车辆激光雷达系统技术方案

本发明专利技术涉及一种车辆激光雷达系统(101)，其包括：·用于发射激光脉冲的脉冲激光器(103)，·至少一个可偏转地布置的用于使激光脉冲朝待探测对象(109)的方向偏转的镜(105)，·用于探测由所述对象反射的激光脉冲的接收器(111)，其中，·所述接收器包括CMOS兼容图像传感器(113)，所述CMOS兼容图像传感器用于检测所反射的激光脉冲并且用于拍摄可借助所偏转的激光脉冲照明的区域的图像。本发明专利技术还涉及一种所述车辆激光雷达系统的应用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种车辆激光雷达系统以及一种车辆激光雷达系统的应用。
技术介绍
由公开文献DE102007004609A1已知一种用于在基于车辆的激光雷达系统中使用的激光与光学器件系统。所述系统包括半导体激光器阵列和合适的透镜系统或另一光学器件系统。所述系统通过以下方式运行：其应当替代使用机械地转动的或移位的反射光学器件的激光雷达激光系统。公开文献DE102011115717A1示出一种具有光谱议的可持握的远望镜。光谱仪例如可以具有硅传感器。公开文献DE10207610A1示出用于检测并且处理电信号和光信号的方法和设备。当今的用于车辆应用的摄像机系统通常借助在可见的波长范围中或近红外的价格低的CMOS硅探测器工作或者借助在大于900nm至1700nm的波长范围中的价格高的铟镓砷(InGaAs)探测器工作。激光雷达系统通常在905nm时借助硅探测器工作或者在1.5μm时同样借助价格高的铟镓砷探测器或锗探测器工作。两个传感器通常是独立自主的系统。必要时，通过传感器融合使测量数据彼此结合。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务可以视为，提供一种车辆激光雷达系统。本专利技术所基于的任务也可以视为，说明一种车辆雷达系统的应用。所述任务借助独立权利要求的相应主题来解决。本专利技术的有利构型分别是从属权利要求的主题。根据一个方面，提供一种车辆激光雷达系统，其包括：-用于发射激光脉冲的脉冲激光器，-至少一个可偏转地布置的镜，所述镜用于使激光脉冲朝待探测的对象的方向偏转，-用于探测由对象反射的激光脉冲的接收器，其中，-所述接收器包括CMOS-兼容图像传感器，所述CMOS-兼容图像传感器用于检测经反射的激光脉冲并且用于拍摄可借助经偏转的激光脉冲照明的区域的图像。根据另一方面，车辆雷达系统用于检测车辆的周围环境中的对象。也就是说，借助车辆激光雷达系统检测车辆的周围环境中的对象。尤其借助车辆激光雷达系统进行激光脉冲的飞行时间测量，从而能够以有利的方式进行待探测的对象的距离测量。根据另一方面，提出一种车辆，所述车辆包括车辆激光雷达系统。本专利技术因此尤其包括以下设想：设置用于探测由对象反射的激光脉冲的接收器(也可以称作探测器)，其中接收器包括CMOS-兼容图像传感器(也可以不写连字符：即CMOS兼容图像传感器)，所述CMOS-兼容图像传感器不仅可以检测经反射的激光脉冲，而且可以拍摄可借助经偏转的激光脉冲照明的区域的图像。根据本专利技术的CMOS-兼容图像传感器因此具有以下双重功能：检测经反射的激光脉冲并且拍摄图像。与已知的现有技术不同地，因此需要仅仅一个唯一的传感器来不仅提供激光雷达功能(尤其对于距离检测而言)而且提供图像检测功能。与此相反地，在已知的现有技术中需要两个传感器，以便能够实现或提供上述功能。因此，根据本专利技术的车辆激光雷达系统与已知的系统相比更小且更紧凑并且因此可以安装在更小的安装空间中。根据一种实施方式，CMOS-兼容图像传感器是CMOS图像传感器。在CMOS图像传感器中，可以在没有变型和/或修改的情况下应用CMOS过程。在CMOS兼容图像传感器中应用CMOS基本过程，但在过程中的变化(修改、新的过程步骤)是可能的。也就是说，CMOS图像传感器在CMOS过程中制造。CMOS兼容图像传感器至少部分地在CMOS过程中制造，即基于CMOS制造过程，其中相对于CMOS制造过程在CMOS兼容图像传感器的制造中进行变化和/或更新。根据一种实施方式设置，CMOS兼容图像传感器包括多个像素，其中设置分析处理电子器件，所述分析处理电子器件构造用于读取CMOS兼容图像传感器的像素的信号并且基于所读取的信号求取与所探测的对象的距离。由此，尤其实现以下技术优点：可以对于每一个像素进行激光脉冲的相应的飞行时间测量。也就是说，可以使用每一个像素信号自身来求取与所探测的对象的距离。尤其设置，读取一组像素，其中使用这组像素的所读取的信号来求取与所探测的对象的距离。因此，以有利的方式进行所谓的“飞行时间(TOF)”测量，德语：(Laufzeitmessung)飞行时间测量。在另一实施方式中设置，光学元件设置用于将可照明区域成像到CMOS兼容图像传感器上。由此，尤其实现以下技术优点：可照明区域可以最优地成像到CMOS兼容图像传感器上，使得CMOS兼容图像传感器检测整个可照明区域并且就这方面而言也可以探测位于所述可照明区域中的对象。光学元件例如是透镜或镜、例如抛物面镜。优选设置多个光学元件，它们尤其相同或不同地构造。根据另一实施方式设置，光学元件对于以下波长范围具有至少95％、例如>99％的透射度，所述波长范围相应于激光波长加减≤20nm、优选加减≤10nm的，其中，对于所述波长范围之外的波长的透射度小于50％、优选小于20％。由此，尤其实现以下技术优点：可以增大信噪比。在另一实施方式中设置，CMOS兼容图像传感器构造用于探测具有至少900nm、优选至少1000nm的波长的电磁辐射。由此，尤其实现以下技术优点：CMOS兼容图像传感器也可以检测具有至少900nm、优选至少1000nm的波长的激光脉冲。在大于900nm、优选大于1000nm的所述波长范围中，对于所述电磁辐射而言相对于眼睛的损害的敏感度降低，从而在使用车辆激光雷达系统的情况下通常不引起车辆的周围环境中的交通参与者的危险。在另一实施方式中设置，CMOS兼容图像传感器具有掺杂的和/或表面修改的硅作为传感器材料。由此，尤其实现以下技术优点：与未掺杂的或未表面修改的硅相比，所述硅对于大于900nm、尤其大于1000nm的波长而言更敏感。所述硅例如称为黑硅(blackSilicon)或者称为粉硅(pinkSilicon)。作为掺杂物，例如可以设置硫。在表面修改时，通过从空气到硅的折射率跳跃极大地减小反射度，从而更多到达的光子侵入到图像传感器中并且然后可以相应地被探测。表面修改例如通过借助短激光脉冲的结构化实施。所述激光脉冲例如具有≤10ns、例如≤1ns的脉冲持续时间。例如，表面修改可以借助涂层实现。也就是说，硅被涂覆。通过硅的掺杂尤其实现以下技术效果：由此增大光子的吸收概率，从而也在更长的波长时增大探测器的敏感度。根据另一实施方式设置，脉冲激光器是具有至少100kW/(mm2sr)的亮度(Brillanz)的固体激光器，其构造用于发射具有至少900nm、优选至少1000nm的波长并且具有至少50W的每激光脉冲最大功率的激光脉冲。根据一种实施方式设置，固体激光器具有至少1MW/(mm2sr)的亮度。优选地，固体激光器的亮度位于100kW/(mm2sr)与1MW/(mm2sr)之间。通常，更大的亮度以有利的方式意味着车辆激光雷达系统的更大的探测作用范围。也就是说，也能够以有利的方式探测或者检测在与固体激光器直至200m间距上的对象。亮度尤其可以称作射束质量在光学器件中以及在激光技术中，亮度通常描述电磁辐射的射束——在此是激光射束——的聚束(Bündelung)。根据一种实施方式设置，每激光脉冲的最大功率为50W与100W之间。更大的最大功率在此也意味着更大的作用范围。每激光脉冲最大功率意味着，也可以以更小功率发射激光脉冲。每激光脉冲的最大可能功率相应地为50W、100W或者50W或100W之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆激光雷达系统(101，201)，其具有：用于发射激光脉冲的脉冲激光器(103)，至少一个可偏转地布置的镜(105)，所述镜用于使所述激光脉冲朝待探测的对象(109)方向偏转，用于探测由所述对象(109)反射的激光脉冲的接收器(111，205)，其中，所述接收器(111，205)包括CMOS兼容图像传感器(113)，所述CMOS兼容图像传感器用于检测经反射的激光脉冲并且用于拍摄能够借助经偏转的激光脉冲照明的区域(107)的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.11 DE 102014211071.81.一种车辆激光雷达系统(101，201)，其具有：用于发射激光脉冲的脉冲激光器(103)，至少一个可偏转地布置的镜(105)，所述镜用于使所述激光脉冲朝待探测的对象(109)方向偏转，用于探测由所述对象(109)反射的激光脉冲的接收器(111，205)，其中，所述接收器(111，205)包括CMOS兼容图像传感器(113)，所述CMOS兼容图像传感器用于检测经反射的激光脉冲并且用于拍摄能够借助经偏转的激光脉冲照明的区域(107)的图像。2.根据权利要求1所述的车辆激光雷达系统(101，201)，其中，所述CMOS兼容图像传感器(113)包括多个像素(115)，其中，设置分析处理电子器件(117)，所述分析处理电子器件构造用于读取所述CMOS兼容图像传感器(113)的像素(115)的信号并且基于所读取的信号求取与所探测的对象(109)的距离。3.根据权利要求1或2所述的车辆激光雷达系统(101，201)，其中，设置用于将所述可照明区域(107)成像到所述CMOS兼容图像传感器(113)上的光学元件(121，203)。4.根据权利要求3所述的车辆激光雷达系统(101，291)，其中，所述光学元件(121，203)对于相应于激光波长加减100nm的波长范围具有至少80％的透射度，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·里德布施，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE