[發(fā)明專利]發(fā)送單元和用于掃描掃描區(qū)域的激光雷達設備

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201910103726.0
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN110109081A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設計）人: H-J·施瓦茨;K·施托佩爾;M·R·施特羅黑克爾;S·施皮斯貝格爾
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01C3/08;H01S3/04
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

公開一種激光雷達設備的發(fā)送單元，所述發(fā)送單元具有至少兩個射束源，所述至少兩個射束源用于產生和發(fā)射點狀的或線狀的電磁射束到掃描區(qū)域中，其中，至少一個射束源具有能夠根據由所述至少一個射束源產生的電磁射束的輻射角而調整的運行溫度。在此，不同的運行溫度可以產生具有角度相關的發(fā)射波長的射束，這可能導致激光雷達設備的信噪比的改善。此外，公開一種激光雷達設備。

技術領域

本發(fā)明涉及一種激光雷達設備的發(fā)送單元，所述發(fā)送單元具有至少兩個射束源，所述至少兩個射束源用于產生和發(fā)射點狀的或線狀的電磁射束到掃描區(qū)域中，本發(fā)明還涉及一種用于借助電磁射束來掃描通過垂直掃描角和水平掃描角定義的掃描區(qū)域的激光雷達設備。

背景技術

激光雷達(Light detection and ranging：光探測和測距)設備通常具有發(fā)送單元和接收單元。發(fā)送單元產生并且發(fā)射電磁射束。借助所發(fā)射的射束可以照射和掃描掃描區(qū)域。如果這些射束照射到能夠運動的或靜止的對象上，則這些射束由對象向接收單元的方向反射。接收單元可以探測所反射的電磁射束并且給所反射的射束分配接收時間。這例如可以在“飛行時間(Time of Flight)”分析的范疇內用于求取對象至激光雷達設備的距離。

為了優(yōu)化信噪比，可以布置光學帶通濾波器(例如干涉濾波器)，以便阻斷激光雷達設備的接收路徑中的干擾反射。濾波器的傳輸波長范圍越窄，則有越少的干擾光或環(huán)境光照射到探測器上并且信號質量越好。然而，在探測到具有相對于激光雷達設備的光學軸線的大于0°的入射角的射束的情況下，帶通濾波器的傳輸波長范圍偏移至更小波長。因此，必須使用具有更寬的傳輸波長范圍的帶通濾波器，從而具有偏離于光學軸線的入射角的射束同樣可以傳輸通過帶通濾波器。然而，具有更寬的傳輸波長范圍的濾波器可能會損害信噪比。

發(fā)明內容

本發(fā)明所基于的任務在于提供一種方法和一種激光雷達設備，所述方法和所述激光雷達設備能夠允許使用具有較小傳輸波長范圍的濾波器并且具有改善的信噪比。

該任務借助根據本發(fā)明的技術方案來解決。本發(fā)明的有利構型從說明書中得出。

根據本發(fā)明的一方面，提供一種激光雷達設備的發(fā)送單元，所述發(fā)送單元具有至少兩個射束源，所述至少兩個射束源用于產生和發(fā)射點狀的或線狀的電磁射束到掃描區(qū)域中。根據本發(fā)明，至少一個射束源根據由至少一個射束源產生的電磁射束的輻射角而具有能夠調整的運行溫度和/或發(fā)射波長。不同的運行溫度例如產生射束源的角度相關的發(fā)射波長，這可能導致激光雷達系統(tǒng)的信噪比的改善。

半導體激光器例如可以用作射束源。在此，所產生的激光輻射或電磁射束的波長取決于半導體激光器的溫度。

不穩(wěn)定的半導體激光器(例如法布里-珀羅激光器)具有相對較高的溫度相關性。在基波長是905nm的情況下，并且在使用砷化鎵技術的情況下，所產生的射束的波長的溫度相關性是0.3nm/K。

具有單片集成的頻率穩(wěn)定的半導體激光器(例如DFB激光器、DBR激光器、VCSEL、VeCSEL等)可以具有0.07nm/K的溫度相關的波長相關性。

通過在不同的和定義的運行溫度下運行多個射束源，各個發(fā)射器或射束源可以產生和發(fā)射具有定義波長的電磁射束。尤其可以通過如下方式對相應的射束源進行熱調整，使得所產生的射束具有匹配于所使用的帶通濾波器的波長。由此，所產生的射束可以根據其輻射角而匹配于激光雷達設備的帶通濾波器的傳輸范圍的角度相關的偏移。傳輸范圍或濾波器帶寬例如可以小于25nm。優(yōu)選地，發(fā)送單元可以具有超過+/-1°的垂直掃描區(qū)域。

通過根據本發(fā)明的發(fā)送單元，尤其可以顯著降低激光雷達設備的濾波器帶寬，從而改善信噪比。此外，可以成本高效地制造這種激光雷達設備。

發(fā)送單元的輻射源可以產生點狀或平面或線狀構型的射束。在此，所產生的射束可以彼此間隔開或者至少具有局部重疊。尤其可以通過不同產生的射束之間的重疊來實現用于掃描掃描區(qū)域的均勻線。