[发明专利]具有小角发散度的VCSEL阵列LIDAR发送器

说明书

光检测和测距(LIDAR)发送器包括生成多个光束的多个光发射器。第一透镜被定位在多个光束的光路中，与多个光发射器中的至少一个的距离小于第一透镜的焦距。第一透镜将多个光束会聚为具有光束腰的会聚光束。第二透镜被定位在会聚光束的光路中。第二透镜将会聚光束投射到目标范围。第二透镜的位置和多个光发射器中的至少一个的发射宽度被配置为在目标范围处提供LIDAR发送器的期望视场。

本文使用的章节标题仅用于组织目的，不应当以任何方式被解释为限制本申请中描述的主题。

相关申请章节

本申请是2017年7月28日提交的题为“VCSEL Array LIDAR Transmitter withSmall Angular Divergence”的共同待决的美国临时专利申请序列号62/538,149的非临时申请。美国专利申请序列号62/538,149的全部内容通过引用并入本文。

发明内容

自主、自驾驶和半自主汽车使用诸如雷达、图像识别相机和声纳之类的不同传感器和技术的组合来检测和定位周围物体。这些传感器使得能够在驾驶员安全方面进行大量改善，包括碰撞警告、自动紧急制动、车道偏离警告、车道保持辅助、自适应巡航控制和自动驾驶。在这些传感器技术中，光检测和测距(LIDAR)系统起着使得能够对周围环境进行实时、高分辨率3D映射的关键作用。

附图说明

在以下详细描述中，结合附图，更特别地描述了根据优选的和示例性实施例的本教导及其另外的优点。本领域技术人员将理解的是，下面描述的附图仅用于说明目的。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明教导的原理上。附图不旨在以任何方式限制申请人的教导的范围。

图1图示了根据本教导的LIDAR系统的操作。

图2图示了根据本教导的使用两个激光器的LIDAR系统的实施例。

图3图示了根据本教导的用于LIDAR发送器的多发射器激光源的实施例。

图4图示了本教导的用于LIDAR发送器的照明器(illuminator)的实施例的横截面图。

图5A图示了本教导的单波长2D多发射器LIDAR发送器的实施例的测量点云。

图5B图示了根据本教导的双波长2D多发射器LIDAR发送器的实施例的测量点云。

图6图示了在本教导的LIDAR发送器的一些实施例中使用的现有技术的底部发射VCSEL激光器的结构的示意图的透视图。

图7图示了根据本教导的具有二十五个单独的激光发射器的2D单片VCSEL阵列的实施例的示意图。

图8图示了根据本教导的具有包括子孔径的二十五个单独的激光发射器的2D单片VCSEL阵列的实施例的示意图。

图9图示了根据本教导的图示由单个透镜LIDAR发送器系统中的单个发射器投射的光的示意图。

图10图示了根据本教导的由单个透镜LIDAR发送器系统中的多个发射器投射的光的示意图。

图11A图示了示出由具有高角发散度发射器的单个透镜LIDAR系统中的多个发射器投射的光的扩展视图的示意图。

图11B图示了图示示出远场的由图11A的系统投射的光的凝聚视图的示意图。

图12图示了根据本教导的在小角发散度LIDAR发送器中投射光的双透镜照明器的实施例的示意图。

图13图示了根据本教导的多发送器阵列小角发散度LIDAR发送器的实施例的示意图。

图14A图示了根据本教导的利用在单个基板上的多个发送器阵列的小角发散度LIDAR发送器照明器的扩展视图的示意图。