MEMS振镜激光雷达系统及电子设备的制作方法

专利2026-07-17  14


本申请属于光电检测领域,尤其涉及一种通过微机电系统(microelectromechanical system,mems)振镜实现光束偏转的mems振镜激光雷达系统及电子设备。


背景技术:

1、激光雷达的测距功能通常基于飞行时间(time of flight,tof)测量原理,亦即通过向测量场景发射激光脉冲,测量激光脉冲在激光雷达与目标物体之间来回的飞行时间来计算目标物体的距离等三维信息。由于tof测量具有感测距离远、精度高、能耗低等优点,被广泛应用于消费性电子产品、智能驾驶、无人飞行器、ar/vr等领域。

2、利用tof测量原理进行测距的检测装置发出的单束光所能覆盖的视场角有限,需要通过不断改变光束照射方向进行扫描的方式来获得更大的视场范围。目前,常用的一种改变光束发射方向的方式主要通过机械结构转动检测装置的发射模组和接收模组实现,然而此种方式往往需要多个分立器件组配成机械转动结构,发射/接收的光路调试和装配复杂度高,机械转动结构也容易损坏失准,而且因机械转动结构的尺寸较大会对使用它的终端设备外形造成影响。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请提供能够改善现有技术问题的一种mems振镜激光雷达系统及相关的电子设备。

2、第一方面,本申请提供一种mems振镜激光雷达系统,被配置为沿预设扫描路径对视场范围进行三维信息感测,包括:

3、发射模组,包括:

4、mems振镜模块,被配置为分别在不同时段依序偏转对光束的不同反射角度;

5、光源模块,被配置为对应其中扫描路径所在的反射角度发出光束;及

6、偏转角度放大模块,被配置为将mems振镜模块反射后的光束在对应偏转方向上的偏转角度放大预设倍数;

7、接收模组,被配置为感测来自所述视场范围的光信号,包括:

8、光电传感器,包括多个感光像素,被配置为响应光信号并输出相应的光感应信号;及

9、接收光学器件,被配置为将来自视场范围不同方位的光信号分别传输至对应的感光像素;

10、处理模块,被配置为处理光感应信号以获取三维信息;以及

11、控制模块,被配置为控制mems振镜模块依次偏转对光束的反射角度,控制光源模块对应其中偏转路径所在的反射角度发射光束,并根据光束的扫描方位控制对应的感光像素依序分时工作。

12、第二方面,本申请提供一种电子设备,包括应用模块及如上所述的mems振镜激光雷达系统。所述应用模块被配置为根据所述mems振镜激光雷达系统的检测结果实现相应的功能。

13、本申请的有益效果:

14、相较于通过机械转动方案和混合固态方案实现对光束的偏转,本申请通过mems振镜模块在预设偏转角度范围内实现光束的二维偏转扫描,不需要依赖易损坏和笨重的转动部件,具有更好的可靠性和尺寸紧凑的有益效果。



技术特征:

1.一种mems振镜激光雷达系统,其特征在于,被配置为沿预设扫描路径对视场范围进行三维信息感测,包括:

2.如权利要求1所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述感光像素包括至少一个光电转换器件。

3.如权利要求2所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述光电转换器件可以为单光子雪崩二极管、雪崩光电二极管或硅光电倍增管中的任意一种或多种的组合。

4.如权利要求1所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述mems振镜模块为二维mems振镜模块,被配置为沿第一方向和第二方向偏转对光束的反射角度。

5.如权利要求4所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述第一方向与第二方向相互垂直设置,所述第一方向为水平方向,所述第二方向为竖直方向;或者,

6.如权利要求4所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,将所述反射角度的偏转轨迹定义为mems振镜模块对光束的反射路径,所述反射路径包括多个第一分部和连接不同第一分部的多个第二分部,所述第一分部为平行于第一方向的线段,多个第一分部相互平行设置并沿第二方向依次间隔排布。

7.如权利要求6所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述第二分部为平行于第二方向的线段,所述第二分部分别连接相邻的两个第一分部位于同一侧的端部,相邻的两个第一分部上对光束的反射角度的偏转方向相反;或者,

8.如权利要求6所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,对整个视场范围的一帧检测包括多个扫描期以及连接相邻的两个扫描期的间歇期;其中,控制模块被配置为控制mems振镜模块和光源模块在一个扫描期沿其中的一个第一分部进行扫描感测,控制mems振镜模块在间歇期内将对光束的反射角度调整至开始对下一个第一分部进行扫描感测时光束对应的反射角度,以及控制光源模块在间歇期内停止发射光束。

9.如权利要求8所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述控制模块被配置为控制处理模块在间歇期内对扫描感测完上一个第一分部所获得的光感应信号数据进行处理。

10.如权利要求6所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述第一分部包括中间段及分别位于中间段相对两侧的第一段和第二段,所述mems振镜模块被配置为在中间段偏转光束反射角度的速度高于在第一段和第二段偏转光束反射角度的速度。

11.如权利要求10所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述第一分部包括中间段及分别位于中间段相对两侧的第一段和第二段,所述控制模块被配置为控制光源模块在扫描中间段时发射光束的频率高于在扫描第一段和第二段时发射光束的频率。

12.如权利要求6所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述第一分部包括中间段及分别位于中间段相对两侧的第一段和第二段,所述控制模块被配置为控制光源模块在扫描中间段时发射光束的功率高于在扫描第一段和第二段时发射光束的功率。

13.如权利要求6所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述第一分部包括中间段及分别位于中间段相对两侧的第一段和第二段,所述控制模块被配置为控制光源模块在扫描中间段时发射光束的次数低于在扫描第一段和第二段时发射光束的次数。

14.如权利要求1所述的mems振镜激光雷达系统,其特征在于,所述偏转角度放大模块包括一具有多个透镜的透镜组;或者,

15.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1-14任一项所述的mems振镜激光雷达系统,所述电子设备还包括应用模块,所述应用模块被配置为根据所述mems振镜激光雷达系统的检测结果实现相应的功能。


技术总结
本申请提供了一种MEMS振镜激光雷达系统,包括:发射模组、接收模组、处理模块及控制模块。发射模组包括MEMS振镜模块、光源模块及偏转角度放大模块。MEMS振镜模块分时依序偏转对光束的不同反射角度。光源模块对应其中扫描路径所在的反射角度发出光束。偏转角度放大模块将经反射偏转后光束在对应偏转方向上的偏转角度放大预设倍数。接收模组包括光电传感器和接收光学器件,接收光学器件将来自视场范围不同方位的光信号传输至光电传感器上的对应感光像素。处理模块用于根据感光像素输出的光感应信号获得三维信息。控制模块根据光束的扫描方位控制对应感光像素依序分时工作。本申请还提供包括MEMS振镜激光雷达系统的电子设备。

技术研发人员:黄诗华,莫良华,谷立民,李佳鹏
受保护的技术使用者:深圳阜时科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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