用于固态LIDAR系统的投影仪技术方案

本公开涉及一种用于用于确定到场景的距离的固态LIDAR系统的投影仪。该投影仪被配置成用离散的光斑图案照亮场景。该投影仪包括：激光器阵列，该激光器阵列包括用于同时发射第一激光束的多个离散的固态激光源；混合室，其被配置成接收并允许每个第一激光束的传播，直到每个第一激光束的至少一部分光线与相邻第一激光束的至少一部分光线交叠；整形光学系统，其被配置成接收第一激光束的交叠光线并生成多个第二激光束，使得每个第二激光束包括源自多个第一激光束的光线；以及投影仪透镜系统，用于将由第二激光束形成的离散光斑图案投影到场景。本公开还涉及一种包括此类投影仪和用于检测反射激光的光接收设备的固态LIDAR系统。统。统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于固态LIDAR系统的投影仪


[0001]本公开涉及一种用于通过使用激光束和基于飞行时间(TOF)的感测系统来确定到场景的距离的LIDAR(光检测和测距)系统。更具体而言，本公开涉及一种用于用离散光斑图案照亮场景的LIDAR投影仪。

技术介绍

[0002]LIDAR系统通过用激光照亮场景并通过在检测器中检测反射激光来测量到场景的距离，检测器通常位于发射激光的激光源附近。
[0003]一般而言，LIDAR系统包括两个主要组件：配置用于用激光照亮场景的投影仪和用于检测反射激光的检测系统。一些LIDAR系统使用投影仪，该投影仪以均匀的平面激光图案(也称为全局照明)照亮场景，并且检测系统相应地被适配成基于全局照明后的反射光来确定距离信息。然而，本公开涉及一种LIDAR系统，其中投影仪用离散的激光光斑图案照亮场景，并且其中检测系统被适配成基于光斑图案照明后的反射激光来确定距离信息。
[0004]大多数已知的LIDAR系统都使用直接TOF(DToF)检测方法。这些系统包括在纳秒脉冲范围内操作的强大脉冲激光器、扫描脉冲激光束的机械扫描系统、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于用离散光斑图案(150)照亮场景(99)的投影仪(100)，所述投影仪(100)包括：激光器阵列(110)，所述激光器阵列包括能操作用于发射发散的第一激光束(10)的多个离散的固态激光源(111)，混合室(140)，所述混合室沿着主光轴(Z)延伸并且被配置成接收并允许所述第一激光束(10)中的每一者发散，直到对于每个第一激光束，其光线的至少一部分与相邻第一激光束的光线交叠，整形光学系统(120)，其被配置成：i)接收从所述混合室(140)出射的所述第一激光束(10)的交叠光线，以及ii)生成多个离散的第二激光束(20)，其中每个第二激光束包括源自多个第一激光束的光线，投影仪透镜系统(130)，所述投影仪透镜系统被配置成接收所述第二激光束(20)并向场景(99)投射所述第二激光束，并且其中所投射的第二激光束形成所述离散光斑图案(150)。2.根据权利要求1所述的投影仪(100)，其特征在于，所述混合室(140)的内壁的至少一部分包括镜(141)。3.根据权利要求1所述的投影仪(100)，其特征在于，所述混合室(140)的内壁的至少一部分是用于反射激光的反射壁(170)。4.根据权利要求3所述的投影仪，其特征在于，所述反射壁(170)包括被布置成在使用时检查所述投影仪的操作的检查口(180)。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的投影仪，其特征在于，所述混合室(140)包括被配置成在使用时检查所述投影仪的操作的检查口(180)。6.根据前述权利要求中的任一项所述的投影仪(100)，其特征在于，所述整形光学系统(120)被配置成使得由所述整形光学系统形成的第二激光束的数量低于由所述激光器阵列(110)发射的第一激光束的数量。7.根据前述权利要求中的任一项所述的投影仪(100)，其特征在于，所述多个离散固态激光源被编组成多个贴片(T
i
)，并且所述贴片被布置成形成一维或二维贴片阵列，并且其中每个贴片(T
i
)包括所述多个离散固态激光源中的与所述贴片(T
i
)相关联的多个(ST
i
)离散固态激光源。8.根据权利要求7所述的投影仪，其特征在于，所述贴片(Ti)中的每一者形成固态激光源的一维或二维子阵列。9.根据权利要求7或8所述的投影仪，其特征在于，沿所述主光轴(Z)测量的所述混合室的长度(H)被定义成使得在所述第一激光束传播通过所述混合室之后，对于每个贴片，其至少一部分光线与相邻贴片的光线交叠。10.根据权利要求7至9中的任一项所述的投影仪(100)，其特征在于，所述贴片具有矩形形状，并且其中所述贴片被布置成形成规则图案，以使得贴片间距离对于整个激光器阵列(110)而言是相同的。11.根据权利要求10所述的投影仪(100)，其特征在于，所述混合室的所述长度被选择成使得：
其中H是所述混合室的长度，Δ是两个相邻贴片的中心之间的距离，θ是所述固态激光源的光束发散角，且L是矩形贴片的一边的长度。12.根据权利要求7至11中的任一项所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪还包括扩束器(148)，所述扩束器被配置成增加贴片间区域中的照明，从而增加入射在所述第一微透镜阵列上的光分布的均匀性。13.根据前述权利要求中的任一项所述的投影仪(100)，其特征在于，所述整形光学系统包括第一微透镜阵列(121)，所述第一微透镜阵列(121)包括多个微透镜(ML[i])，并且其中每个微透镜(ML[i])被配置成生成所述多个第二激光束中的一个第二激光束(20)。14.根据权利要求13所述的投影仪(100)，其特征在于，所述第一微透镜阵列(121)被配置成使得所述第一微透镜阵列的每个微透镜(ML[i])包括位于平面(FP)或曲面(CFP)上的焦点(RFP[i])，并且其中所述平面(FP)或所述曲面(CFP)位于所述第一微透镜阵列(ML[i])和所述投影仪透镜系统(130)之间。15.根据权利要求13所述的投影仪(100)，其特征在于，所述第一微透镜阵列(121)被配置成使得每个微透镜(ML[i])包括位于曲面(CFP)上的焦点(RFP[i])，并且其中所述曲面(CFP)对应于所述投影仪透镜系统(130)的弯曲焦平面。16.根据权利要求14或15所述的投影仪(100)，其特征在于，所述微透镜(ML[i])中的每一者包括平行于所述主光轴(Z)的光轴(Z
i
)。17.根据权利要求14或15所述的投影仪(100)，其特征在于，所述微透镜(ML[i])中的至少一部分包括不平行于所述主光轴(Z)的光轴(Z
i
)。18.根据权利要求13至17中的任一项所述的投影仪，其特征在于，所述第一微透镜阵列(121)被布置成使得所述第一微透镜阵列(121)的每个微透镜位于所述激光器阵列(110)的多个固态激光源的光路中。19.根据权利要求13至18中的任一项所述的投影仪，其特征在于，所述第一微透镜阵列(121)包括第一数量的微透镜，并且其中所述激光器阵列(110)包括第二数量的离散固态激光源，并且其中所述第一数量等于或小于所述第二数量。20.根据权利要求13到19中的任一项所述的投影仪(100)，其特征在于，所述投影仪还包括第二微透镜阵列(122)，所述第二微透镜阵列被配置成减小由所述固态激光源(111)发射的第一激光束的发散角，优选地所述第二微透镜阵列(122)被布置在所述激光器阵列(110)和所述第一微透镜阵列(121)之间。21.根据前述权利要求中的任一项所述的投影仪，其特征在于，所述投影仪还包括配置成增加所述混合室内的第一激光束的交叠的漫射器(145)和/或环行器(146)。22.根据权利要求20所述的投影仪，其特征在于，还包括被配置成增加所述混合室内的第一激光束的交叠的漫射器(145)，并且其中所述漫射器(145)布置在所述第二微透镜阵列(122)和所述第一微透镜阵列(121)之间。23.根据权利要求20所述的投影仪，其特征在于，还包括漫射器(145)和环行器(146)，并且其中所述环行器(146)布置在所述第二微透镜阵列(122)和所述漫射器(145)...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：齐诺马蒂赛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：