基于激光雷达的MEMS振镜同步装置及激光雷达制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种基于激光雷达的MEMS振镜同步装置及激光雷达，装置包括处理器以及分别与处理器连接的发射单元、MEMS振镜和MEMS振镜同步单元；MEMS振镜同步单元包括参考光源和位置检测模块，参考光源和位置检测模块位于MEMS振镜的两侧，参考光源用于发射光束入射至MEMS振镜上，经MEMS振镜反射后被位置检测模块接收，位置检测模块根据接收到的光信号转换为电压信号发送给处理器，处理器根据传递回来的电压信号确定MEMS振镜的偏转角度信息；进而控制激光光源发光，实现MEMS振镜角度和激光光源发光的同步。本实用新型专利技术提供的MEMS振镜同步装置结构简单，易于实现，且成本低廉，适用于激光雷达检测领域。

MEMS galvanometer synchronizer and lidar based on lidar

The utility model provides a laser radar based MEMS vibrating mirror synchronization device and a laser radar. The device includes a processor, a transmitting unit, a MEMS vibrating mirror and a synchronous unit of a MEMS vibrating mirror, which are connected to the processor respectively. The MEMS mirror synchronization unit includes a reference light source and a position detection module, a reference light source and a position detection module position. On both sides of the MEMS mirror, the reference light source is used for the incident light beam to incident to the MEMS mirror and is received by the location detection module after the reflection of the MEMS mirror. The position detection module is sent to the processor based on the received light signal converted to the voltage signal, and the processor determines the deflection angle information of the MEMS vibrating mirror based on the transmitted voltage signal. Then the laser light source is controlled to realize the synchronization of the MEMS galvanometer angle and the laser source luminescence. The synchronization device of the MEMS galvanometer provided by the utility model has the advantages of simple structure, easy realization and low cost, and is suitable for the field of laser radar detection.

【技术实现步骤摘要】
基于激光雷达的MEMS振镜同步装置及激光雷达
本技术涉及激光雷达
，具体涉及一种基于激光雷达的MEMS振镜同步装置及激光雷达。
技术介绍
将MEMS振镜应用于激光雷达上，研发固态激光雷达成为近年来各个激光雷达产品生产厂家都在研究的新方案。MEMS振镜，是一种采用MEMES工艺制作的一种微镜，其工作模式多为谐振模式，具有尺寸小，振荡频率高，无旋转部件等优势，可代替传统激光雷达电机等旋转部件，通过一片MEMS振镜即可实现多线束激光雷达扫描。而由于MEMS振镜工作于谐振态，因此其频率和角度的不可控性是制约固态激光雷达产品化的一个重要方面。因此一些MEMS振镜制作厂家，顺势研发能监控MEMS振镜角度的集成芯片，但研发费用高，时间长，对客户的使用开源性差等。如何实现对MEMS振镜角度的控制以及用于激光脉冲发光的同步是一项亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术提供一种基于激光雷达的MEMS振镜同步装置及激光雷达，本技术提供的MEMS振镜同步装置结构简单，易于实现，且成本低廉，适用于激光雷达检测领域。为实现上述目的，本技术提供以下技术方案：第一方面，本技术提供了一种基于激光雷达的MEMS振镜同步装置，其特征在于，包括：处理器以及分别与所述处理器连接的发射单元、MEMS振镜和MEMS振镜同步单元；其中，所述处理器用于产生所述MEMS振镜的驱动信号，驱动所述MEMS振镜以谐振频率按照固有的偏转角度进行振荡；所述发射单元包括激光光源和光束整形单元，所述激光光源用于发射光束，所述光束整形单元用于将所述光束整形后射入所述MEMS振镜上；所述MEMS振镜同步单元包括参考光源和位置检测模块，所述参考光源和所述位置检测模块位于所述MEMS振镜的两侧，所述参考光源作为MEMS振镜偏转角度侦测的辅助光源，用于发射光束入射至所述MEMS振镜上，经所述MEMS振镜反射后被所述位置检测模块接收，所述位置检测模块根据接收到的光信号转换为电压信号发送给所述处理器，所述处理器根据传递回来的电压信号确定所述MEMS振镜的偏转角度信息；所述处理器根据所述MEMS振镜的偏转角度信息控制所述激光光源发光，实现MEMS振镜角度和激光光源发光的同步。进一步地，所述位置检测模块包括位置检测器件和处理电路，所述位置检测器件用于将接收到的光信号转换为电流信号，所述处理电路用于检测所述电流信号并转换为电压信号传递给所述处理器。进一步地，所述位置检测器件为光电二极管PD。进一步地，所述参考光源和所述光电二极管PD的相对位置满足以下条件：当所述MEMS振镜旋转到正向最大位置或负向最大位置时，所述参考光源发出的光束经过所述MEMS振镜反射后入射至所述PD上，而当所述MEMS振镜旋转到其他角度时，所述参考光源发出的光束经过所述MEMS振镜反射后无法被所述PD接收，且所述参考光源发射的光束的路径与所述激光光源发射的光束的路径没有干涉。进一步地，在所述光电二极管PD接收到光信号时将该光信号转换为电流信号，所述处理电路用于检测所述电流信号并转换为电压信号传递给所述处理器；所述处理器在接收到所述处理电路发送的电压信号时开始控制所述激光光源在所述MEMS振镜的一个偏转周期内进行发光，实现MEMS振镜角度和激光光源发光的同步；其中，在所述光电二极管PD接收到光信号时表示所述MEMS振镜旋转至正向最大位置或负向最大位置。进一步地，所述位置检测器件为位置敏感传感器PSD。进一步地，所述参考光源和所述位置敏感传感器PSD的相对位置满足以下条件：在所述MEMS振镜旋转至MEMS振镜固有振动角度范围内的任一角度时，所述参考光源发射的光束入射至所述MEMS振镜上经过所述MEMS振镜反射的光束均能够射至所述位置敏感传感器PSD上，且所述参考光源发射的光束的路径与所述激光光源发射的光束的路径没有干涉。进一步地，所述位置敏感传感器PSD用于将接收到的光信号转换为PSD两侧的电流信号，所述处理电路用于检测所述PSD两侧的电流信号并转换为电压信号传递给所述处理器；相应地，所述处理器根据所述处理电路传递的电压信号确定所述PSD两侧的电流信号、并根据参考光源发出的光束经过所述MEMS振镜反射后打在所述PSD光敏面上的位置以及所述PSD的光敏面长度计算所述MEMS振镜的偏转角度信息。进一步地，所述处理器具体根据如下公式一和公式二计算所述MEMS振镜的偏转角度信息：在公式一中，x为参考光源发出的光束经过所述MEMS振镜反射后打在所述PSD光敏面上的点距离光敏面中心的位移，L为PSD的光敏面长度，I1为PSD一侧的光电流，I2为PSD另一侧的光电流；在公式二中，θ为所述MEMS振镜的偏转角度，d为所述MEMS振镜中心与PSD光敏面中心的距离。第二方面，本技术还提供了一种激光雷达，包括如上面所述的基于激光雷达的MEMS振镜同步装置。由上述技术方案可知，本技术提供的基于激光雷达的MEMS振镜同步装置，结构简单，易于实现，且参考光源和位置检测模块成本低廉，极大降低了MEMES激光雷达的整体成本。此外，本技术提供的MEMS振镜同步方法，能实现对MEMS振镜的相位进行补偿和校准，不受温度等因素的影响，能准确侦测MEMS振镜的振荡角度，稳定性好，抗干扰性强。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术一实施例提供的MEMS振镜同步装置的结构组成框图；图2是本技术一实施例提供的MEMS振镜同步装置中发射单元的结构组成框图；图3是本技术一实施例提供的MEMS振镜同步装置中MEMS振镜同步单元的结构组成框图；图4是本技术一实施例提供的MEMS振镜同步装置的结构示意图；图5是本技术一实施例第一种具体实施方式中MEMS振镜同步单元的结构示意图；图6是本技术一实施例第二种具体实施方式中MEMS振镜同步单元的结构示意图；图7是本技术一实施例提供的位置敏感传感器PSD的结构示意图；其中，上面各图中的标号含义如下：1-处理器；2-发射单元；3-MEMS振镜；301-振荡在某一角度下的MEMS振镜；4-MEMS振镜同步单元；5-激光光源；501-激光管；502-激光管发出经过准直后的入射光束；503-激光管发出并经过MEMS振镜反射后的光束；6-光束整形单元；601-光束整形透镜；7-参考光源；701-参考光源二极管；702-参考光源发出的光束；703-参考光源发出并经过MEMS振镜发射后的光束；704-参考光源发出并经过MEMS振镜反射后未打到位置检测器件上的光束；8-位置检测模块；801-光电二极管PD；802-位置敏感传感器PSD；9-被测物体；10-MEMS振镜旋转到正向最大角度对应的法线；M0-MEMS振镜旋转到零点的位置；M1-MEMS振镜旋转到负向最大角度的位置；M2-MEMS振镜旋转到正向最大角度的位置。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于激光雷达的MEMS振镜同步装置，其特征在于，包括：处理器以及分别与所述处理器连接的发射单元、MEMS振镜和MEMS振镜同步单元；其中，所述处理器用于产生所述MEMS振镜的驱动信号，驱动所述MEMS振镜以谐振频率按照固有的偏转角度进行振荡；所述发射单元包括激光光源和光束整形单元，所述激光光源用于发射光束，所述光束整形单元用于将所述光束整形后射入所述MEMS振镜上；所述MEMS振镜同步单元包括参考光源和位置检测模块，所述参考光源和所述位置检测模块位于所述MEMS振镜的两侧，所述参考光源作为MEMS振镜偏转角度侦测的辅助光源，用于发射光束入射至所述MEMS振镜上，经所述MEMS振镜反射后被所述位置检测模块接收，所述位置检测模块根据接收到的光信号转换为电压信号发送给所述处理器，所述处理器根据传递回来的电压信号确定所述MEMS振镜的偏转角度信息；所述处理器根据所述MEMS振镜的偏转角度信息控制所述激光光源发光，实现MEMS振镜角度和激光光源发光的同步。

【技术特征摘要】
1.一种基于激光雷达的MEMS振镜同步装置，其特征在于，包括：处理器以及分别与所述处理器连接的发射单元、MEMS振镜和MEMS振镜同步单元；其中，所述处理器用于产生所述MEMS振镜的驱动信号，驱动所述MEMS振镜以谐振频率按照固有的偏转角度进行振荡；所述发射单元包括激光光源和光束整形单元，所述激光光源用于发射光束，所述光束整形单元用于将所述光束整形后射入所述MEMS振镜上；所述MEMS振镜同步单元包括参考光源和位置检测模块，所述参考光源和所述位置检测模块位于所述MEMS振镜的两侧，所述参考光源作为MEMS振镜偏转角度侦测的辅助光源，用于发射光束入射至所述MEMS振镜上，经所述MEMS振镜反射后被所述位置检测模块接收，所述位置检测模块根据接收到的光信号转换为电压信号发送给所述处理器，所述处理器根据传递回来的电压信号确定所述MEMS振镜的偏转角度信息；所述处理器根据所述MEMS振镜的偏转角度信息控制所述激光光源发光，实现MEMS振镜角度和激光光源发光的同步。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述位置检测模块包括位置检测器件和处理电路，所述位置检测器件用于将接收到的光信号转换为电流信号，所述处理电路用于检测所述电流信号并转换为电压信号传递给所述处理器。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述位置检测器件为光电二极管PD。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述参考光源和所述光电二极管PD的相对位置满足以下条件：当所述MEMS振镜旋转到正向最大位置或负向最大位置时，所述参考光源发出的光束经过所述MEMS振镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军建，陈佳，张鑫，范玉强，
申请(专利权)人：北京万集科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11