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

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(dá)納米級，且可擴展性非常優(yōu)秀。一般來講，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，最常見激光雷達(dá)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(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)，會受到摩擦和磨損。激光雷達(dá)對精度要求非常高（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)。這一問題激發(fā)了對固態(tài)激光雷達(dá)的需求，人們期待固態(tài)激光雷達(dá)能實現(xiàn)穩(wěn)健和持久的工作。

MEMS激光雷達(dá)相比傳統(tǒng)機械式激光雷達(dá)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(dāng)今MEMS微鏡的問題在于很難將其用于遠(yuǎn)距離激光雷達(dá)。遠(yuǎn)距離探測和大視場角是激光雷達(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，因此無法達(dá)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(dá)開發(fā)了特殊的MEMS微鏡。這是專門為激光雷達(dá)應(yīng)用而設(shè)計的，并針對最遠(yuǎn)探測距離和視場角等問題進(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)至光電探測器，確保150米及以上的遠(yuǎn)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(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(dá)設(shè)計變得非常簡單：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(jìn)行反射，完成機械式激光雷達(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。