Lumotive 的 Meta-LiDAR 使用超表面应对 LiDAR 可扩展性挑战

LiDAR 技术的一大挑战一直是：扩展。努力迎接这一挑战的是 Lumotive 拥有业界迄今为止“最小且最具成本效益”的解决方案。

用于许多应用的LiDAR技术的最大缺点之一是其尺寸和成本。虽然成本在过去十年中大幅下降，但它们仍然不是微不足道的 - 导致对 LiDAR 扩展的持续研究和投资。 

自动驾驶系统的高级概述，包括 LiDAR。图片由 IEEE 计算机协会提供

一家公司认为已经找到了解决方案的是 Lumotive，这是一家总部位于西雅图的公司，致力于固态 LiDAR解决方案。最近，该公司在宣布其新的 Meta-Lidar Platform时发布了消息， 该平台声称其解决方案是业界最小且最具成本效益的解决方案。 

在本文中，让我们回顾一些扩展 LiDAR 的挑战，以及 Lumotive 如何在其新平台中应对这些挑战。  

激光雷达缩放 

扩大 LiDAR 的最大障碍之一是，为了提供有用的信息，LiDAR需要重复捕获整个 3D 空间，而不仅仅是单个点空间。 

这样做的结果是，许多汽车制造商使用光束扫描技术，其中 LiDAR 激光脉冲被引导以绘制广阔的视野。如果您曾经在自动驾驶汽车的顶部看到过旋转的大东西，那么您就是在看光束扫描 LiDAR。 

光束扫描 LiDAR 示例。图片由 雷尼绍提供

这项技术历来是一项挑战，因为密集、准确和可靠地执行光束扫描需要物理引导激光束。 

通常，解决方案位于机械领域内，这会增加复杂性、尺寸、磨损、不准确性和机械故障。新一代 LiDAR 使用 MEMS 反射镜或光学相控阵，它们在尺寸和可靠性方面都有所改进，但两者都缺乏性能。 

要广泛采用 LiDAR，需要非机械、固态、廉价且准确的解决方案。Lumotive 公司正在使用的一个答案是“超表面”。

用于 LiDAR 光束控制的超表面

考虑到这一点，初创公司 Lumotive 在 2018 年推出了一种全新的光束控制方法。它的方法利用了一种称为液晶超表面的专有技术，它声称可以提供前所未有的性能、成本和尺寸组合。 

超表面是一种基于亚波长光学元件二维阵列的新型光学器件。这些阵列可以传输或反射入射光以聚焦和控制它，以及其他形式的波操纵。

来自 LCM 芯片的辐射模式。图片由 Gleb M. Akselrod 提供

基于相同的原理，LCM 是反射式一维超表面，利用谐振亚波长元件的液晶调谐。在该方案中，每个谐振器的相位延迟与施加到它的电压成正比，这会局部旋转液晶，改变谐振波长并实现 120° 视场和整个视场的均匀效率。

由于许多原因，这种技术可能是有益的。首先，它不是机械的并且功率低。除此之外，它可以使用标准的 CMOS 半导体工艺制造，使其价格低廉且可扩展。 

现在我们对 Lumotive 的专有技术有了更多的了解，比如它对超表面的使用，让我们来看看它的“Meta-LiDAR”。

元激光雷达平台 

如前所述，Lumotive 最近发布了其 Meta-LiDAR 平台，该平台被称为业界“最小且最具成本效益”的 3D 传感解决方案。 

Lumotive 的 M30 激光雷达传感器。图片由Lumotive 提供

该平台基于 LCM 技术并使用标准 CMOS 工艺制造，希望在 2022 年底前实现全面商业化生产。 

Luimotive 称该平台为业界首款软件定义的激光雷达，称它将允许针对特定用例定制激光雷达扫描模式、帧速率和分辨率。 

该平台中的第一款产品 M30 提供 10-20 米的范围、120° x 90° FOV（视场）和 640 x 480 分辨率，外形尺寸约为高尔夫球。平台中的后期产品希望达到 200 米的范围，并用于 AR 和机器人等应用。 

虽然 Lumotive 的最终目标是通过以具有竞争力的价格创建紧凑、低功耗和可批量生产的解决方案来实现 LiDAR 的广泛采用，但其 LCM 技术似乎是朝着这个方向迈出的良好一步，Meta-LiDAR 平台可能会成为推动 LiDAR 可扩展性向前发展的关键点。

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