Die derzeitigen Methoden zur Überwachung der Verkehrsinfrastruktur basieren auf Kameras, deren Leistungsfähigkeit jedoch durch schlechte Lichtverhältnisse und widrige Wetterbedingungen beeinträchtigt wird. Toshibas verbesserte Solid-State-LiDAR-Einheit bietet eine überlegene Alternative und ermöglicht klare 3D-Scans mit großer Reichweite sowie Objekterkennung unter verschiedensten Licht- und Wetterbedingungen. Darüber hinaus ist sie kompakt und misst nur ein Drittel der Größe des im Juli 2020 vorgestellten Vorgängerprototyps.
Die von Toshiba eingeführten Innovationen bei seinen Silizium-Photomultiplier-Chips (SiPM) zur Verbesserung der Bildauflösung sind grundlegend für dieses kompakte LiDAR-System. Jeder SiPM besteht aus transistorisierten Lichtempfangszellen. Die neuen Chips verfügen über kleinere Transistormodule und verzichten auf die Schutzschichten der Transistoren. Stattdessen befinden sich Isolatoren zwischen den Transistoren und den Lichtempfangszellen. Das potenzielle Problem einer reduzierten Lichtempfindlichkeit aufgrund der kleineren Transistoren wurde durch einen unterstützten Hochspannungsbereich gelöst, der die Eingangsspannung der Lichtempfangszelle erhöht (siehe Abbildung 1).
Durch diese Innovationen konnte die Größe des SiPM um 75 % reduziert und gleichzeitig seine Lichtempfindlichkeit im Vergleich zum Vorgängermodell vom Juli 2020 um 50 % erhöht werden. Es können nun mehr SiPMs im selben Gehäuse untergebracht werden, wodurch die Auflösung auf 1200 x 80 Pixel (eine vierfache Verbesserung) gesteigert wird.
Ein Temperaturkompensationsmechanismus passt die an die lichtempfindlichen Zellen angelegte Eingangsspannung automatisch an, um die Auswirkungen externer Temperaturschwankungen zu minimieren. Dadurch bleibt die Leistung des SiPM trotz Schwankungen der Umgebungstemperatur erhalten. Dank seiner Expertise in der Montage hochdichter Komponenten konnte Toshiba zudem das Gesamtvolumen des Projektors und des LiDAR-Empfängers auf 350 cm³ reduzieren (siehe Abbildung 2).
Der LiDAR-Sensor umkreiste erfolgreich ein 50 m entferntes Pappziel und maß die Entfernung präzise. (Niedrige Bildrate (1 fps). Fester Winkel. Erfassungsbereich: ~300 m)
