CN116047469A - 一种激光雷达及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种激光雷达及其控制方法，激光雷达包括激光出射装置、MEMS微镜组件以及驱动组件；激光出射装置用以向外发射探测激光；MEMS微镜组件用于接收自激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体、以及接收并反射自被测物体反射的反射激光，MEMS微镜组件包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元，各MEMS微镜单元均活动设置，各MEMS微镜单元在其四个侧边均设有连接引脚，多个MEMS微镜单元的同侧的多个连接引脚短接，以在其中一侧施加预设电压时，能够使得多个MEMS微镜单元同时朝对应侧旋转；驱动组件包括四个微机电驱动器，四个微机电驱动器用以分别对多个MEMS微镜单元的四个周侧的连接引脚施加电压；降低了激光雷达的制造成本；保证各所述MEMS微镜单元同步旋转。

Description

一种激光雷达及其控制方法

技术领域

本发明涉及激光雷达技术领域，尤其是一种激光雷达及其控制方法。

背景技术

激光雷达是自动驾驶领域的核心感知设备之一，可对周围环境进行实时感知，且在远距离的时候也具有厘米级别的分辨精度，可以满足自动驾驶感知的技术要求。激光雷达经过多次的技术迭代，现已发展出了多种技术方案和平台，并且具有不同的技术特点。以MEMS激光雷达为例，当前的MEMS激光雷达技术，基本都是采用单个MEMS微镜，配合阵列探测器和阵列光源实现三维实时扫描的效果，而微电机系统(Micro-ElectroMechanicalSystem，以下简称MEMS)微镜基于成熟的半导体加工工艺，可实现小型化和集成化的光束扫描方式；采用所述MEMS微镜单元，易于所述半固态激光雷达的快速应用和产业化。但此种技术的不足也很明显，那就是阵列探测器和阵列光源都较为昂贵，难以降低成本；即使在大批量生产的时候，虽然因为生产材料及工艺的原因，能够一定程度降低成本，但生产成本还是较高，从而限制其在自动驾驶领域的批量应用。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种激光雷达及其控制方法，旨在解决现有的MEMS激光雷达因生产成本较高而难以批量推广的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种激光雷达，包括：

激光出射装置，用以向外发射探测激光；

MEMS微镜组件，具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件用于接收自所述激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体、以及接收并反射自被测物体反射的反射激光，所述MEMS微镜组件包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元，各所述MEMS微镜单元均活动设置，多个所述MEMS微镜单元在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚，以在其中一侧的所述共同引脚上施加预设电压时，能够使得多个所述MEMS微镜单元同时朝对应侧旋转；以及，

驱动组件，包括四个微机电驱动器，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚，以分别对四个所述共同引脚施加电压。

可选地，各所述MEMS微镜单元在其四个侧边均设置有第一连接引脚，多个所述MEMS微镜单元上处于同侧的多个所述第一连接引脚短接，以形成对应侧的所述共同引脚；或者，

多个所述MEMS微镜单元中，相邻两个所述MEMS微镜单元之间通过转动轴连接，且相邻两个所述MEMS微镜单元之间设有第二连接引脚，多个所述MEMS微镜单元上处于同侧的多个所述第二连接引脚短接，以形成对应侧的所述共同引脚。

可选地，在多个所述MEMS微镜单元上，形成有探测接收区和发射接收区，所述探测接收区用于接收自所述激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体，所述发射接收区用于接收并反射自被测物体反射的反射激光。

可选地，多个所述MEMS微镜单元上形成有所述发射接收区，且处于中心部分的所述MEMS微镜单元组合形成所述探测接收区，所述发射接收区覆盖所述探测接收区，以使得所述反射激光在所述发射接收区上形成的反射光斑覆盖所述探测激光在所述探测接收区上形成的探测光斑。

可选地，多个所述MEMS微镜单元中，部分的所述MEMS微镜单元组合形成所述探测接收区，部分的所述MEMS微镜单元组合形成所述发射接收区，所述发射接收区和所述探测接收区并排设置。

可选地，所述多个MEMS微镜单元包括中心微镜以及多个周缘微镜，多个所述周缘微镜至少阵列布设于所述中心微镜的三个周侧，所述中心微镜用以形成探测接收区，用于接收自所述激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体，多个所述周缘微镜用以组合形成发射接收区，用于接收并反射自被测物体反射的反射激光。

可选地，所述激光雷达还包括角度检测组件，所述角度检测组件用以检测所述MEMS微镜组件在其四个周侧上的偏转角度。

可选地，所述激光出射装置包括：

激光器，其出射端用于向外发射探测激光；

发射光纤插针，设于所述激光器的出射端，用以接收自所述出射端发射的探测激光，并将探测激光转换为发散的探测激光射出；以及，

准直透镜，设于所述发射光纤插针的出光端，用以准直并发射自所述发射光纤插针发出的发散的探测激光；

其中，所述MEMS微镜组件设于所述准直透镜的出光侧，用以接收自所述准直透镜的出光侧发出的探测激光。

本发明还提供一种激光雷达的控制方法，所述激光雷达包括MEMS微镜组件、驱动组件以及角度检测组件，所述MEMS微镜组件具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元，多个所述MEMS微镜单元在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚，所述驱动组件包括四个微机电驱动器，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚，以分别对四个所述共同引脚施加电压；

所述激光雷达的控制方法的步骤，包括：

S10：控制处于所述第一侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第一侧旋转；

S20：获取所述MEMS微镜组件在所述第一侧上的第一偏转角度；

S30：当所述第一偏转角度达到第一预设偏转角度时，控制处于所述第二侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第二侧旋转；

S40：获取所述MEMS微镜组件在所述第二侧上的第二偏转角度；

S50：当所述第二偏转角度达到第二预设偏转角度时，控制处于所述第三侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第三侧旋转；

S60：获取所述MEMS微镜组件在所述第三侧上的第三偏转角度；

S70：当所述第三偏转角度达到第三预设偏转角度时，控制处于所述第四侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第四侧旋转；

S80：获取所述MEMS微镜组件在所述第四侧上的第四偏转角度；

S90：当所述第四偏转角度达到第四预设偏转角度时，重复S10~S80的步骤。

可选地，所述激光雷达的控制方法的步骤，包括：

S10'：获取所述激光雷达的发射光路信息和接收光路信息；

S20'：根据所述发射光路信息和所述接收光路信息，确定所述激光雷达的发射光路和接收光路是否共光轴；

S30'：当所述激光雷达的发射光路和接收光路不共光轴时，控制部分的所述MEMS微镜单元开启，使得在所述MEMS微镜组件上形成并排设置的发射接收区和探测接收区；

S40'：当所述激光雷达的发射光路和接收光路共光轴时，控制处于中心部分的所述MEMS微镜单元、以及环绕于其周侧的部分所述MEMS微镜单元开启，使得在所述MEMS微镜组件上形成发射接收区和探测接收区，其中，所述探测接收区处于中心位置，所述发射接收区覆盖所述探测接收区。

本发明的技术方案中，所述激光雷达包括激光出射装置、MEMS微镜组件以及驱动组件，所述MEMS微镜组件用于接收自所述激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体、以及接收并反射自被测物体反射的反射激光，所述MEMS微镜组件具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件，包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元，各所述MEMS微镜单元均活动设置，各所述MEMS微镜单元均活动设置，多个所述MEMS微镜单元在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚，以分别对四个所述共同引脚施加电压，以使得所述MEMS微镜组件能够依次朝向其四个周侧旋转；需要说明的是，采用多个所述MEMS微镜单元进行阵列组合，在保证光线接收和反射面积满足需要的同时，不需要增加所述MEMS微镜组件的驱动电压，易于实现和控制；并且，多个所述MEMS微镜单元的阵列设置，使得所述MEMS微镜组件具有更优的抗振动抗冲击性能，易于通过后续的严苛可靠性测试试验；再者，多个所述MEMS微镜单元均设计成二维旋转的方式，使得所述MEMS微镜组件也具有二维旋转的功能，因此，所述MEMS微镜组件可以实现所述激光雷达对光束的二维扫描，无需增加复杂的光学元件组合，不仅降低了所述激光雷达的复杂度，而且降低了所述激光雷达的制造成本；由于所述激光雷达需要进行大尺寸光斑的发射和接收，因此要求各所述MEMS微镜单元要保持旋转角度的一致性，本方案中的共同加电的设计可以保证各所述MEMS微镜单元的严格同步旋转；同时，各所述MEMS微镜单元共引脚的设计可以大大减少所述MEMS微镜组件内部的引脚和引线数量，极易完成引脚和引线的整体布局；而引脚和引线数量的减少，可以降低所述MEMS微镜组件的内部结构复杂度，从而提升所述MEMS微镜组件的整体占空比，进而提升光能反射率，优化测试距离；再者，各所述MEMS微镜单元共引脚的设计，使得所述激光雷达不需要采用价格昂贵的大阵列高压驱动电芯片，只需要使用价格低廉的单通道高压驱动芯片，有效地降低了所述激光雷达的整体成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的激光雷达一实施例的光路原理图；

图2为图1中的MEMS微镜结构（第一实施例）的结构示意图；

图3为图1中的MEMS微镜结构（第一实施例）的结构示意图；

图4为图1中的MEMS微镜结构（第一实施例）的光路示意图；

图5为本发明提供的激光雷达的控制方法第一实施例的流程图；

图6为本发明提供的激光雷达的控制方法第二实施例的流程图。

本发明提供的实施例附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	激光雷达	25	周缘微镜
1	激光出射装置	3	共同引脚
				11	激光器	4	驱动组件
12	发射光纤插针	5	反射元件
				13	准直透镜	6	探测装置
2	MEMS微镜组件	61	滤光元件
				21	MEMS微镜单元	62	接收透镜
22	探测接收区	63	探测器
				23	反射接收区	200	被测物体
24	中心微镜

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示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、运动情况等，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。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

激光雷达是自动驾驶领域的核心感知设备之一，可对周围环境进行实时感知，且在远距离的时候也具有厘米级别的分辨精度，可以满足自动驾驶感知的技术要求。激光雷达经过多次的技术迭代，现已发展出了多种技术方案和平台，并且具有不同的技术特点。以MEMS激光雷达为例，当前的MEMS激光雷达技术，基本都是采用单个MEMS微镜，配合阵列探测器和阵列光源实现三维实时扫描的效果。但此种技术的不足也很明显，那就是阵列探测器和阵列光源都较为昂贵，难以降低成本；即使在大批量生产的时候，虽然因为生产材料及工艺的原因，能够一定程度降低成本，但生产成本还是较高，从而限制其在自动驾驶领域的批量应用。

鉴于此，本发明提出一种激光雷达及其控制方法。图1至图4为激光雷达的具体实施例；图5至图6为激光雷达的控制方法的流程图。

请参阅图1至图4，所述激光雷达100包括激光出射装置1、MEMS微镜组件2以及驱动组件4；所述激光出射装置1用以向外发射探测激光；所述MEMS微镜组件2具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件用于接收自所述激光出射装置1出射的探测激光并反射至被测物体200、以及接收并反射自被测物体200反射的反射激光，所述MEMS微镜组件2包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元21，各所述MEMS微镜单元21均活动设置，多个所述MEMS微镜单元21在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚3，以在其中一侧的所述共同引脚3上施加预设电压时，能够使得多个所述MEMS微镜单元21同时朝对应侧旋转；所述驱动组件4包括四个微机电驱动器，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚3，以分别对四个所述共同引脚3施加电压。

本发明的技术方案中，所述激光雷达100包括激光出射装置1、MEMS微镜组件2以及驱动组件4，所述MEMS微镜组件2具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件，用于接收自所述激光出射装置1出射的探测激光并反射至被测物体200、以及接收并反射自被测物体200反射的反射激光，所述MEMS微镜组件2包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元21，各所述MEMS微镜单元21均活动设置，多个所述MEMS微镜单元21在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚3，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚3，以分别对四个所述共同引脚3施加电压，以使得所述MEMS微镜组件2能够依次朝向其四个周侧旋转；需要说明的是，采用多个所述MEMS微镜单元21进行阵列组合，在保证光线接收和反射面积满足需要的同时，不需要增加所述MEMS微镜组件2的驱动电压，易于实现和控制；并且，多个所述MEMS微镜单元21的阵列设置，使得所述MEMS微镜组件2具有更优的抗振动抗冲击性能，易于通过后续的严苛可靠性测试试验；再者，多个所述MEMS微镜单元21均设计成二维旋转的方式，使得所述MEMS微镜组件2也具有二维旋转的功能，因此，所述MEMS微镜组件2可以实现所述激光雷达100对光束的二维扫描，无需增加复杂的光学元件组合，不仅降低了所述激光雷达100的复杂度，而且降低了所述激光雷达100的制造成本；由于所述激光雷达100需要进行大尺寸光斑的发射和接收，因此要求各所述MEMS微镜单元21要保持旋转角度的一致性，本方案中的共同加电的设计可以保证各所述MEMS微镜单元21的严格同步旋转；同时，各所述MEMS微镜单元21共引脚的设计可以大大减少所述MEMS微镜组件2内部的引脚和引线数量，极易完成引脚和引线的整体布局；而引脚和引线数量的减少，可以降低所述MEMS微镜组件2的内部结构复杂度，从而提升所述MEMS微镜组件2的整体占空比，进而提升光能反射率，优化测试距离；再者，各所述MEMS微镜单元21共引脚的设计，使得所述激光雷达100不需要采用价格昂贵的大阵列高压驱动电芯片，只需要使用价格低廉的单通道高压驱动芯片，有效地降低了所述激光雷达100的整体成本。

具体地，请进一步参阅图3至图4，各所述MEMS微镜单元21在其四个侧边均设置有第一连接引脚，多个所述MEMS微镜单元21上处于同侧的多个所述第一连接引脚短接，以形成对应侧的所述共同引脚3；四个所述微机电驱动器分设于所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧以及所述第四侧，让所述第一侧上的微机电驱动器对同侧的所述共同引脚3施加电压时，所述MEMS微镜组件2朝向所述第一侧旋转；让所述第二侧上的微机电驱动器对同侧的所述共同引脚3施加电压时，所述MEMS微镜组件2朝向所述第二侧旋转；让所述第三侧上的微机电驱动器对同侧的所述共同引脚3施加电压时，所述MEMS微镜组件2朝向所述第三侧旋转；让所述第四侧上的微机电驱动器对同侧的所述共同引脚3施加电压时，所述MEMS微镜组件2朝向所述第四侧旋转。

同时，为了保证各所述MEMS微镜单元21空间旋转的一致性，在本发明的另一个实施例中，在多个所述MEMS微镜单元21中，相邻两个所述MEMS微镜单元21之间通过转动轴连接，且相邻两个所述MEMS微镜单元21之间设有第二连接引脚，多个所述MEMS微镜单元21上处于同侧的多个所述第二连接引脚短接，以形成对应侧的所述共同引脚3；如此，不仅可以保证各所述MEMS微镜单元21的结构一致性；而且，在驱动电压一致的情况下，各所述MEMS微镜单元21的转动参数也是一致的，因此，各所述MEMS微镜单元21的同步性可以得到进一步保证。

具体地，多个所述MEMS微镜单元21上形成有探测接收区22和发射接收区23，所述探测接收区23用于接收自所述激光出射装置1出射的探测激光并探测激光反射至被测物体200，所述发射接收区23用于接收并反射自被测物体200反射的反射激光；也就是说，所述探测激光自所述激光出射装置1发出，射向所述MEMS微镜组件2上的探测接收区22，所述探测激光自所述探测接收区22反射至被测物体200，所述探测激光到达被测物体200后，经过漫反射，返回所述MEMS微镜组件2的发射接收区23，所述发射接收区23用于接收并反射所述反射激光，如此，完成光束的接收和反射。

更具体地，多个所述MEMS微镜单元21上形成有所述发射接收区23，且处于中心部分的所述MEMS微镜单元21组合形成所述探测接收区22，所述发射接收区23覆盖所述探测接收区22，以使得所述反射激光在所述发射接收区23上形成的反射光斑覆盖所述探测激光在所述探测接收区22上形成的探测光斑；由于所述反射激光在所述发射接收区23上形成的反射光斑覆盖所述探测激光在所述探测接收区22上形成的探测光斑，因此可以保证所述MEMS微镜组件2处于任何旋转角度时，所述反射光斑和所述探测光斑依然可以保证稳定的光轴一致，从而不影响测试距离。

具体地，为了满足探测和反射的光路不共光轴，在本发明的另外实施例中，多个所述周缘微镜25阵列布设于所述中心微镜24的三个周侧；如此，所述探测光斑和所述反射光斑可以没有重叠区域，也可以使得所述MEMS微镜组件2进行光路信号的旋转扫描。

在另一实施例中，多个所述MEMS微镜单元21中，部分的所述MEMS微镜单元21组合形成所述探测接收区22，部分的所述MEMS微镜单元21组合形成所述发射接收区23，所述发射接收区23和所述探测接收区22并排设置；如此，所述探测光斑和所述反射光斑可以没有重叠区域，也可以使得所述MEMS微镜组件2进行光路信号的旋转扫描。

在提升所述MEMS微镜组件2的整体占空比的前提下，为了进一步提升测试距离，并尽可能地减小因各所述MEMS微镜单元21之间的间隙而引起的杂散光，在本发明的在另一实施例中，所述多个MEMS微镜单元21包括中心微镜24以及多个周缘微镜25，多个所述周缘微镜25至少阵列布设于所述中心微镜24的三个周侧，所述中心微镜24用以形成探测接收区22，用于接收自所述激光出射装置1出射的探测激光并反射至被测物体200，多个所述周缘微镜25用以组合形成发射接收区23，用于接收并反射自被测物体200反射的反射激光；如此，对所述探测接收区22的设置做进一步的优化，将所述中心微镜24覆盖的区域设置为所述探测接收区22；将多个所述周缘微镜25覆盖的区域设置为所述发射接收区23；不仅可以提升所述探测光斑的反射效率，消除因各所述MEMS微镜单元21之间的间隙而引起的杂散光的干扰，提升所述激光雷达100的近处指标；而且，由于所述中心微镜24以及多个所述周缘微镜25依然是采用公用所述共同引脚3和引线的设计，因此可以保证各所述MEMS微镜单元21旋转的一致性和易控制性。

在本发明中，所述激光雷达100还包括角度检测组件，所述角度检测组件用以检测所述MEMS微镜组件2在其四个周侧上的偏转角度。

具体地，各所述微机电驱动器包括单通道高压驱动芯片；采用所述单通道高压驱动芯片替换大阵列高压驱动电芯片，能够有效地降低了所述激光雷达100的整体成本。

在本发明中，所述激光出射装置1包括激光器11、发射光纤插针12以及准直透镜13；所述激光器11的出射端用于向外发射探测激光；所述发射光纤插针12设于所述激光器11的出射端，用以接收自所述出射端发射的探测激光，并将探测激光转换为发散的探测激光射出；所述准直透镜13设于所述发射光纤插针12的出光端，用以准直并发射自所述发射光纤插针12发出的发散的探测激光；其中，所述MEMS微镜组件2设于所述准直透镜13的出光侧，用以接收自所述准直透镜13的出光侧发出的探测激光。

具体地，所述激光雷达100还包括设于所述准直透镜13的出光侧的反射元件5，所述反射元件5的反光侧朝向所述MEMS微镜组件2倾斜设置，以将自所述准直透镜13的出光侧发出的探测激光反射至所述MEMS微镜组件2。

同时，所述激光雷达100还包括还包括探测装置6，所述探测装置6包括滤光元件61、接收透镜62以及探测器63；所述滤光元件61的入光侧与所述MEMS微镜组件2相对设置；所述接收透镜62设于所述滤光元件61的出光侧，用以汇聚并发射自所述滤光元件61出光侧发出的反射激光；所述探测器63的激光接收端设于所述接收透镜62的出光侧，用以接收自所述接收透镜62的出光侧发出的汇聚的反射激光。

也就是说，所述激光器11的出射端发出的探测激光，经过所述发射光纤插针12后，变成发散的探测激光在自由空间传输，发散的探测激光经过所述准直透镜13准直后，射入所述反射元件5，所述探测激光经所述反射元件5反射后，射向所述MEMS微镜组件2，并经由所述MEMS微镜组件2的探测接收区22反射至被测物体200，所述探测激光到达被测物体200后，经过漫反射成为所述反射激光后，返回所述MEMS微镜组件2的发射接收区23，经由所述MEMS微镜组件2的发射接收区23反射至所述滤光元件61，经所述滤光元件61滤光后，再经过所述接收透镜62聚光，最终射向所述探测器63的激光接收端，所述反射激光被所述探测器63接收后，在所述探测器63内完成光信号的光电转换，将返回光波信号和发射光波信号进行比较，进而可以得到目标与所述激光雷达100之间的相对距离，从而完成探测。

基于上述的激光雷达100的结构，本发明还提供一种激光雷达的控制方法。

请参阅图5，图5为本发明提供的激光雷达的控制方法的第一实施例。

所述激光雷达包括MEMS微镜组件、驱动组件以及角度检测组件，所述MEMS微镜组件具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元，多个所述MEMS微镜单元在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚，所述驱动组件包括四个微机电驱动器，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚，以分别对四个所述共同引脚施加电压；

所述激光雷达的控制方法的步骤，包括：

S10：控制处于所述第一侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第一侧旋转；

S20：获取所述MEMS微镜组件在所述第一侧上的第一偏转角度；

S30：当所述第一偏转角度达到第一预设偏转角度时，控制处于所述第二侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第二侧旋转；

S40：获取所述MEMS微镜组件在所述第二侧上的第二偏转角度；

S50：当所述第二偏转角度达到第二预设偏转角度时，控制处于所述第三侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第三侧旋转；

S60：获取所述MEMS微镜组件在所述第三侧上的第三偏转角度；

S70：当所述第三偏转角度达到第三预设偏转角度时，控制处于所述第四侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第四侧旋转；

S80：获取所述MEMS微镜组件在所述第四侧上的第四偏转角度；

S90：当所述第四偏转角度达到第四预设偏转角度时，重复S10~S80的步骤。

在本实施例中，让所述第一侧上的微机电驱动器对同侧的所述接电引脚施加电压，所述MEMS微镜组件朝向所述第一侧旋转；在旋转第一预设偏转角度后，让所述第二侧上的微机电驱动器对同侧的所述接电引脚施加电压，所述MEMS微镜组件朝向所述第二侧旋转；在旋转第二预设偏转角度后，让所述第三侧上的微机电驱动器对同侧的所述接电引脚施加电压，所述MEMS微镜组件朝向所述第三侧旋转；在旋转第三预设偏转角度后，让所述第四侧上的微机电驱动器对同侧的所述接电引脚施加电压，所述MEMS微镜组件朝向所述第四侧旋转，在旋转第四预设偏转角度后，重复上述动作，如此实现所述MEMS微镜组件在二维上进行光路信号的旋转扫描；由于所述激光雷达需要进行大尺寸光斑的发射和接收，因此要求各所述MEMS微镜单元要保持旋转角度的一致性，本方案中的共同加电的设计可以保证各所述MEMS微镜单元的严格同步旋转；同时，各所述MEMS微镜单元共引脚的设计可以大大减少所述MEMS微镜组件内部的引脚和引线数量，极易完成引脚和引线的整体布局；而引脚和引线数量的减少，可以降低所述MEMS微镜组件的内部结构复杂度，从而提升所述MEMS微镜组件的整体占空比，进而提升光能反射率，优化测试距离；再者，各所述MEMS微镜单元共引脚的设计，使得所述激光雷达不需要采用价格昂贵的大阵列高压驱动电芯片，只需要使用价格低廉的单通道高压驱动芯片，有效地降低了所述激光雷达的整体成本。

请参阅图6，图6为本发明提供的激光雷达的控制方法的第二实施例。

所述激光雷达的控制方法的步骤，包括：

S10'：获取所述激光雷达的发射光路信息和接收光路信息；

S20'：根据所述发射光路信息和所述接收光路信息，确定所述激光雷达的发射光路和接收光路是否共光轴；

S30'：当所述激光雷达的发射光路和接收光路不共光轴时，控制部分的所述MEMS微镜单元开启，使得在所述MEMS微镜组件上形成并排设置的发射接收区和探测接收区；

S40'：当所述激光雷达的发射光路和接收光路共光轴时，控制处于中心部分的所述MEMS微镜单元、以及环绕于其周侧的部分所述MEMS微镜单元开启，使得在所述MEMS微镜组件上形成发射接收区和探测接收区，其中，所述探测接收区处于中心位置，所述发射接收区覆盖所述探测接收区。

在本实施例中，当所述激光雷达的发射光路和接收光路不共光轴时，所述MEMS微镜组件上形成并排设置的发射接收区和探测接收区，从而使得所述探测光斑和所述反射光斑可以没有重叠区域，满足探测和反射的光路不共光轴的情况；当所述激光雷达的发射光路和接收光路共光轴时，在所述MEMS微镜组件上形成发射接收区和探测接收区，其中，所述探测接收区处于中心位置，所述发射接收区覆盖所述探测接收区；由于所述反射激光在所述发射接收区上形成的反射光斑覆盖所述探测激光在所述探测接收区上形成的探测光斑，因此可以保证所述MEMS微镜组件处于任何旋转角度时，所述反射光斑和所述探测光斑依然可以保证稳定的光轴一致，从而不影响测试距离；如此，通过调整所述MEMS微镜组件的各个所述MEMS微镜单元的开启位置，以使得所述MEMS微镜组件适用于不用的应用场景；从而提高所述激光雷达实用性。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光雷达，其特征在于，包括：

激光出射装置，用以向外发射探测激光；

MEMS微镜组件，具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件用于接收自所述激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体、以及接收并反射自被测物体反射的反射激光，所述MEMS微镜组件包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元，各所述MEMS微镜单元均活动设置，多个所述MEMS微镜单元在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚，以在其中一侧的所述共同引脚上施加预设电压时，能够使得多个所述MEMS微镜单元同时朝对应侧旋转；以及，

驱动组件，包括四个微机电驱动器，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚，以分别对四个所述共同引脚施加电压。

2.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，各所述MEMS微镜单元在其四个侧边均设置有第一连接引脚，多个所述MEMS微镜单元上处于同侧的多个所述第一连接引脚短接，以形成对应侧的所述共同引脚；或者，

多个所述MEMS微镜单元中，相邻两个所述MEMS微镜单元之间通过转动轴连接，且相邻两个所述MEMS微镜单元之间设有第二连接引脚，多个所述MEMS微镜单元上处于同侧的多个所述第二连接引脚短接，以形成对应侧的所述共同引脚。

3.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，在多个所述MEMS微镜单元上，形成有探测接收区和发射接收区，所述探测接收区用于接收自所述激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体，所述发射接收区用于接收并反射自被测物体反射的反射激光。

4.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，多个所述MEMS微镜单元上形成有所述发射接收区，且处于中心部分的所述MEMS微镜单元组合形成所述探测接收区，所述发射接收区覆盖所述探测接收区，以使得所述反射激光在所述发射接收区上形成的反射光斑覆盖所述探测激光在所述探测接收区上形成的探测光斑。

5.根据权利要求3所述的激光雷达，其特征在于，多个所述MEMS微镜单元中，部分的所述MEMS微镜单元组合形成所述探测接收区，部分的所述MEMS微镜单元组合形成所述发射接收区，所述发射接收区和所述探测接收区并排设置。

6.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述多个MEMS微镜单元包括中心微镜以及多个周缘微镜，多个所述周缘微镜至少阵列布设于所述中心微镜的三个周侧，所述中心微镜用以形成探测接收区，用于接收自所述激光出射装置出射的探测激光并反射至被测物体，多个所述周缘微镜用以组合形成发射接收区，用于接收并反射自被测物体反射的反射激光。

7.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光雷达还包括角度检测组件，所述角度检测组件用以检测所述MEMS微镜组件在其四个周侧上的偏转角度。

8.根据权利要求1所述的激光雷达，其特征在于，所述激光出射装置包括：

激光器，其出射端用于向外发射探测激光；

发射光纤插针，设于所述激光器的出射端，用以接收自所述出射端发射的探测激光，并将探测激光转换为发散的探测激光射出；以及，

准直透镜，设于所述发射光纤插针的出光端，用以准直并发射自所述发射光纤插针发出的发散的探测激光；

其中，所述MEMS微镜组件设于所述准直透镜的出光侧，用以接收自所述准直透镜的出光侧发出的探测激光。

9.一种激光雷达的控制方法，其特征在于，所述激光雷达包括MEMS微镜组件、驱动组件以及角度检测组件，所述MEMS微镜组件具有第一侧、第二侧、第三侧和第四侧，所述MEMS微镜组件包括呈二维阵列布设的多个MEMS微镜单元，多个所述MEMS微镜单元在所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧上分别形成有四个共同引脚，所述驱动组件包括四个微机电驱动器，四个所述微机电驱动器用以分别电连接于四个所述共同引脚，以分别对四个所述共同引脚施加电压；

所述激光雷达的控制方法的步骤，包括：

S10：控制处于所述第一侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第一侧旋转；

S20：获取所述MEMS微镜组件在所述第一侧上的第一偏转角度；

S30：当所述第一偏转角度达到第一预设偏转角度时，控制处于所述第二侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第二侧旋转；

S40：获取所述MEMS微镜组件在所述第二侧上的第二偏转角度；

S50：当所述第二偏转角度达到第二预设偏转角度时，控制处于所述第三侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第三侧旋转；

S60：获取所述MEMS微镜组件在所述第三侧上的第三偏转角度；

S70：当所述第三偏转角度达到第三预设偏转角度时，控制处于所述第四侧上的所述微机电驱动器启动，使所述MEMS微镜组件朝向所述第四侧旋转；

S80：获取所述MEMS微镜组件在所述第四侧上的第四偏转角度；

S90：当所述第四偏转角度达到第四预设偏转角度时，重复S10~S80的步骤。

10.根据权利要求9所述的激光雷达的控制方法，其特征在于，所述激光雷达的控制方法的步骤，包括：

S10'：获取所述激光雷达的发射光路信息和接收光路信息；

S20'：根据所述发射光路信息和所述接收光路信息，确定所述激光雷达的发射光路和接收光路是否共光轴；

S30'：当所述激光雷达的发射光路和接收光路不共光轴时，控制部分的所述MEMS微镜单元开启，使得在所述MEMS微镜组件上形成并排设置的发射接收区和探测接收区；

S40'：当所述激光雷达的发射光路和接收光路共光轴时，控制处于中心部分的所述MEMS微镜单元、以及环绕于其周侧的部分所述MEMS微镜单元开启，使得在所述MEMS微镜组件上形成发射接收区和探测接收区，其中，所述探测接收区处于中心位置，所述发射接收区覆盖所述探测接收区。

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