MEMS振镜谐振角度光学检测组件的制作方法

mems振镜谐振角度光学检测组件
技术领域
1.本技术涉及激光雷达技术领域，尤其涉及一种mems振镜谐振角度光学检测组件。


背景技术：

2.激光雷达是以发射激光束探测目标物体的距离、方位、速度等特征量的雷达系统，近年来随着无人驾驶(包括自动驾驶车辆、agv、uav等)市场的蓬勃发展，对于激光雷达的需求日益增长。
3.随着技术的发展，将mems(micro-electro-mechanical system)振镜应用于激光雷达中作为激光束扫描元件，成为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，与传统的机械式光学扫描镜相比，具有重量轻、体积小、震荡频率高、无旋转部件等优势。相比电容或电压反馈方式检测反馈角度，使用光学反馈方式能够精确得出其工作过程中不同时间对应的扫描角度。但是光学检测组件中各元件需要足够精确的相对位置和角度关系，现有系统无法满足在结构简单的情况下实现高精度位置和角度需求。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供一种mems振镜谐振角度光学检测组件，结构简单且能够实现高精度位置和角度需求。
5.本技术各实施例提供的mems振镜谐振角度光学检测组件，包括固定架、激光器和角度检测探测器电路板。所述激光器和所述角度检测探测器电路板固定安装在所述固定架上，所述激光器用于向mems振镜的振镜反射面发射激光，所述角度检测探测器电路板用于探测所述振镜反射面反射回的反射光。
6.上述方案中，利用同一个固定架同时固定安装激光器和角度检测探测器电路板，方便装调，且能够容易地保证激光器和角度检测探测器电路之间的位置和角度关系，从而能够提高检测精度。
7.在一些实施例中，所述角度检测探测器电路板设有一正对所述激光器的通光孔，供所述激光器发射的激光通过；所述角度检测探测器电路板具有相反的电路板第一侧和电路板第二侧，所述电路板第一侧面向所述激光器，所述电路板第二侧背离所述激光器，所述电路板第二侧上设有用于检测所述反射光的探测器。
8.在一些实施例中，所述探测器包括水平条形探测器和竖直条形探测器，分别用于检测mems振镜在水平轴和竖直轴谐振而产生的反射光。采用了条形探测器，探测器检测范围广，对器件位置定位要求低。
9.在一些实施例中，所述固定架包括固定架底座以及与所述固定架底座固定连接的激光器支撑部和电路板支撑部，所述激光器固定在所述激光器支撑部上，所述角度检测探测器电路板固定在所述电路板支撑部上。
10.在一些实施例中，所述激光器支撑部上部设有激光器安装孔，所述激光器固定在
所述激光器安装孔内。
11.在一些实施例中，所述电路板支撑部上设有电路板固定面，所述电路板固定面设置在所述电路板支撑部面向所述激光器的一侧。
12.安装时只要将激光器插入激光器安装孔中定位，将角度检测电路板支撑在电路板固定面上定位，即可实现激光器和探测器相对于mems振镜的角度定位，因此上述固定架结构简单，装调效率高。
13.在一些实施例中，所述电路板固定面与所述激光器安装孔的轴线垂直。
14.在一些实施例中，所述电路板固定面和所述激光器安装孔的轴线都是倾斜设置的。
15.在一些实施例中，所述激光器支撑部从所述固定架底座的中部垂直向上延伸，所述电路板支撑部包括从所述固定架底座两侧垂直向上延伸的两个支撑件，每个支撑件设有一个所述的电路板固定面，所述通光孔位于两个所述支撑件之间。利用两个间隔的支撑件来定位角度检测探测器电路板，可以在不影响激光光路的情况下获得更稳固和精确的定位效果。
16.在一些实施例中，所述角度检测探测器电路板与所述激光器之间连接有电线，使得所述角度检测探测器电路板能够为所述激光器供电。
附图说明
17.图1是mems振镜振镜谐振角度光学检测组件一实施例的立体组合图。
18.图2是图1的mems振镜振镜谐振角度光学检测组件的固定架的立体图。
19.图3是图1的mems振镜谐振角度光学检测组件的角度检测探测器电路板的平面图。
20.元件标号说明：
21.mems振镜402、振镜反射面406、mems振镜谐振角度光学检测组件410、固定架426、激光器428、角度检测探测器电路板430、通光孔432、探测器434、水平条形探测器434a、竖直条形探测器434b、固定架底座436、激光器支撑部438、电路板支撑部440、安装通孔442、激光器安装孔444、电路板固定面446、电路板固定孔448、螺钉孔449、电路板第一侧450、电路板第二侧452、支撑件454
具体实施方式
22.下面，结合附图以及具体实施方式，对本技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
23.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外、顶部、底部
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
24.还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，该元件可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。
25.图1至图3例示了mems振镜谐振角度光学检测组件410一实施例的具体结构。本实
施例的谐振角度光学检测组件410用于实时检测mems振镜402的摆动角度，包括固定架426、激光器428和角度检测探测器电路板430。激光器428和角度检测探测器电路板430都固定安装在固定架426上，相对于mems振镜402的一振镜反射面406定位。
26.激光器428出射用于角度检测的激光，例如为半导体激光器。激光器428与角度检测探测器电路板430之间连接有电线，使得角度检测探测器电路板430能够为激光器428供电。
27.角度检测探测器电路板430设有通光孔432和探测器434。通光孔432正对激光器428设置，用于让激光器428出射的激光通过。角度检测探测器电路板430具有相反的电路板第一侧450和电路板第二侧452，电路板第一侧450面向激光器428，电路板第二侧452背离激光器428。探测器434设置在角度检测探测器电路板430面向mems振镜的振镜反射面406的一侧，也就是设置在电路板第二侧452。激光器428出射的激光经过角度检测探测器电路板430的通光孔432后，垂直入射至mems振镜的振镜反射面406，然后被振镜反射面406反射至位于电路板第二侧452的探测器434进行探测。
28.如图3，在所示的实施例中，探测器434包括水平条形探测器434a和竖直条形探测器434b，分别用于检测mems振镜在水平轴和竖直轴谐振而产生的反射光。激光光线入射至mems振镜中心，mems振镜振动过程中将光线反射后形成一定角度的扫描轨迹，该角度即为mems振镜振动幅值。设置在扫描轨迹上的多个探测位依次产生标志各自位置的电信号，依据此多路信号及各光电探测位的位置关系可计算出mems振镜振动幅值，即摆动角度。mems振镜402的摆动角度检测原理可参考公开号为cn107402061a的中国专利申请中公开的检测原理，本技术中的谐振角度光学检测组件410重点在于基于该原理提供一种结构设计方案，用于定位安装探测器434和激光器428，实现光学mems振镜角度检测，因此其检测原理不再赘述。本实施例采用条形探测器，探测器检测范围广，对器件位置定位要求低。
29.固定架426包括固定架底座436以及与固定架底座436固定连接的激光器支撑部438和电路板支撑部440。使用时，固定架底座436用于固定至振镜组件的一结构件上，例如振镜底座。在所示的实施例中，固定架底座436设有多个安装通孔442，以利用螺钉等紧固件固定安装至振镜组件的结构件。
30.在所示的实施例中，激光器支撑部438从固定架底座436中部垂直向上延伸，激光器支撑部438上部设有激光器安装孔444，激光器428穿过激光器安装孔444定位后，使用胶水固定。
31.电路板支撑部440从固定架底座436垂直向上延伸。电路板支撑部440上设有电路板固定面446和电路板固定孔448，角度检测探测器电路板430上设有对应的螺钉孔449。角度检测探测器电路板430贴靠在电路板固定面446上以进行角度定位，并利用螺钉与螺钉孔449、电路板固定孔448的配合紧固至电路板支撑部440上。电路板固定面446设置在电路板支撑部440背离振镜反射面406的一侧，也就是面向激光器428的一侧，角度检测探测器电路板430定位在激光器支撑部438和电路板支撑部440之间。在所示的实施例中，电路板支撑部440包括两个间隔的支撑件454，分别从固定架底座436的两侧垂直向上延伸。每个支撑件454上设有一个所述的电路板固定面446。角度检测探测器电路板430的通光孔432位于两个支撑件454之间。在各种实施例中，支撑件454可以呈杆状、板状或其他适合的形状。所示的实施例中利用两个支撑件454来定位角度检测探测器电路板430，可以获得更稳固和精确的
定位效果。
32.应当理解，以上描述的固定架426具体结构只是一种举例，在其他实施例中还可以采用其他结构，只要是利用一个固定架将激光器和角度检测探测器电路板同时固定，且确保激光器和角度检测探测器电路板之间的预定位置和角度关系即可。
33.激光器428被定位成垂直入射到mems振镜402的振镜反射面406。激光器安装孔444的轴线与电路板固定面446皆为倾斜设置，且两者是相互垂直的。其倾斜的角度可以根据mems振镜402的倾斜角度变化而变化。只要根据mems振镜402的倾斜角度正确设计了激光器安装孔444的轴线倾斜角度和电路板固定面446的倾斜角度，安装时将激光器428插入激光器安装孔444中定位，将角度检测电路板430支撑在电路板固定面446上定位，即可实现激光器428和探测器430相对于mems振镜402的角度定位，因此本实施例提供的固定架426结构简单，装调效率高。并且本实施例采用了条形探测器，探测器检测范围广，对器件位置定位要求低。
34.上述实施方式仅为本技术的例示性实施方式，不能以此来限定本技术保护的范围，本领域的技术人员在本技术的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本技术所要求保护的范围。