[发明专利]用于在两个维度上扫描激光雷达系统的方法和设备

说明书

一种扫描激光雷达系统，其包括：固定框架、第一平台和第一光电组件。第一光电组件包括安装在第一平台上的第一激光源和第一光电检测器。扫描激光雷达系统还包括：将第一平台柔性地联接至固定框架的第一挠曲组件，以及被配置成在基本上垂直于所述激光雷达系统的光轴的平面内在两个维度上相对于固定框架扫描第一平台的驱动机构。该扫描激光雷达系统还包括联接至驱动机构的控制器。该控制器被配置成使驱动机构在第一方向上以第一频率以及在第二方向上以第二频率扫描第一平台。该第二频率与第一频率相似但不相同。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年5月4日提交的申请名称为“Methods And Apparatuses ForScanning A Lidar System In Two Dimensions”的美国非临时专利申请15/971,548的权益，以及要求于2017年10月19日提交的申请名称为“Methods For Scanning AndOperating Three-Dimensional Systems”的美国临时专利申请62/574,549的权益，这两件申请的全部内容通过引用的方式并入本文。

背景技术

三维传感器可以应用在自动驾驶车辆、无人机、机器人、安保应用等领域中。扫描激光雷达(LIDAR)传感器可以以可承受的成本获得适合于这些应用的高的角分辨率。然而，需要一些改进的扫描设备和方法。

发明内容

根据本发明的一些实施例，一种扫描激光雷达系统可以包括固定框架、第一平台和第一光电组件。第一光电组件可以包括安装在第一平台上的第一激光源和第一光电检测器。扫描激光雷达系统还可以包括：将第一平台柔性地联接至固定框架的第一挠曲组件，以及驱动机构，该驱动机构被配置成相对于固定框架在基本上垂直于激光雷达系统的光轴的平面内在两个维度上扫描第一平台。扫描激光雷达系统还可以包括联接至驱动机构的控制器。该控制器可以被配置成使驱动机构在第一方向上以第一频率以及在第二方向上以第二频率扫描该第一平台。该第二频率与第一频率相似但不相同。在一些实施例中，第一频率与第二频率之比是有理数。在一些其他实施例中，第一频率与第二频率之比是无理数。

根据本发明的一些其他实施例，一种用于操作二维扫描激光雷达系统的谐振器结构可以包括固定框架，以及用于承载扫描激光雷达系统的第一光电组件的第一平台。第一光电组件可以包括第一激光源和第一光电检测器。谐振器结构还可以包括：第一组弹簧，其将第一平台柔性地联接至固定框架。第一组弹簧可以被配置成在两个正交方向上挠曲，从而在基本上垂直于扫描激光雷达系统的光轴的平面内在两个正交方向上扫描第一平台。第一组弹簧可以具有在两个正交方向中的第一方向上的第一谐振频率以及在两个正交方向中的第二方向上的第二谐振频率。第二谐振频率与第一谐振频率相似但不相同。在一些实施例中，第一组弹簧包括四个杆弹簧，四个杆弹簧中的每一个将第一平台的相应转角连接至固定框架。在一些实施例中，四个杆弹簧中的每一个经由柔性构件而可以连接至第一平台。柔性构件可以在第二方向上比在第一方向上的更加刚性。在一些其他实施例中，第一组弹簧中的每一个可以包括板弹簧。板弹簧可以是卷曲的。在一些实施例中，谐振器结构还可以包括第二平台和第二组弹簧，该第二组弹簧将第二平台柔性地联接至固定框架。第二组弹簧可以被配置成在两个正交方向上挠曲，从而在两个正交方向上扫描第二平台。第二平台的运动方向可以与第一平台的运动方向相对。在一些实施例中，第二平台可以承载扫描激光雷达系统的第二光电组件。第二光电组件可以包括第二激光源和第二光电检测器。