Mit einem neuen Vier-Kanal-Laser will Osram Opto Semiconductors Lidar-Systeme (Light Detection and Ranging) für autonomes oder teilautonomes Fahren voranbringen. Lidar-Sensoren ermitteln mit Hilfe von Laserstrahlen und ihrer Laufzeitmessung die Entfernung zu Objekten. Scanning-Lidar-Systeme rastern horizontal mit einem Laserstrahl über ein bestimmtes Winkelsegment die Umgebung des Autos ab und erzeugen eine hochaufgelöste 3D-Karte des Umfelds. Heute wird die Umlenkung der Laserstrahlen in Scanning-Lidar-Systemen meist mit mechanisch bewegten Spiegeln realisiert.
Der neue Prototyp-Laser bietet nun mit extrem kurzen Pulslänge und vier parallelen Ausgangskanälen neuartige Möglichkeiten zur Detektion von Objekten sowie einen vertikalen Erfassungsbereich. Er wird erstmals in Scanning-Lidar-Sensoren auf der Basis von Mikro-Elektromechanischen Systemen (MEMS) eingesetzt. Eine solche Lösung benötigt keine Mechanik zum Umlenken des Laserstrahls und ist weniger anfällig für Verschleiß.
Weniger Justierungs-Aufwand
Der Vier-Kanal-Lidar-Laser von Osram Opto Semiconductors besteht aus einem Laserbarren mit vier einzeln ansteuerbaren Laserdioden sowie einer im Modul integrierten Ansteuerschaltung. Das gesamte Modul ist oberflächenmontierbar und reduziert den Montageaufwand und die Feinjustage beim Kunden. Für den Laserbarren werden in einem Fertigungsschritt vier Laserdioden nebeneinander produziert, sodass sie präzise zueinander ausgerichtet und einzeln ansteuerbar sind. So entsteht ein Laser, der vier perfekt parallele Strahlen aussendet.
Für den neuen Laser hat Osram seine Pulslaserdioden mit 905 Nanometer Wellenlänge weiter verbessert. Die in Nanostack-Technologie gefertigten Laserdioden liefern nun mit maximal 85 Watt optischer Leistung bei 30 Ampere etwa zehn Watt mehr als bisher.
Der Laser erreicht eine Pulslänge von weniger als fünf Nanosekunden im Vergleich zu den bisher erreichten 20. Die kurze Pulslänge und der geringe Duty Cycle von 0,01 Prozent garantieren, dass auch bei derart hohen Leistungen die Vorgaben für die Augensicherheit erfüllt sind. Mit 24 Volt Betriebsspannung bedient der Laser außerdem die Anforderungen für den Einsatz im Automobil.
Erster Laser für Einsatz mit MEMS
Aufgrund der kurzen Pulslängen ermöglicht der Vier-Kanal-Lidar-Laser erstmals ein Scanning-Lidar-System, bei dem der Lichtstrahl über ein MEMS umgelenkt wird. Auf der electronica 2016 präsentierten Osram und Innoluce den Prototypen eines solchen Systems. Der 2,7 x 2,3 mm2 große MEMS-Chip von Innoluce wird mit bis zu zwei Kilohertz betrieben. Der Laser-Scanner-Technologie-Spezialist wurde dieses Jahr von Infineon Technologies übernommen.
Das Gesamtsystem deckt ein Blickfeld von 120° in der Waagrechten und 20° in der Senkrechten ab und bietet eine Auflösung von 0,1° horizontal und 0,5° vertikal. Bei Tageslicht beträgt die Reichweite für das Erkennen von Fahrzeugen mindestens 200 Meter, für Fußgänger 70 Meter. Mit dem neuen Laser erweitert Osram seine Produktpalette, um die vielfältigen Entwicklungen von Sensoren für selbstfahrende Autos bestmöglich zu unterstützen. Muster des neuen Vier-Kanal-Lidar-Lasers werden ab Frühsommer 2017 verfügbar sein, die Markteinführung ist für 2018 geplant.
