MEMS激光雷達相比傳統(tǒng)機械式激光雷達的優(yōu)勢
作者: 嶺緯科技發(fā)表時間:2021-05-10 09:53:27
MEMS微鏡是非常值得選用的光束操縱單元。硅基MEMS微鏡通過光刻、刻蝕等工藝完成。MEMS技術(shù)的優(yōu)勢在于其精度高達納米級,且可擴展性非常優(yōu)秀。一般來講,從一片標準尺寸的晶圓(例如直徑為200毫米)上可以生產(chǎn)出數(shù)百顆MEMS微鏡,所有晶圓都是在高度精確的管控下進行批量生產(chǎn)。
如今,最常見激光雷達的光束操縱方式是機械式旋轉(zhuǎn)。這類非常復(fù)雜的機械設(shè)備又大又重,生產(chǎn)效率低且成本高昂。機械式激光雷達的復(fù)雜性主要源于光束操縱單元,光束操縱單元的作用是使光束(激光和反射光)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這些旋轉(zhuǎn)部件,如齒輪和馬達,會受到摩擦和磨損。激光雷達對精度要求非常高(典型的激光雷達應(yīng)用要求角度精度小于0.5度),這樣的旋轉(zhuǎn)部件對精度影響非常大。而且,旋轉(zhuǎn)部件容易磨損甚至失效,需要定期維護。這一問題激發(fā)了對固態(tài)激光雷達的需求,人們期待固態(tài)激光雷達能實現(xiàn)穩(wěn)健和持久的工作。
MEMS激光雷達相比傳統(tǒng)機械式激光雷達的優(yōu)勢
MEMS微鏡已經(jīng)存在多年,甚至在視頻投影機這樣的日常設(shè)備中得到了應(yīng)用。當今MEMS微鏡的問題在于很難將其用于遠距離激光雷達。遠距離探測和大視場角是激光雷達的關(guān)鍵性能指標。典型的MEMS微鏡的鏡面尺寸小,偏轉(zhuǎn)角度較小,因此無法達到理想的探測距離和視場角。
為了突破這些限制,Blickfeld為激光雷達開發(fā)了特殊的MEMS微鏡。這是專門為激光雷達應(yīng)用而設(shè)計的,并針對最遠探測距離和視場角等問題進行了優(yōu)化。鏡面尺寸大于10毫米,因此可以將最大程度地入射光引導(dǎo)至光電探測器,確保150米及以上的遠距離和對低反射率物體的探測能力。此外,MEMS微鏡可以實現(xiàn)高達120°的偏轉(zhuǎn)角度,從而獲得廣闊的視野。它采用標準硅基工藝生產(chǎn),成本合理,可實現(xiàn)高度自動化生產(chǎn)。
這款MEMS微鏡的另一巨大優(yōu)勢是,根據(jù)其優(yōu)化后的激光雷達設(shè)計變得非常簡單:除了一些標準光學元件外,還有一顆激光器、一顆二維MEMS微鏡和一顆探測器。這些組件組裝后的尺寸僅為80mm x 60mm x 50mm。激光發(fā)射到微鏡后,微鏡對光線進行反射,完成機械式激光雷達的旋轉(zhuǎn)射出。入射的反射光被微鏡操縱集成到同一光路,最后被探測器接收。這種所謂的同軸方式具有相同的輸入/輸出光路,具有很高的日光抑制優(yōu)點,從而實現(xiàn)高信噪比。