[发明专利]用于激光雷达系统的激光雷达传感器

说明书

本发明涉及一种激光雷达传感器(1)，其包括：收发器阵列(2)，收发器阵列包括多个光学收发器，收发器阵列(2)是开关阵列光子集成电路，光学收发器中的每一个都设置为用于分别检测激光雷达传感器的第一视野中的第一采样点；微透镜阵列(4)，其具有多个微透镜，其在激光雷达传感器的光学路径中布置在收发器阵列的前面，微透镜之一在光学路径中分别布置在光学收发器之一的前面；透镜，透镜在光学路径中布置在微透镜阵列的前面；光学扫描单元，其设置为用于这样改变由所述光学收发器之一发出的光学射束路径，使得通过所述光学收发器分别检测所述激光雷达传感器的所述第一视野中的第二采样点，所述第一采样点位于所述第二采样点之间。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达传感器。

背景技术

对于激光雷达传感器存在不同的方案。一方面，使用所谓的宏扫描仪。在此，例如旋转的宏反射镜具有处于厘米范围内的直径。由此，具有处于厘米范围内的直径的扫描射束也可以经由该反射镜在发送路径中而且在接收路径中被引导。这种大的射束直径在遵守眼睛安全性方面具有优势，因为在标准中假定的瞳孔直径仅能捕获射束的一小部分。另外，较大的射束直径相对于干扰、例如雨或灰尘是稳健的。

激光雷达传感器的另一方案在于使用微扫描仪。在此涉及具有处于毫米范围、典型地处于1mm至3mm范围内的直径的小反射镜，所述小反射镜以MEMS技术制成并且可以在一个或两个轴上振动，以实现射束偏转。在此，小的结构尺寸和缺少宏观运动的元件是有利的。不利之处在于，小的反射镜直径对眼睛安全性和稳健性产生影响。此外，这些基于微反射镜的系统难以同轴地实施，这意味着发送路径和接收路径走过相同的光学路径。这是因为微反射镜过强地限制了接收孔径，并且不能够收集到足够的光子。

此外，已知桶状的激光雷达传感器(Velodyne公司)、鞋盒状的激光雷达传感器(Valeo Scala公司)或罐状的激光雷达传感器(Velodyne Puck公司)。当前正在开发各种所谓的固态系统(SSS：Solid State System)，即没有用于射束偏转的机械运动的系统。除了成本降低以外，这些系统还可以提供例如在振动方面的优势，这些优势在汽车领域发挥作用。

SSS的一种方案基于通过所谓的“光学相控阵”(英语Optische Phased Arrays，缩写OPA)实现的射束偏转。在此，对光子芯片上的天线阵列的各个天线元件的相位如此进行匹配，使得所有天线元件的分波的叠加在优选方向上具有最大强度。然而，这种方案的重大挑战是，不仅精确地调节每个单个元件的相位、而且精确地调节干涉图案(Interferenzmuster)在其他方向上发射的次级(Nebenordnung)的相位。

激光雷达系统例如通过对所发送的光脉冲直接进行传播时间测量(英语：Time OfFlight，飞行时间)来测量对象的间距。激光源发送光脉冲，该光脉冲通过合适的单元被偏转到对象上。该对象将光脉冲反射，其中，由探测器对经反射的光脉冲进行测量和分析处理。在利用传播时间测量的情况下，该系统可以根据所发送和所接收的光脉冲的时刻并且通过光速来求取对象至发送器/探测器的间距。其他方法基于通过对光强度或光频率本身的调制实现的间接传播时间测量。在此，一种方案是由频率调制和相干探测(英语coherentfrequency modulated continous wave，相干频率调制连续波(缩写FMCW))构成的组合。

发明内容