[发明专利]激光雷达设备

说明书

说明一种激光雷达设备(1)，其具有射束源(2)和探测器，所述射束源用于发射电磁辐射(3，4，5)到发射路径中，在所述发射路径中布置有至少一个全息光学元件(7，8，9)，所述至少一个全息光学元件用于对所发射的电磁辐射(3，4，5)进行衍射，所述探测器用于探测接收路径中的入射的电磁辐射，其中，在所述探测器的前面连接有光学带通滤光器。在此，所述全息光学元件(7，8，9)引起与所发射的电磁辐射(3，4，5)的波长相关地以至少一个出射角衍射，所述至少一个出射角借助所述带通滤光器与所述入射的电磁辐射的波长的移位相协调。

技术领域

本发明涉及一种激光雷达设备，所述激光雷达设备具有射束源和探测器，所述射束源用于发射电磁辐射到发射路径中，在所述发射路径中布置有至少一个全息光学元件，所述至少一个全息光学元件用于对所发射的电磁辐射进行衍射，所述探测器用于探测接收路径中的入射的电磁辐射，其中，在所述探测器的前面连接有光学带通滤光器。

背景技术

已知这样的激光雷达设备。

在进行扫描的激光雷达设备的情况下，电磁辐射、即激光束以不同的发射角发射到发射路径中并且在接收路径中再次被接收。由这些与角度相关的单个测量又可以推导出周围环境图像。在此，电磁辐射的所需的偏转可以通过合适的光学器件(例如可运动的镜)或所有部件的旋转系统来实现。

替代地，位置分辨可以通过同时地或按顺序地照明较大的区域(例如线)以及根据成像光学器件和探测器阵列或探测器单元在接收侧的区别来实现。

在激光雷达设备的接收路径中使用光学带通滤光器(干涉滤光器)，以便改善信号/噪声比。这通过滤除背景光并且透射可用的电磁辐射来实现。光学带通滤光器越窄，越少的干扰性电磁辐射落到探测器上并且信号质量越好。在探测到具有大于0度的入射角的信号的情况下，出现光学带通滤光器的透射窗口的移位。这导致：必须使用频谱更宽的光学带通滤光器，以便在通过范围发生移位的情况下也能够探测到所有接收角。

与传统的光学器件相反，在全息光学元件的情况下，电磁辐射的偏转不是通过折射来预给定，而是通过衍射来预给定。衍射可以在体积全息图中通过在体积栅格上的衍射来实现。全息光学元件不仅可以制造成透射全息图而且可以制造成反射全息图并且可以通过自由地选择入射角、出射角或衍射角来调整。在此，全息衍射光栅在薄膜中曝光。

由于体积衍射，全息光学元件具有独特的波长灵敏性和角度灵敏性或滤光器功能。根据记录条件(波长、角度)，仅仅来自限定的方向并且具有限定的波长的电磁辐射在全息结构上发生衍射。由此，施加到膜上的全息材料的特征特别在于其透明性。电磁辐射仅仅出于确定的方向和波长而在结构上发生衍射。对于所有其他方向，全息光学元件保持透明。

用于发射电磁辐射的射束源可以构造为半导体激光器。半导体激光器由于其低成本、紧凑的结构形式和高效率而作为优选地用于激光雷达设备的射束源来使用。以光学脉冲的直接传播时间测量(直接飞行时间)为基础的激光雷达设备在此大多使用宽条带激光器。针对以下来优化这些宽条带激光器：提供尽可能大的光学功率，并且因此，这些宽条带激光器通常不具有波长敏感的元件。因此，所发送的电磁辐射的频谱分布仅仅由半导体结构的与波长相关的增益并且由激光过程本身来限定。这导致，这些宽条带激光器具有相对较大的频谱宽度。在例如905nm的波长的情况下进行发射的常见的宽条带激光器具有例如5nm至9nm的频谱宽度。

发明内容

根据本发明，提供一种激光雷达设备，其中，全息光学元件引起与所发射的电磁辐射的波长相关地以至少一个出射角衍射，所述至少一个出射角借助带通滤光器与入射的电磁辐射的波长的移位相协调。

本发明的优点

根据本发明的激光雷达设备具有以下优点。能够实现将不同的波长发射到限定的空间角中。在此，对于不同的角度范围如此选择波长，使得所述波长与在接收路径中使用的光学带通滤光器的波长的由角度决定的移位相配。可以同时地或按顺序地发射各个点。替代地，也可以发射区域或实线。