显微扫描镜可替代人类的视力

在自动驾驶汽车中，先进的技术带动了车轮，使乘客可以坐下来欣赏旅程。然而，这样的系统必须满足严格的安全标准。例如，自动驾驶汽车必须能够识别障碍物和其他危险，并在紧急情况下刹车。这种车辆可以配备弗劳恩霍夫光子微系统研究所IPMS的新型微扫描镜。这将对车辆周围环境进行3D扫描，扫描范围超过200米。当集成到LiDAR系统中时，它可以消除对人类视觉的需求，从而对自动驾驶的安全性做出重要贡献。

当今的车辆已经具有各种先进的驾驶员辅助系统。在未来几年中，将必须在新车中安装应急系统，例如规避转向系统，从而为自动驾驶的到来铺平了道路。然而，即使在下一代汽车中，仍将期望人类注意周围环境并在危险情况下作出反应。但是，随着LiDAR(光检测和测距)系统的引入，这可能会改变，该系统可测量车辆与其他物体之间的距离。这样的系统能够扫描周围区域以发现潜在危险，从而代替人眼。因此，它们标志着迈向安全自动驾驶的决定性一步。

德累斯顿Fraunhofer IPMS的一组研究人员现已开发出一种新型的微扫描仪镜，该镜构成了能够进行3D数字视觉的LiDAR系统的关键要素。该组件用于控制产生周围区域3D扫描的激光。AEye是自动驾驶汽车LiDAR系统的专家，已经在其4Sight LiDAR传感器中使用了微扫描仪镜。“借助我们的技术平台，我们能够满足适用于LiDAR的新型微扫描仪的设计规范，” Fraunhofer IPMS的研究助理Jan Grahmann博士解释说：“ LiDAR系统能够在三个维度上扫描周围区域，从而检测出行人，骑自行车的人或其他车辆。我们的MEMS反射镜将激光束分为两个维度，并将光聚焦在被测物体上。通过测量反射光的传播时间，也可以确定到物体的距离为三维。”

详细地，该过程如下：来自激光二极管或其他激光源的光被导向安装在LiDAR系统的发射器中的微扫描仪镜。镜子以二维方式扫描周围的区域。为了确定三维尺寸，从物体反射的光由LiDAR传感器捕获。在此适用以下条件：传感器捕获的光越多，可以更准确地确定到物体的距离。这是由评估算法执行的任务。到车辆周围环境中每个扫描位置的距离会生成一个3D点云，该点云代表LiDAR视野。

MEMS扫描仪由单晶硅制成，这种材料具有多种优势：它不仅坚固耐用且可抵抗材料疲劳，而且具有高温和耐冲击性。硅具有反射涂层，可增强光的反射。由于芯片中集成了定位技术，因此可以连续跟踪反射镜在哪里引导激光束以及正在测量哪个位置。这进而使得能够校正到操作点。在车辆中，LiDAR传感器通常安装在后视镜后面，从那里可以直接通过挡风玻璃扫描周围的区域。该系统可用于在红外范围内执行3-D扫描，从而补充驾驶员或乘客的视线。

“我们的MEMS反射镜通常最大尺寸为5毫米，” Grahmann说。“对于特殊的应用，可以选择使用更大的反射镜;但是随着尺寸的增加，您将失去MEMS的优势。除了微扫描镜之外，我们还提供必要的封装和驱动电子设备。所有组件都可以根据客户要求进行设计，从而确保它们可以集成到不同的LiDAR系统中。我们还开发了例如用于头戴式显示器和工业机器人的MEMS扫描仪。”

Fraunhofer IPMS的微扫描仪反射镜可在LiDAR应用的典型波长(905至1,550纳米)下发挥作用。孔径的大小对工作范围有重大影响。借助AEye的智能LiDAR传感器，可以实现超过200米的工作范围。AEye已成功完成Fraunhofer IPMS的MEMS扫描仪的测试，该扫描仪已用于其LiDAR系统。

“目前，采用LiDAR技术的高级驾驶员辅助系统仍在提供更高的舒适度和增强的安全性。自动驾驶分为五个级别，每个级别涉及不同程度的驾驶员发明。现在，仍有一些方法可以实现在全自动驾驶成为现实之前就已经走了，但是我们的技术将有助于推进这一过程。” 下一步将是大批量生产微扫描镜，并准备大规模生产技术。

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