MEMS振镜 | 这种MEMS扫描镜可能解决自动驾驶应用中激光雷达Lidar高昂成本问题

MEMS振镜选型指标参数参考

单轴和双轴MEMS振镜均可根据工作模式划分为谐振状态、非谐振状态和半谐振状态。

按照 MEMS振镜的驱动方式不同，可划分为静电驱动（ES），电磁驱动（EM），电热驱动（ET）以及压电驱动（PE）四种。

业内部分知名学者对于激光雷达的MEMS振镜选型及参考指标做了指引性的讨论，具体如下：

（1）FoV视场角：激光雷达的扫描角度，包括水平和竖直方向，对于自动驾驶激光雷达，更大的扫描角度意味着更大的视场角。

（2）Optical Aperture光学孔径：MEMS振镜的光学特性与激光雷达的空间分辨率、探测距离等参数息息相关。

其中空间分辨率与激光波长、光束质量正相关，与激光光斑大小负相关，市场期望激光雷达的角分辨率尽可能小于1mrad，因此有着较好的激光光束质量时，MEMS振镜的直径应不小于1mm。

探测距离则与发射激光功率、透射效率、障碍物发射率、接收端半径等参数相关。

（3）Scanning speed and Frequency扫描速度及谐振频率：对于自动驾驶应用的双轴MEMS激光雷达，MEMS振镜的横轴（水平方向，快轴）扫描频率应在0.5-2KHz之间，纵轴（垂直方向，慢轴）扫描频率应在10-30Hz之间。

此外，若选用的MEMS振镜的谐振频率较高，激光雷达的分辨率、帧率及鲁棒性均更佳。

（4）Mirror Size and Weight振镜尺寸及重量：MEMS激光雷达得到产业界青睐的原因之一便是体积小、便于集成。因此在满足OpticalAperture和谐振频率的前提下，MEMS的尺寸应尽可能优化。

（5）FoM (Figure of Merit)品质因数：以上参数均为MEMS振镜的本征参数。FoM(figure of merit)则是将以上重要参数融合后形成的描述激光雷达性能的综合指标。根据行业经验，激光雷达为获得良好性能，所选用的MEMS振镜的FoM值应更高，针对自动驾驶的激光雷达，FoM值至少为0.7。FoM值来源具体如下：

FoM=θ e ·d e ·f e

其中，θe 是激光雷达视场方向的有效光学扫描角，单位为rad；

以多种用途激光雷达的MEMS振镜参考总体而言，MEMS振镜的FoM值越大，越利于激光雷达性能提升。相较而言，单轴MEMS振镜因整体结构更为简便，所以更容易得到更大的扫描角度，更大的光学孔径和更高的谐振频率。

美国佛罗里达大学的谢会开教授团队针对多用途的激光雷达的MEMS振镜选型给出基础要求

表 不同应用的激光雷达对于MEMS振镜最低要求

 MEMS MIRROR典型应用