[发明专利]相干LIDAR成像系统

权利要求书

1.一种相干LIDAR成像系统(D)，包括：

ο激光源(SL)，其被配置成发射具有时间调制光学频率(F_L)的激光辐射(L)；

ο光学分离器/重组器(SSR)，其至少包括：

·光学分离器(LS)，其被设计成将所述激光辐射(L)在空间上分离成指向光学成像器(Im)的被称为参考光束(L_ref)的光束和指向要被照射的场景(Obj)的被称为物体光束(L_o)的光束；

·光学重组器(SR)，其被设计成将所述参考光束(L_ref)在空间上叠加在被称为反射物体光束(L_or)的被所述场景反射的物体光束的部分上；

ο具有光轴(AO)的所述光学成像器(Im)，其通过聚焦所述反射物体光束(L_or)在检测器(Det)上创建被照射场景的图像，

ο所述检测器(Det)，其包括像素P_i的阵列，i∈[1,n]，所述像素P_i中的每个包括光电检测器(Ph)，所述光电检测器(Ph)被设计成检测所述反射物体光束(L_or)的一部分(L_or,i)和所述参考光束(L_ref)的一部分(L_ref,i)，所述反射物体光束(L_or)的一部分(L_or,i)和所述参考光束(L_ref)的一部分(L_ref,i)一起形成具有表示所述被照射场景的范围的拍频的重组光束(L_rec)的一部分；

ο处理器(UT)，其连接到所述检测器(Det)和所述激光源(SL)，并且被配置成确定被成像在所述像素上的所述场景中的点的范围以及根据与每个像素P_i相关联的所述拍频(F_i)并根据所述激光辐射的调制光学频率来构建所述场景的范围图像；

ο其特征在于：

·所述光学分离器/重组器(SSR)还被配置成在垂直于所述光轴的被称为中间图像平面(PI)的平面中形成所述参考光束(L_ref)的被称为中间图像(PS)的图像，

-所述中间图像平面(PI)在所述光轴(AO)上的位置被包括在沿所述光轴的与所述反射物体光束(L_or)的子光束的相交区域(Zc)在所述光轴上的投影相对应的区段(MM')中，所述子光束是全光场边缘光束。

2.根据权利要求1所述的成像系统(D)，其中，所述光学分离器/重组器(SSR)被配置成使得所述中间图像平面(PI)与包含所述光学成像器(Im)的光瞳或孔径光阑的平面一致。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的成像系统(D)，其中，所述光学分离器/重组器(SSR)被配置成使得所述中间图像(PS)的横向尺寸小于或等于所述子光束在所述中间图像平面(PI)中的相交的横向尺寸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的成像系统(D)，其中，所述光学分离器/重组器(SSR)被配置成使得来自所述光学分离器/重组器的参考光束(L_ref)的散度等于由所述子光束在中间图像平面(PI)中形成的角度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的成像系统(D)，其中，所述光学分离器/重组器(SSR)被配置成使得对于每个像素P_i，所述反射物体光束(L_or)的所述部分(L_or,i)的传播轴与所述参考光束的所述部分(L_ref,i)的传播轴形成角度θ，使得θ＜λ/(2×a_pix)，其中，a_pix是所述检测器的每个像素的光电检测器的特征尺寸，并且λ是所述激光辐射(L)的波长。