振镜、扫描成像系统、激光雷达及车辆的制作方法

本技术涉及扫描探测，尤其涉及一种振镜、扫描成像系统、激光雷达及车辆。

背景技术：

1、振镜包括线圈和镜片。其中，探测光经镜片的反射后、其光路发生变化。线圈则用于使镜片发生竖直旋转和水平旋转，从而通过改变镜片的位置，来实现二维扫描。

2、现有技术中，通电后的线圈在磁场中能够产生竖直旋转力和水平旋转力，镜片在竖直旋转力的驱动下实现竖直旋转、并在水平旋转力的驱动下实现水平旋转。但是，这种方式难以单独控制镜片的水平旋转和竖直旋转，使得镜片的水平旋转和竖直旋转受到彼此的干扰，产生串扰，从而降低振镜的扫描精度。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供了一种振镜、扫描成像系统、激光雷达及车辆。本技术提供的振镜通过第一线圈带动镜片绕第一轴线旋转，并通过第二线圈带动镜片绕第二轴线旋转，从而能够独立控制镜片的水平旋转和竖直旋转，避免两者之间产生串扰，提升振镜的扫描精度。

2、第一方面，本技术提供一种振镜。本技术提供的振镜包括固定座，第一承载件，第一线圈和两个第一连接件，两个第一连接件沿平行于第一轴线的方向相对设置，两个第一连接件均与固定座连接，第一承载件位于两个第一连接件之间且与两个第一连接件连接，第一承载件能够通过两个第一连接件相对固定座绕第一轴线转动，第一线圈固定于第一承载件；

3、振镜还包括第二承载件，第二线圈和两个第二连接件，两个第二连接件沿第二轴线相对设置，第二轴线的延伸方向垂直于第一轴线的延伸方向，两个第二连接件均与第一承载件连接，第二承载件位于两个第二连接件之间且与两个第二连接件连接，第二承载件能够通过两个第二连接件相对第一承载件绕第二轴线转动，第二线圈固定于第二承载件，第二线圈与第一线圈间隔设置；

4、振镜还包括镜片和磁性件，镜片与第二承载件连接，镜片能够在第二承载件的带动下相对第一承载件绕第二轴线转动，磁性件固定于固定座，至少部分磁性件位于第一线圈和第二线圈之间，磁性件用于提供磁场，通电后的第一线圈能够在磁场下运动并带动第一承载件绕第一轴线转动，和/或通电后的第二线圈能够在磁场下运动并带动第二承载件绕第二轴线转动。

5、在本技术中，振镜的磁性件位于第一线圈和第二线圈之间，复用了第一线圈和第二线圈之间的空间，能够减小振镜的体积。再者，将磁性件设置于第一线圈和第二线圈之间，使得磁性件与第二线圈之间的距离近，能够增大第二线圈在磁场中的作用力，增大镜片的振幅，提升振镜的检测范围；或通入较小的电流就能获得所需的驱动力，减小能源消耗。

6、此外，本技术提供的振镜的第一线圈和第二线圈共用一个磁性件，与给第一线圈和第二线圈分别设置相对应的磁性件相比，能够减小磁性件的数量，并减小磁性件的体积。

7、此外，本技术提供的振镜通过第一线圈带动镜片绕第一轴线旋转，并通过第二线圈带动镜片绕第二轴线旋转，从而能够独立控制镜片的水平旋转和竖直旋转，避免两者之间产生串扰，提升振镜的扫描精度。

8、一些实现方式中，第一线圈包括第一子线圈，第二子线圈，第三子线圈和第四子线圈，第一子线圈和第二子线圈沿平行于第二轴线的方向设置于其中一个第一连接件的两侧；第三子线圈和第四子线圈沿平行于第二轴线的方向设置于另一个第一连接件的两侧；

9、第一子线圈和第三子线圈沿平行于第一轴线的方向相对设置于第二线圈的两侧；第二子线圈和第四子线圈沿平行于第一轴线的方向相对设置于第二线圈的两侧；

10、通电后的第一子线圈和通电后的第三子线圈在磁场中受到的驱动力、与通电后的第二子线圈和通电后的第四子线圈在磁场中受到的驱动力方向相反，以使第一承载件相对固定座绕第一轴线转动。

11、在本实现方式中，通电后的第一子线圈和通电后的第二子线圈在磁场中受到方向相反的驱动力，以带动第一承载件相对固定座绕第一轴线转动。此外，流经第一子线圈以及第二子线圈中的有效电流均与磁场方向垂直，磁场的利用率高。

12、一些实现方式中，第一子线圈和第二子线圈组成第一线圈组，第三子线圈和第四子线圈组成第二线圈组；

13、磁性件包括第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件位于第一线圈组和第二线圈之间，第二磁性件位于第二线圈组和第二线圈之间。

14、在本实现方式中，第一子线圈具有两个，两个第一子线圈相对地设置于镜片两侧；和/或第二子线圈具有两个，两个第二子线圈相对地设置于镜片两侧。通过控制通入两个第一子线圈以及两个第二子线圈中的电流的大小，可以使得两个第一子线圈能够分别产生大小相等的作用力，两个第二子线圈也能够分别产生大小相等的作用力，使得第一承载件的受力均衡，以提升第一承载件的旋转稳定性，进而提升振镜的扫描精度。

15、此外，第一磁性件和第二磁性件用于提供第一磁场和第二磁场。流经第一子线圈、第二子线圈以及第二线圈中的有效电流均与磁场方向垂直，磁场的利用率高。

16、一些实现方式中，第一磁性件具有第一磁性面，第二磁性件具有第二磁性面，第一磁性面朝向第一线圈组，第二磁性面朝向第二线圈组，第一磁性面和第二磁性面均具有n极和s极，第一磁性面和第二磁性面的n极和s极均沿第三方向z堆叠设置，第三方向z垂直于第一轴线的延伸方向和第二轴线的延伸方向。

17、在本实现方式中，第一磁性面和第二磁性面均具有n极和s极，采用单面双极结构，通过单个磁性面即可产生磁场，磁性件占据的体积小，进一步减小振镜的体积。

18、一些实现方式中，磁性件还包括第三磁性件和第四磁性件，第三磁性件位于第一线圈组背向第一磁性件的一侧，且与第一磁性件相对设置，第四磁性件位于第二线圈组背向第二磁性件的一侧，且与第二磁性件相对设置。

19、在本实现方式中，第三磁性件和第一磁性件用于共同提供第二磁场，能够增大第二磁场的磁感应强度，从而增大第一子线圈和第二子线圈受到的作用力，从而增大第一转动件受到的旋转力矩，从而增大镜片的振幅，提升振镜的检测范围；或通入较小的电流就能获得所需的作用力，减小能源消耗。

20、一些实现方式中，第一磁性件具有第一磁性面，第二磁性件具有第二磁性面，第一磁性面朝向第一线圈组，第二磁性面朝向第二线圈组，第一磁性面和第二磁性面均具有n极和s极，第一磁性面和第二磁性面的n极和s极均沿第三方向z堆叠设置，第三方向z垂直于第一轴线的延伸方向和第二轴线的延伸方向；

21、第三磁性件具有朝向第一磁性件的第五磁性面，第四磁性件具有朝向第二磁性件的第六磁性面，第五磁性面和第六磁性面具有n极和s极，第五磁性面和第六磁性面的均沿第三方向z堆叠设置。

22、在本实现方式中，对应第一子线圈的两个侧边，分别设置两个方向相反的磁场，产生方向相同的两个作用力，能够进一步增大第一子线圈受到的作用力。

23、一些实现方式中，第一磁性件具有第一磁性面，第二磁性件具有第二磁性面，第一磁性面朝向第一线圈组，第二磁性面朝向第二线圈组，第一磁性面和第二磁性面均具有单个磁极；

24、第三磁性件具有朝向第一磁性件的第五磁性面，第四磁性件具有朝向第二磁性件的第六磁性面，第五磁性面和第六磁性面均具有单个磁极。

25、在本实现方式中，第一磁性面、第二磁性面、第五磁性面和第六磁性面均具有单个磁极，则第一磁性件、第二磁性件、第三磁性件及第四磁性件的体积小，使得磁性件的体积小，进一步减小了振镜的体积。

26、一些实现方式中，第一承载件的至少部分结构用于导电，以将来自振镜的外部供电设备的电信号传输至第一线圈和第二线圈。

27、在本实现方式中，通过第一承载件将电信号传输至第一线圈和第二线圈，既能够提升供电稳定性，还能够省去走线等其他用于传输电信号的结构，降低成本。本技术的实施例能够避免在第一转动件上设置走线等其他用于传输电信号的结构，从而减小第一转动件的重量。第一转动件的重量小，则通过较小的驱动力就能够使得第一转动件的运动达到所需的频率和幅度，而驱动力的降低使得所需的电流随之减小，从而降低能源消耗。

28、一些实现方式中，振镜还包括两个第三连接件，两个第三连接件沿第二轴线的方向设置，两个第三连接件均与第二承载件连接，镜片位于两个第三连接件之间且与两个第三连接件连接，镜片能够通过两个第三连接件相对第二承载件绕第二轴线转动。

29、在本实现方式中，通过将镜片与第二承载件间隔设置，使得镜片发生共振时的频率更高，继而能够在获得较大振幅的同时具有更高的频率，同时提升振镜的扫描范围和扫描精度。

30、此外，将镜片与第二承载件间隔设置，能够使得镜片在较大的固有频率下进行谐振运动，可以在一定程度内适当增大镜片的尺寸，从而在不会损失过多扫描频率的前提下，增大镜片的尺寸。振镜具有大的镜面尺寸能够以最大限度接受探测目标反射的探测光，从而获得高感测信噪比。

31、此外，将镜片与第二承载件通过第三连接件连接，使得镜片与第二承载件间隔设置的同时、还能够与第二承载件共振。

32、一些实现方式中，镜片与两个第三连接件为一体成型结构。

33、在本实现方式中，镜片与第三连接件可以为一体成型结构，能够省去镜片与第三连接件之间的连接结构或用于装载镜片的安装结构。由于镜片本身的重量小于连接结构或安装结构与镜片的重量之和，因而第三连接件直接带动镜片运动的方案，与第三连接件带动连接结构或安装结构与镜片一起运动的方案相比，第三连接件直接带动镜片运动的方案中镜片的固有频率高，从而提升振镜的扫描频率，并进一步提升包括本技术提供的振镜的显示系统的显示分辨率以及传感系统的检测精度。

34、一些实现方式中，镜片和两个第三连接件采用相同的材料。

35、在本实现方式中，镜片和第三连接件采用相同的材料，使得镜片和第三连接件之间不会因材料的不同产生热应力而导致应力集中的问题，提升镜片和第三连接件之间的连接强度。

36、一些实现方式中，第二线圈环绕镜片设置且包括依次相连的多条侧边，第二线圈的多条侧边包括第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边的延伸方向均平行于第二轴线的延伸方向，第一侧边和第二侧边沿平行于第一轴线的方向相对设置于镜片两侧，第一侧边和第二侧边的长度均大于镜片在第二轴线的延伸方向上的长度。

37、在本实现方式中，第一侧边和第二侧边在第二轴线的延伸方向上的尺寸均大于镜片在第二轴线的延伸方向上的尺寸，使得第二线圈受到较大的作用力，进而增大镜片的偏转角度，扩大振镜的扫描范围。

38、此外，第二线圈与镜片间隔设置，不会受到镜片的形状和尺寸的约束，可以对第二线圈的形状和尺寸进行设计，使得第二线圈具有尽可能长的有效长度，也即尽可能增大第一侧边和第二侧边的长度。

39、一些实现方式中，第二承载件环绕镜片设置且包括依次相连的多条侧边，第二承载件还设有加强件，加强件连接于第二承载件的多条侧边的任意两条侧边之间。

40、在本实现方式中，加强件能够提升第二承载件的结构稳定性，从而提升第二承载件的转动稳定性，进而提升镜片的运动稳定性，并提升振镜的扫描精度。

41、一些实现方式中，振镜还包括支撑件，支撑件的延伸方向平行于第一轴线，支撑件与固定座转动连接，支撑件与第一承载件固定连接。

42、在本实现方式中，支撑件能够在避免对探测光造成影响的同时、为镜片提供支撑，减少镜片的晃动，提升镜片的稳定性，进而提升振镜的扫描精度。

43、一些实现方式中，支撑件包括依次连接的第一段，第二段及第三段，第一段和第三段分别连接于固定座，第二段位于镜片背向探测光的一侧。

44、在本实现方式中，第二段位于镜片背向探测光的一侧，从而能够避免对支撑件遮挡探测光。

45、一些实现方式中，第一段，第二段和第三段均为圆柱体结构，第一段和第三段的外径大于第二段的外径。

46、在本实现方式中，位于镜片背向探测光的一侧的支撑件的第二段的外径较小，使得位于镜片背向探测光的一侧的支撑件的第二段与镜片之间距离较远，从而能够避免对支撑件对镜片的运动造成干涉。

47、一些实现方式中，两个第一连接件中的一者或两者包括沿平行于第二轴线的方向间隔设置的第一子连接件和第二子连接件，第一子连接件和第二子连接件分别设置于支撑件的两侧。

48、在本实现方式中，在第一转动件相对第一连接件旋转时，第一连接件能够发生扭着等弹性变形。第一子连接件和第二子连接件分别设置于支撑件的两侧，支撑件能够避让第一子连接件和第二子连接件，以避免对第一子连接件和第二子连接件的扭折等弹性变形产生干涉，从而避免对第一转动件的转动产生阻碍。

49、一些实现方式中，振镜还包括位置检测装置，位置检测装置用于检测镜片的位置。

50、在本实现方式中，位置检测装置用于检测镜片的位置，实现对镜片的位置的闭环控制，提升振镜的检测精度。

51、第二方面，本技术还提供一种振镜。本技术提供的振镜包括固定座，第一承载件、第一子线圈、第二子线圈和两个第一连接件，两个第一连接件沿平行于第一轴线的方向相对设置，两个第一连接件均与固定座连接，第一承载件位于两个第一连接件之间且与两个第一连接件连接，第一承载件能够通过两个第一连接件相对固定座绕第一轴线转动，第一子线圈和第二子线圈沿平行于第二轴线的方向设置于第一连接件的两侧、且均固定于第一承载件，第二轴线的延伸方向垂直于第一轴线的延伸方向；

52、振镜还包括第二承载件，第二线圈和两个第二连接件，两个第二连接件沿第二轴线相对设置，两个第二连接件均与第一承载件连接，第二承载件位于两个第二连接件之间且与两个第二连接件连接，第二承载件能够通过两个第二连接件相对第一承载件绕第二轴线转动，第二线圈固定于第二承载件；

53、振镜还包括镜片和磁性件，镜片与第二承载件连接，镜片能够在第二承载件的带动下相对第一承载件绕第二轴线转动，磁性件固定于固定座，磁性件用于提供磁场，通电后的第一子线圈和第二子线圈能够在磁场下运动并带动第一承载件绕第一轴线转动，和/或通电后的第二线圈能够在磁场下运动并带动第二承载件绕第二轴线转动。

54、在本技术中，通电后的第一子线圈和通电后的第二子线圈在磁场中受到方向相反的驱动力，以带动第一承载件相对固定座绕第一轴线转动。此外，流经第一子线圈以及第二子线圈中的有效电流均与磁场方向垂直，磁场的利用率高。

55、此外，本技术提供的振镜的第一线圈和第二线圈共用一个磁性件，与给第一线圈和第二线圈分别设置相对应的磁性件相比，能够减小磁性件的数量，并减小磁性件的体积。

56、此外，本技术提供的振镜通过第一线圈带动镜片绕第一轴线旋转，并通过第二线圈带动镜片绕第二轴线旋转，从而能够独立控制镜片的水平旋转和竖直旋转，避免两者之间产生串扰，提升振镜的扫描精度。

57、一些实现方式中，振镜还包括第三子线圈和第四子线圈，第一子线圈和第二子线圈沿平行于第二轴线的方向设置于其中一个第一连接件的两侧；第三子线圈和第四子线圈沿平行于第二轴线的方向设置于另一个第一连接件的两侧；

58、第一子线圈和第三子线圈沿平行于第一轴线的方向相对设置于第二线圈的两侧；第二子线圈和第四子线圈沿平行于第一轴线的方向相对设置于第二线圈的两侧；

59、通电后的第一子线圈和通电后的第三子线圈在磁场中受到的驱动力、与通电后的第二子线圈和通电后的第四子线圈在磁场中受到的驱动力方向相反，以使第一承载件相对固定座绕第一轴线转动。

60、在本实现方式中，通电后的第一子线圈和通电后的第二子线圈在磁场中受到方向相反的驱动力，以带动第一承载件相对固定座绕第一轴线转动。此外，流经第一子线圈以及第二子线圈中的有效电流均与磁场方向垂直，磁场的利用率高。

61、一些实现方式中，第一子线圈和第二子线圈组成第一线圈组，第三子线圈和第四子线圈组成第二线圈组；

62、磁性件包括第一磁性件和第二磁性件，第一磁性件位于第一线圈组和第二线圈之间，第二磁性件位于第二线圈组和第二线圈之间。

63、在本实现方式中，第一磁性件和第二磁性件用于提供第一磁场和第二磁场。流经第一子线圈、第二子线圈以及第二线圈中的有效电流均与磁场方向垂直，磁场的利用率高。

64、第三方面，本技术还提供一种振镜。本技术提供的振镜包括固定座，第一承载件，第一线圈和两个第一连接件，两个第一连接件沿平行于第一轴线的方向相对设置，两个第一连接件均与固定座连接，第一承载件位于两个第一连接件之间且与两个第一连接件连接，第一承载件能够通过两个第一连接件相对固定座绕第一轴线转动，第一线圈固定于第一承载件；

65、振镜还包括第二承载件，第二线圈和两个第二连接件，两个第二连接件沿第二轴线相对设置，第二轴线的延伸方向垂直于第一轴线的延伸方向，两个第二连接件均与第一承载件连接，第二承载件位于两个第二连接件之间且与两个第二连接件连接，第二承载件能够通过两个第二连接件相对第一承载件绕第二轴线转动，第二线圈固定于第二承载件；

66、振镜还包括两个第三连接件和镜片，两个第三连接件沿第二轴线的方向相对设置，两个第三连接件均与第二承载件连接，镜片位于两个第三连接件之间且与两个第三连接件连接，镜片能够通过两个第三连接件相对第二承载件绕第二轴线转动；

67、振镜还包括磁性件，磁性件固定于固定座，磁性件用于提供磁场，通电后的第一线圈能够在磁场下运动并带动第一承载件绕第一轴线转动，和/或通电后的第二线圈能够在磁场下运动并带动第二承载件绕第二轴线转动。

68、在本技术中，通过第二连接件将第二承载件的转动力矩传递至镜片。镜片在转动力矩的驱动下绕第二连接件旋转。第二承载件以一定的频率振动，并通过第二连接件带动镜片以相同的频率振动。当第二承载件的频率等于镜片的固有频率时，镜片产生共振，实现高频谐振运动。镜片产生共振时的幅度较大，从而增大振镜的扫描范围。

69、现有技术中，镜片和第二承载件组成一体结构，由第二承载件带动镜片运动。本技术的实施例中，将镜片与第二承载件间隔设置，通过第二连接件将第二承载件的转动力矩传递至镜片，带动镜片。

70、由于镜片的重量小于镜片和第二承载件组成的一体结构的重量。镜片的固有频率为第一固有频率，第二承载件组成的一体结构的固有频率为第二固有频率，也即第二承载件组成的一体结构中的镜片的固有频率为第二固有频率。由于结构的固有频率与结构的重量有关，结构的重量越大，意味着结构的惯性越大，则结构的固有频率越大，则第一固有频率大于第二固有频率。

71、因此，本技术的实施例中的镜片的第一固有频率、大于现有技术中的镜片的第二固有频率。通过将镜片与第二承载件间隔设置，使得镜片发生共振时的频率更高，继而能够在获得较大振幅的同时具有更高的频率，同时提升振镜的扫描范围和扫描精度。

72、此外，将镜片与第二承载件间隔设置，能够使得镜片在较大的固有频率下进行谐振运动，可以在一定程度内适当增大镜片的尺寸，从而在不会损失过多扫描频率的前提下，增大镜片的尺寸。振镜具有大的镜面尺寸能够以最大限度接受探测目标反射的探测光，从而获得高感测信噪比。

73、此外，本技术提供的振镜的第一线圈和第二线圈共用一个磁性件，与给第一线圈和第二线圈分别设置相对应的磁性件相比，能够减小磁性件的数量，并减小磁性件的体积。

74、此外，本技术提供的振镜通过第一线圈带动镜片绕第一轴线旋转，并通过第二线圈带动镜片绕第二轴线旋转，从而能够独立控制镜片的水平旋转和竖直旋转，避免两者之间产生串扰，提升振镜的扫描精度。

75、第四方面，本技术还提供一种扫描成像系统。本技术提供的扫描成像系统包括图像采集装置及振镜，图像采集装置用于接收由振镜反射的探测光。

76、在本技术中，扫描成像系统的振镜通过第一线圈带动镜片绕第一轴线旋转，并通过第二线圈带动镜片绕第二轴线旋转，从而能够独立控制镜片的水平旋转和竖直旋转，避免两者之间产生串扰，提升振镜的扫描精度。

77、第五方面，本技术还提供一种激光雷达。本技术提供的激光雷达包括激光器、探测器及振镜，激光器用于发出探测光，振镜用于将来自激光器的探测光反射至探测目标，探测光经探测目标反射后形成反射光；振镜还用于将反射光反射至探测器，探测器用于接收反射光。

78、在本技术中，激光雷达的振镜通过第一线圈带动镜片绕第一轴线旋转，并通过第二线圈带动镜片绕第二轴线旋转，从而能够独立控制镜片的水平旋转和竖直旋转，避免两者之间产生串扰，提升振镜的扫描精度。

79、第六方面，本技术还提供一种车辆。本技术提供的车辆包括车体和激光雷达，激光雷达安装于车体，车辆可以通过激光雷达来探测物体，实现对周围环境的感知。

80、在本技术中，车辆的振镜通过第一线圈带动镜片绕第一轴线旋转，并通过第二线圈带动镜片绕第二轴线旋转，从而能够独立控制镜片的水平旋转和竖直旋转，避免两者之间产生串扰，提升振镜的扫描精度。