LIDAR镜头设计

并非所有光学系统都需要尖锐的图像和低差。虽然成像系统使用MTF.那Strehl比率和波前误差为了评估质量，还有其他系统，如太阳能收集器，其中没有图像形成，目标是最大化捕获的光功率。Lidars（光检测和测距），自动车辆基本组件的情况是这种情况。

莱达

LIDAR的主要功能是测量到对象的距离。这是通过从对象反射的源发送激光脉冲来完成的。检测到反射光并计算飞行时间（TOF），基于光子返回时间计算对对象的距离的估计。

在激光透镜镜头设计项目中，在发送光脉冲和收集返回脉冲时提供高效率至关重要。对于收集镜头设计，这意味着在镜头的视野（FOV）上优化捕获的能量。

下面我们将讨论两个常见的LIDAR光学架构中使用的镜头设计：闪光激光雷达传感器和扫描系统。

在闪光激光雷达中，整个视场由一个单一的激光源照明。反射光被成像到探测器阵列上，然后计算探测器中每个元素的TOF。由于缺少活动部件，它们往往非常坚固，但它们通常用作近距离传感器(<30米)，与扫描系统相比，视野更小。闪光激光雷达需要场景的均匀、全区域照明。因此，激光束被扩散器扩展，然后投射到视场上。

在下面的图像中，我们可以看到闪光激光器的发射光学系统。EWOD（电润湿）棱镜用于在15.6度弧上扫描激光束。三重镜头在Fisheye上创造一个远心束，鱼眼将FOV增加到近180度的弧度

扫描LIDAR具有单个准直的源，使用基于MEMS的微镜或旋转原点来扫描系统视野。在每个新位置，光被单个光电探测器检测到，并且TOF被缩小。这些系统可以比闪存系统更准确，允许更长的检测范围，但是笨重，更复杂，昂贵。

扫描激光雷达的一个问题是，如果场景正在快速改变，则扫描系统可能无法提供观察场景的准确描述。

扫描激光系统的示例如下图所示。在它中，我们具有聚焦透镜，该镜头将光聚焦在MEMS上，并且MEMS将光反射到F-THA镜头中。这F-Theta镜头在平面上创建图像，它由三个光学元件（有效焦距为100 mm）。下一阶段是一个广角组，将FOV增加到120度弧。

虽然我们提到了自动车辆作为Lidars的应用，但有许多有趣的应用。

农业：除了作物和监测增长的分类外，利达可用于检测昆虫的类型及其运动。

考古学：已使用安装在无人机或飞机上的LIDAR系统识别通常由树冠或重型植被覆盖的废墟和定居点

机器人：类似于自动车辆，机器人中的激光雷达用于允许环境映射并提供足够的信息来互动或避免障碍物。