[实用新型]扫描镜和激光雷达

说明书

本实用新型提供了一种扫描镜，包括反射光束的反射镜以及弹片。弹片包括框架部和振动部，振动部经由连接部弹性连接至框架部，并且附接至反射镜。振动部带动反射镜围绕横轴相对于框架部往复转动，从而在垂直于所述横轴的方向上扫描光束。基于这一技术方案，可以利用单一扫描镜以不同扫描角度反射同一光束，形成具有不同的角度取向的多个扫描光束，达到近似多线式激光雷达的扫描效果，但显著降低了成本。另外，本实用新型还提供了一种包括该扫描镜的激光雷达，其可以兼顾低成本、小体积、高性能。

技术领域

本申请涉及扫描镜，具体涉及用于扫描光束的一维机械式振镜，以及集成了这一振镜的激光雷达。

背景技术

车辆可以被配置为以自主模式操作，其中，车辆在具有很少或没有驾驶员介入的情况下导航通过环境。这种自主车辆可以包括配置为检测关于车辆周围的环境的信息的一个或多个传感器，例如激光雷达。

激光雷达具有激光器和探测器，探测器可以探测由激光器发出、并由反射对象反射的激光，通过测量激光的飞行时间可以确定反射对象的距离。利用激光雷达快速且重复地扫描一定区域，可以获得该区域中的全部反射对象的距离的连续实时信息。结合距离、激光取向和测量时间，可以生成反映各种反射对象的形貌、位置和运动的“点云”数据，通过分析该“点云”数据，可以辅助或实现车辆的自主操作。

现有技术提供了多种结构的激光雷达。例如，固态激光雷达采用MEMS二维扫描镜扫描激光，其具有结构紧凑、扫描速度快等优点，但限于半导体工艺的制约，MEMS扫描镜的成本十分高昂，限制了固态激光雷达的应用。多线式激光雷达采用竖直方向上排成一列的多个激光器，利用旋转结构旋转多个激光器实现在水平方向上的扫描，这种结构虽然可降低成本，但具有体积大、线束受限等问题，其性能难以满足日益增长的需求。

因此，实践中期望提供一种全新结构的扫描镜，用于实现低成本、小体积、高性能的激光雷达。

发明内容

本实用新型旨在克服现有技术的缺陷，提供一种全新结构的用于激光雷达的扫描镜，以及包括该扫描镜的激光雷达，兼顾低成本、小体积、高性能。

根据本实用新型的一方面，提供了一种扫描镜，包括反射光束的反射镜以及弹片。弹片包括：框架部；以及振动部，其经由连接部弹性连接至框架部，并且附接至反射镜。振动部带动反射镜围绕横轴相对于框架部往复转动，从而在垂直于所述横轴的方向上扫描光束。基于这一技术方案，可以利用单一扫描镜以不同扫描角度反射同一光束，形成具有不同的角度取向的多个扫描光束，达到近似多线式激光雷达的扫描效果，但显著降低了成本。

可选地，框架部包括对称地分布在横轴两侧的第一半部和第二半部，振动部和反射镜位于第一半部和第二半部之间；并且，连接部包括对称地分布在纵轴两侧的第一连接部和第二连接部，纵轴和横轴垂直相交，振动部和反射镜位于第一连接部和第二连接部之间。基于这一技术方案，弹片可以具有二重对称性，从而便于加工和控制。

可选地，第一连接部包括：主梁，其沿着横轴从振动部延伸至中间点；第一副梁，其从中间点延伸至第一半部的端点；第二副梁，其从中间点延伸至第二半部的端点，第一副梁和第二副梁关于横轴对称。

可选地，第一副梁从中间点依次经第一腿部、拐角部和第二腿部延伸至第一半部的所述端点，其中，第一腿部和第二腿部彼此平行且相对，并且和主梁之间形成锐角。基于这一技术方案，第一副梁具有两段式弯折部，可显著延长其延伸的长度。

可选地，第一副梁从中间点依次经第一腿部、第一拐角部、第二腿部、第二拐角部和第三腿部延伸至第一半部的所述端点，其中，第一腿部、第二腿部和第三腿部彼此平行且相对，并且和主梁之间形成锐角。基于这一技术方案，第一副梁具有三段式弯折部，可显著延长其延伸的长度。

可选地，第一副梁的长度为中间点延伸至第一半部的所述端点的直线距离的3～10倍，优选为5倍。基于这一技术方案，第一副梁的长度延长，可以降低连接部上的应力集中，并便于调控振动部的振动频率。