多波长阵列激光雷达制造技术

一种多波长阵列激光雷达系统和设计阵列激光雷达系统的方法，包括：以阵列设置多个激光器以发射相应多个光束；设置透镜以便以相应多个角度分散所述多个光束；以及设置带通滤波器，以便滤波由于由所述多个激光器以相应多个发射角度发射的所述多个光束得到的以相应多个入射角度接收的多个反射光。基于所述相应多个发射角度选择所述多个光束中的每个的发射波长，以确保所述多个反射光中的每个的接收波长处于比发射波长范围更窄的范围内。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请是2015年5月7日提交的美国临时申请No.62/158,290的非临时申请，其公开内容通过参考全文引入本文。
本专利技术涉及多波长阵列激光雷达。
技术介绍
激光雷达，可以称为光雷达或激光器阵列光检测和测距装置，通常指的是在目标处发射光且接收并处理得到的反射光。激光器阵列可以在阵列激光雷达系统中使用，以从比单个激光器可能的视场更宽的视场获得反射光。在当前阵列激光雷达系统中，阵列的所有激光器以相同的波长发射光。在接收器侧，带通滤波器通常用于滤波所接收的反射光且阻止尽可能多的太阳光和其它干扰光，以增加信号-噪音比（SNR）。每个激光器得到的反射光在带通滤波器处的入射角度不相同。由于带通滤波器展现角度-波长相关性，这意味着不同接收的反射光（以相同波长以不同角度发射且以不同入射角度接收）并不以相同波长通过带通滤波器。而是，对于以较高的入射角度接收的反射光，较低的波长通过带通滤波器。因而，期望提供利于以相同波长（或者非常窄的波长带）接收反射光而与入射角度无关的阵列激光雷达系统。
技术实现思路
根据示例性实施例，一种设计阵列激光雷达系统的方法包括：以阵列设置多个激光器以发射相应多个光束；设置透镜以便以相应多个角度分散所述多个光束；设置带通滤波器，以便滤波由于由所述多个激光器以相应多个发射角度发射的所述多个光束得到的以相应多个入射角度接收的多个反射光；以及基于所述相应多个发射角度选择所述多个光束中的每个的发射波长，以确保所述多个反射光中的每个的接收波长处于比发射波长范围更窄的范围内。根据另一个示例性实施例，一种多波长阵列激光雷达系统包括：以阵列设置的多个激光器，所述多个激光器配置成以相应多个发射角度和相应发射波长发射相应多个光束；以及带通滤波器，所述带通滤波器配置成滤波由于以所述多个发射角度发射的所述多个光束引起的以多个入射角度接收的多个反射光，其中，所述多个激光器中的每个的发射波长基于所述相应多个发射角度选择，以确保所述多个反射光中的每个的接收波长处于比发射波长范围更窄的范围内。方案1. 一种设计阵列激光雷达系统的方法，所述方法包括：以阵列设置多个激光器以发射相应多个光束；设置透镜以便以相应多个角度分散所述多个光束；设置带通滤波器，以便滤波由于由所述多个激光器以相应多个发射角度发射的所述多个光束得到的以相应多个入射角度接收的多个反射光；以及基于所述相应多个发射角度选择所述多个光束中的每个的发射波长，以确保所述多个反射光中的每个的接收波长处于比发射波长范围更窄的范围内。方案2. 根据方案1所述的方法，其中，选择发射波长包括：对于所述多个激光器中距阵列中心更远的激光器选择更低的发射波长。方案3. 根据方案2所述的方法，其中，选择发射波长包括根据距阵列中心的径向距离将所述多个激光器分组且对于所述多个激光器中距阵列中心的径向距离预定范围内的激光器选择相同的发射波长。方案4. 根据方案1所述的方法，还包括：根据如下公式确定所述相应多个发射角度中的每个：，其中：α是发射角度，d是从阵列中心到所述多个激光器中的相应激光器的距离，f是透镜的焦距。方案5. 根据方案4所述的方法，其中，选择所述多个光束中的每个的发射波长包括：对于所述多个激光器中的激光器基于相应发射角度更大而选择更低的波长。方案6. 根据方案1所述的方法，其中，选择发射波长基于所述多个反射光中的每个的接收波长，通过如下公式给出：，其中：对于所述多个反射光中的每个反射光，是与所述多个入射角度中的0度入射角度有关的接收波长，是带通滤波器周围的介质的折射率，是带通滤波器的有效折射率，φ是所述多个入射角度中的入射角度，与所述多个反射光中的反射光有关。方案7. 根据方案6所述的方法，其中，选择发射波长包括找到的值以获得期望。方案8. 一种多波长阵列激光雷达系统，包括：以阵列设置的多个激光器，所述多个激光器配置成以相应多个发射角度和相应发射波长发射相应多个光束；以及带通滤波器，所述带通滤波器配置成滤波由于以所述多个发射角度发射的所述多个光束引起的以多个入射角度接收的多个反射光，其中，所述多个激光器中的每个的发射波长基于所述相应多个发射角度选择，以确保所述多个反射光中的每个的接收波长处于比发射波长范围更窄的范围内。方案9. 根据方案8所述的系统，其中，所述多个激光器中距阵列中心更远的激光器的发射波长比所述多个激光器中距阵列中心更近的激光器的发射波长更低。方案10. 根据方案9所述的系统，其中，所述多个激光器中距阵列中心的径向距离范围内的激光器的发射波长是相同的波长。方案11. 根据方案8所述的系统，其中，所述相应多个发射角度中的每个根据如下公式给出：，其中：α是发射角度，d是从阵列中心到所述多个激光器中的相应激光器的距离，f是阵列的透镜的焦距。方案12. 根据方案11所述的系统，其中，所述多个激光器中的激光器的发射波长基于相应发射角度更大而更低。方案13. 根据方案8所述的系统，其中，所述多个反射光中的每个的接收波长通过如下公式给出：，其中：对于所述多个反射光中的每个反射光，是与所述多个入射角度中的0度入射角度有关的接收波长，是带通滤波器周围的介质的折射率，是带通滤波器的有效折射率，φ是所述多个入射角度中的入射角度，与所述多个反射光中的反射光有关。根据当结合附图时对本专利技术的以下详细描述，本专利技术的上述特征和优点以及其他特征和优点将容易清楚。附图说明在实施例的以下详细描述中，其他特征、优点和细节仅以示例的方式出现，所述详细描述参考附图，在附图中：图1是根据实施例的阵列激光雷达系统的框图；图2示出了根据实施例的用于确定发射波长的角度；图3示出了根据实施例的示例性发射波长值；和图4示出了根据实施例的阵列激光雷达和根据距离范围的对应发射波长范围。具体实施方式如上所述，带通滤波器通常在阵列激光雷达系统的接收器侧的输入端处使用。带通滤波器设计成使得与激光器发射有关的波长通过但是阻止其它波长通过。由于太阳光处于所有波长，带通滤波器的通频带越宽，越多的太阳光通过。因而，从阻止太阳光以增加所接收反射光的信号-噪音比的角度来说，期望带通滤波器的尽可能窄的通频带。另一方面，带通滤波器的通频带必须足够宽以涵盖由发射激光束引起的所有反射光的波长。在典型阵列激光雷达系统的情况下，激光器均以大约相同的波长发射。然而，由于带通滤波器展现角度-波长相关性，处于所有不同入射角度的所有反射光并不以大约相同的波长通过带通滤波器。而是，即使所有发射信号处于相同波长，处于0度（垂直）之外的入射角度的接收反射光以与垂直于带通滤波器界面的接收反射光相比显著不同的波长通过。因而，从接收由激光器发射引起的所有反射光的角度来说，期望带通滤波器所需要那么宽的通频带。本文详细描述的系统和方法的实施例涉及根据需要调节发射波长，以允许使用带通滤波器的窄通频带。所述实施例解决了现有阵列激光雷达系统的对立兴趣：为了太阳光滤波而减少带通滤波器的通频带且为了接收所有反射光而增加通频带。图1是根据实施例的阵列激光雷达系统100的框图。阵列激光雷达110包括激光器111的阵列。每个激光器111可以是垂直腔面发射激光器（VCSEL）。VCSEL是基于半导体的激光器二极管，从其顶表面垂直地发射光束，如图所示。由每个激光器111本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设计阵列激光雷达系统的方法，所述方法包括：以阵列设置多个激光器以发射相应多个光束；设置透镜以便以相应多个角度分散所述多个光束；设置带通滤波器，以便滤波由于由所述多个激光器以相应多个发射角度发射的所述多个光束得到的以相应多个入射角度接收的多个反射光；以及基于所述相应多个发射角度选择所述多个光束中的每个的发射波长，以确保所述多个反射光中的每个的接收波长处于比发射波长范围更窄的范围内。

【技术特征摘要】
2015.05.07 US 62/158290;2016.05.04 US 15/1459421.一种设计阵列激光雷达系统的方法，所述方法包括：以阵列设置多个激光器以发射相应多个光束；设置透镜以便以相应多个角度分散所述多个光束；设置带通滤波器，以便滤波由于由所述多个激光器以相应多个发射角度发射的所述多个光束得到的以相应多个入射角度接收的多个反射光；以及基于所述相应多个发射角度选择所述多个光束中的每个的发射波长，以确保所述多个反射光中的每个的接收波长处于比发射波长范围更窄的范围内。2.根据权利要求1所述的方法，其中，选择发射波长包括：对于所述多个激光器中距阵列中心更远的激光器选择更低的发射波长。3.根据权利要求2所述的方法，其中，选择发射波长包括根据距阵列中心的径向距离将所述多个激光器分组且对于所述多个激光器中距阵列中心的径向距离预定范围内的激光器选择相同的发射波长。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据如下公式确定所述相应多个发射角度中的每个：，其中：α是发射角度，d是从阵列中心到所述多个激光器中的相应激光器的距离，f是透镜的焦距。5.根据权利要求4所述的方法，其中，选择所述多个光束中的每个的发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：A利普森，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US