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五項迪睿合技術助力實現更小巧、高性能的光達

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自動駕駛技術市場不斷擴大

截至 2024 年,世界各地的汽車製造商正在努力開發技術以實現自動駕駛。雖然支援人類駕駛員的 1 級和 2 級車輛已經上市,但人們對 3 級及以上車輛的全面市場投放預期很高,屆時該系統將取代人類駕駛員擔任主要角色。從安全角度來看,對 3+ 級自動駕駛汽車的預期每年都在增加。
(有關光達技術的詳細資訊,請參閱下一代汽車感測器光達的基礎知識。

光達感測器系統的優勢

光達(光偵測與測距)感測器技術預計將在 Level 3+ 系統中扮演關鍵角色。 使用近紅外線等雷射光準確測量周遭物體和地形的位置。它開始被用作自主車輛感測系統的核心。 感測器系統的五大優勢是自動駕駛光達光達

  1. 高精度環境感知
    光達360 度範圍內即時收集感測器數據,提供構成高精度 3D 地圖基礎的點雲數據。這些即時 3D 地圖使自動駕駛汽車能夠感知不斷變化的周圍環境,並準確識別街道、行人、其他車輛等。
  2. 精確的距離測量
    光達可以準確測量到物體的距離。此距離資訊對於允許自動駕駛汽車以適當的速度行駛並在適當的時間施加制動是必不可少的。特別是在高速公路和複雜的城市環境中,準確測量與移動車輛、人員和障礙物的距離對於安全駕駛至關重要。
  3. 數據粒度
    光達可以為車載電腦提供高解析度點雲資料。這些數據極為詳細地展現了物體的形狀和位置,有助於對物體進行分類和識別,並能夠區分行人與自行車、道路標誌與障礙物。
  4. 地圖創建和定位
    光達還用於創建精確的 3D 地圖並確定車輛的精確當前位置(定位)。這使得自動駕駛汽車能夠將即時感測器數據與預先獲得的地圖數據進行比較,以便在確定其位置的同時安全導航。

基於上述理由,光達技術被認為是改善自主車輛安全性、可靠性和效率不可或缺的技術。

致力於更廣泛地採用光達

雖然光達擁有許多如上述的優異特性,但目前只出現在某些高階車輛上。這是因為用於自主車輛上的高效能光達非常昂貴,而且在裝置微型化方面仍然面臨挑戰。

展望未來,透過技術創新降低成本和尺寸是推動光達普及的必要條件。迪睿合堅信,透過將多年累積的技術(例如高精度零件固定技術、自由操控光線的材料等)應用於LiDAR的開發,我們能夠為光達高性能化和小型化做出貢獻。下表列出了我們能夠提供的解決方案,以應對各種挑戰。

在接下來的部分中,我們將分別討論每種產品類型。

挑戰 產品 解決方案
性能改進 黏接 快速高精度固定
黑色黏合劑 光學雜訊抑制
防反射膜蛾眼型 減少紅外線範圍的光反射和功耗
無機擴散板 在目標範圍內散射光
小型化 各向異性導電膜(ACF) 連接器的替代

眾多廠商採用的高精度零件固定技術

有助於提高光達性能的第一項技術是我們的高精度零件固定技術。本公司開發了用於構成數碼相機和智能手機的高性能相機部件的高溫固化的智慧精密膠粘劑(SA系列),通過熱固化、紫外線等固化,已被許多客戶採用。對於數碼相機,將帶有CMOS影像感測器的電路板粘合到鏡頭單元上,形成相機模組。這些光學部件的接合過程中位置或方向的變化會導致圖像模糊和圖像品質下降,因此需要抑制接合過程中的固化收縮等熱應力。我們的智慧精密膠粘劑專為快速、低溫粘合而設計,可應對這些挑戰。我們相信許多客戶已經採用它們,因為這些特性可以提高他們流程中的生產效率。

由於光達感測器利用光線來探測物體,因此光學部件的高精度黏合與攝影機一樣,直接關係到性能的提升。下圖展示了感測器的高精度黏合工藝,即主動對準。在主動對準過程中,使用收縮率較低的環氧陽離子型黑色黏合劑,最大限度地減少光軸調整完成後的偏移。在測量感測器輸出的同時,調整鏡頭單元的位置和角度,並在零件對準後使用紅外線和紫外線快速固化黏合劑,以實現最佳性能。

解釋使用主動對準固定光學元件的程序的圖表

有關汽車感測攝影機黏合劑技術的詳細信息,請參閱汽車攝影機感測器中使用的高精度黏合劑

防反射膜(蛾眼型),減少不必要的反射

實現高光達性能的迪睿合第二項技術是防反射膜(飛蛾眼型)。下圖顯示了如何在光達系統中將其應用於主機的前蓋內。

光達系統的防反射
前蓋內部的反射光(光達內部元件佈局)

光達系統發光,用感測器檢測從物體反射的光,並根據時差計算到物體的距離。因此,最大限度地減少阻止到達感測器的光量,從而提高性能。迪睿合開發的防反射膜可最大限度地減少光反射,抑制反射光引起的雜訊。

防反射用於顯示器的薄膜旨在控制可見光,但 Dexerials 已創造出可防止光達使用的近紅外等不可見光反射的技術。透過結合光達與抗反射薄膜,提高感測器系統的精確度成為可能。

我們還在開發防霧蛾眼型防反射膜,可防止水蒸氣等起霧。在自動駕駛汽車的光達中,外部環境與光達內部或天氣(如雪)之間的溫差會導致光達結構內部起霧並降低性能。人們認為有必要使用加熱器來加熱門鏡等蓋子以防止這種情況。但是,通過在蓋子上應用具有防霧性能的蛀眼型防反射膜,我們相信可以在不供電的情況下抑制因起霧而導致的性能下降。

有關蛾眼結構的詳細信息,請參閱適用於車載顯示器的蛾眼結構抗反射 (AR) 膜

光達系統防霧膜及膜表面剖面結構

吸光黑膠及黑色塗層技術

有助於提高光達性能的第三項技術是迪睿合獨有的黑色黏合劑和黑色塗層。當光線進入光達結構並在內部發生反射和散射時,會產生噪聲,從而降低測量精度。因此,需要盡可能地將內部表面塗成黑色,以吸收光線並減少結構內的反射。除了開發用於數位相機的高精度固定技術外,迪睿合還開發了黑色黏合劑和黑色塗層技術,以最大限度地提高光達感測器的光吸收率。

外殼和感測器周圍的雜訊抑制措施

無機擴散器將雷射分散到所需範圍內

迪睿合第四款能夠協助下一代光達開發的產品是無機擴散器。目前,光達的主要方式是“機械式”,即利用馬達驅動發射雷射的部件旋轉,從而測量大範圍內的物體距離。但近年來,光達開發已轉向“閃光式”,旨在透過將雷射散射到大範圍內來測量物體距離,從而提高性能。迪睿合已開發出用於企業演示等投影儀上雷射散射的無機擴散器,我們可以將其應用於光達光源,將感測器光散射到所需的範圍內。

採用無機擴散板的閃光光源

有關無機擴散器功能和特性的詳細信息,請參閱帶有微透鏡陣列的無機擴散器

有助於光達微型化的各向異性導電薄膜 (ACF)

迪睿合的ACF技術可以為光達小型化做出貢獻。ACF 是一種薄膜材料,用於將積體電路 (IC) 等電子元件固定和電氣連接到電路板。它們於 1977 年作為產品推出,現在被用作智慧手機、平板電腦和高清電視等世界各地銷售的許多數位設備的電路粘合劑。

透過加熱加壓,ACF 夾在電路板和 IC 晶片之間,實現端子與電路的電連接,保持相鄰端子之間的絕緣,並將 IC 晶片固定到電路板上。與傳統連接器相比,ACF 可在較小的面積內進行連接,且厚度幾乎為零,從而實現電路的整體小型化。

各向異性導電膜(ACF)如何實現導電性、絕緣性和黏接
光達內部使用ACF的電路板連接影像

利用迪睿合的技術和產品為下一代光達做出貢獻

上述迪睿合的技術和產品有望為下一代光達的開發做出貢獻。從前身公司開始,我們已投入60多年的時間,致力於研發高精度零件固定、自由操控光線的材料等多項技術。我們相信,多年來累積的知識和技術,能夠在許多領域做出貢獻,最終實現基於自動駕駛未來社會。如果您正在參與光達等自動駕駛技術的開發,或對我們的技術感興趣,歡迎隨時與我們聯繫。

有關此產品的更多信息,請單擊此處