一种双轴振镜和激光雷达制造技术

本发明专利技术公开了一种双轴振镜和激光雷达，该双轴振镜包括：基座；振镜驱动架，所述振镜驱动架包括快轴支架、快轴框、快轴扭力梁、慢轴框以及慢轴扭力梁；所述快轴框通过所述快轴扭力梁固定连接于所述快轴支架的内侧，所述慢轴框的一端通过所述慢轴扭力梁固定连接于所述基座上，所述慢轴框的另一端与所述快轴支架固定连接；所述快轴支架远离所述慢轴框的一端旋转连接于所述基座中；反射镜片，安装在所述快轴框和/或所述慢轴框中；其中，所述快轴框通过所述快轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第一方向扭动，所述慢轴框的一端通过慢轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第二方赂扭动，同时带动所述快轴支架、快轴框及快轴扭力梁围绕第二方向相对于所述基座扭动，所述第一方向与所述第二方向垂直。本发明专利技术既可以提高扫描频率又有利于延长激光雷达的寿命。

A dual axis galvanometer and lidar

【技术实现步骤摘要】
一种双轴振镜和激光雷达
本专利技术实施例涉及激光雷达
，尤其涉及一种双轴振镜和激光雷达。
技术介绍
激光雷达是以发射激光束探测目标物体的位置、速度等特征量的雷达系统。随着激光雷达的发展，将微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)振镜(本文中也简称为“振镜”)应用于激光雷达中，研发固态激光雷达成为近年来激光雷达的发展新趋势。MEMS振镜，是采用MEMS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、震荡频率高、无旋转部件等优势。MEMS振镜包括一维振镜和二维振镜，采用二维振镜的激光雷达能够实现二维扫描，相较于采用一维振镜的应用范围更广。现有技术中采用二维振镜的激光雷达中，MEMS振镜若工作在谐振频率，慢轴大角度扫描难以实现；但慢轴的低频静态驱动需要在低频下克服扭力梁刚度，而降低扭力梁刚度则容易被损坏。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种双轴振镜和激光雷达，即可以提高扫描频率又有利于延长激光雷达的寿命。第一方面，本专利技术实施例提出一种双轴振镜，该双轴振镜包括：基座；振镜驱动架，所述振镜驱动架包括快轴支架、快轴框、快轴扭力梁、慢轴框以及慢轴扭力梁；所述快轴框通过所述快轴扭力梁固定连接于所述快轴支架的内侧，所述慢轴框的一端通过所述慢轴扭力梁固定连接于所述基座上，所述慢轴框的另一端与所述快轴支架固定连接；所述快轴支架上远离所述慢轴框的一端旋转连接于所述基座中；反射镜片，安装在所述快轴框和/或所述慢轴框中；其中，所述快轴框通过所述快轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第一方向扭动，所述慢轴框的一端通过慢轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第二方向扭动，同时带动所述快轴支架、快轴框及快轴扭力梁围绕第二方向相对于所述基座扭动，所述第一方向与所述第二方向垂直。在一实施例中，还包括第一磁铁、第二磁铁以及第一线圈；沿所述第二方向，所述第一磁铁和所述第二磁铁设置于所述快轴框的相对两侧，所述第一线圈固定于所述快轴框上。在一实施例中，还包括慢轴支架、第二线圈、第三磁铁、第四磁铁；所述慢轴框设置于所述慢轴支架的内侧，沿所述第一方向，所述第三磁铁和所述第四磁铁设置于所述慢轴框的相对两侧且固定于所述慢轴支架内，所述第二线圈设置于所述慢轴框上。在一实施例中，还包括两个轴承以及两个轴承座；其中，所述基座上沿所述第二方向所述快轴支架的两端分别设置一所述轴承座，所述慢轴支架的第一端和所述快轴支架的第一端连接处套入一所述轴承座中的所述轴承，所述快轴支架的第二端套入另一所述轴承座中的所述轴承。在一实施例中，还包括第一轴承盖和第二轴承盖，所述第一轴承盖和所述第二轴承盖分别套合于两个所述轴承外侧；还包括两个轴套，所述两个轴套分别用于固定所述轴承与所述快轴支架的第一端，以及用于固定所述轴承与所述快轴支架的第二端；还包括辅助轴套，所述辅助轴套用于穿过所述第一轴承盖，且固定连接所述慢轴支架。在一实施例中，所述快轴扭力梁和/或所述慢轴扭力梁为异形扭力梁，所述异形扭力梁的形状为非直线延伸型。在一实施例中，所述反射镜片包括基材以及形成于所述基材上的反光膜；所述基材的材料为石英玻璃、蓝宝石或者不锈钢；和/或所述基材为经过抛光处理后的基材；所述反光膜镀在所述基材上经过抛光处理的一面。在一实施例中，所述反射镜片采用粘接或者镶嵌的方式安装在所述快轴框和/或所述慢轴框上。在一实施例中，所述反射镜片的形状为圆形、矩阵或椭圆形。第二方面，本专利技术实施例还提出一种激光雷达，该激光雷达包括第一方面提供的任一种双轴振镜。本专利技术实施例提供的双轴振镜，通过快轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第一方向扭动，快轴支架、快轴扭力梁及慢轴框的一端围绕第二方向相对于所述基座扭动，慢轴框的另一端通过慢轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第二方向扭动，所述第一方向与所述第二方向垂直，这样慢轴的一端可避免扭力梁设置，即慢轴框的一端旋转时都无需克服扭力梁的刚度，反射镜片的旋转不受振动影响，可以延长双轴振镜的使用寿命，慢轴的另一端通过慢轴扭力梁固定在基座上以谐振频率旋转，这样不但可以提高扫描频率还可以通过慢轴的一端带动快轴支架复位。附图说明为了更清楚地说明本专利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做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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是本专利技术实施例提供的一种双轴振镜的立体结构第一示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种双轴振镜的平面结构示意图；图3是沿图3中A-A的剖面结构示意图；图4是图1的右视图；图5是图1的左视图；图6为异性扭力梁的举例示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。本专利技术实施例的改进点在于：针对电磁式振镜低频准静态扫描寿命短，易损坏的缺点，而谐振频率无法实现慢轴大角度扫描的缺点，本专利技术慢轴一端采用轴承支撑来实现整体旋转的方式，另一端则采用高频谐振扫描方式。下面结合图1-图5，对本专利技术实施例提供的双轴振镜以及激光雷达进行示例性说明。参考图1-图5，该双轴振镜10包括：基座100、振镜驱动架110以及反射镜片120；振镜驱动架110包括快轴支架111、快轴框112、慢轴框113、快轴扭力梁114以及慢轴扭力梁115，反射镜片120安装在快轴框112中；快轴框112通过快轴扭力梁114固定连接于快轴支架111的内侧，慢轴框113固定连接于快轴支架111的外侧。振镜驱动架110的一端旋转连接于基座100中，另一端固定连接于基座100上。具体地，快轴采用谐振扫描方式，即快轴框112通过快轴扭力梁114固定连接于快轴支架111上，并通过快轴扭力梁114产生弹性变形的方式围绕第一方向X扭动；慢轴采用谐振+轴承的扫描方式，即慢轴框113的一端通过慢轴扭力梁115固定连接于基座100上，慢轴框113的另一端与快轴支架111固定连接，从而通过快轴支架111旋转连接于基座100上。慢轴扫描时，慢轴框113的一端通过慢轴扭力梁115产生弹性变形的方式围绕第二方向Y扭动，并同时带动快轴支架111、快轴框112及快轴扭力梁114围绕第二方向Y相对于基座100整体扭动，第一方向X与第二方向Y垂直。其中，单独的反射镜片120(石英玻璃或者蓝宝石)与振镜驱动架110组装。振镜驱动架110包括快轴框112和慢轴框113，快轴框112和慢轴框113可围绕相互垂直的两个方向(即第一方向X和第二方向Y)扭动(也可称为“转动”或“旋转”)，从而实现反射镜片120在两个维度的转动。在其他实施方式中，反本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双轴振镜，其特征在于，包括：/n基座；/n振镜驱动架，所述振镜驱动架包括快轴支架、快轴框、快轴扭力梁、慢轴框以及慢轴扭力梁；所述快轴框通过所述快轴扭力梁固定连接于所述快轴支架的内侧，所述慢轴框的一端通过所述慢轴扭力梁固定连接于所述基座上，所述慢轴框的另一端与所述快轴支架固定连接；所述快轴支架上远离所述慢轴框的一端旋转连接于所述基座中；/n反射镜片，安装在所述快轴框和/或所述慢轴框中；/n其中，所述快轴框通过所述快轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第一方向扭动，所述慢轴框的一端通过慢轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第二方向扭动，同时带动所述快轴支架、快轴框及快轴扭力梁围绕第二方向相对于所述基座扭动，所述第一方向与所述第二方向垂直。/n

【技术特征摘要】
1.一种双轴振镜，其特征在于，包括：
基座；
振镜驱动架，所述振镜驱动架包括快轴支架、快轴框、快轴扭力梁、慢轴框以及慢轴扭力梁；所述快轴框通过所述快轴扭力梁固定连接于所述快轴支架的内侧，所述慢轴框的一端通过所述慢轴扭力梁固定连接于所述基座上，所述慢轴框的另一端与所述快轴支架固定连接；所述快轴支架上远离所述慢轴框的一端旋转连接于所述基座中；
反射镜片，安装在所述快轴框和/或所述慢轴框中；
其中，所述快轴框通过所述快轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第一方向扭动，所述慢轴框的一端通过慢轴扭力梁产生弹性变形的方式围绕第二方向扭动，同时带动所述快轴支架、快轴框及快轴扭力梁围绕第二方向相对于所述基座扭动，所述第一方向与所述第二方向垂直。


2.根据权利要求1所述的双轴振镜，其特征在于，还包括第一磁铁、第二磁铁以及第一线圈；
沿所述第二方向，所述第一磁铁和所述第二磁铁设置于所述快轴框的相对两侧，所述第一线圈固定于所述快轴框上。


3.根据权利要求1所述的双轴振镜，其特征在于，还包括慢轴支架、第二线圈、第三磁铁、第四磁铁；
所述慢轴框设置于所述慢轴支架的内侧，沿所述第一方向，所述第三磁铁和所述第四磁铁设置于所述慢轴框的相对两侧且固定于所述慢轴支架内，所述第二线圈设置于所述慢轴框上。


4.根据权利要求3所述的双轴振镜，其特征在于，还包括两个轴承以及两个轴承座；
其中，所述基座上沿所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡小波，刘立福，沈俭，
申请(专利权)人：深圳市镭神智能系统有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44