MEMS激光雷達(dá)相比傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)

MEMS微鏡是非常值得選用的光束操縱單元。硅基MEMS微鏡通過(guò)光刻、刻蝕等工藝完成。MEMS技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于其精度高達(dá)納米級(jí)，且可擴(kuò)展性非常優(yōu)秀。一般來(lái)講，從一片標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行批量生產(chǎn)。

如今，最常見(jiàn)激光雷達(dá)的光束操縱方式是機(jī)械式旋轉(zhuǎn)。這類(lèi)非常復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備又大又重，生產(chǎn)效率低且成本高昂。機(jī)械式激光雷達(dá)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(dá)，會(huì)受到摩擦和磨損。激光雷達(dá)對(duì)精度要求非常高（典型的激光雷達(dá)應(yīng)用要求角度精度小于0.5度），這樣的旋轉(zhuǎn)部件對(duì)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(hù)。這一問(wèn)題激發(fā)了對(duì)固態(tài)激光雷達(dá)的需求，人們期待固態(tài)激光雷達(dá)能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健和持久的工作。

MEMS激光雷達(dá)相比傳統(tǒng)機(jī)械式激光雷達(dá)的優(yōu)勢(shì)

MEMS微鏡已經(jīng)存在多年，甚至在視頻投影機(jī)這樣的日常設(shè)備中得到了應(yīng)用。當(dāng)今MEMS微鏡的問(wèn)題在于很難將其用于遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)。遠(yuǎn)距離探測(cè)和大視場(chǎng)角是激光雷達(dá)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。典型的MEMS微鏡的鏡面尺寸小，偏轉(zhuǎn)角度較小，因此無(wú)法達(dá)到理想的探測(cè)距離和視場(chǎng)角。

為了突破這些限制，Blickfeld為激光雷達(dá)開(kāi)發(fā)了特殊的MEMS微鏡。這是專(zhuān)門(mén)為激光雷達(dá)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，并針對(duì)最遠(yuǎn)探測(cè)距離和視場(chǎng)角等問(wèn)題進(jìn)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(cè)器，確保150米及以上的遠(yuǎn)距離和對(duì)低反射率物體的探測(cè)能力。此外，MEMS微鏡可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)120°的偏轉(zhuǎn)角度，從而獲得廣闊的視野。它采用標(biāo)準(zhǔn)硅基工藝生產(chǎn)，成本合理，可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化生產(chǎn)。

這款MEMS微鏡的另一巨大優(yōu)勢(shì)是，根據(jù)其優(yōu)化后的激光雷達(dá)設(shè)計(jì)變得非常簡(jiǎn)單：除了一些標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)元件外，還有一顆激光器、一顆二維MEMS微鏡和一顆探測(cè)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(duì)光線進(jìn)行反射，完成機(jī)械式激光雷達(dá)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(cè)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(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高信噪比。