[发明专利]光束扫描装置、包括其的激光雷达和控制方法

说明书

本发明涉及一种可用于激光雷达的光束扫描装置，包括：壳体；反射镜，所述反射镜支撑在所述壳体中，并可在预设范围内运动；测量装置，所述测量装置设置在所述壳体中，并配置成可测量所述反射镜的位置和/或角度；驱动装置，所述驱动装置设置在所述壳体中，连接到所述反射镜，并配置成可根据所述测量装置的测量结果，驱动所述反射镜在所述预设范围内运动。根据本发明的实施例，可以极大地减少光发射器和检测器的数目，使得激光雷达的整体尺寸可以显著更小。另外，两组完全同步的微动机构可以对入射光束和接收光束进行扩线或者合并，以起到以较少的收发模组实现较高线束。

技术领域

本发明大致涉及光电技术领域，尤其涉及一种光束扫描装置、包括该光束扫描装置的激光雷达及其控制方法。

背景技术

无人驾驶汽车是通过车载传感系统感知道路环境，自动规划行车路线并控制车辆到达预定目标的智能汽车。它是利用车载传感器来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路、车辆位置和障碍物信息，控制车辆的转向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶。

车载传感器是实现无人驾驶汽车所必需的车载设备。其中，激光雷达具有探测距离远、分辨率高、受环境干扰小等特点，是无人驾驶汽车所不可或缺的车载设备。激光雷达的工作原理大致如下：激光雷达的发射器发射出激光光束，激光光束遇到物体后，经过漫反射，返回至激光接收器，雷达模块根据发送和接收信号的时间间隔乘以光速，再除以2，即可计算出发射器与物体的距离。除了距离信息之外，激光雷达还可以获取目标物体的其它信息，例如，方位、速度、大小、形状、反射率等。

早期的激光雷达是单线激光雷达，也就是只有一个激光器和探测器，其扫描的目标范围有限，容易造成检测目标的缺失。为了弥补单线激光雷达的缺点，多线激光雷达越来越成为研究和商用的焦点。

但是现有多线激光雷达往往存在成本高昂、能耗过大的问题。使用扫描器能够减少使用的收发单元数，从而能够有效地降低物料成本以及装调较准等人工成本，常用的有电机牵引的旋转、转镜以及振镜等方式。电机本身由于可靠性限制，虽然能够提供大的扫描视场但是难以作为一种高速扫描器使用，而振镜虽然有很高的扫描频率，但是口径往往有限，并且无法实现准静态扫描以及多个器件之间的同步。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种可用于激光雷达的光束扫描装置，包括：

壳体；

反射镜，所述反射镜支撑在所述壳体中，并可在预设范围内运动；

测量装置，所述测量装置设置在所述壳体中，并配置成可测量所述反射镜的位置和/或角度；

驱动装置，所述驱动装置设置在所述壳体中，并配置成可根据所述测量装置的测量结果，驱动所述反射镜在所述预设范围内运动。

根据本发明的一个方面，其中所述测量装置包括磁铁、以及与所述磁铁相对设置的霍尔传感器，所述磁铁和所述霍尔传感器中的其中一个设置在所述反射镜上，另一个设置在所述壳体上，所述霍尔传感器输出表征其与所述磁铁的距离的电压值。

根据本发明的一个方面，所述的光束扫描装置还包括控制单元，所述控制单元与所述霍尔传感器耦合，并接收所述霍尔传感器输出的电压值，以确定所述反射镜的当前位置和/或角度，

所述控制单元与所述驱动装置耦合，并根据所述反射镜的当前位置和/或角度，控制所述驱动装置。

根据本发明的一个方面，所述反射镜具有转轴，并且可围绕所述转轴摆动，所述测量装置包括两组磁铁和霍尔传感器，分别设置在所述转轴的两侧。

根据本发明的一个方面，所述反射镜的转轴为扭转梁形态