[發明專利]通過空間濾波減少環境光的掃描激光雷達系統及方法

在審

• 申請號: 201880064136.5
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN111164451A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 彼得·漢森;埃米爾·哈爾斯蒂格;伯納德·德梅爾斯曼
• 申請（專利權）人: 維寧爾美國公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S7/491;G01S7/486;G01S17/931
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司 11258
• 代理人: 杜晉芳

根據一個方面，一種光收發器包括基板和激光器，該激光器固定到基板的第一表面，激光器產生輸出光，以沿著發射軸線發射到區域中。光學檢測元件固定到基板的與第一表面相背對的第二表面，光學檢測元件通過基板的第一表面和第二表面之間的基板中的開口沿著接收軸線接收從區域反射的輸入光，發射軸線和接收軸線基本平行。

背景技術

1.技術領域

本公開涉及激光雷達(LiDAR)檢測系統，并且特別地，涉及通過空間濾波減少環境光的掃描激光雷達系統及方法。

2.相關領域

典型的激光雷達檢測系統包括光輻射源(例如激光器，其將光發射到區域中)。可包括一個或多個光檢測器和/或光檢測器的陣列的光學檢測裝置從該區域接收反射光并且將該反射光轉換為電信號。處理裝置處理電信號以識別并生成與該區域中的一個或多個目標對象相關聯的信息。該信息可包括例如每個目標對象的方位、距離、速度和/或反射率信息。

激光雷達檢測系統的一個非常重要的應用是在汽車中，其中對象檢測可以促進各種功能，諸如停車輔助功能、交叉路口警告功能、盲點檢測功能、自動駕駛車輛操作以及許多其他功能。在汽車激光雷達檢測系統中，通過相同的系統配置能夠同時檢測近距離的明亮對象和長距離的低反射率對象是重要的。

發明內容

根據一個方面，提供了一種光收發器裝置。光收發器裝置包括基板和激光器，該激光器固定到基板的第一表面，該激光器產生輸出光，以沿著發射軸線發射到區域中。光學檢測元件固定到所述基板的與所述第一表面相背對的第二表面，所述光學檢測元件通過所述基板的所述第一表面和所述第二表面之間的所述基板中的開口沿著接收軸線接收從所述區域反射的輸入光，所述發射軸線和所述接收軸線基本平行。

在一些示例性實施方案中，發射軸線和接收軸線基本上為相同的軸線。

在一些示例性實施方案中，光收發器裝置還包括掩模，該掩模具有與基板的開口對準的至少一個狹縫，使得由檢測元件從區域接收的反射光穿過狹縫。掩模可以形成在基板的第一表面處。替代地，掩模可以形成在基板的第二表面處。

在一些示例性實施方案中，光收發器裝置還包括帶通濾光器，從該區域返回的光投射在帶通濾光器上，使得從該區域返回的光被帶通濾光器濾波。帶通濾光器可以具有隨溫度漂移的波長通帶，選擇帶通濾光器，使得根據輸出光的波長的溫度漂移來確定帶通濾光器的通帶的溫度漂移。

在一些示例性實施方案中，光學檢測元件包括硅光電倍增器(SiPM)檢測器。在其他示例性實施方案中，光學檢測元件包括多像素光子計數器(MPPC)檢測器。在一些示例性實施方案中，光收發器裝置還包括掩模，該掩模具有與基板的孔徑對準的至少一個狹縫，使得由檢測器從該區域接收的反射光在到達檢測器之前穿過狹縫。掩模可以形成在基板的第一表面處。替代地，掩模可以形成在基板的第二表面處。

在一些示例性實施方案中，光收發器裝置還包括在激光器與檢測器之間的光路上的偏振分束器，輸出光和輸入光二者至少部分地穿過偏振分束器。

在一些示例性實施方案中，光收發器裝置還包括在激光器與檢測器之間的光路中的偏振分束器，輸出光和輸入光中的至少一者至少部分地穿過偏振分束器。

在一些示例性實施方案中，光收發器裝置還包括固定到基板的第一表面的多個激光器，輸出光包括由多個激光器產生的相應的多個光束。在一些示例性實施方案中，光收發器裝置還包括掃描裝置以用于在該區域上掃描多個光束。掃描裝置可以包括掃描鏡。掃描鏡可以是微機電系統(MEMS)掃描鏡。

在一些示例性實施方案中，光學檢測元件包括光檢測器陣列。光檢測器可以包括硅光電倍增器(SiPM)。光檢測器可以包括多像素光子計數器(MPPC)。光檢測器陣列可以是二維陣列。