[發(fā)明專利]具有非均勻靈敏度響應(yīng)的LIDAR系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911038752.6
• 申請(qǐng)日: 2019-10-29
• 公開（公告）號(hào): CN111220996A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·基里洛夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/10
• 分類號(hào): G01S17/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 黃倩

本申請(qǐng)涉及具有非均勻靈敏度響應(yīng)的LIDAR系統(tǒng)。光檢測(cè)和測(cè)距(LIDAR)系統(tǒng)包括光檢測(cè)器，該光檢測(cè)器具有第一掃描鏡和與第一掃描鏡對(duì)準(zhǔn)的光傳感器。第一掃描鏡被配置為繞著第一軸線旋轉(zhuǎn)并且相對(duì)于第一軸線以不同的旋轉(zhuǎn)角度朝向光傳感器反射入射光脈沖。光傳感器被配置為在旋轉(zhuǎn)角度的范圍內(nèi)檢測(cè)來自第一掃描鏡的所反射的光脈沖。光檢測(cè)器的輸入?yún)^(qū)沿著第一方向具有非均勻靈敏度響應(yīng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種光檢測(cè)和測(cè)距(LIDAR)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光檢測(cè)和測(cè)距(LIDAR)是一種使用來自激光器的光脈沖根據(jù)飛行時(shí)間測(cè)量原理工作的檢測(cè)技術(shù)。LIDAR通過用脈沖激光照射目標(biāo)并且用傳感器測(cè)量反射脈沖來測(cè)量到目標(biāo)的距離。在一些LIDAR系統(tǒng)中，發(fā)射掃描鏡將光脈沖轉(zhuǎn)向目標(biāo)，并且接收掃描鏡將反射光轉(zhuǎn)向檢測(cè)器。兩個(gè)掃描鏡是同步的，因?yàn)檫@些鏡以相同的頻率和相位旋轉(zhuǎn)。在從目標(biāo)反射的光脈沖到達(dá)接收鏡時(shí)，接收鏡的角度取決于到目標(biāo)的距離。因此，即使原始光脈沖以相同的發(fā)射方向和角度從LIDAR系統(tǒng)被發(fā)出，入射光脈沖也可以相對(duì)于接收鏡的旋轉(zhuǎn)軸線以不同角度從接收鏡被反射到檢測(cè)器。例如，如果第一目標(biāo)相對(duì)于LIDAR系統(tǒng)處于距離D1處并且第二目標(biāo)處于不同于D1的距離D2處，則在相同發(fā)射方向和角度從LIDAR系統(tǒng)發(fā)出的光脈沖將會(huì)從目標(biāo)反射并且在不同時(shí)間點(diǎn)到達(dá)接收鏡。光脈沖將以不同角度從接收鏡反射到檢測(cè)器，該角度差是距離D1和D2之間的差量的函數(shù)。在該示例中，由于接收鏡的反射角的差異，所以所反射的光脈沖會(huì)影響檢測(cè)器的不同區(qū)域。

常規(guī)LIDAR光檢測(cè)器在檢測(cè)器的整個(gè)光檢測(cè)區(qū)上具有均勻的靈敏度。這樣，從位于距LIDAR系統(tǒng)不同距離處的目標(biāo)被反射的但以相同發(fā)射方向和角度被發(fā)出的光脈沖將在檢測(cè)器處具有不同的檢測(cè)功率電平，這是因?yàn)閭鞑ジL的光脈沖具有比傳播更短距離的光脈沖更多的能量損耗。常規(guī)LIDAR系統(tǒng)被設(shè)計(jì)為提供接收的光脈沖的較寬動(dòng)態(tài)范圍。然而，較寬動(dòng)態(tài)范圍通常需要依賴于時(shí)間的放大，并且因此實(shí)施起來困難并且昂貴。

因此，需要一種用于LIDAR系統(tǒng)的更具成本效益并且更低復(fù)雜性的光檢測(cè)器。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)光檢測(cè)和測(cè)距(LIDAR)系統(tǒng)的實(shí)施例，LIDAR系統(tǒng)包括光檢測(cè)器，該光檢測(cè)器包括第一掃描鏡和與該第一掃描鏡對(duì)準(zhǔn)的光傳感器。第一掃描鏡被配置為繞著第一軸線旋轉(zhuǎn)并且相對(duì)于第一軸線以不同的旋轉(zhuǎn)角度朝向光傳感器反射入射光脈沖。光傳感器被配置為在旋轉(zhuǎn)角度的范圍內(nèi)檢測(cè)來自第一掃描鏡的所反射的光脈沖。光檢測(cè)器的輸入?yún)^(qū)沿著第一方向具有非均勻靈敏度響應(yīng)。

在一個(gè)實(shí)施例中，光檢測(cè)器包括光傳感器陣列和被插入在光傳感器陣列與第一掃描鏡之間的梯度光學(xué)濾光器，并且梯度光學(xué)濾光器沿著第一方向具有非均勻?yàn)V光器特性。

單獨(dú)地或組合地，梯度光學(xué)濾光器可以包括被沉積在光傳感器陣列的面向第一掃描鏡的表面上的金屬膜。

單獨(dú)地或組合地，梯度光學(xué)濾光器的靈敏度可以隨著距梯度光學(xué)濾光器的中心部分的距離的增加而單調(diào)地增加，并且梯度光學(xué)濾光器的中心部分可以與光傳感器陣列的中心部分對(duì)準(zhǔn)。

單獨(dú)地或組合地，第一掃描鏡可以是被配置為繞著單個(gè)軸線旋轉(zhuǎn)的一維MEMS鏡。

單獨(dú)地或組合地，光檢測(cè)器可以包括光傳感器陣列，并且光傳感器陣列中的每個(gè)光傳感器可以包括輸入?yún)^(qū)，該輸入?yún)^(qū)沿著第一方向具有非均勻靈敏度響應(yīng)。

單獨(dú)地或組合地，光檢測(cè)器可以包括雪崩光電二極管陣列，并且雪崩光電二極管陣列的單獨(dú)像素或像素組可以具有不同的靈敏度。

單獨(dú)地或組合地，光檢測(cè)器可以包括光傳感器陣列和被插入在光傳感器陣列與第一掃描鏡之間的干涉濾光器，并且干涉濾光器可以沿著第一方向具有非均勻?yàn)V光器特性。

單獨(dú)地或組合地，光檢測(cè)器的輸入?yún)^(qū)的靈敏度可以根據(jù)距LIDAR系統(tǒng)的目標(biāo)距離的平方而增加。