MEMS微镜扫描激光雷达发射光学系统设计

发布时间：2020-07-05 15:05

【摘要】：MEMS微镜扫描激光雷达具有视场和分辨率可电控、体积小、重量轻等突出优势,是车载激光雷达的重要发展方向。本论文以MEMS微镜扫描激光雷达的研制为背景,研究了基于MEMS微镜的半导体激光准直发射光学系统的设计问题,旨在为课题组正在研发的激光雷达提供发射光学系统设计方案。论文调研了激光成像雷达的发展现状、概述了光学扫描技术的进展,在此基础上,提出了 MEMS微镜扫描激光雷达发射光学系统的设计方案,通过理想光学系统建模,推导了扫描发射光学系统探测光束发散角和系统扫描视场与光学系统各组成部分参数之间依赖关系的计算公式。以上述依赖关系为基础,结合透镜D/f的限制以及光学系统指标要求,完成了发射光学系统核心透镜组参数设计,并利用ZEMAX软件进行了各透镜组的具体设计。经ZEMAX软件的仿真评估,所设计发射光学系统的扫描视场达到27°,对于SPLLL90_3激光器的探测光束发散角为30mrad。在实验上,进行了 3组不同参数组合发射光学系统的扫描范围和探测光束发散角的实验,得到了与理论分析相一致的结果。通过实验,验证了本论文所提MEMS微镜扫描激光雷达发射光学系统设计方案的正确性,为MEMS微镜扫描激光雷达研制探索了一种发射光学系统设计方案。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH74
【图文】：

所自主研发的无人驾驶汽车所采用的激光雷达就是Ｖｅｂｄｙｎｅ公司的６４线激光雷达。逡逑１邋ｍ逡逑图１．１邋Ｖｅｌｏｄｙｎｅ公司的１２８线激光雷达ＶＬＳ－１２８逦图１．２谷歌公司无人驾驶汽车逡逑硅谷新锐Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司于２０１２年成立，虽然公司成立时间不长，但其在民用激光逡逑雷达领域领先地位己经得到全球的认可。最新的产品全固态激光雷达Ｓ３是２０１６年逡逑Ｑｕａｎｅｒｇｙ在国际消费类电子产品展览会发布的产品，其激光扫描是通过光学相控阵技术逡逑实现，通过相控阵技术和芯片集成化的生产方式极大地提升了生产效率，从而降低了激逡逑光雷达的成本，其价格还将随着量产规模继续下降。２０１４年９月，告诉与奔驰公司达成逡逑战略合作关系，为奔驰研发无人驾驶汽车。如图１．４，奔驰自动驾驶测试车车上使用的逡逑激光雷达即是Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司第一代产品Ｍ８－１邋0逡逑图１．３邋Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司的全固态激光雷达逦图１．４邋Ｓ３奔驰自动驾驶测试车逡逑１．２．１．２激光成像雷达国内研宄现状逡逑国外对激光雷达的研宄起步较早，早在上世纪７０年代就开始了研究，并在该技术逡逑领域一直处于领先地位。相比较国外而言，国内对激光雷达的研宄起步稍晚些，虽然国逡逑内在成像激光雷达系统领域也进行了多年的研宄

１邋ｍ逡逑图１．１邋Ｖｅｌｏｄｙｎｅ公司的１２８线激光雷达ＶＬＳ－１２８逦图１．２谷歌公司无人驾驶汽车逡逑硅谷新锐Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司于２０１２年成立，虽然公司成立时间不长，但其在民用激光逡逑雷达领域领先地位己经得到全球的认可。最新的产品全固态激光雷达Ｓ３是２０１６年逡逑Ｑｕａｎｅｒｇｙ在国际消费类电子产品展览会发布的产品，其激光扫描是通过光学相控阵技术逡逑实现，通过相控阵技术和芯片集成化的生产方式极大地提升了生产效率，从而降低了激逡逑光雷达的成本，其价格还将随着量产规模继续下降。２０１４年９月，告诉与奔驰公司达成逡逑战略合作关系，为奔驰研发无人驾驶汽车。如图１．４，奔驰自动驾驶测试车车上使用的逡逑激光雷达即是Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司第一代产品Ｍ８－１邋0逡逑图１．３邋Ｑｕａｎｅｒｇｙ公司的全固态激光雷达逦图１．４邋Ｓ３奔驰自动驾驶测试车逡逑１．２．１．２激光成像雷达国内研宄现状逡逑国外对激光雷达的研宄起步较早，早在上世纪７０年代就开始了研究，并在该技术逡逑领域一直处于领先地位。相比较国外而言，国内对激光雷达的研宄起步稍晚些，虽然国逡逑内在成像激光雷达系统领域也进行了多年的研宄

【参考文献】

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本文编号：2742767