Всё в поле зрения

Быстродействующие ИК лазерные импульсные диоды лежат в основе лидаров, определяющих расстояние от автомобиля до различных объектов. Эта технология применяется в системах адаптивного круиз-контроля.
02.10.2015
Тип:  Технологии

Лазеры и инфракрасные светодиоды для беспилотных автомобилей

Более десяти лет назад компания Osram Opto Semiconductors поставила инфракрасные лазерные диоды для первых автомобильных лазерных датчиков. Кроме того компания одной из первых начала поставки мощных инфракрасных светодиодов (ИК-светодиодов) в качестве источников дополнительной инфракрасной подсветки для систем фотовидеорегистрации с момента выхода этих изделий на рынок. До сегодняшнего дня каждый из этих оптических датчиков подключался лишь к одной вспомогательной системе вождения, но отныне они наряду с другими технологиями будут играть важную роль в автоматизированном вождении. Беспилотные автомобили будут получать от оптических датчиков данные об окружающей обстановке и принимать решения на основе этих данных.

Мощные лазерные диоды для лидаров

Лидары (LIDAR)  — это датчики, регистрирующие объекты в окружающем пространстве и расстояние до них. Аббревиатура LIDAR расшифровывается как Light Detection And Ranging, что в переводе с английского означает «световое обнаружение и определение дальности». Принцип работы лидара таков: лазер излучает очень короткий импульс, а быстродействующий детектор измеряет время распространения этого импульса от датчика до объекта и обратно. При перемещении объекта относительно автомобиля изменяется время распространения сигнала между ними. Сегодня лидары применяются, среди прочего, в адаптивных системах круиз-контроля и вспомогательных системах экстренного торможения. Важные характеристики лазерных источников света — выходная мощность в импульсном режиме, которая определяет дальность действия, быстродействие при переключении и пригодность для использования в автомобилях. Для автомобильных лидаров компания Osram разработала инфракрасные импульсные лазерные диоды с длиной волны излучения 905 нм, которая находится за пределами видимого глазу диапазона. На основе технологии Nanostack были созданы лазерные полупроводниковые кристаллы с тремя центрами эмиссии, выдающие в импульсном режиме оптическую мощность свыше 75 Вт. Драйвер, встроенный в лазерный светодиод SPL LL90_3, обеспечивает генерацию световых импульсов длительностью около 20 нс.

Инфракрасные диоды с рекордными характеристиками для систем фотовидеорегистрации

Системы фотовидеорегистрации предоставляют фото- и видеоизображения, из которых можно извлекать информацию об окружающей обстановке с использованием методов интеллектуальной обработки изображений. Подсветив пространство кадра инфракрасным светом, который регистрируется датчиками камеры, но практически незаметен человеческому глазу, можно существенно повысить качество изображения в ночное время. Хороший пример — вспомогательные системы ночного видения, которые освещают улицы инфракрасным светом на расстоянии около 150 м. Для таких систем нужны мощные ИК-светодиоды с подходящей длиной волны излучения, пригодные для длительной непрерывной работы. В настоящее время компании Osram Opto Semiconductors принадлежит рекорд по характеристикам ИК-светодиода с длиной волны 850 нм. Светодиод Oslon Black SFH 4715A с потоком излучения 800 мВт при токе 1 А имеет КПД 48 %, являясь на сегодняшний день самым эффективным ИК-светодиодом в указанных условиях эксплуатации. Есть взять два расположенных друг над другом (штабелированных) кристалла с двумя эмиттерами в каждом, можно получить еще большую мощность. Именно таким образом светодиод Oslon Black SFH 4715AS обеспечивает поток излучения 1370 мВт при токе 1 А в непрерывном режиме работы.

Оставаться в поле зрения водителя

Описанные выше разработки находят применение и в оборудовании салона автомобиля. Пример — определение состояния бдительности водителя с помощью камер. Эта информация нужна в автоматически управляемом автомобиле для того, чтобы при необходимости безопасным образом вернуть управление водителю. Для систем фотовидеорегистрации, применяемых в салоне автомобиля, требуются ИК-светодиоды с длиной волны излучения 940 нм, которая даже в ночное время не воспринимается человеческим глазом. Компания Osram модернизировала технологию изготовления высокоэффективных 850-нм кристаллов и вплотную подошла к уровню 1 Вт в 940-нм штабелированных кристаллах: типичный поток излучения светодиода Oslon Black SFH 4725S составляет 990 мВт при токе 1 А.

Совершенствование источников света для оптических датчиков будет в целом играть важную роль на пути к автоматизации дорожного движения. Некогда разрозненные вспомогательные системы будут объединены в более крупные комплексные системы, в результате чего изменятся требования к отдельным датчикам.