3D掃描有許多不同的技術，不過這些技術或多或少都與LiDAR激光探測與測距）有點關系。這一技術自從激光器發明之后就已經出現了，它主要使用光束，通過測量回波信號以找出像素在3D空間中的位置。該技術目前而廣泛應用于機器人和地理制圖等領域。但是，這個技術相當繁瑣和昂貴，而且獲得的結果質量并不好。但是如今，整個LiDAR和3D掃描領域即將面臨顛覆性的變化——麻省理工學院的科學家們正在300毫米晶圓上制造LiDAR芯片，成本不到10美元。最重要的是，該裝置中的非機械光束控制要比當前機械性的LiDAR系統快1000倍。
據天工社了解，這一突破性的成果是由MIT的博士生Christopher V. Poulton和他的導師Michael R. Watts教授在跟DARPA美國國防高級研究計劃局）合作研究光子技術的時候獲得的。他們說，這一全新的LiDAR芯片將成為3D掃描市場中顛覆性的力量，可以用在從機器人到自動駕駛車輛、低成本掃描儀和可穿戴式傳感器等各種設備上。
據研究人員透露，他們的LiDAR創新突破了當前系統的主要限制。因為大多數LiDAR系統包括那些自主駕駛汽車）使用的都是離散自由空間光學組件，比如激光器、透鏡和外部接收器等。在這些系統中，激光器在旋轉的時候是震蕩的——這就限制了它掃描的大小和復雜性，并使它不適合惡劣環境。更重要的是，它們也很昂貴，價格往往1000美元至70000美元之間。
MIT開發出來的LiDAR芯片卻截然不同，這些芯片的潛在制造成本能夠達到10美元一塊在產量為百萬片每年的條件下）。“這些芯片設備保證會比當今市場上可用的LiDAR系統更小、更輕，更便宜比，但是功能卻強大得多，因為沒有運動部件。”他們說。最重要的是，它們比現有的系統快1000倍，可以實現快得多的掃描速度，這對于跟蹤高速對象來說非常有用。
據研究人員介紹，這項技術的起源可以追溯到硅光子技術，其使用有機硅在橫截面中波導一個幾百納米以創建出“光絲wires for light）”。這種“光絲”要比光纖小得多，這就為在一個非常小的芯片上實現光子電路鋪平了道路，這種芯片屬性類似于光纖，但是尺寸要小得多，還可以在CMOS工廠大批量生產，除此之外，還解決了光子波導損耗和光電隔離等基本問題。
那么，它是如何工作的呢？簡而言之，這些LiDAR芯片實際上是一塊0.5毫米×6毫米的硅光子芯片，上面安裝著可導向發射和接收陣列，以及鍺光探測器等。盡管該芯片還沒有集成激光器，但是科學家們已經證明了這是可以實現的。在掃描的時候，硅凹槽內的一個波導會作為天線將激光散布到可用空間里。一旦散播出去后，LiDAR芯片就能夠使用與現有的LiDAR系統相同的飛行時間time-of-flight）測量技術掃描對象了，而且不會受到太陽光的影響，也不需要昂貴的鏡頭。
現在，他們的低成本LiDAR掃描儀可以檢測的對象尺寸在5厘米到2米之間，他們的目標是在1年內將其擴大到10米。
不過，該技術現在的唯一問題是其轉向范圍只有有限的51度，由于尺寸的原因要克服這一問題將頗具挑戰性。然而，他們認為在不久的將來應該能夠達到100度的角度，這意味著，如果使用多個傳感器的話很容易就能獲得360度的圖像。
那么，科學家們的下一步的研究方向是什么？嗯，很明顯還有許多工作仍需要做，比如在材料方面進行創新以實現更長的測距和更高的橫向分辨率等。目前，DARPA已經發起了一個針對該技術的研究項目。
如果成功，這些芯片可以幫助自動駕駛汽車和機器人突破重大障礙，獲得對周圍環境的強大視覺能力。盡管LiDAR芯片真正進入商業化還需要幾年的時間，但是它們肯定會改變我們所熟悉的3D掃描。
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