[发明专利]激光输出装置及激光雷达装置

说明书

本发明涉及激光输出装置及激光雷达装置，本发明的激光雷达装置包括：多面镜，其随着一轴旋转且向对象反射从一侧提供的激光光束，并且接收从所述对象反射的激光光束；激光输出模块，其包括沿着所述多面镜的旋转轴方向排列且分别向所述多面镜射出激光光束的多个垂直腔面发射激光器元件；超颖表面，其利用配置于所述激光输出模块的射出面侧的多个纳米柱，根据从所述激光输出模块射出的激光光束形成沿着所述旋转轴方向延长的线图案的光束；及传感器部，其通过所述多面镜接收从所述对象反射的激光光束。本发明的激光雷达装置可制造成小型化；利用纳米柱形成多种子波长图案以生成扫描点云；利用超颖表面实现能够三维扫描的固态激光雷达。

本申请是申请日为2019年02月21日，申请号为201910130712.8，发明名称为“激光输出装置及激光雷达装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及激光雷达装置。更具体来讲，本发明涉及利用包括纳米柱的超颖表面操纵激光光束以获取障碍物的距离信息的激光雷达装置。

背景技术

边发射激光器应用广泛的同时，近来对垂直腔面发射激光器(VCSEL:VerticalCavity Surf ace Emitting Laser)的关注度在上升。垂直腔面发射激光器是向垂直于上部表面的方向发射激光的半导体激光，其优点为由于制造工艺简单而易于大量生产，由于集成度高而能够制造成小型化。

另外，垂直腔面发射激光器以往主要应用于通信领域，而近来还积极尝试应用到光学系。尤其，随着自动巡航汽车受到瞩目，目前有很多欲将激光雷达(LiDAR)应用于垂直腔面发射激光器的尝试。

发明内容

技术问题

根据一实施例的要解决的技术问题是通过利用垂直腔面发射激光器元件将激光雷达装置小型化。

根据另一实施例的要解决的技术问题是利用纳米柱形成多种子波长图案以生成扫描点云。

根据又一实施例的要解决的技术问题是利用超颖表面实现能够三维扫描的固态激光雷达(Solid-State LiDAR)。

本发明要解决的技术问题不限于上述问题，本发明所属技术领域的普通技术人员可通过本说明书及附图明确理解未提及的技术问题。

技术方案

根据一实施例，可提供一种激光雷达装置，其测定离包含于由向垂直方向及水平方向分布的多个扫描点形成的视野范围(FOV:Field Of View)内的障碍物的距离，包括：激光输出部，其包括排列成阵列形态且射出激光光束的多个垂直腔面发射激光器(VCSEL:Vertical Cavity S urface Emitting Laser)元件；以及超颖表面(metasurface)，其包括利用配置于所述激光输出部的射出面侧的多个纳米柱引导所述激光光束使得对应于所述多个扫描点，并且沿着对应于所述垂直方向的行方向与对应于所述水平方向的列方向排列成二维阵列的多个光束操纵单元，其中，属于所述多个光束操纵单元的多个纳米柱形成关于所述多个纳米柱的宽度、高度及每单位长度中的个数中至少一个的第一特性从所述超颖表面的中心向所述多个光束操纵单元所属的行的位置方向反复增大，关于所述多个纳米柱的宽度、高度及每单位长度中的个数中至少一个的第二特性从所述超颖表面的中心向所述多个光束操纵单元所属的列的位置方向反复增大，所述多个光束操纵单元所属的行的位置离所述超颖表面的中心越远则所述第一特性的增减率越大且所述多个光束操纵单元所属的列的位置离所述超颖表面的中心越远则所述第二特性的增减率越大的子波长图案(subwavelength pattern)。

本发明的解决技术问题的技术方案不限于上述技术方案，本发明所属技术领域的普通技术人员可通过本说明书及附图明确理解未提及的其他技术方案。

技术效果

根据一实施例，可通过利用垂直腔面发射激光器元件将激光雷达装置小型化。