MEMS激光雷达的光学扩角系统设计

摘要

MEMS激光雷达采用MEMS振镜作为扫描器件,具有结构固态化、质量轻、功耗低等显著优点,是车规级激光雷达的主流技术路线。MEMS振镜也存在机械扫描角较小的缺点,因而MEMS激光雷达难以实现较大的扫描视场角。针对传统光学扩角系统发散角大的不足,提出一种可以实现均匀扫描的光学扩角系统。采用光学设计的方法,建立多镜片搭配的光学扩角系统模型,并借助ZEMAX软件完成各镜片光学结构参数设计,并通过光线追踪对设计指标进行仿真评估。根据仿真结果,该系统可以将MEMS激光雷达的扫描角度扩大1.6倍,且在100 m处的激光光斑直径小于100 mm。MEMS激光雷达扫描角度较小和出射光束发散角较大的问题得到显著改善。