扫描装置和激光雷达制造方法及图纸

一种扫描装置和激光雷达，所述扫描装置包括：沿光路依次设置的至少两个振镜，所述振镜具有运动部，所述运动部具有适于反射光线的反射面，所述振镜通过所述运动部的摆动来改变经所述反射面反射的光线的传播方向；至少一个弹性连接构件，所述弹性连接构件具有两个端部，所述两个端部分别与相邻的两个所述振镜的所述运动部相连接。本发明专利技术技术方案能够在不增加甚至降低加工和装配精度要求的前提下，使所述至少两个振镜的所述运动部的摆动按一定相位融合为同一谐振模态，从而兼顾成本降低和性能提高。

Scanning device and lidar

【技术实现步骤摘要】
扫描装置和激光雷达
本专利技术涉及激光探测领域，特别涉及一种扫描装置和激光雷达。
技术介绍
激光雷达是一种常用的测距传感器，具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，广泛应用于智能机器人、无人机、无人驾驶等领域。近年来，自动驾驶技术发展迅速，激光雷达作为其距离感知的核心传感器，已不可或缺。在振镜式固态激光雷达中，通过振镜的反射面反射光线从而形成用于扫描的光线。单一振镜能达到的扫描视场往往不足以满足器件的视场角需求，为了应用需求，往往会在同一激光雷达中设置多个振镜。为了尽可能的增大视场角，振镜需要工作在其谐振频率上；而实际应用中，由于工艺误差的存在，相互独立的振镜的谐振频率并不一致。谐振频率精度的提高，往往伴随着振镜加工和装配精度要求的提高，造成设备成本的增加。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种扫描装置和激光雷达，既不增加振镜加工和装配难度的要求，又使所述至少两个振镜的运动部以同一谐振模态实现摆动，以达到低成本、高性能的兼顾。为解决上述问题，本专利技术提供一种扫描装置，包括：沿光路依次设置的至少两个振镜，所述振镜具有运动部，所述运动部具有适于反射光线的反射面，所述振镜通过所述运动部的摆动来改变经所述反射面反射的光线的传播方向；至少一个弹性连接构件，所述弹性连接构件具有两个端部，所述两个端部分别与相邻的两个所述振镜的所述运动部相连接。可选的，所述至少两个振镜的所述反射面依次相对设置，使得所述光线在所述反射面上依次反射从而改变所述光线的传播方向。可选的，所述至少两个振镜具有相同的设计谐振频率。可选的，所述弹性连接构件包括：弹簧。可选的，所述弹性连接构件与所述运动部一体化制作；或者，所述弹性连接构件与所述运动部固定相连。可选的，所述至少两个振镜均具有转轴，所述运动部绕所述转轴摆动，且所述至少两个振镜的转轴相互平行设置；所述弹性连接构件设置于与所述转轴相垂直的第一平面内，且所述弹性连接构件在所述第一平面内进行弹性形变。可选的，所述运动部相对于所述第一平面呈轴对称结构。可选的，所述运动部具有至少一个与该运动部的反射面相垂直的端面；所述弹性连接构件的所述两个端部分别与相邻的两个所述振镜的所述运动部的所述端面相连接。可选的，相邻的两个所述振镜的所述转轴定义第二平面；连接相邻的两个所述振镜的所述弹性连接构件的两个端部位于所述第二平面的一侧。可选的，相邻的两个所述振镜的所述转轴定义第二平面；连接相邻的两个所述振镜的所述弹性连接构件的两个端部分别位于所述第二平面的两侧。可选的，所述弹性连接构件为V字型、U字型、圆弧型、Z字型或S字型中的任意一种形状。可选的，所述振镜包括MEMS振镜。可选的，所述振镜为一维振镜或二维振镜。此外，本专利技术还提供一种激光雷达，包括：激光发射装置、扫描装置、以及接收装置，所述扫描装置为本专利技术的扫描装置。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术技术方案中，相邻的两个所述振镜的所述运动部通过所述弹性连接构件相连，因此所述相邻的两个振镜的所述运动部能够以同一谐振模态实现摆动，即使谐振频率存在差异，所述相邻的两个振镜的所述运动部的摆动能够按一定相位融合为同一谐振模态，也就是说，本专利技术技术方案能够在不增加甚至降低加工和装配精度要求的前提下，使所述至少两个振镜的所述运动部的摆动按一定相位融合为同一谐振模态，从而兼顾成本降低和性能提高。本专利技术可选方案中，所述至少两个振镜具有相同的设计谐振频率。在所述扫描装置中设置设计谐振频率相同的振镜，所述至少两个振镜的谐振模态相近，能够有效提高所述至少两个振镜融合至的谐振模态的稳定性，有利于提高扫描装置的稳定性和精度。本专利技术可选方案中，所述至少两个振镜的所述反射面依次相对设置，所述光线在所述反射面上依次反射从而改变传播方向；因此随着所述运动部的摆动，经所述至少两个振镜的反射面多次反射的光线传播方向的变化角度也随之增大，从而能够有效扩展所述扫描装置所形成扫描光线的视场角。本专利技术可选方案中，所述弹性连接构件可以与所述运动部一体化制作，从而能够在所述振镜制作过程中实现弹性连接构件的制作，以提高工艺精度、降低工艺成本；所述弹性连接构件也可以与所述运动部固定相连，即所述弹性连接构件的设置无需影响现有振镜的工艺过程。所述弹性连接构件灵活的设置方式，能够有效降低所述扫描装置的制作成本。本专利技术可选方案中，所述弹性连接构件设置于与所述至少两个振镜的转轴相垂直的第一平面内，从而能够使所述弹性连接构件发生弹性形变的方向位于所述第一平面内，使所述弹性连接构件发生弹性形变的方向与所述至少两个振镜的摆动方向相匹配，以有效实现同一谐振模态的融合。本专利技术可选方案中，所述运动部相对于所述第一平面呈轴对称结构，能够有效保证以同一谐振模态摆动的所述至少两个振镜的运动部的稳定性，能够有效保证所述扫描装置的可靠性和稳定性。附图说明图1是本专利技术技术方案第一实施例的光路结构示意图；图2是振镜形成扫描光线的光路示意图；图3是本专利技术技术方案第二实施例的光路结构示意图；图4是本专利技术技术方案第三实施例的光路结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术中具有多个振镜的扫描装置往往存在振镜的加工和装配精度要求较高的问题。例如，设计谐振频率都为600Hz的振镜，在由于工艺浮动、加工误差的存在，在加工完成后，就单个振镜而言，其谐振频率可能为601Hz，也可能为602Hz，或者为599Hz、598Hz。另一方面，现有激光雷达扫描装置还存在视场角过小的问题。单一振镜能达到的扫描视场角往往不足以满足器件的视场角需求。为了解决这个问题，一种方法是使用多束激光从不同的角度入射到镜面，从而拼接出更大的视场以满足需求。但是由于使用多束激光，那就需要多个相对独立的光学收发模组，且互相之间的装配精度需要达到一定要求，这会使得系统的成本变高。此外，多视场拼接，也大大增加了相关控制方法的复杂程度。另一种方法是使用多面振镜以相同频率和同步相位进行振动，对所接收的光线进行多次反射，从而起到增加扫描视场角的作用。为了尽可能增大视场角，这种方法中所采用的振镜需要工作在同一谐振频率。但是独立振镜之间谐振频率的差异，会使扫描角度出现拍频，从而引起扫描视场不稳定，出现某些区域没有扫描、某些区域扫描速度很快等问题。此外，由于振镜的品质因数(Q值)较高，带宽较小，使用同一频率驱动独立振镜，也会容易造成视场角极小的问题。为解决所述技术问题，本专利技术提供一种扫描装置，包括：沿光路依次设置的至少两个振镜，所述振镜具有运动部，所述运动部具有适于反射光线的反射面，所述振镜通过所述运动部的摆动来改变经所述反射面反射的光线的传播方向；至少一个弹性连接构件，所述弹性连接构件具有两个端部，所述两个端部分别与相邻的两个所述振镜的所述运动部相连接。本专利技术技术方案能够在不增加甚至降低加工和装配精度要求的前提下，使所述至少两个振镜的所述运动部的摆动按一定相位融合为同一谐振模态，从而兼顾成本降低和性能提高。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图1，示出了本专利技术技术方案第一实施例的光路结构示意图。如图1所示，所述扫描装置包括：沿光路依次设置的至少两个振镜110，所述振镜110具有运动部111，所述运动部111具有适于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扫描装置，其特征在于，包括：沿光路依次设置的至少两个振镜，所述振镜具有运动部，所述运动部具有适于反射光线的反射面，所述振镜通过所述运动部的摆动来改变经所述反射面反射的光线的传播方向；至少一个弹性连接构件，所述弹性连接构件具有两个端部，所述两个端部分别与相邻的两个所述振镜的所述运动部相连接。

【技术特征摘要】
1.一种扫描装置，其特征在于，包括：沿光路依次设置的至少两个振镜，所述振镜具有运动部，所述运动部具有适于反射光线的反射面，所述振镜通过所述运动部的摆动来改变经所述反射面反射的光线的传播方向；至少一个弹性连接构件，所述弹性连接构件具有两个端部，所述两个端部分别与相邻的两个所述振镜的所述运动部相连接。2.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述至少两个振镜的所述反射面依次相对设置，使得所述光线在所述反射面上依次反射从而改变所述光线的传播方向。3.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述至少两个振镜具有相同的设计谐振频率。4.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述弹性连接构件包括：弹簧。5.如权利要求1所述的扫描装置，其特征在于，所述弹性连接构件与所述运动部一体化制作；或者，所述弹性连接构件与所述运动部固定相连。6.如权利要求2所述的扫描装置，其特征在于，所述至少两个振镜均具有转轴，所述运动部绕所述转轴摆动，且所述至少两个振镜的转轴相互平行设置；所述弹性连接构件设置于与所述转轴相垂直的第一平面内，且所述弹性连接构件在所述第一平面内进行弹性形变。7.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永丰，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31