CN207992557U - 一种光束扫描装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光束扫描装置，包括：MEMS扫描镜，所述MEMS扫描镜具有两个转动轴和一个反射镜，反射镜能够绕着两个转动轴同时转动；驱动控制***，所述驱动***提供MEMS扫描镜两个转动轴的驱动信号，实现改进的光栅扫描。本实用新型具有体积小、扫描速度快、扫描的图案均匀等优点。本实用新型通过改变MEMS扫描镜两个转动轴的转角控制方式，实现激光雷达在空间形成均匀分布的扫描图案，解决MEMS扫描镜扫描方法中扫描图案复杂、扫描不均匀的问题，提高扫描的效率、降低激光雷达图像处理的复杂度。

Description

一种光束扫描装置

技术领域

本实用新型属于激光雷达技术领域，具体涉及一种光束扫描装置。

背景技术

激光雷达作为一种高精度主动三维成像传感器，具有分辨率高、受环境干扰少的特点，在无人车、无人机等领域应用广泛。激光扫描成像技术常采用扫描成像方式，随着微机电技术(MEMS)的发展，MEMS扫描镜的质量轻、扫描速度快、成本低的特点使其有望取代传统的机械扫描装置成为主要的扫描装置。

目前，基于MEMS扫描镜的扫描方式主要有李萨如式和光栅式两种方式。李萨如式扫描方式中，MEMS扫描镜两个转动轴的驱动信号都为一定频率的正弦信号，扫描图案比较复杂，同时也给激光雷达三维图像的处理造成了一定的处理难度。光栅式扫描从理论上来说是一种MEMS扫描镜两轴正弦驱动信号的频率比值较大的一种李萨如扫描方式，上面两种方式都存在扫描图案中间稀疏两边密、扫描不均匀的缺点。而在激光雷达的实际工作中，对图像中间附近的目标更为关心。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型提出一种光束扫描装置，所述扫描装置包括：

MEMS扫描镜，所述MEMS扫描镜具有第一转动轴、第二转动轴以及反射镜；所述反射镜在驱动信号的驱动下以所述第一转动轴和/或第二转动轴为旋转轴发生偏转以及，驱动控制***，所述驱动控制***提供所述MEMS扫描镜绕所述第一转动轴和/或第二转动轴发生偏转的驱动信号。

进一步地，所述反射镜绕所述第一转动轴、第二转动轴的偏转频率不同。

进一步地，所述MEMS扫描镜进一步包括测角传感器，所述测角传感器集成在所述反射镜上，所述测角传感器被设置为能够输出MEMS扫描镜转动的角度信号。

进一步地，所述驱动控制***包括驱动信号发生装置，所述驱动信号发生装置被设置为能够产生所述驱动信号。

进一步地，所述驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号，所述第一驱动信号和第二驱动信号分别用于驱动所述MEMS扫描镜的第一转动轴和第二转动轴。

优选地，所述第一驱动信号和第二驱动信号分别为正弦波和混合三角波。

优选地，所述混合三角波包含阶梯状的波形。

优选地，所述驱动控制***还包括反馈控制***，所述反馈控制***控制所述MEMS扫描镜按照第一驱动信号和第二驱动信号。

进一步地，MEMS扫描镜在所述驱动信号的驱动下，实现改进的光栅扫描。

本实用新型能够达到的有益效果：

通过改变MEMS扫描镜两个转动轴的转角控制方式，实现激光雷达在空间形成均匀分布的扫描图案，解决MEMS扫描镜扫描方法中扫描图案复杂、扫描不均匀的问题，提高扫描的效率、降低激光雷达图像处理的复杂度。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明；

图1为根据本实用新型实施例的基于改进光栅扫描的激光雷达扫描装置示意图。

图2为根据本实用新型实施例的MEMS扫描镜两个转动轴的驱动信号示意图。

图3为根据本实用新型实施例的MEMS扫描镜两个转动轴的驱动信号局部放大示意图。

图4为根据本实用新型实施例的基于改进光栅扫描方法的正向扫描示意图。

图5为根据本实用新型实施例的基于改进光栅扫描方法的逆向扫描示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书的方案，下面将结合实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

在本说明书的一个实施例中，如图1、图2所示，提供一种基于改进光栅扫描的激光雷达扫描装置，包括MEMS扫描镜15和驱动控制***10，驱动控制***包括2个驱动信号发生装置和2个反馈控制装置。快轴驱动信号发生装置11产生正弦信号21(如图2中的正弦信号31和图3中的正弦信号41)，输入到快轴反馈控制装置12中，快轴反馈控制装置12从MEMS扫描镜15输入快轴的角度反馈信号23，同时输出驱动信号22到MEMS扫描镜15，通过反馈控制保证MEMS扫描镜快轴的转动角度与图2中的正弦信号21相同。慢轴驱动信号发生装置13产生混合三角波24(如图2中的正弦信号32和图3中的正弦信号42)，输入到慢轴反馈控制装置14中，慢轴反馈控制装置从MEMS扫描镜15输入快轴的角度反馈信号26，同时输出驱动信号25到MEMS扫描镜15，通过反馈控制保证MEMS扫描镜快轴的转动角度与图2中的混合三角波24相同。图2的MEMS扫描镜两个转动轴的驱动信号为一个周期内的驱动信号，前述一个周期又可以分为正向扫描和逆向扫描两部分，产生正向扫描图案51和逆向扫描图案61。

在本说明书的一个实施例中，为解决MEMS扫描镜扫描方法中扫描图案复杂、扫描不均匀的问题，提高扫描的效率。该装置包括：MEMS扫描镜，所述MEMS扫描镜具有两个转动轴和一个反射镜，反射镜能够绕着两个转动轴同时转动；驱动控制***，所述驱动***提供MEMS扫描镜两个转动轴的驱动信号，实现改进的光栅扫描。所述MEMS扫描镜包括两个转动轴和一个反射镜，所述反射镜可以绕着所述两个转动轴转动实现两轴的转动，所述的两轴的转动一个频率高、一个频率低。所述MEMS扫描镜进一步包括测角传感器，所述测角传感器集成在MEMS扫描镜上，所述测角传感器被设置为能够输出MEMS扫描镜转动的角度信号。所述驱动控制***包括驱动信号发生装置，所述驱动信号发生装置被设置为能够产生两个驱动信号，所述两个驱动信号分别驱动MEMS扫描镜的两个轴。所述两个驱动信号分别为正弦波和混合三角波，所述混合三角波在包含阶梯状的波形。根据上述的激光雷达扫描装置，可选的，所述驱动控制***进一步包括反馈控制***，所述反馈控制***控制MEMS扫描镜按照驱动信号进行转动。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种光束扫描装置，其特征在于，所述扫描装置包括：

MEMS扫描镜，所述MEMS扫描镜具有第一转动轴、第二转动轴以及反射镜；

所述反射镜在驱动信号的驱动下以所述第一转动轴和/或第二转动轴为旋转轴发生偏转

以及，

驱动控制***，所述驱动控制***提供所述MEMS扫描镜绕所述第一转动轴和/或第二转动轴发生偏转的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的光束扫描装置，其特征在于，所述反射镜绕所述第一转动轴、第二转动轴的偏转频率不同。

3.根据权利要求2所示的光束扫描装置，其特征在于，所述MEMS扫描镜进一步包括测角传感器，所述测角传感器集成在所述反射镜上，所述测角传感器被设置为能够输出MEMS扫描镜转动的角度信号。

4.根据权利要求1所示的光束扫描装置，其特征在于，所述驱动控制***包括驱动信号发生装置，所述驱动信号发生装置被设置为能够产生所述驱动信号。

5.根据权利要求1所示的光束扫描装置，其特征在于，所述驱动信号包括第一驱动信号和第二驱动信号，所述第一驱动信号和第二驱动信号分别用于驱动所述MEMS扫描镜的第一转动轴和第二转动轴。

6.根据权利要求5所示的光束扫描装置，其特征在于，所述第一驱动信号和第二驱动信号分别为正弦波和混合三角波。

7.根据权利要求6所示的光束扫描装置，其特征在于，所述混合三角波包含阶梯状的波形。

8.根据权利要求5所示的光束扫描装置，其特征在于，所述驱动控制***还包括反馈控制***，所述反馈控制***控制所述MEMS 扫描镜按照第一驱动信号和第二驱动信号。

9.根据权利要求1所示的光束扫描装置，其特征在于，MEMS扫描镜在所述驱动信号的驱动下，实现改进的光栅扫描。