MEMS微镜在激光雷达中扮演什么角色？

据麦姆斯咨询介绍，激光雷达（LiDAR）是一项使用激光实现测距并创建深度图的技术，但给人以昂贵且笨重的印象。MEMS微镜会如何帮助降低激光雷达成本？激光雷达如何实现物联网解决方案？下文将给予相关说明。

什么是激光雷达？

LiDAR是英文Light Detection And Ranging的简称，中文翻译为“光探测和测距”，其工作方式与雷达非常相似。激光雷达采用的光源，通常是激光，通过计算激光光束从发射到返回至探测器的时间得到光源和物体之间的距离。但是，并非所有激光雷达系统都采用简单的计时机制。对于对短距离精度要求较高的应用，可采用相移机制，通过入射光与出射光之间的相位差来推算距离。

激光雷达面临哪些挑战？

激光雷达很多实际应用，包括自动驾驶汽车、全自动无人机和三维空间地图绘制。但激光雷达存在的几个问题不仅使其价格居高不下，也阻碍了其得到广泛应用。第一个问题是需要机械反射镜来实现对激光束方向的偏转，因此需要电机来控制机械反射镜，带来的问题是电机不仅耗电，还使系统体积变得非常庞大。第二个问题是机械反射镜价格也很昂贵，最终导致系统又大又笨重又贵。在实际应用，这样的系统只能集成到大型设备中。摒弃旋转镜的设计，虽然也可以降低激光雷达价格，但会导致视场角狭窄。

什么是MEMS振镜？

MEMS（微机电系统）执行器，可以看作是由电驱动的微型机械系统，包括齿轮、传动装置、转动装置和悬臂梁等微型结构。这些悬臂梁可用大多数传感器，包括陀螺仪、加速度计和振动传感器。MEMS微镜是一种微型反射镜，附着在会偏转的微型结构之上，当电流通过时，能改变镜面的角度。

MEMS微镜在激光雷达中扮演什么角色？

认识到MEMS微镜对激光方向的偏转作用后，来自佛罗里达大学的研究团队构建了激光雷达系统原型，不仅视场角广，而且功耗非常低，并且可以轻松地安装在小型设备中。激光雷达选择MEMS微镜作为激光雷达系统的扫描元件，只需9V电池就可以为激光雷达供电。在激光雷达原型中还集成了一颗被动红外传感器（通常用于安全系统）以探测个体存在，如果未探测到个体，则系统关闭电源。该原型成为使用智能环境控制系统（包括供暖和空调系统）的住宅和商业应用的理想选择。为了简化设计，该原型利用市售零部件来进行测距数据处理，但这是造成激光雷达系统体积偏大且耗电的组件之一。因此，研究人员计划自己研发尺寸小、功耗低的激光雷达。

激光雷达变得尺寸更小，价格更亲民，将有助于将其集成到许多应用，包括物联网传感器、自动驾驶汽车和可绘制周围环境的控制系统。激光雷达可实现目标物体的跟踪、识别和避让，这是单个摄像头难以完成的任务。激光雷达之所以优于摄像头系统，是因为它能提供距离测量，这意味着无需人工智能，单个传感器就可以分辨出物体在前景或背景中的差异。虽然摄像头可以根据物体外观（颜色、形状和大小）识别物体，但从理论上讲，激光雷达结合物体轮廓数据，这仅在物体自身突出时才有效。激光雷达的分辨率足以勾勒出物体的平滑轮廓。总体而言，对于自动驾驶汽车来讲，激光雷达是一项实时测距、无需人工智能算法就能识别出平面2D图像的快速技术。

原文标题：MEMS微镜如何帮助激光雷达“瘦身健体”？

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责任编辑：haq