[发明专利]一种双轴承振镜和激光雷达

说明书

本发明公开了一种双轴承振镜和激光雷达，该双轴承振镜包括：固定座、振镜驱动架、反射镜片、第一磁性结构件、多极磁铁以及电机；振镜驱动架包括固定支架、快轴框和慢轴框，反射镜片安装在快轴框中；快轴框旋转连接于固定支架的内侧，慢轴框固定连接于固定支架的外侧，振镜驱动架旋转连接于固定座中；以及第一磁性结构件对称设置于快轴框的两侧，多极磁铁设置于快轴框的一侧，与第一磁性结构件相对设置；电机与多极磁铁背离快轴框的一侧固定连接，电机用于带动多极磁铁转动；其中，快轴框围绕第一方向扭动，慢轴框围绕第二方向扭动，第一方向与第二方向垂直。如此，可提高MEMS振镜可靠性，提高其抗振动和冲击能力，从而有利于延长激光雷达的寿命。

技术领域

本发明实施例涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种双轴承振镜和激光雷达。

背景技术

激光雷达是以发射激光束探测目标物体的位置、速度等特征量的雷达系统。随着激光雷达的发展，将微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)振镜(本文中也简称为“振镜”)应用于激光雷达中，研发固态激光雷达成为近年来激光雷达的发展新趋势。MEMS振镜，是采用MEMS工艺制作的一种微镜，其工作模式多为谐振模式，具有尺寸小、震荡频率高、无旋转部件等优势。

通常，固态激光雷达青睐电磁式MEMS振镜和类MEMS振镜。电磁式MEMS振镜和类MEMS振镜使用电磁力产生转矩，镜面绕扭力梁转动。电磁式MEMS振镜的驱动方式可分为两种，即高频谐振式驱动和低频准静态驱动。其中，高频谐振式驱动借助MEMS振镜谐振状态下的高增益振动，具有频率较高，角度较大的特点。但是，高频谐振式驱动对环境及振动较为敏感，必须使用位置反馈对振镜进行闭环控制；并且，谐振扫描无法实现激光雷达所必须的低频慢轴扫描，扫描角度小，效率低。为获得较大扫描角度，可采用低频准静态驱动方式。低频准静态驱动要求电磁力在低频下克服扭力梁刚度，使镜面旋转。为了获得较大的转角，通常需要降低扭力梁的刚度，为满足此要求，需采用长度更长，截面积更小的扭力梁。但是，这种扭力梁刚度低，在外界振动环境下容易发生应力集中而超过材料的应力极限，导致MEMS振镜损坏；或者，由于低刚度而导致MEMS振镜容易受振动影响。由此，MEMS振镜可靠性较差，易受振动或冲击损坏，导致激光雷达的寿命较短。

发明内容

本发明实施例提供一种双轴承振镜和激光雷达，以提高MEMS振镜可靠性，提高其抗振动和冲击能力，从而让有利于延长激光雷达的寿命。

第一方面，本发明实施例提出一种双轴承振镜，该双轴承振镜包括：固定座、振镜驱动架、反射镜片、第一磁性结构件、多极磁铁以及电机；

所述振镜驱动架包括固定支架、快轴框和慢轴框，所述反射镜片安装在所述快轴框中；所述快轴框旋转连接于所述固定支架的内侧，所述慢轴框固定连接于所述固定支架的外侧，所述振镜驱动架旋转连接于所述固定座中；以及

所述第一磁性结构件对称设置于所述快轴框的两侧，所述多极磁铁设置于所述快轴框的一侧，与所述第一磁性结构件相对设置；所述电机与所述多极磁铁背离所述快轴框的一侧固定连接，所述电机用于带动所述多极磁铁转动；

其中，所述快轴框围绕第一方向扭动，所述慢轴框围绕第二方向扭动，所述第一方向与所述第二方向垂直。

在一实施例中，所述多极磁铁的形状为圆柱体，所述圆柱体的背离所述快轴框的一底面与所述电机固定连接，所述圆柱体的靠近所述快轴框的一底面设置依次间隔分布的N极和S极；

以及所述多极磁铁与所述反射镜片中心同轴设置。

在一实施例中，该双轴承振镜还包括快轴支架和两个第一轴承；

所述快轴框固定于所述快轴支架的内侧，所述快轴支架包括沿所述第一方向延伸、且相对设置的第一端和第二端，所述第一端和所述第二端分别套入两个所述第一轴承。

在一实施例中，该双轴承振镜还包括第一角度传感器和第一角度磁铁；