的技术是用纳米光学元件制造的。通过利用纳米压印技术，可以很容易地在各种曲面（如玻璃或柔性基板）上打印新设备，这使得AR眼镜能够应用，AR眼镜被称为未来显示器的核心技术。

 

       Junsuk Rho教授解释说，他们“已经证明，我们可以通过开发一种比传统的超表面设备更先进的技术来控制光在各个角度的传播。”

 

       他补充道，“这将是一项原创技术，将实现超小型全空间3D成像传感器平台。”

 

这项研究发表在《Nature Communication》上。

       

[1] Gyeongtae Kim et al, Metasurface-driven full-space structured light for three-dimensional imaging, Nature Communications (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-32117-2

 

来源：Provided by Pohang University of Science & Technology