光学MEMS微镜技术及其在激光雷达中的应用
一种基于MEMS微镜的测距激光雷达设计

一种基于MEMS微镜的测距激光雷达设计一种基于MEMS微镜的测距激光雷达设计摘要:本文提出了一种基于MEMS微镜的测距激光雷达设计。
该设计结合了MEMS技术和激光雷达技术,使用MEMS微镜来实现激光束的扫描,从而实现对目标的测距和三维重建。
本文分别从硬件设计和算法实现两个方面进行了详细论述。
硬件设计方面,采用了由MEMS微镜、激光器、控制电路等组成的整体设计方案,其中微镜作为扫描控制的核心,极大地提高了系统的精度和稳定性;算法实现方面,采用了多普勒效应和相位差法来精确计算目标的距离和角度信息。
通过对实验结果的分析,验证了本设计的可行性和有效性。
本文的研究具有重要的应用价值,可广泛应用于工业自动化、机器人视觉、智能交通等领域。
关键词:MEMS微镜;激光雷达;测距;三维重建;多普勒效应一、引言激光雷达作为一种高精度、高速度的测量设备,被广泛应用于自动驾驶、机器视觉、智能交通、航空航天等领域。
早期的激光雷达主要采用机械或电机驱动方式来实现激光束的扫描,然而这种方式存在着体积大、成本高、耗能大等问题。
随着微电子技术的不断发展,MEMS技术的出现为激光雷达的设计提供了新的思路和可能性。
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)微镜是指利用微处理技术制造的具有机械结构和电子控制系统的微型元器件。
MEMS微镜具有体积小、质量轻、响应速度快、功耗低等优点,在激光雷达的设计中可以用来实现激光束的扫描和控制,从而实现对目标的测距和三维重建。
本文基于这一思路,提出了一种基于MEMS微镜的测距激光雷达设计,详细介绍了硬件设计和算法实现等关键技术。
二、硬件设计本设计采用由MEMS微镜、激光器、控制电路等组成的整体设计方案。
其中MEMS微镜作为扫描控制的核心部件,其细微的旋转运动可实现激光束的精确扫描,从而实现对目标的测量。
控制电路的作用是对MEMS微镜的扫描控制进行处理和实现激光器的触发和光强的控制。
光学MEMS微镜技术及其在激光雷达中的应用

光学MEMS微镜技术及其在激光雷达中的应用
董光焰;刘中杰
【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》
【年(卷),期】2011(006)001
【摘要】首先概述了MOEMS光学技术的应用及特点,并介绍一类MOEMS光学产品的机理,该技术使得三维实时扫描成像激光雷达小型化成为可能.重点论述一个MEMS激光雷达设计实例,比较其与FLASH激光雷达工作原理的异同,列举了其潜在性能指标.
【总页数】3页(P36-38)
【作者】董光焰;刘中杰
【作者单位】中国电子科技集团公司第27研究所,郑州,450047;中国电子科技集团公司第27研究所,郑州,450047
【正文语种】中文
【中图分类】TN42;TN958
【相关文献】
1.基于MEMS陀螺仪及压电微摆镜的光机电联合稳像技术 [J], 雷琼莹;金伟其;郭宏;米凤文;张旭;胡亮亮
2.基于MEMS的闪耀光栅数字微镜显示技术 [J], 赵捷
3.基于2D微电子机械系统(MEMS)镜全向激光雷达光学系统设计 [J], 李启坤;邱琪
4.应用于激光雷达的二维静电微镜设计 [J], 单亚蒙;任丽江;沈文江
5.数字微镜器件在光学矢量矩阵乘法器中的特性及应用分析 [J], 聂永名;胡文华;李修建;杨建坤
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mems 激光lidar工作原理

mems 激光lidar工作原理
MEMS激光雷达(MEMS LiDAR)的工作原理是利用微机电系统(MEMS)技术将激光雷达的光源、接收器和扫描器等组件集成在一个芯片上,实现小型化和低成本化。
其核心部分包括激光发射器、MEMS微振镜和光电探测器。
首先,激光发射器发射出激光束,该激光束通过MEMS微振镜的反射,实
现对目标物体的扫描。
MEMS微振镜由微型梁和微型镜组成,可以通过电
机或电磁场控制改变方向,从而改变激光束的扫描方向。
当激光束照射到目标物体上时,部分激光会被反射回来,被光电探测器接收并转化为电信号。
通过对这些电信号的处理和解析,可以获得目标物体的距离和角度信息,并最终生成三维图像。
MEMS激光雷达的优点包括高分辨率、高精度和高可靠性,同时其体积小、集成度高、元器件损耗低,适合量产。
然而,其也存在一些缺点,如垂直扫描角度固定、装调工作量大、长时间使用电机损耗大、高精度高频振动控制难度大和制造精度要求高等。
以上内容仅供参考,如需了解更多MEMS激光雷达的工作原理,建议咨询
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MEMS摆镜在小型化激光成像雷达中的应用

MEMS摆镜在小型化激光成像雷达中的应用
MEMS摆镜在小型化激光成像雷达中的应用
张驰1,岳娟1,徐正平2,葛军1
【摘要】研究了MEMS摆镜在未来小型化激光成像雷达的系统中的应用。
首先介绍了MEMS摆镜自身的器件特性,结合脉冲成像激光雷达的应用背景,分析了系统设计时要注意的问题。
进一步设计了MEMS 摆镜的驱动模块,通过仿真和成像验证了李萨如扫描图形的应用。
【期刊名称】激光与红外
【年(卷),期】2017(047)009
【总页数】5
【关键词】MEMS摆镜;激光成像雷达;光学镀膜;李萨如扫描·光电技术与系统·
1 引言
传统的脉冲激光成像扫描体制包括声光扫描、多边形棱镜扫描和检流计扫描等,作为小型化、低功耗的成像激光雷达扫描应用的MEMS 摆镜,已经越来越受到人们的重视。
最早的关于微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)硅扫描镜的研究起始于1980年,应用于共聚焦显微镜、条形码扫描、指纹采集等方面。
近年来,其应用扩展到光学断层相干扫描(Optical Coherence Tomography,OCT),视网膜扫描显示(Retina Scanning Display,RSD),打印,平视显示(Head Up Display,HUD)和激光雷达(LIDAR)[1]。
MEMS摆镜应用于小型化激光雷达的优势在于:
(1)易于实现低功耗和小型化集成。
通常MEMS镜子直径在毫米量级,其对应的驱动控制模块大小可做到厘米量级。
目前已有140 g重量,1.5 W 功耗的。
MEMS摆镜在小型化激光成像雷达中的应用

第4 7卷 第 9期
2 0 1 7年 9月
激 光 与 红 外
L AS E R & I N F RARE D
Vo 1 . 47, No. 9
S e p t e mb e r , 2 0 1 7
文章编号 : 1 0 0 1 - 5 0 7 8 ( 2 0 1 7 ) 0 9 — 1 1 4 9 - 0 5
A b s t r a c t : T h e a p p l i c a t i o n o f ME MS mi r o r i n t h e f u t u r e c o mp a c t l a s e r i ma  ̄n g r a d a r s y s t e m w a s s t u d i e d . F i r s t l y , t h e
Ke y wo r d s : ME MS m i r r o r s ; l a s e r i m a g i n g r a d a r ; o p t i c a l c o a t i n g ; L i s s a _ j 0 u s s c a n n i n g p a t t e r n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
摘 要 : 研究 了M E M S 摆镜在未来小型化激光成像 雷达 的系统 中的应用。首先介绍 了M E M S 摆 镜 自身 的器 件特 性 , 结合 脉 冲成像 激光 雷达 的应用 背景 , 分 析 了系 统设 计 时要注 意 的问题 。 进一步设计 了M E M S 摆镜 的驱动模块 , 通过仿真和成像验证 了李萨如扫描 图形的应用。 关键词 : M E M S摆镜 ; 激光成像雷达 ; 光学镀膜 ; 李萨如扫描 中图分 类号 : T N 9 5 8 . 9 8 文 献标 识码 : A D OI : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 1 - 5 0 7 8 . 2 0 1 7 . 0 9 . 0 1 7
基于MEMS技术的微型激光雷达的研究

基于MEMS技术的微型激光雷达的研究近年来,随着科技的不断发展,微型激光雷达(Microelectromechanical Systems LiDAR,MEMS LiDAR)作为一种新型激光雷达技术,受到越来越多的关注和研究。
MEMS技术是微纳制造技术的一个分支,具有体积小、功耗低、可靠性强等优点,并且在多个领域都有广泛应用,如惯性导航系统、医疗诊断、自动化控制系统等。
而在微型激光雷达中,MEMS技术则发挥了至关重要的作用。
一、MEMS 激光雷达的基本原理MEMS激光雷达主要由激光器、光学系统、MEMS平台以及控制电路组成。
当激光器发射出光束后,经过光学系统的聚焦和扫描后,光束会射向MEMS平台的微型镜面。
通过控制电路的作用,MEMS平台会在两个方向上进行微小的旋转或者振动,从而改变微型镜面的角度,使得激光束可以扫描到不同方向的目标。
反射回来的激光信号再经过光学系统的反射和聚焦,被接收器接收,进而转化为数字信号处理和数据分析。
二、MEMS 激光雷达的优势MEMS激光雷达相较于传统的机械式和电子式激光雷达,有以下几个优势:1. 体积小:MEMS激光雷达所采用的微型器件和集成化设计,可以将整个系统的体积缩小到很小,通常只有普通激光雷达的1/1000左右。
2. 功耗低:由于MEMS激光雷达所采用的微型器件和控制电路中的短脉冲信号,因而功耗要比传统的激光雷达低得多,适合于在移动设备等场景中应用。
3. 数据精准:MEMS激光雷达中的MEMS平台能够实现微小的、精确的旋转和振动,从而使扫描和接收到的雷达数据精准度更高。
4. 可靠性强:因为MEMS器件采用的是硅基材料,与硅芯片技术相同,在运行过程中不容易受到震动和振动等外部因素的干扰,因而可靠性要比机械式和电子式激光雷达更高。
三、MEMS 激光雷达的应用MEMS激光雷达在多个领域中都有广泛应用,例如:1. 自动驾驶:随着自动驾驶技术的不断发展,MEMS激光雷达已成为自动驾驶系统中至关重要的传感器之一。
基于MEMS技术的微型光束操纵器件有望实现更轻、更低成本的激光雷达

基于MEMS技术的微型光束操纵器件有望实现更轻、更低成本的激光雷达这款基于MEMS技术的微型光束操纵器件有望实现更轻、更低成本的激光雷达激光雷达(LiDAR)是自动驾驶汽车探测和识别周围物体的关键技术之一。
据麦姆斯咨询报道,瑞典KTH皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)的一支研究团队长期致力于研究激光雷达系统核心的光束操纵技术,开发出了一种比以往各种技术方案更经济、更小巧、资源利用率更高效的光束操纵器件。
KTH微纳米系统学院的博士后Carlos Errando-Herranz表示,凭借我们的技术方案,这种激光雷达大规模量产之后,成本可以大幅下降至约10美元,重量仅为几克(包括外设组件),功耗可低至数百毫瓦。
这项研究成果已发表于Optics Letters杂志。
光束操纵技术的应用需求很广泛,例如高速光通信、激光雷达以及医学成像。
传统的激光雷达光束操纵系统利用电动马达来偏转反射镜,并在特定区域上扫描激光束,这种系统通常尺寸和重量都较大,功耗较高,成本高达数千美元。
因而,这种传统光束操纵系统无法应用于电池供电的机器人、智能手机、无人机、体内光学相干断层扫描(OCT)探头以及小型化、低成本的空分复用(SDM)系统。
近年来,通过利用MEMS微镜和光栅缩小了光束操纵系统的尺寸,从而显著降低了成本和重量。
然而,这些激光雷达系统的组件(如激光器、扫描装置、探测器及其它电子器件)仍然是独立制造的,并且组装成本较高。
因此,进一步的多组件集成小型化有潜力以低成本提供更小、更轻、功耗更低的激光雷达系统。
集成光子学,尤其是硅光子学,可以通过电气处理和控制、光束操纵和光学信号处理器件、光源及探测器的高密度集成来应对这些挑战。
这使得集成光子系统不仅在尺寸和重量方面优于自由空间光学系统,而且在成本、集成密度和鲁棒性方面也优于自由空间光学系统。
集成光子学的光束操纵方案主要集中在光学相控阵。
光学仪器在激光雷达中的应用

光学仪器在激光雷达中的应用商业计划书一、概述本商业计划书旨在探讨光学仪器在激光雷达中的应用。
激光雷达是一种基于激光技术的高精度测距装置,广泛应用于自动驾驶、机器人导航、环境监测等领域。
光学仪器作为激光雷达的核心组成部分,对于激光雷达的性能和功能起着至关重要的作用。
本计划书将从市场需求、竞争分析、产品研发、销售渠道和盈利模式等方面进行详细阐述,以期为投资者提供全面的商业计划。
二、市场需求1. 自动驾驶市场的快速发展:随着自动驾驶技术的不断成熟和普及,对高精度、高可靠性的激光雷达需求持续增加。
2. 环境监测的需求:激光雷达在环境监测领域有广泛应用,如大气污染监测、地质勘探等,对光学仪器的需求也随之增加。
3. 机器人导航市场的增长:工业机器人和服务机器人的快速发展,使得对于高精度的定位和导航需求不断提高,光学仪器在激光雷达中的应用得到广泛关注。
三、竞争分析1. 竞争对手分析:目前市场上存在多家光学仪器制造商,如美国的Velodyne、德国的SICK等。
这些公司在技术研发、产品质量和市场份额方面具有一定的竞争优势。
2. 技术优势:本公司拥有自主研发的光学仪器技术,具有高精度、高可靠性和低成本等优势。
通过持续创新和技术突破,可以满足市场对于激光雷达的不断提高的需求。
四、产品研发1. 技术研发:本公司将加大对光学仪器技术的研发投入,提高产品的测距精度、扫描速度和抗干扰能力。
同时,优化产品结构和材料,降低生产成本,提高产品竞争力。
2. 产品创新:基于市场需求和技术发展趋势,本公司将不断创新产品功能和应用场景,提供定制化解决方案,满足不同行业和客户的需求。
五、销售渠道1. 直销渠道:通过建立自有销售团队,直接面向客户进行销售和技术支持。
这种销售模式可以提高产品的市场反应速度和客户满意度。
2. 合作伙伴渠道:与行业领先的自动驾驶系统供应商、机器人制造商等建立合作伙伴关系,共同推广和销售产品。
通过与合作伙伴的互补优势,扩大市场份额。
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光 滤波器 及复用 器等光 通信器 件 。
MO M E S的 出 现 开 辟 了 一 个 全 新 的 领 域 和 产
目前 , 为成 功 的应用 科 学研 究 主要 集 中在 两 较
1 ME MS微 镜 技 术
在 MO MS诸 多 应用 领 域 中 , E 以微 加 工 实 现 的
微 镜阵列 可 以用 于诸多宏 观光 学领域 , 如扫 描器 、 空
个 方面 : 是 基 于 MO M 一 E S的新 型显 示 、 投影 设 备 , 主要研究如 何通过反 射面 的物理运 动来进 行光 的空 间调制 , 型代表 为数 字微镜 阵列 芯片和光 栅光 阀 ; 典 二是 通信 系统 , 主要 研 究通 过 微镜 的物理 运 动来 控
D N un —a ,LU Z o gj O G G agyn I h n —e i
( h 7hR sac ntueo E C Z eghuC ia 4 04 ) T e t eerhIstt f T , hnzo h , 50 7 2 i C n
Absr c :Appi ain a d c a a t rsiso ta t l t n h r ce t fMOEM S t c niu ss mm a z d i h sp pe . T e m e h — c o i c e h q e i u i r e n t i a r h c a n s o y e o OEM S o t a r d cs i n r d c d Th s tc nqu s l ey t n au ie3D e l im fa tp fM p i lp o u t si to u e . c i e h i e i i l o mi it rz r a k
K e r s:M OEM S; EM S;i a y wo d M ld r;r a i ma i g e ltme i gn
制 光路发 生预期 的改变 , 较成 功 的有 光开关 调制器 、
0 引 言
随着 信息技术 、 光通 信 技术 的迅 猛 发 展 , E M MS
21 年第 1 01 期
董光焰 等 : 光学 M M 微镜技术及其在激光雷达 中的应用 ES
3 7
通 和信号 调制 等 。 柔性 ME S微 反 射 镜 阵列 是 目前 最 有 前 途 的 M MO M 器件 [-] E 24。ME MS技 术 中常用 的微 装 置 主要 有三种 驱 动方式 : 热驱 动 、 电磁 驱动 和静 电驱动 。偏 转式微 镜 可 以在 模 拟 和数 字 两 种 控 制方 式 下 工 作 , 以模拟 控 制方式 工 作 的微 镜 阵 列 , 一定 范 围 内实 在 现微镜 运 动范 围内任 意位置 的控 制工 作 。以数 字控 制方式 工作 的微 镜 阵列 , 以二 元 方 式 控 制 每个 镜 仅 元 实现 “ ” O ) “ ” O F 状 态 。 通 ( N 或 断 ( F)
收稿 日期 :0 0 82 2 1  ̄ -7 修 订 日期 :0 l0 -5 2 1-1 2
间光调制 器等 。反射镜 在 MO M E S领域 中是实 现全
集 成光学 的主要 手段 。它们 可用于 在芯片上 对光路
进行修正 , 用于光纤 的输入和输 出耦合。在成像 系 统中用于实现光束 的转折; 在光通信中用于路 由选
使得 三维 实时扫描成像 激光 雷达 小型化 成为 可 能。重点 论述 一 个 ME MS激 光 雷达设 计 实例 , 较 比
其与 F A H 激光 雷达工作原理 的异 同 , LS 列举 了其潜在 性能指 标 。
关键词 : E ; MS 激光 雷达 ; MO MS ME ; 实时成像
中图分 类号 : N 2 T 9 8 T 4 ,N 5
业 。它具 有许多 传 统传 感 器无 法 比拟 的优 点 , 现 对 有 的科学 技术 和人类生 活将 产生革命 性地影 响 。开
展 该领域 的科学 技术 研 究 , 以带 动 大量 新 概 念功 可
能 器件 的开发 … 。
与微光学 器件 、 波 导器 件 、 导体 激 光器 件 、 电 光 半 光 检测器件 等完整地 集 成在 一 起 , 形成 一 种全 新 的 功 能系统 。 M E O MS具 有 体 积 小 、 本 低 、 批 量 生 成 可 产、 可精 确驱动和 控制等 特点 。
文献 标识码 : A
文章 编号 :6 35 9 ( 0 1 0 -3 -3 17 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ6 2 2 1 ) 10 60
M O EM S M i r lnsTe h q n t c oe c ni ue a d IsApp ia i n o da lc to n Li r
第 1 期
2 1 年 2月 01
中i 珂譬 限学 I } 鼋; q宪 权
J un l fC I o ra AE T o
V0. . 16 No 1
F b 2 1 e. 0 1
光 学 ME MS微 镜 技术 及 其在 激光 雷达 中的应用
董 光 焰 , 中杰 刘
( 中国电子科技 集 团公 司第 2 7研 究所 , 州 4 0 4 ) 郑 507 摘 要: 首先概 述 了 MO MS光 学技 术的应 用及特 点 , E 并介 绍一 类 MO M E S光学产 品的机理 , 该技 术
tme s a ma ig ld r i e n i gn i a .A e in i tn e o d sg nsa c fMEMS ld ri te s d.S mia te n i e e c so p— i a s sr se i lr is a d df r n e f0 i f e ai g p n i l t e h r tn r c pe bewe n t e MEMS ld ra d F i i a n LAS l a r o a e .Poe ta e o ma c n e f H i ra e c mp r d d t nilp r r n ei d xo f t e MEMS ld ri itd. h i a S lse