随着无人驾驶相关技术的快速发展，激光雷达因为其探测精度高，相应速度快，探测距离远和不受地面杂波干扰等优点，成为无人驾驶环境感知系统中不可或缺的重要部分。其中微机电系统(MEMS)激光雷达具有轻量化、速度快和低成本等优点，成为了满足自动驾驶汽车领域应用需求最有前景的激光雷达技术路线之一。本文以自动驾驶汽车激光雷达的应用场景为基础，针对MEMS微镜机械扫描视场小的缺陷，设计了一套基于MEMS微镜的车载激光雷达光学扫描系统。
　　论文通过对现有的激光扫描技术以及车载激光雷达主要技术指标的分析，提出了适用于车载激光雷达的MEMS微镜光学扫描的设计方案，通过使用离轴抛物面镜和广角扫描镜头实现了对扫描视场的扩展。由MEMS微镜扫描轨迹测试实验探究了MEMS微镜的扫描特性，并对扫描系统中的关键元件进行了光路分析，讨论了设计方案的可行性。其中的离轴抛物面镜不仅实现扫描系统在目标视场线性扫描的关键元件，还通过其离轴光路结构大大减小了扫描系统的体积。整个扫描系统的长度大约在10cm左右。
　　最后，使用ZEMAX软件对系统进行了仿真和优化。对扫描视场和光斑尺寸等决定激光雷达扫描性能的关键参数进行了分析。结果显示，所设计扫描系统的扫描视场扩展为38.76°?59.81°，其中垂直视场方向扩展因子为3.876，水平方向为3.738。其扫描角与所对应的MEMS微镜倾角呈良好的线性关系。此外，100m处的光斑尺寸在17cm左右，在整个扫描视场，光斑无明显形变，最大光斑不超过20cm，最小扫描角度分辨率为0.1%。所设计扫描系统的结果与设计目标基本吻合，为车载激光雷达的MEMS扫描技术路线提供了一种设计方案。