開發MEMS式LiDAR,水平視角達到120度

三菱電機於 2020 年 3 月 12 日公佈,開發了一款搭載了可水平、豎直掃描的電磁驅動式MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微電機系統)Mirror 的、小型的、具有較廣水平視角的“MEMS 式車載 LiDAR(Light Detection and Ranging,激光雷達)”。未來,將進一步推進小型化、擴大垂直視野角度,力求在 2025 年以後實現商用化。

根據日媒 Monoist 報道,新開發的 MEMS 式車載 LiDAR 大致有兩大特徵:其一,開發電磁驅動式 MEMS Mirror,它利用水平、垂直雙軸來掃描發射和接收的光。為了使車載 LiDAR 來獲取前方車輛、行人等高精細的 3D 圖像,就需要把作為發射光的激光照射到對象物體上,然後更多地收集由該物體反射產生的接收光。因此,需要擴大設置在光路上掃描鏡的尺寸、增大掃描鏡的轉動的角度。

开发MEMS式LiDAR,水平视角达到120度

三菱電機開發的 MEMS 式車載 LiDAR。(圖片出自:三菱電機)

新開發的 MEMS Mirror 通過獨特的設計結構,控制表面變形,同時兼具業界最高級別的 7*5mm 尺寸、輕量化,通過採用具有較高驅動力的電磁式 MEMS,實現了水平達±15 度、垂直達±3.4 度的較大轉動角度。此外,利用半導體加工技術,可以在硅基板上大量生產 MEMS Mirror,因此容易實現量產。與利用馬達驅動的設備相比,MEMS Mirror 具有搭載較少數量的零部件、更好的耐用性的預期優勢。

另一個特點是採用了新開發的 MEMS 反射鏡和光學組件(多個激光光源、光探測器、透鏡等)配置,控制遮光現象(受到 LiDAR 內部零部件配置影響產生的遮住激光的現象),確保水平視角達到 120 度。由於可以大範圍地拍攝高精細的 3D 圖像,因此,可以準確地檢測行走在車輛前方的汽車、對面駛來的汽車、橫穿馬路的行人、紅綠燈、標識等路邊物體。

利用此次開發的 LiDAR 獲取的 3D 圖像。(圖片出自:三菱電機)

此外,由於優化配置了信號處理線路基板、電源線路、收發光部件,因此實現了 LiDAR 本身的小型化。外形尺寸為 108*105*96mm,也就是約 10cm 見方的尺寸,體積為 900cc。

另外,擴大垂直視角和進一步實現小型化是未來開發的目標。就 MEMS Mirror 而言,目標是通過改良其光束結構,使垂直向的轉動角度擴大至±6.0 度以上。同時,就 LiDAR 本身的性能而言,其目標是獲得 25 度以上的垂直視角、更容易地檢測近距離的車輛、行人。小型化的目標是體積降到 300cc 以下。

2025 年,全球車載 LiDAR 市場規模達到 3,300 億日元

車載 LiDAR 是一種發射激光到車輛、行人等周邊對象物上,通過測算光反射回來所花費的時間來計算距離,然後實時、且立體地把握周邊情況的傳感器。車載 LiDAR 是高度發展 ADAS(Advanced Driving Assistance System,高級駕駛輔助系統)、實現無人駕駛技術不可或缺的主要元件,在全球範圍內,正以年均 170%的增長率迅速增長。據預測,2025 年的全球市場規模將會達到約 3,300 億日元(約人民幣 214.5 億元)。

如今,無人駕駛車輛等實證實驗中採用的 LiDAR 主要是“機械型”:激光照射到馬達驅動的旋轉 Mirror 上,然後識別周邊情況。但是,由於馬達驅動的零部件較多,難以實現小型化、且成本較高;此外,由於要長時間驅動馬達,因此存在圍繞溫度、溼度、震動等耐久性問題。據說必須將非機械 LiDAR(例如由 Mitsubishi Electric 開發的 MEMS LiDAR)投入實際使用,才能將自動駕駛汽車從演示測試階段轉移到批量生產階段。


分享到:


相關文章: