[發明專利]激光傳感器模塊

有效

• 申請號: 201580069482.9
• 申請日: 2015-12-11
• 公開（公告）號: CN107005023B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: H.J.梅恩奇;A.M.范德里;S.格龍恩伯恩
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H01S5/062
• 分類號: H01S5/062;H01S5/183
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張同慶;陳嵐

本發明描述了一種激光傳感器模塊，包括至少一個垂直腔表面發射激光器（100）以及至少一個驅動電路（120）。該驅動電路（120）適于向垂直腔表面發射激光器（100）提供電能，使得垂直腔表面發射激光器（100）發射與連續激光發射相比具有小于100ns的脈沖長度（356）和小于5%的占空比的激光脈沖（345）。該驅動電路（120）進一步適于在至少所述激光脈沖（345）的部分之前至少100ns向垂直腔表面發射激光器（100）提供附加能量，使得所述激光脈沖（345）的部分在限定的光學條件下發射。本發明進一步描述了一種包括激光傳感器模塊的距離檢測設備以及一種驅動激光傳感器模塊的方法。附加能量優選地借助于在優選地每個激光脈沖（345）之前應用到V(E)CSEL的電流預脈沖（335）而提供。電流預脈沖優選地被布置成使得沒有激光借助于V(E)CSEL發射。在限定的光學條件下，允許V(E)CSEL發射激光脈沖（345），使得激光脈沖（345）的發射時間和脈沖形狀是明確限定的。激光脈沖（345）的明確限定的發射時間和脈沖形狀允許可靠地檢測反射的激光（117），其與對應的激光脈沖（345）的發射相應。

技術領域

本發明涉及一種激光傳感器模塊、一種包括激光傳感器模塊的距離檢測設備以及一種驅動激光傳感器模塊的方法。

背景技術

飛行時間方法是一種測量3D空間中的距離的既定方式；特別是在較長的距離上，該技術經常稱為LIDAR（等效于RADAR）。發出光的短脈沖（1-10ns）或者脈沖序列（脈沖串），并且測量直到反射的光返回的時間。重復率相對較低以便限制總功率，但是必須足夠高以便考慮到對于安全相關功能而言足夠的掃描/幀速率。與掃描鏡相結合，可以實現非常良好的角度分辨率。使用脈沖串是為了通過將發射的脈沖串的樣式與接收的脈沖串的樣式相比較而簡化檢測的激光的識別。所需的亮度只能通過專用的固態或者邊緣發射激光器實現。

發明內容

因此，本發明的一個目的是提供一種改進的激光傳感器模塊。

依照第一方面，提供了一種用于飛行時間測量的激光傳感器模塊，其包括至少一個垂直腔表面發射激光器（VCSEL）或者垂直擴展腔表面發射激光器（VECSEL）以及至少一個驅動電路。該驅動電路適于向垂直腔表面發射激光器或者垂直擴展腔表面發射激光器提供電能，使得垂直腔表面發射激光器或者垂直擴展腔表面發射激光器發射與連續激光發射相比具有小于100ns的脈沖長度和小于5%的占空比的激光脈沖。該驅動電路進一步適于在至少所述激光脈沖的部分之前至少100ns向垂直腔表面發射激光器或者垂直擴展腔表面發射激光器提供附加能量，使得所述激光脈沖的部分在限定的光學條件下發射。

可以利用所述激光傳感器模塊執行的飛行時間測量需要高的射束質量。激光必須在精確的時刻發射。驅動電路提供的電脈沖與對應的激光脈沖之間的長的或者甚至變化的延遲必須避免。像抖動等等那樣的激光脈沖的變動應當最小化。激光脈沖期間的功率輸出必須相對穩定。在激光脈沖期間，VCSEL或者VECSEL (V(E)CSEL)必須在穩定模式下、優選地在基本模式下操作。射束質量是需要的，以便允許可靠地檢測特定激光脈沖的反射的光。由于射束質量以及穩定激光模式的重要性，V(E)CSEL應當優選地為具有相對較小的直徑和單模式發射的頂部發射器或者底部發射V(E)CSEL，即具有在例如20 - 500μm的大范圍直徑上實施幾乎基本模式的發射的擴展腔。激光脈沖可以是單個脈沖或者脈沖的序列（脈沖串），其可以用來借助于脈沖串的樣式識別發射的激光。