本發(fā)明涉及光電分析，特別涉及基于類(lèi)MEMS振鏡的準(zhǔn)固態(tài)單線(xiàn)激光雷達(dá)及其工作方法。

背景技術(shù)：

激光雷達(dá)是一種常用的測(cè)距傳感器，由于具有分辨率高、受環(huán)境因素干擾小等優(yōu)點(diǎn)，其在工業(yè)領(lǐng)域、智能機(jī)器人、汽車(chē)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。激光雷達(dá)分為單線(xiàn)激光雷達(dá)、多線(xiàn)激光雷達(dá)和面陣?yán)走_(dá)三種，其中單線(xiàn)激光雷達(dá)的使用最為廣泛。單線(xiàn)激光雷達(dá)基本工作原理如圖1所示：激光發(fā)射器出射的激光經(jīng)反射(動(dòng))鏡反射后照射至探測(cè)物體，其中，反射(動(dòng))鏡被電機(jī)帶動(dòng)高速沿一定范圍旋轉(zhuǎn)，因此，出射光在一定角度范圍內(nèi)快速掃描、測(cè)距，由探測(cè)物體反射的光被反射(動(dòng))鏡反射后，由激光接收器(例如，陣列APD)接收。

傳統(tǒng)單線(xiàn)激光雷達(dá)中反射(動(dòng))鏡使用激光振鏡，例如高速Galvano鏡，利用高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)帶動(dòng)反射鏡旋轉(zhuǎn)。主要不足為：

傳統(tǒng)的激光振鏡尺寸大，成本高，不利于激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊、實(shí)現(xiàn)小型化，而且，電機(jī)全速連續(xù)工作時(shí)驅(qū)動(dòng)功率高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)方案中的不足，本發(fā)明提供了一種無(wú)需電機(jī)、結(jié)構(gòu)緊湊、低成本的基于MEMS振鏡的準(zhǔn)固態(tài)單線(xiàn)激光雷達(dá)。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于類(lèi)MEMS振鏡的準(zhǔn)固態(tài)單線(xiàn)激光雷達(dá)，所述激光雷達(dá)包括激光器、探測(cè)器；所述激光雷達(dá)進(jìn)一步包括：

振鏡，所述振鏡包括：

底座；

磁鐵，所述磁鐵分別設(shè)置在所述底座的相對(duì)的兩側(cè)，相互隔離的位置相對(duì)的磁鐵的極性相反；

線(xiàn)圈，所述線(xiàn)圈的兩端接入交流電；

反射鏡，所述反射鏡連接所述線(xiàn)圈；所述反射鏡將激光器發(fā)出的檢測(cè)光反射到探測(cè)物，探測(cè)物上的反射光經(jīng)過(guò)所述反射鏡后進(jìn)入所述探測(cè)器；

扭力桿，所述扭力桿的一端通過(guò)固定件固定在所述底座上，另一端連接所述線(xiàn)圈；交流電驅(qū)動(dòng)下的所述線(xiàn)圈在所述磁鐵形成的磁場(chǎng)中產(chǎn)生力矩，帶動(dòng)所述反射鏡以所述扭力桿為軸線(xiàn)扭動(dòng)；

固定件。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，可選地，所述振鏡進(jìn)一步包括：

支撐部，所述支撐部設(shè)置在所述底座上，并高于所述底座的平面，所述固定件將所述扭力桿的一端固定在所述支撐部上。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，優(yōu)選地，自由狀態(tài)下，所述線(xiàn)圈的中心軸線(xiàn)與所述磁鐵間的連線(xiàn)的夾角大于零。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，可選地，所述底座上具有位置相對(duì)的凹槽，所述磁鐵設(shè)置在所述凹槽內(nèi)。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，可選地，所述扭力桿的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在所述底座上。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，優(yōu)選地，所述扭力桿為二個(gè)，二個(gè)扭力桿的一端分別固定在底座，另一端分別連接所述線(xiàn)圈的相對(duì)的兩側(cè)。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，可選地，所述振鏡進(jìn)一步包括：

支撐件，所述反射鏡和線(xiàn)圈連接所述支撐件，所述扭力桿的一端固定在支撐件上。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，優(yōu)選地，所述支撐件、扭力桿一體成型。

根據(jù)上述的激光雷達(dá)，優(yōu)選地，所述扭力桿的一端呈“T”形，通過(guò)固定件固定在所述底座上。

本發(fā)明的目的還在于提供了一種上述激光雷達(dá)的工作方法，該發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)上述的激光雷達(dá)的工作方法，所述工作方法包括以下步驟：

(A1)激光器發(fā)出檢測(cè)光；

(A2)檢測(cè)光被所述振鏡反射，反射光射向檢測(cè)物；

交流電驅(qū)動(dòng)下的所述線(xiàn)圈在所述磁鐵形成的磁場(chǎng)中產(chǎn)生力矩，帶動(dòng)所述反射鏡以所述扭力桿為軸線(xiàn)扭動(dòng)；所述檢測(cè)光在所述反射鏡上的反射光射向不同方向；

(A3)檢測(cè)光在檢測(cè)物上的反射光被所述反射鏡反射進(jìn)探測(cè)器。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果為：

本發(fā)明的類(lèi)MEMS振鏡無(wú)需使用電機(jī)，全速連續(xù)工作時(shí)功耗低；

振鏡尺寸小、重量輕，使激光雷達(dá)結(jié)構(gòu)緊湊、實(shí)現(xiàn)了小型化；

振鏡結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工，極大地降低了單線(xiàn)激光雷達(dá)的成本；

反射鏡的有效鏡面尺寸為厘米級(jí)，保證了由探測(cè)物體返回的較弱發(fā)散光的反射，進(jìn)而保證了激光雷達(dá)的檢測(cè)靈敏度。

附圖說(shuō)明

參照附圖，本發(fā)明的公開(kāi)內(nèi)容將變得更易理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而并非意在對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍構(gòu)成限制。圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的類(lèi)MEMS振鏡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的類(lèi)MEMS振鏡的另一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

具體實(shí)施方式

圖1-2和以下說(shuō)明描述了本發(fā)明的可選實(shí)施方式以教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何實(shí)施和再現(xiàn)本發(fā)明。為了教導(dǎo)本發(fā)明技術(shù)方案，已簡(jiǎn)化或省略了一些常規(guī)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解源自這些實(shí)施方式的變型或替換將在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本發(fā)明的多個(gè)變型。由此，本發(fā)明并不局限于下述可選實(shí)施方式，而僅由權(quán)利要求和它們的等同物限定。

實(shí)施例1：

本發(fā)明實(shí)施例的一種基于類(lèi)MEMS振鏡的準(zhǔn)固態(tài)單線(xiàn)激光雷達(dá)，所述激光雷達(dá)包括：

激光器、探測(cè)器及分析模塊，這些都是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述；

類(lèi)MEMS振鏡，圖1-2示意性地給出了本發(fā)明實(shí)施例的類(lèi)MEMS振鏡的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖1-2所示，所述振鏡包括：

底座11，如鋁質(zhì)底座；

支撐部21，所述支撐部設(shè)置在所述底座的相對(duì)的兩側(cè)，并高于所述底座的平面；

磁鐵，如永磁鐵，所述磁鐵分別設(shè)置在所述底座的相對(duì)兩側(cè)的凹槽內(nèi)，相互隔離的位置相對(duì)的磁鐵的極性相反；所述凹槽的走向與所述支撐部的走向垂直；

支撐件32，如支撐環(huán)；

線(xiàn)圈33，所述線(xiàn)圈圍成筒狀結(jié)構(gòu)，固定在所述支撐環(huán)上，線(xiàn)圈的兩端接入交流電；

反射鏡31，所述反射鏡固定在所述支撐環(huán)上；所述反射鏡將激光器發(fā)出的檢測(cè)光反射到探測(cè)物，探測(cè)物上的反射光經(jīng)過(guò)所述反射鏡后進(jìn)入所述探測(cè)器；

扭力桿41，所述扭力桿的一端42通過(guò)固定件固定在所述底座上，另一端連接所述線(xiàn)圈；交流電驅(qū)動(dòng)下的所述線(xiàn)圈在所述磁鐵形成的磁場(chǎng)中產(chǎn)生力矩，帶動(dòng)所述反射鏡以所述扭力桿為軸線(xiàn)扭動(dòng)，且不會(huì)觸碰底座；

固定件61，如螺母。

本發(fā)明實(shí)施例的上述激光雷達(dá)的工作方法，所述工作方法包括以下步驟：

(A1)激光器發(fā)出檢測(cè)光；

(A2)檢測(cè)光被所述振鏡反射，反射光射向檢測(cè)物；

交流電驅(qū)動(dòng)下的所述線(xiàn)圈在所述磁鐵形成的磁場(chǎng)中產(chǎn)生力矩，帶動(dòng)所述反射鏡以所述扭力桿為軸線(xiàn)扭動(dòng)；所述檢測(cè)光在所述反射鏡上的反射光射向不同方向；

(A3)檢測(cè)光在檢測(cè)物上的反射光被所述反射鏡反射進(jìn)探測(cè)器。

實(shí)施例2：

本發(fā)明實(shí)施例的基于類(lèi)MEMS振鏡的準(zhǔn)固態(tài)單線(xiàn)激光雷達(dá)，與實(shí)施例1不同的是：

利用壓片將扭力桿的一端壓在支撐部上，并通過(guò)固定件將壓片固定在支撐部上。所述扭力桿的一端呈圓柱形，壓片的形狀與所述扭力桿的圓柱形表面匹配，使得所述扭力桿可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在支撐部上。

實(shí)施例3：

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例1的激光雷達(dá)及方法的應(yīng)用例。

在本實(shí)施例中，如圖1所示，扭力桿41為二個(gè)，二個(gè)扭力桿的一端分別固定在支撐部21上，另一端分別連接所述支撐環(huán)相對(duì)的兩側(cè)；支撐環(huán)、扭力桿采用強(qiáng)度高、機(jī)械性能好、韌性好的材料，例如鈦合金、碳纖維；所述扭力桿適于固定在所述支撐部的一端42呈“T”形，“T”形結(jié)構(gòu)上具有通孔，支撐部上具有與該通孔匹配的螺紋孔；固定件采用螺母，將扭力桿的一端固定在支撐部上；所述支撐環(huán)及與其連接的二個(gè)扭力桿一體成型；自由狀態(tài)下，線(xiàn)圈(圍成的筒狀結(jié)構(gòu))的中心軸線(xiàn)與二個(gè)永磁鐵的中心的連線(xiàn)的夾角(或底座所處的平面)大于零，如90度；適于設(shè)置永磁鐵的凹槽的走向與支撐部的走向垂直；反射鏡的有效鏡面尺寸為厘米級(jí)。