激光光源、光发射单元和激光雷达制造技术

本发明专利技术实施例提供一种激光光源、光发射单元和激光雷达，用于激光雷达的光发射单元，所述光发射单元包括：第一发光区；第二发光区；所述第一发光区和所述第二发光区相对大小不同，所述第一发光区和第二发光区形成同一发光通道，分别对不同距离的目标物进行探测。本发明专利技术实施例降低了光发射单元的发射功率。实施例降低了光发射单元的发射功率。实施例降低了光发射单元的发射功率。

【技术实现步骤摘要】
激光光源、光发射单元和激光雷达


[0001]本专利技术涉及激光雷达领域，尤其涉及一种激光光源、光发射单元和激光雷达。

技术介绍

[0002]激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。
[0003]具体地，LIDAR系统包括激光发射系统和光接收系统。激光发射系统包括光发射单元，产生发射光脉冲，所述发射光脉冲入射到目标物上反射并产生回波光束，最终所述回波光束被光接收系统所接收。接收系统准确地测量入射光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，且光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。
[0004]激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点，激光雷达在无人车上得到了广泛应用。
[0005]而公开的技术中激光雷达的光发射单元存在发射功率较高的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的问题是提供一种激光光源、光发射单元和激光雷达，以降低光发射功率。
[0007]本专利技术技术方案提供一种激光光源，所述激光光源包括：至少两个发光区，所述至少两个发光区的相对大小不同。
[0008]可选地，所述至少两个发光区共用使能信号，同时受驱发光。
[0009]可选地，所述至少两个发光区发出功率或强度不同的激光。
[0010]可选地，每个所述发光区包括一个或多个垂直腔面发射激光器。r/>[0011]可选地，其中一个发光区中，多个垂直腔面发射激光器排列成圆形。
[0012]可选地，其中一个发光区中，多个垂直腔面发射激光器排列成矩形。
[0013]本专利技术技术方案还提供一种用于激光雷达的光发射单元，所述激光雷达还包括光接收单元；其特征在于，所述光发射单元包括：第一发光区；第二发光区；所述第一发光区和所述第二发光区相对大小不同，所述第一发光区和第二发光区形成同一发光通道，分别对不同距离的目标物进行探测。
[0014]可选地，所述第二发光区相对于第一发光区远离所述激光雷达的光接收单元。
[0015]可选地，所述第一发光区为圆形发光区。
[0016]可选地，所述第二发光区为矩形发光区。
[0017]可选地，所述圆形发光区包括多个垂直腔面发射激光器，所述多个垂直腔面发射激光器在圆形发光区呈蜂窝阵列式排布。
[0018]可选地，所述第二发光区包括一个或多个垂直腔面发射激光器，所述多个垂直腔面发射激光器呈矩阵式排布或交替式排布。
[0019]可选地，所述圆形发光区的直径在200微米～300微米的范围内。
[0020]可选地，所述光发射单元包括靠近所述光接收单元的第一端，远离所述光接收单元的第二端，所述第一端至第二端为第一方向，所述光发射单元包括出光面，位于所述出光面内与所述第一方向垂直的方向为第二方向；所述第二发光区沿第二方向的尺寸小于所述第一发光区在第二方向的尺寸。
[0021]可选地，所述第二发光区在第一方向的尺寸在50微米～100微米的范围内，在第二方向的尺寸在50微米～100微米的范围内。
[0022]可选地，所述圆形发光区发出的光经激光雷达最远目标探测距离的目标物反射，在所述接收单元上形成的光斑落入所述接收单元，且所述光斑尺寸不大于所述接收单元尺寸。
[0023]可选地，所述第一发光区与所述第二发光区的中心间距位于150微米～200微米的范围内。
[0024]相应地，本专利技术技术方案还提供一种激光雷达，包括：光发射单元，用于提供发射光；以及至少一个光接收单元，与所述光发射单元相对应，用于探测发射光经由目标物后形成的回波光束。
[0025]可选地，所述光接收单元包括光敏面，所述光敏面为圆面。
[0026]可选地，所述光接收单元为硅光电倍增管或单光子雪崩二极管阵列。
[0027]可选地，所述光接收单元设置为：所述圆面的圆心与所述第一发光区发出的光束经所述激光雷达最远目标探测距离的目标物反射形成的光斑中心重合，所述光敏面的尺寸不小于所述光斑的尺寸。
[0028]可选地，还包括：第一光学组件，位于所述光发射单元光路下游，将光发射单元发出的光整形后发出；第二光学组件，位于所述光接收单元的光路上游，将回波光束会聚到光接收单元。
[0029]可选地，所述第一发光区和第二发光区的发射光经由所述第一光学组件整形成一束光出射。
[0030]可选地，还包括：孔径光阑，位于所述第二光学组件和所述光接收单元之间，且在所述第二光学组件的焦平面处。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：
[0032]本专利技术实施例光发射单元包括：第一发光区，还在第一发光区远离所述光接收单元的一侧设置有第二发光区，用于提供对第一发光区的激光雷达的近距离盲区进行补测的发射光，且所述第一发光区和第二发光区形成同一发光通道，本专利技术实施例通过对位于同一发光通道的第一发光区远离光接收单元的一侧增加第二发光区的方式，使光发生单元的光源成为长光源，从而对第一发光区实现了近距离补盲，一方面减小了激光雷达的盲区；另一方面，相对于通过增加光发射单元的功率来进行补盲的方案相比，本专利技术实施例减小了光发射功率。
[0033]可选方案中，激光雷达的光敏面为圆面，与回波光斑在光接收单元上形成的光斑形状相匹配，可使更多的光斑能量落入到光敏面内，从而可以增大光接收单元所接收的回波信号量，进而增强远场探测能力；此外，本专利技术实施例因为可以使较大面积的光斑被光敏面探测到，因此充分利用了发射光的光能量进行探测，降低了光发射单元的发射功率。
附图说明
[0034]图1是激光雷达光路示意图；
[0035]图2是另一激光雷达光路示意图
[0036]图3是本专利技术实施例一光发射单元的光路示意图；
[0037]图4是本专利技术实施例一光发射单元的俯视图；
[0038]图5是本专利技术实施例另一光发射单元的俯视图；
[0039]图6是图3中第二发光区进行补盲的原理示意图；
[0040]图7a-图7c是图3所示光发射单元的发射光经由不同距离目标物所形成光斑的示意图。
具体实施方式
[0041]如
技术介绍
所述，激光雷达存在发射功率较高的问题。下面参考图1示意的激光雷达光路示意图，分析激光雷达发射功率较高的原因。
[0042]所述光发射单元1包括多个激光器，用于提供投射向目标物S1(或S2)的发射光，所述发射光通过第一光学组件3整形后到达所述目标物S1(或S2)，之后经由目标物S1(或S2)反射后形成回波光束，所述回波光束通过第二光学组件4会聚到光接收单元2上，被光接收单元2探测，从而实现目标物S1(或S2)的距离检测。现有的使用SiPM或SPAD阵列作为光接收单元的激光雷达，因为光接收单元具有极高的灵敏度，一个光子就可以触发SPAD单元的雪崩，另外基于提高信噪比的考虑，因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光光源，其特征在于，所述激光光源包括：至少两个发光区，所述至少两个发光区的相对大小不同。2.如权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述至少两个发光区共用使能信号，同时受驱发光。3.如权利要求1所述的激光光源，其特征在于，所述至少两个发光区发出功率或强度不同的激光。4.如权利要求1所述的激光光源，其特征在于，每个所述发光区包括一个或多个垂直腔面发射激光器。5.如权利要求4所述的激光光源，其特征在于，至少一个发光区中，多个垂直腔面发射激光器排列成圆形。6.如权利要求4所述的激光光源，其特征在于，至少一个发光区中，多个垂直腔面发射激光器排列成矩形。7.一种用于激光雷达的光发射单元，其特征在于，所述光发射单元包括：第一发光区；第二发光区；所述第一发光区和所述第二发光区相对大小不同，所述第一发光区和第二发光区形成同一发光通道，分别对不同距离的目标物进行探测。8.如权利要求7所述的光发射单元，其特征在于，所述第二发光区相对于第一发光区远离所述激光雷达的光接收单元。9.如权利要求8所述的光发射单元，其特征在于，所述第一发光区为圆形发光区。10.如权利要求7所述的光发射单元，其特征在于，所述第二发光区为矩形发光区。11.如权利要求9所述的光发射单元，其特征在于，所述圆形发光区包括多个垂直腔面发射激光器，所述多个垂直腔面发射激光器在圆形发光区呈蜂窝阵列式排布。12.如权利要求10所述的光发射单元，其特征在于，所述第二发光区包括一个或多个垂直腔面发射激光器，所述多个垂直腔面发射激光器呈矩阵式排布或交替式排布。13.如权利要求9所述的光发射单元，其特征在于，所述圆形发光区的直径在200微米～300微米的范围内。14.如权利要求8所述的光发射单元，其特征在于，所述光发射单元包括靠近所述光接收单元的第一端，远离所述光接收单元的第二端，所述第一端至第二端为第一方向，所述光发射单元包括出光面，位于所述出光面内与所述第一方向垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈杰，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：发明
国别省市：