谐振扫描角度检测光学系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种谐振扫描角度检测光学系统及方法，光学系统包括光源、光阑、汇聚元件和光电器件，光源用于向待测扫描镜发出光，光阑使待测扫描镜的反射光通过，使反射光入射到汇聚元件，汇聚元件用于将待测扫描镜的反射光汇聚至光电器件，光电器件基于接收到的光产生响应信号；其中，光阑满足在待测扫描镜的一个谐振周期内，至少两次待测扫描镜的反射光通过光阑而入射到汇聚元件。应用本发明专利技术的谐振扫描角度检测光学系统，可以测量待测扫描镜的角度幅值，从而获得描述待测扫描镜角度随时间变化的关系式，本光学系统结构简单，对光学系统各部件的安装精度要求低。部件的安装精度要求低。部件的安装精度要求低。

【技术实现步骤摘要】
谐振扫描角度检测光学系统及方法


[0001]本专利技术涉及光学系统领域，特别是涉及一种谐振扫描角度检测光学系统及方法。

技术介绍

[0002]谐振式MEMS扫描镜具有扫描角度大、体积小、重量轻、功耗低等优点，目前已经广泛应用于激光雷达等领域。但是在实际应用中，通常对其扫描角度精度要求较高。使用光学反馈方式对MEMS扫描镜检测其角度，具有响应快、精度高等优点。特别是静电驱动MEMS扫描镜，无法直接通过电容或者电压反馈方式检测，使用光学反馈方式能够精准得出其工作过程中不同时间对应的扫描角度。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种谐振扫描角度检测光学系统及方法，系统结构简单，对器件安装精度要求低。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0005]一种谐振扫描角度检测光学系统，包括光源、光阑、汇聚元件和光电器件，所述光源用于向待测扫描镜发出光，所述光阑用于使所述待测扫描镜的反射光通过进而入射到所述汇聚元件，并且所述光阑满足在所述待测扫描镜的一个谐振周期内，至少两次所述待测扫描镜的反射光通过所述光阑并入射到所述汇聚元件；
[0006]所述汇聚元件用于将所述待测扫描镜的反射光汇聚至所述光电器件，所述光电器件用于基于接收到的光产生响应信号。
[0007]优选的，所述汇聚元件为反射元件，用于接收所述待测扫描镜的反射光并将接收到的光反射，使接收到的光汇聚至所述光电器件；或者，所述汇聚元件为透射元件，用于接收所述待测扫描镜的反射光并将接收到的光透射，使接收到的光汇聚至所述光电器件。
[0008]优选的，所述汇聚元件包括反射面，所述汇聚元件通过所述反射面接收所述待测扫描镜的反射光并将接收到的光反射，使接收到的光汇聚至所述光电器件，所述反射面为柱面、球面、非球面、椭圆面或者抛物面。
[0009]优选的，所述光阑为长条形，且所述光阑的长度方向与所述待测扫描镜的反射光形成的扫描路径垂直。
[0010]优选的，所述光阑对应位于所述待测扫描镜角度幅值半高的位置。
[0011]优选的，还包括设置于所述待测扫描镜和所述汇聚元件之间的安装架，所述安装架设置有所述光阑以及通光孔，所述通光孔用于使所述光源发出的光通过所述通光孔，使光入射到所述待测扫描镜。
[0012]优选的，所述光电器件设置于所述安装架上。
[0013]优选的，所述光阑包括第一光阑和第二光阑，所述汇聚元件包括第一汇聚元件和第二汇聚元件，所述光电器件包括第一光电器件和第二光电器件；
[0014]所述第一光阑用于使所述待测扫描镜的反射光通过，使反射光入射到所述第一汇
聚元件，并且所述第一光阑满足在所述待测扫描镜沿水平方向振动的一个谐振周期内，至少两次所述待测扫描镜的反射光通过所述第一光阑并入射到所述第一汇聚元件，所述第一汇聚元件用于将所述待测扫描镜的反射光汇聚至所述第一光电器件；
[0015]所述第二光阑用于使所述待测扫描镜的反射光通过，使反射光入射到所述第二汇聚元件，并且所述第二光阑满足在所述待测扫描镜沿竖直方向振动的一个谐振周期内，至少两次所述待测扫描镜的反射光通过所述第二光阑并入射到所述第二汇聚元件，所述第二汇聚元件用于将所述待测扫描镜的反射光汇聚至所述第二光电器件。
[0016]一种谐振扫描角度检测方法，应用以上所述的谐振扫描角度检测光学系统，所述方法包括：
[0017]所述待测扫描镜振动，使得所述待测扫描镜将所述光源发出的光反射以进行扫描过程，所述光电器件对每次接收到的光产生响应信号并对应记录产生响应信号的时间；
[0018]根据所述光电器件产生的响应信号以及对应记录的时间，获得相邻两次所述待测扫描镜的反射光通过所述光阑并入射到所述光电器件的时间间隔，利用所述时间间隔建立所述待测扫描镜的角度随时间变化的关系式；
[0019]根据所述待测扫描镜的角度随时间变化的关系式，以及所述光阑在所述光源发出光光轴上的投影位置到所述待测扫描镜的距离、所述光阑到所述光源发出光光轴的垂直距离和所述待测扫描镜的角度之间满足的三角函数关系，获得所述待测扫描镜的角度幅值。
[0020]优选的，根据以下公式计算所述待测扫描镜的角度幅值：
[0021]S*tan(A*cos(π*τ*f))＝L；
[0022]其中，S表示所述光阑在所述光源发出光光轴上的投影位置到所述待测扫描镜的距离，L表示所述光阑到所述光源发出光光轴的垂直距离，A表示所述待测扫描镜的角度幅值，f表示所述待测扫描镜的振动频率，τ表示相邻两次所述待测扫描镜的反射光通过所述光阑并入射到所述光电器件的时间间隔。
[0023]优选的，所述光阑设置于安装架上，所述安装架上还设置有通光孔，所述通光孔用于使所述光源发出的光通过所述通光孔，使光入射到所述待测扫描镜；其中，S表示所述通光孔中心到所述待测扫描镜的距离，L表示所述光阑中心到所述通光孔中心的距离。
[0024]由上述技术方案可知，本专利技术所提供的一种谐振扫描角度检测光学系统包括光源、光阑、汇聚元件和光电器件，光源用于向待测扫描镜发出光，光阑使待测扫描镜的反射光通过，使反射光入射到汇聚元件，汇聚元件用于将待测扫描镜的反射光汇聚至光电器件，光电器件用于基于接收到的光产生响应信号。其中，光阑满足在待测扫描镜的一个谐振周期内，至少两次待测扫描镜的反射光通过光阑而入射到汇聚元件。应用本专利技术的谐振扫描角度检测光学系统，可以测量待测扫描镜的角度幅值，从而检测获得描述待测扫描镜角度随时间变化的关系式。本光学系统结构简单，对光学系统各部件的安装精度要求低。
[0025]本专利技术还提供一种谐振扫描角度检测方法，能够达到上述有益效果。
附图说明
[0026]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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。
[0027]图1为本专利技术实施例提供的一种谐振扫描角度检测光学系统的示意图；
[0028]图2为本专利技术又一实施例提供的一种谐振扫描角度检测光学系统的示意图；
[0029]图3为本专利技术一实施例中待测扫描镜角度随时间变化的关系式曲线图；
[0030]图4为本专利技术一实施例提供的安装架的示意图；
[0031]图5为本专利技术又一实施例提供的安装架的示意图；
[0032]图6为本专利技术又一实施例提供的一种谐振扫描角度检测光学系统的示意图；
[0033]图7为本专利技术实施例提供的一种谐振扫描角度检测方法的流程图；
[0034]图8为基于图1所示的光学系统计算待测扫描镜的角度幅值的原理示意图；
[0035]图9为本专利技术又一实施例提供的一种谐振扫描角度检测方法的流程图。
具体实施方式
[0036]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种谐振扫描角度检测光学系统，其特征在于，包括光源、光阑、汇聚元件和光电器件，所述光源用于向待测扫描镜发出光，所述光阑用于使所述待测扫描镜的反射光通过进而入射到所述汇聚元件，并且所述光阑满足在所述待测扫描镜的一个谐振周期内，至少两次所述待测扫描镜的反射光通过所述光阑并入射到所述汇聚元件；所述汇聚元件用于将所述待测扫描镜的反射光汇聚至所述光电器件，所述光电器件用于基于接收到的光产生响应信号。2.根据权利要求1所述的谐振扫描角度检测光学系统，其特征在于，所述汇聚元件为反射元件，用于接收所述待测扫描镜的反射光并将接收到的光反射，使接收到的光汇聚至所述光电器件；或者，所述汇聚元件为透射元件，用于接收所述待测扫描镜的反射光并将接收到的光透射，使接收到的光汇聚至所述光电器件。3.根据权利要求1所述的谐振扫描角度检测光学系统，其特征在于，所述光阑为长条形，且所述光阑的长度方向与所述待测扫描镜的反射光形成的扫描路径垂直。4.根据权利要求1所述的谐振扫描角度检测光学系统，其特征在于，所述光阑对应位于所述待测扫描镜角度幅值半高的位置。5.根据权利要求1所述的谐振扫描角度检测光学系统，其特征在于，还包括设置于所述待测扫描镜和所述汇聚元件之间的安装架，所述安装架设置有所述光阑以及通光孔，所述通光孔用于使所述光源发出的光通过所述通光孔，使光入射到所述待测扫描镜。6.根据权利要求5所述的谐振扫描角度检测光学系统，其特征在于，所述光电器件设置于所述安装架上。7.根据权利要求1所述的谐振扫描角度检测光学系统，其特征在于，所述光阑包括第一光阑和第二光阑，所述汇聚元件包括第一汇聚元件和第二汇聚元件，所述光电器件包括第一光电器件和第二光电器件；所述第一光阑用于使所述待测扫描镜的反射光通过，使反射光入射到所述第一汇聚元件，并且所述第一光阑满足在所述待测扫描镜沿水平方向振动的一个谐振周期内，至少两次所述待测扫描镜的反射光通过所述第一光阑并入射到所述第一汇聚元件，所述第一汇聚元件用于将所述待测扫描镜的反射光汇聚至所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷健，王敬，车凯，
申请(专利权)人：烟台艾睿光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：