本申請(qǐng)涉及激光雷達(dá)，特別涉及一種全景掃描激光雷達(dá)裝置及制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前自動(dòng)駕駛車(chē)輛中常用的激光雷達(dá)系統(tǒng)主要包括旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)和固態(tài)激光雷達(dá)兩大類(lèi)。旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)360度水平視場(chǎng)角（fov），但其存在機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜、易損壞、成本高、體積大且功耗較高。盡管其能夠提供全方位的環(huán)境感知，但不利于車(chē)輛的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

2、固態(tài)激光雷達(dá)則通過(guò)電子掃描實(shí)現(xiàn)環(huán)境感知，沒(méi)有機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，具有較高的可靠性和小型化的優(yōu)勢(shì)。然而，當(dāng)前大多數(shù)固態(tài)激光雷達(dá)的掃描幅度有限，通常不超過(guò)120度，難以覆蓋360度視場(chǎng)。這意味著為了實(shí)現(xiàn)全方位的感知，自動(dòng)駕駛車(chē)輛必須安裝多個(gè)激光雷達(dá)單元，這不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，還帶來(lái)了對(duì)準(zhǔn)和校準(zhǔn)的問(wèn)題，影響了傳感器系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。

3、此外，現(xiàn)有的固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)在高速度和高分辨率的情況下，往往存在功耗高和散熱難的問(wèn)題，限制了其在小型化和高效能的自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中的應(yīng)用。

4、綜上，現(xiàn)有技術(shù)主要存在以下不足之處：

5、1.旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、體積大、功耗高，易損壞。

6、2.固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)掃描幅度有限，難以實(shí)現(xiàn)360度全方位感知。

7、3.為實(shí)現(xiàn)全方位感知，需安裝多個(gè)激光雷達(dá)單元，增加了系統(tǒng)復(fù)雜性和成本，并帶來(lái)了對(duì)準(zhǔn)和校準(zhǔn)的問(wèn)題。

8、4.高速度高分辨率的固態(tài)激光雷達(dá)功耗高，散熱難，限制了其應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N全景掃描激光雷達(dá)裝置及制備方法，其優(yōu)點(diǎn)是所提供的全景掃描激光雷達(dá)裝置通過(guò)微多邊形掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了360度全方位掃描，有效地減少了激光雷達(dá)單元的數(shù)量，有利于簡(jiǎn)化雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)。

2、本申請(qǐng)的技術(shù)方案如下：

3、一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N全景掃描激光雷達(dá)裝置，包括鏡體和基座，所述鏡體可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置于基座上；

4、所述基座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括弧形靜電梳齒、彈簧及連接件，所述弧形靜電梳齒包括第一梳齒和第二梳齒，所述彈簧與第二梳齒連接，所述連接件一端連接第二梳齒，另一端連接所述鏡體；

5、所述驅(qū)動(dòng)器用于在給定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)鏡體轉(zhuǎn)動(dòng)。

6、進(jìn)一步的，所述鏡體為金字塔形狀的多面體結(jié)構(gòu)。

7、進(jìn)一步的，所述基座上設(shè)有第一錨定件和第二錨定件，所述第一梳齒的一端連接于第一錨定件，所述彈簧的一端連接與第二錨定件。

8、進(jìn)一步的，所述彈簧為v型懸臂梁構(gòu)型，一端連接于第二錨定件，另一端連接于連接件，彈簧在鏡體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生形變。

9、進(jìn)一步的，所述驅(qū)動(dòng)器中包括四組弧形靜電梳齒、彈簧及連接件，等角度間隔設(shè)置于鏡體的周向位置。

10、進(jìn)一步的，所述鏡體的底部設(shè)有轉(zhuǎn)鏡基座，連接件連接于轉(zhuǎn)鏡基座，且連接件與轉(zhuǎn)鏡基座相切。

11、又一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N全景掃描激光雷達(dá)裝置的制備方法，用于制備如上所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置，包括以下步驟：

12、s1：在第一絕緣層上硅片晶圓上，通過(guò)光刻、刻蝕制備出鏡體；

13、s11：第一絕緣層上硅片晶圓在支撐層通過(guò)光刻和濕法刻蝕獲得鏡體的金字塔形狀的多邊形面；

14、s12：在第一絕緣層上硅片晶圓的正面進(jìn)行光刻和刻蝕獲得鏡體的轉(zhuǎn)鏡基座

15、s2：在第二絕緣層上硅片晶圓上，通過(guò)光刻、刻蝕制備出帶有驅(qū)動(dòng)器的基座；

16、s21：在第二絕緣層上硅片晶圓的正面進(jìn)行光刻和深腔刻蝕獲得基座上的驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)；

17、s22：在第二絕緣層上硅片晶圓的背面進(jìn)行光刻和深腔刻蝕去除多余材料獲得基座；

18、s3：將鏡體和基座進(jìn)行鍵合。

19、又一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N激光雷達(dá)，包括如上所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置。

20、綜上所述，本申請(qǐng)的有益效果有：

21、1、全方位掃描能力：通過(guò)基于mems技術(shù)的微多邊形設(shè)計(jì)，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了360度水平視場(chǎng)角（fov）的全方位光束掃描，克服了傳統(tǒng)固態(tài)激光雷達(dá)系統(tǒng)掃描范圍受限的問(wèn)題，避免了為實(shí)現(xiàn)全方位感知而需安裝多個(gè)激光雷達(dá)單元的復(fù)雜性和成本。

22、2、系統(tǒng)簡(jiǎn)化與成本降低：傳統(tǒng)的多激光雷達(dá)配置增加了自動(dòng)駕駛車(chē)輛傳感器系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本。本發(fā)明通過(guò)單個(gè)微多邊形激光雷達(dá)實(shí)現(xiàn)全方位掃描，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)架構(gòu)，顯著降低了安裝和維護(hù)成本。

23、3、高速度與高分辨率：本發(fā)明利用徑向梳狀驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)微多邊形的高速旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)高速度的光束掃描。同時(shí)，微多邊形的設(shè)計(jì)使得在高分辨率下的光束掃描更加穩(wěn)定，有效提高了環(huán)境感知的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。

24、4、小型化與可靠性：本發(fā)明通過(guò)將多邊形設(shè)計(jì)微型化至半導(dǎo)體器件級(jí)別，使得激光雷達(dá)系統(tǒng)體積小、重量輕，適合安裝在空間有限的自動(dòng)駕駛車(chē)輛上。mems技術(shù)的應(yīng)用消除了機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，顯著提高了系統(tǒng)的可靠性和使用壽命。

25、5、批量生產(chǎn)與一致性：本發(fā)明采用兩片soi晶圓的制造流程，使得微多邊形能夠在晶圓級(jí)別實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。這不僅降低了制造成本，還保證了產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量控制，使得高性能激光雷達(dá)系統(tǒng)的普及成為可能。

26、6、能耗優(yōu)化與散熱改進(jìn)：相比傳統(tǒng)的機(jī)械旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)，本發(fā)明的微多邊形激光雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)mems技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效能量利用，降低了系統(tǒng)的功耗。同時(shí)，微型化設(shè)計(jì)也有助于改進(jìn)散熱性能，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

27、7、光學(xué)性能提升：微多邊形的單晶硅機(jī)械支撐結(jié)構(gòu)和精密的制造工藝，保證了光束掃描過(guò)程中出色的光學(xué)性能，減少了對(duì)準(zhǔn)困難和光學(xué)性能不穩(wěn)定的問(wèn)題，提高了環(huán)境感知的準(zhǔn)確性。

28、通過(guò)上述有益效果，本發(fā)明顯著提升了激光雷達(dá)系統(tǒng)在自動(dòng)駕駛車(chē)輛中的應(yīng)用性能，提供了一種高效、可靠、經(jīng)濟(jì)的全方位環(huán)境感知解決方案，有利于推動(dòng)自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展和普及。

技術(shù)特征：

1.一種全景掃描激光雷達(dá)裝置，其特征在于，包括鏡體和基座，所述鏡體可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置于基座上；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置，其特征在于，所述鏡體為金字塔形狀的多面體結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置，其特征在于，所述基座上設(shè)有第一錨定件和第二錨定件，所述第一梳齒的一端連接于第一錨定件，所述彈簧的一端連接與第二錨定件。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置，其特征在于，所述彈簧為v型懸臂梁構(gòu)型，一端連接于第二錨定件，另一端連接于連接件，彈簧在鏡體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生形變。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)器中包括四組弧形靜電梳齒、彈簧及連接件，等角度間隔設(shè)置于鏡體的周向位置。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置，其特征在于，所述鏡體的底部設(shè)有轉(zhuǎn)鏡基座，連接件連接于轉(zhuǎn)鏡基座，且連接件與轉(zhuǎn)鏡基座相切。

7.一種全景掃描激光雷達(dá)裝置的制備方法，用于制備如權(quán)利要求6所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置，其特征在于，包括以下步驟：

8.一種激光雷達(dá)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)所述的全景掃描激光雷達(dá)裝置。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種全景掃描激光雷達(dá)裝置及制備方法，包括鏡體和基座，所述鏡體可轉(zhuǎn)動(dòng)的設(shè)置于基座上；所述基座上設(shè)有驅(qū)動(dòng)器，所述驅(qū)動(dòng)器包括弧形靜電梳齒、彈簧及連接件，所述弧形靜電梳齒包括第一梳齒和第二梳齒，所述彈簧與第二梳齒連接，所述連接件一端連接第二梳齒，另一端連接所述鏡體；所述驅(qū)動(dòng)器用于在給定驅(qū)動(dòng)信號(hào)的作用下驅(qū)動(dòng)鏡體轉(zhuǎn)動(dòng)。本申請(qǐng)所提供的全景掃描激光雷達(dá)裝置通過(guò)微多邊形掃描技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了360度全方位掃描，有效地減少了激光雷達(dá)單元的數(shù)量，有利于簡(jiǎn)化雷達(dá)系統(tǒng)架構(gòu)。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣兆軍,曹冬美
受保護(hù)的技術(shù)使用者：無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6