无人驾驶时代，探寻激光雷达中的光学奥秘

岛津 0 2021-03-26

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叫车平台无人驾驶的快车试营期间，您可有去体验一把无人驾驶车的乘坐?是否想了解无人驾驶技术的奥秘?

叫车平台无人驾驶的快车试营期间，您可有去体验一把无人驾驶车的乘坐?是否想了解无人驾驶技术的奥秘?今天我们与您一起探秘无人驾驶之“眼”——激光雷达技术，并通过对激光雷达中关键材料的光学检测，逐渐了解和熟悉这项人类的黑科技。

激光雷达，是当前无人驾驶汽车探知周围环境的核心部件，它通过向目标发射探测信号(激光束)，然后将接收到的从目标物反射回来的信号与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对目标进行探测、跟踪和识别。

图1 无人驾驶汽车激光雷达探测器示意图

图2 激光雷达基础结构示意图

激光雷达系统由激光源、Flash激光雷达、相控阵、扫描仪、定位导航系统和传感器七大部分组成。本篇我们主要讨论激光雷达基础结构中的反射镜以及保护罩等材料的光学特性研究。

激光雷达中关键材料的光学性能

反射率：激光雷达反射镜会在一定角度内旋转，以达到更广的视野，这就需要反射镜对不同角度入射、不同波长的激光都有具有较高的反射率，而且不同角度下的反射率不能有明显变化以保证成像精度，并能够应对不同波长的激光源。

透射率：雷达工作时，激光在光源、障碍物和接收器间传播，以不同角度穿过镜片、滤光片和保护罩等部件。因此，这些材料对一定波长范围内，按不同角度入射激光的透射率应尽量一致，才能保证成像效果。

岛津SolidSpec-3700i(DUV)是世界首创使用三个检测器的深紫外可见近红外分光光度计，实现了从深紫外区到近红外区的高灵敏度检测(165nm-3300nm)，并配备超大样品室，可以直接安装可变角绝对反射/透射率附件。

激光雷达中关键材料的光学性能测试

反射率测试

三维成像激光雷达波长范围一般在800~2000nm，常用的有905nm，960nm等。激光雷达中的反射镜一般为镀膜玻璃材料，使用岛津SolidSpec-3700i(DUV)，在入射角分别为10°、20°、40°和60°时测试了该材料对不同角度入射光信号的反射效果。

图5 镀膜材料的反射率测定结果(s偏振光)

图6 镀膜材料的反射率测定结果(p偏振光)

图5、6中，该材料在800-2000nm(近红外)的反射率高，且反射率没有随着入射角的变化而发生明显改变，可以判断角度影响较小。同时未发现s偏振光和p偏振光的结果存在明显差异，判断偏振影响也较小。使用该镀膜材料作为反射镜，能够助力激光雷达“明察秋毫”。

透射率测试

使用岛津SolidSpec-3700i(DUV)，在入射角分别为20°、40°、60°时测试了保护罩材料对不同角度入射光的透射效果。

图7 滤光片透射率率测试结果(s偏振光)

图7测试结果显示，该面罩材料在350-500nm(可见区)范围内不透光，在500-2000nm范围内随着入射角度变化，透射率也有明显变化，可能对成像有一定影响。

结语

在科技创新令人目不暇给的今天，无人驾驶，作为其中一项尚有争议的黑科技，已经呼啸着扑面而来。也许您对它期待已久，也许您选择谨慎，但仪器的测试是最客观的评价。通过对无人驾驶之眼——激光雷达中光学材料的检测，岛津SolidSpec-3700i(DUV)带我们感受激光在雷达中的闪转腾挪，揭密了这项黑科技的一角。在更多的了解之后，您对它的态度是否会发生变化呢?

内容来源：岛津

责任编辑：展源

审　　核：何发