扫描振镜制造技术

本申请涉及一种扫描振镜，包括：锚定结构、差动电容驱动器、连杆传动组件和扫描镜组件；差动电容驱动器固定在锚定结构上，包括：X轴驱动器、Y轴驱动器和驱动电路；连杆传动组件包括：X轴连杆机构和Y轴连杆机构；X轴驱动器用于在驱动电路输出的第一驱动电压产生的静电力下驱动X轴连杆机构摆动，进而带动扫描镜组件绕Y轴摆动；Y轴驱动器用于在驱动电路输出的第二驱动电压产生的静电力下驱动Y轴连杆机构摆动，进而带动扫描镜组件绕X轴摆动；其中，扫描镜组件绕Y轴摆动的角度与频率和第一驱动电压对应，绕X轴摆动的角度与频率和第二驱动电压对应。采用本扫描振镜能够分别独立地精准控制扫描镜组件绕X轴、Y轴摆动的扫描频率和扫描角度。

【技术实现步骤摘要】
扫描振镜
本申请涉及激光雷达
，特别是涉及一种扫描振镜。
技术介绍
激光雷达作为一种常用的测距传感器，由于具有分辨率高、受环境因素干扰小等优点，在无人驾驶系统中有着重要的应用，一般是用于视场扫描。但是无人驾驶系统需要激光雷达具有高成像帧频、高分辨率、远测距能力、小体积、高可靠性，而传统的激光雷达系统很难满足这样的性能要求。谐振式扫描镜，作为目前较成熟的一种视场扫描方式，是通过微线圈中电流所产生的电磁场驱动扫描镜绕水平轴或垂直轴中的一个轴进行高频谐振，同时扫描镜绕另一个轴进行低频受迫振动，因此使得投射到镜面并经镜面反射的激光实现高频率的视场扫描。然而，谐振式扫描镜中，一个轴是受迫振动，因此不能控制该轴的扫描频率与扫描角度，进而无法实现视场扫描的精准控制。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现视场扫描的精准控制的扫描振镜。一种扫描振镜，包括：锚定结构和悬挂结构；所述悬挂结构包括差动电容驱动器、连杆传动组件和扫描镜组件；所述差动电容驱动器固定在所述锚定结构上，包括：X轴驱动器、Y轴驱动器和驱动电路；所述连杆传动组件包括：X轴连杆机构和Y轴连杆机构；所述X轴连杆机构分别与所述X轴驱动器和所述扫描镜组件转动连接；所述Y轴连杆机构分别与所述Y轴驱动器和所述扫描镜组件转动连接；所述X轴驱动器用于在所述驱动电路输出的第一驱动电压产生的静电力下驱动所述X轴连杆机构摆动，进而带动所述扫描镜组件绕Y轴摆动；所述Y轴驱动器用于在所述驱动电路输出的第二驱动电压产生的静电力下驱动所述Y轴连杆机构摆动，进而带动所述扫描镜组件绕X轴摆动；其中，所述扫描镜组件绕Y轴摆动的角度与频率和所述第一驱动电压对应，绕X轴摆动的角度与频率和所述第二驱动电压对应。在其中一个实施例中，所述X轴驱动器包括第一X轴驱动器和第二X轴驱动器，所述X轴连杆机构包括第一X轴连杆机构和第二X轴连杆机构；其中，所述第一X轴驱动器和所述第一X轴连杆机构组成的第一X轴驱动结构、所述第二X轴驱动器和所述第二X轴连杆机构组成的第二X轴驱动结构，分别沿X轴布置于所述扫描镜组件两侧。在其中一个实施例中，所述Y轴驱动器包括第一Y轴驱动器和第二Y轴驱动器，所述Y轴连杆机构包括第一Y轴连杆机构和第二Y轴连杆机构；其中，所述第一Y轴驱动器和所述第一Y轴连杆机构组成的第一Y轴驱动结构、所述第二Y轴驱动器和所述第二Y轴连杆机构组成的第二Y轴驱动结构，分别沿Y轴布置于所述扫描镜组件两侧。在其中一个实施例中，所述第一X轴驱动结构、第二X轴驱动结构，分别沿X轴对称布置于所述扫描镜组件两侧；所述第一Y轴驱动结构、第二Y轴驱动结构，分别沿Y轴对称布置于所述扫描镜组件两侧。在其中一个实施例中，各连杆机构均为弹性连杆。在其中一个实施例中，所述弹性连杆为“几”字型连杆。在其中一个实施例中，所述第一X轴连杆机构和第二X轴连杆机构的“几”字型连杆的凸出方向相反，所述第一Y轴连杆机构和第二Y轴连杆机构的“几”字型连杆的凸出方向相反。在其中一个实施例中，所述第一X轴驱动器和第二X轴驱动器分别对应的第一驱动电压的振幅相同，相位相反；所述第一Y轴驱动器和第二Y轴驱动器分别对应的第二驱动电压的振幅相同，相位相反。在其中一个实施例中，所述差动电容驱动器包括梳齿结构组成的环形差动电容。在其中一个实施例中，所述驱动电路包括依次连接的处理器、数模转换器、滤波器和放大器，所述驱动电路还包括用于向所述放大器供电的电源，其中，所述处理器用于根据预设摆动角度输出控制各驱动器的数字电压信号；所述数模转换器用于将所述数字电压信号转换为控制各驱动器的模拟电压信号；所述滤波器用于根据噪声截止频率滤除所述模拟信号中的高频噪声；所述放大器用于根据所述模拟信号和预设放大倍数输出控制各驱动器的驱动电压。上述扫描振镜中，X轴驱动器可以在驱动电路输出的第一驱动电压产生的静电力下驱动X轴连杆机构摆动，进而带动扫描镜组件绕Y轴摆动；同样地，Y轴驱动器用于在驱动电路输出的第二驱动电压产生的静电力下驱动Y轴连杆机构摆动，进而带动扫描镜组件绕X轴摆动；而且，扫描镜组件绕Y轴摆动的角度与频率和第一驱动电压对应，绕X轴摆动的角度与频率和第二驱动电压对应，因此本实施例的扫描振镜可以独立地精准控制扫描镜组件绕X轴摆动的扫描频率和扫描角度，同时可以独立地精准控制扫描镜组件绕Y轴摆动的扫描频率和扫描角度，进而实现视场扫描的精准控制，还可以使得扫面镜组件保持在固定的角度，便于实现定点扫描以及便于扫描振镜的调试工作。附图说明图1为一个实施例中扫描振镜的应用环境图；图2a为一个实施例中扫描振镜的结构示意图；图2b为一个实施例中扫描振镜的驱动电路的结构框图；图3a为另一个实施例中扫描振镜的结构示意图；图3b为另一个实施例中扫描振镜的结构示意图；图3c为另一个实施例中扫描振镜的结构示意图；图4为再一个实施例中扫描振镜的结构示意图。具体实施方式为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。本申请提供的扫描振镜作为MEMS(微机电系统，Micro-Electro-MechanicalSystem)器件，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，激光器11可以发射出脉冲激光信号投射在振镜12上，由振镜12反射出去，并由激光接收器(未示出)接收经过物体反射的激光回波信号；示例性地，可以通过激光信号发出时间和激光回波信号接收时间得到激光信号飞行时间，从而得到上述物体至振镜所在位置的距离，实现测距。此外，振镜12可以围绕X轴和Y轴进行二维摆动，从而改变激光信号在二维上的发射角度，即扫描角度，实现大面积上的扫描，得到扫描范围内的距离图像；振镜12可以X轴或Y轴中的一个轴进行高速摆动，而相对另一轴进行相对地低速摆动，可以实现如图1所述的光栅扫描，得到更精细化的距离图像。本实施例所示的扫描振镜可以作为激光雷达的一部分，用于自动驾驶等测距场景中。在一个实施例中，如图2a所示，提供了一种扫描振镜，可以包括：锚定结构20和悬挂结构。悬挂结构可以包括差动电容驱动器21(未标示)、连杆传动组件22(未标示)和扫描镜组件23；差动电容驱动器21可以固定在锚定结构20上，差动电容驱动器可以包括：X轴驱动器211、Y轴驱动器212和驱动电路213(未示出)。所述连杆传动组件22可以包括：X轴连杆机构221和Y轴连杆机构222；所述X轴连杆机构221分别与所述X轴驱动器211和所述扫描镜组件23转动连接；所述Y轴连杆机构222分别与所述Y轴驱动器212和所述扫描镜组件23转动连接。在本实施例中，扫描镜组件可以包括活动基座和振镜，其中，振镜固定在活动基座上；活动基座与X轴连杆机构转动连接，同时与Y轴连杆机构转动连接。可选地，上述活动基座为万向节。在本实施例中，锚定结构可以是扫描振镜的基板、底座等，用于固定和承载悬挂结构。而固定在锚定结构上的差动电容驱动器可以包括由内外同轴的环形极板组成的差动电容结构：内环形极板可以包括第一内极板和第二内极板，均固定在锚定结构上；外环形极板为活动极板，可以绕上述轴进行旋转；当在第一内极板和第二内极板上施加驱动电压时，第一内极板、第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描振镜，其特征在于，包括：锚定结构和悬挂结构；所述悬挂结构包括差动电容驱动器、连杆传动组件和扫描镜组件；所述差动电容驱动器固定在所述锚定结构上，包括：X轴驱动器、Y轴驱动器和驱动电路；所述连杆传动组件包括：X轴连杆机构和Y轴连杆机构；所述X轴连杆机构分别与所述X轴驱动器和所述扫描镜组件转动连接；所述Y轴连杆机构分别与所述Y轴驱动器和所述扫描镜组件转动连接；所述X轴驱动器用于在所述驱动电路输出的第一驱动电压产生的静电力下驱动所述X轴连杆机构摆动，进而带动所述扫描镜组件绕Y轴摆动；所述Y轴驱动器用于在所述驱动电路输出的第二驱动电压产生的静电力下驱动所述Y轴连杆机构摆动，进而带动所述扫描镜组件绕X轴摆动；其中，所述扫描镜组件绕Y轴摆动的角度与频率和所述第一驱动电压对应，绕X轴摆动的角度与频率和所述第二驱动电压对应。

【技术特征摘要】
1.一种扫描振镜，其特征在于，包括：锚定结构和悬挂结构；所述悬挂结构包括差动电容驱动器、连杆传动组件和扫描镜组件；所述差动电容驱动器固定在所述锚定结构上，包括：X轴驱动器、Y轴驱动器和驱动电路；所述连杆传动组件包括：X轴连杆机构和Y轴连杆机构；所述X轴连杆机构分别与所述X轴驱动器和所述扫描镜组件转动连接；所述Y轴连杆机构分别与所述Y轴驱动器和所述扫描镜组件转动连接；所述X轴驱动器用于在所述驱动电路输出的第一驱动电压产生的静电力下驱动所述X轴连杆机构摆动，进而带动所述扫描镜组件绕Y轴摆动；所述Y轴驱动器用于在所述驱动电路输出的第二驱动电压产生的静电力下驱动所述Y轴连杆机构摆动，进而带动所述扫描镜组件绕X轴摆动；其中，所述扫描镜组件绕Y轴摆动的角度与频率和所述第一驱动电压对应，绕X轴摆动的角度与频率和所述第二驱动电压对应。2.根据权利要求1所述的扫描振镜，其特征在于，所述X轴驱动器包括第一X轴驱动器和第二X轴驱动器，所述X轴连杆机构包括第一X轴连杆机构和第二X轴连杆机构；其中，所述第一X轴驱动器和所述第一X轴连杆机构组成的第一X轴驱动结构、所述第二X轴驱动器和所述第二X轴连杆机构组成的第二X轴驱动结构，分别沿X轴布置于所述扫描镜组件两侧。3.根据权利要求2所述的扫描振镜，其特征在于，所述Y轴驱动器包括第一Y轴驱动器和第二Y轴驱动器，所述Y轴连杆机构包括第一Y轴连杆机构和第二Y轴连杆机构；其中，所述第一Y轴驱动器和所述第一Y轴连杆机构组成的第一Y轴驱动结构、所述第二Y轴驱动器和所述第二Y轴连杆机构组成...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱纯鑫，刘乐天，
申请(专利权)人：深圳市速腾聚创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44