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汽车LiDAR的“革新者”——混合固态LiDAR

导读: 2016年1月的CES消费电子展会上,Velodyne展示了“混合固态超级冰球”,由此引入了混合固态激光雷达(LiDAR)的概念。可惜的是这款LiDAR的内部结构一直未揭晓,仅仅只是机械式LiDAR的旋转部件小型化还是将板级电路ASIC化,目前不得而知。

认识混合固态LiDAR

2016年1月的CES消费电子展会上,Velodyne展示了“混合固态超级冰球”(Solid-State Hybrid Ultra Puck Auto),由此引入了混合固态激光雷达(LiDAR)的概念。可惜的是这款LiDAR的内部结构一直未揭晓,仅仅只是机械式LiDAR的旋转部件小型化还是将板级电路ASIC化,目前不得而知。世面上对于机械式LiDAR、混合固态LiDAR和全固态LiDAR的叫法和定义不甚清晰。那么,麦姆斯咨询是如何定义的呢?

汽车LiDAR的“革新者”——混合固态LiDAR

左图:32线混合固态Ultra Puck Auto,右图:16线机械式VLP-16。这款高性能32线Ultra PuckAuto和机械式VLP-16相比,外观上除了颜色略有差异以外,尺寸几乎一样(高为72毫米,底部直径为103毫米),具有体积小、重量轻的特点,可以集成在汽车后视镜的位置

在上一篇文章《LiDAR系列报道(二):汽车LiDAR的“先行者”——机械式LiDAR》中,我们谈到了机械式LiDAR,了解到机械式LiDAR在工作时发射系统和接收系统会一直360度地旋转。而混合固态LiDAR工作时,单从外观上是看不到旋转的,巧妙之处是将机械旋转部件做得更加小巧并深深地隐藏在外壳之中。

本文将采用半导体“微动”器件——MEMS扫描镜(代替宏观机械式扫描器)在微观尺度上实现LiDAR发射端的激光扫描方式,定义为“混合固态”。而全固态LiDAR的定义和相关工作原理,我们将在下一期报道中细细道来。为什么产生“混合固态”的概念呢?因为MEMS扫描镜是一种硅基半导体元器件,属于固态电子元件;但是MEMS扫描镜并不“安分”,内部集成了“可动”的微型镜面;由此可见MEMS扫描镜兼具“固态”和“运动”两种属性,故称为“混合固态”。可以说,MEMS扫描镜是传统机械式LiDAR的革新者,引领LiDAR小型化和低成本化。

汽车LiDAR的“革新者”——混合固态LiDAR

基于MEMS扫描镜的混合固态LiDAR原理图

Tips:MEMS扫描镜

传统的扫描成像LiDAR系统一般采用双摆镜、双振镜和旋转多面体反射棱镜的扫描方式,由这些具有宏观尺寸的光学元件所构成的扫描系统体积庞大而笨重。而利用MEMS技术可以直接在硅基芯片上集成体积十分精巧的微型扫描镜,并通过MEMS扫描镜来反射激光器的光线,从而实现微米级的运动扫描,那么宏观上便看不到LiDAR中的任何机械旋转部件。

汽车LiDAR的“革新者”——混合固态LiDAR

MEMS扫描镜示意图:微型镜面可以转动,从而实现对激光的操控

汽车LiDAR的“革新者”——混合固态LiDAR

一款MEMS扫描镜的SEM照片

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