[发明专利]发送单元和用于扫描扫描区域的激光雷达设备

说明书

公开一种激光雷达设备的发送单元，所述发送单元具有至少两个射束源，所述至少两个射束源用于产生和发射点状的或线状的电磁射束到扫描区域中，其中，至少一个射束源具有能够根据由所述至少一个射束源产生的电磁射束的辐射角而调整的运行温度。在此，不同的运行温度可以产生具有角度相关的发射波长的射束，这可能导致激光雷达设备的信噪比的改善。此外，公开一种激光雷达设备。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达设备的发送单元，所述发送单元具有至少两个射束源，所述至少两个射束源用于产生和发射点状的或线状的电磁射束到扫描区域中，本发明还涉及一种用于借助电磁射束来扫描通过垂直扫描角和水平扫描角定义的扫描区域的激光雷达设备。

背景技术

激光雷达(Light detection and ranging：光探测和测距)设备通常具有发送单元和接收单元。发送单元产生并且发射电磁射束。借助所发射的射束可以照射和扫描扫描区域。如果这些射束照射到能够运动的或静止的对象上，则这些射束由对象向接收单元的方向反射。接收单元可以探测所反射的电磁射束并且给所反射的射束分配接收时间。这例如可以在“飞行时间(Time of Flight)”分析的范畴内用于求取对象至激光雷达设备的距离。

为了优化信噪比，可以布置光学带通滤波器(例如干涉滤波器)，以便阻断激光雷达设备的接收路径中的干扰反射。滤波器的传输波长范围越窄，则有越少的干扰光或环境光照射到探测器上并且信号质量越好。然而，在探测到具有相对于激光雷达设备的光学轴线的大于0°的入射角的射束的情况下，带通滤波器的传输波长范围偏移至更小波长。因此，必须使用具有更宽的传输波长范围的带通滤波器，从而具有偏离于光学轴线的入射角的射束同样可以传输通过带通滤波器。然而，具有更宽的传输波长范围的滤波器可能会损害信噪比。

发明内容

本发明所基于的任务在于提供一种方法和一种激光雷达设备，所述方法和所述激光雷达设备能够允许使用具有较小传输波长范围的滤波器并且具有改善的信噪比。

该任务借助根据本发明的技术方案来解决。本发明的有利构型从说明书中得出。

根据本发明的一方面，提供一种激光雷达设备的发送单元，所述发送单元具有至少两个射束源，所述至少两个射束源用于产生和发射点状的或线状的电磁射束到扫描区域中。根据本发明，至少一个射束源根据由至少一个射束源产生的电磁射束的辐射角而具有能够调整的运行温度和/或发射波长。不同的运行温度例如产生射束源的角度相关的发射波长，这可能导致激光雷达系统的信噪比的改善。

半导体激光器例如可以用作射束源。在此，所产生的激光辐射或电磁射束的波长取决于半导体激光器的温度。

不稳定的半导体激光器(例如法布里-珀罗激光器)具有相对较高的温度相关性。在基波长是905nm的情况下，并且在使用砷化镓技术的情况下，所产生的射束的波长的温度相关性是0.3nm/K。

具有单片集成的频率稳定的半导体激光器(例如DFB激光器、DBR激光器、VCSEL、VeCSEL等)可以具有0.07nm/K的温度相关的波长相关性。

通过在不同的和定义的运行温度下运行多个射束源，各个发射器或射束源可以产生和发射具有定义波长的电磁射束。尤其可以通过如下方式对相应的射束源进行热调整，使得所产生的射束具有匹配于所使用的带通滤波器的波长。由此，所产生的射束可以根据其辐射角而匹配于激光雷达设备的带通滤波器的传输范围的角度相关的偏移。传输范围或滤波器带宽例如可以小于25nm。优选地，发送单元可以具有超过+/-1°的垂直扫描区域。

通过根据本发明的发送单元，尤其可以显著降低激光雷达设备的滤波器带宽，从而改善信噪比。此外，可以成本高效地制造这种激光雷达设备。

发送单元的辐射源可以产生点状或平面或线状构型的射束。在此，所产生的射束可以彼此间隔开或者至少具有局部重叠。尤其可以通过不同产生的射束之间的重叠来实现用于扫描扫描区域的均匀线。