ชิ้นส่วนตรวจจับแสงความอ่อนไหวสูงเปิดทางสู่ยานยนต์อัตโนมัติ

การใช้งานยานยนต์อัตโนมัติให้ประสบผลสำเร็จในโลกจริงนั้นจำเป็นต้องมีความสามารถในการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมแบบ Real-time วิศวกรจาก University of Texas และ University of Verginia จึงได้สร้างอุปกรณ์ตรวจจับแสงที่มีความแม่นยำและสามารถขยายสัญญาณที่อ่อนสำหรับวัตถุที่ไกลกว่าในการสะท้อนเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่มีในปัจจุบัน

อุปกรณ์ชนิดใหม่นี้เรียกได้ว่ามีความสามารถในการตอบสนองต่อแสงในระดับสูง ซึ่งสามารถจัดการกับความไม่สม่ำเสมอ หรือ Noise ที่เกิดขึ้นในกระบวนการตรวจจับได้ โดยมาก Noise มักทำให้ระบบคลาดกับสัญญาณและทำให้ยานยนต์อัตโนมัติเกิดความเสี่ยงได้

การทำงานโดยทั่วไปของยานยนต์อัตโนมัตินั้นจะส่งสัญญาณเลเซอร์ไปสะท้อนกับวัตถุเพื่อบอกว่าวัตถุกับยานยนต์นั้นอยู่ห่างกันขนาดไหน หลายครั้งแสงที่สะท้อนกลับมานั้นมีไม่มาก ซึ่งตัวรับนั้นจะเป็นการเก็บเกี่ยว Noise มากกว่าสัญญาณแสงที่สะท้อนกลับมา

นักวิจัยทั่วโลกต่างทำงานกับสิ่งที่เรียกว่า Avalanche Photodiode เพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ แต่อุปกรณ์ใหม่นี้มีการจัดเรียงระดับเหมือนขั้นบันได้ อิเล็กตอรซึ่งเป็นพลังงานเมื่อตกลงไปทีละขั้นบันได้จะชนหรือกระแทกกับบันไดขั้นต่อไป โดยการกระแทกแต่ละครั้งจะปลดปล่อยพลังงานเพื่อให้อิเล็กตรอนตัวอื่นเป็นอิสระ และเมื่ออิเล็กตรอนตกลงไปในแต่ละขั้นจำนวนก็จะทวีคูณขึ้นต่อไปเรื่อย ๆ

อุปกรณ์ที่เป็น Pixel แบบใหม่นี้เป็นอุดมคติสำหรับอุปกรณ์รับสัญญาณ Light Detection and Ranging หรือ Lidar ซึ่งต้องการเซนเซอร์ความละเอียดสูงที่สามารถตรวจจับสัญญาณภาพที่สะท้อนจากวัสดุที่ห่างไกลออกไปได้ Lidar จึงเป็นเทคโนโลยีสำคัญในยานยนต์อัตโนมัติรวมถึงหุ่นยนต์ การรักษาความปลอดภัย และการ Mapping สภาพพื้นผิวสิ่งแวดล้อม

การเพิ่มขั้นเหล่านี้ทำให้เพิ่มความอ่อนไหวและความสม่ำเสมอของอุปกรณ์มากขึ้น สัญญาณจึงชัดขึ้นแม้อยู่ในสภาวะแสงน้อย สามารถทำงานได้ภายในอุณหภูมิห้อง ซึ่งอุปกรณ์ที่อ่อนไหวในการรับแสงมากที่สุดในปัจจุบันต้องอยู่ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส ทำให้มีราคาแพงมหาศาลและไม่เหมาะกับการใช้งานสำหรับ Lidar

ที่มา:
Engr.utexas.edu