[发明专利]激光雷达装置

说明书

一种激光雷达(LiDAR)装置，其具备：光发送器，由第一光学相控阵构成，将由从构成该第一光学相控阵的多个第一天线元件输出的光生成的衍射光向空间送出；以及光接收器，由第二光学相控阵构成，通过构成上述第二光学相控阵的多个第二天线元件接收从上述空间到来的光，关于从上述空间到来的光的方向，上述光接收器具有多个该光的接收灵敏度变得极大的极大灵敏度方向，上述光发送器向上述空间送出的相邻的上述衍射光的方向相互所成的第一角度与上述光接收器中的相邻的上述极大灵敏度方向相互所成的第二角度彼此不同。

技术领域

本发明一般涉及遥感以及测距领域，尤其涉及一种激光雷达(LiDAR，LightDetection and Ranging)装置，用于实时地进行自主驾驶系统中的三维的空间映射、物体检测、物体跟踪、物体确定。

背景技术

激光雷达装置将搜索光向空间送出并扫描该空间，接收该搜索光被空间内的物体反射而产生的反射返回光，检测空间内的物体的方向和距离。作为构成这样的激光雷达装置的设备，已知有光学相控阵(OPA，Optical Phased Array)。与使用了机械式光束扫描设备的激光雷达装置相比，使用OPA的激光雷达装置能够高速且小型地构成。

作为能够用于激光雷达装置的OPA，以往已知有将由光耦合器、移相器、天线元件分别构成的多个单位单元排列而构成的OPA(专利文献1)。然而，由于该OPA的各个单位单元由上述光耦合器等多个要素构成，因此单位单元具有相应的尺寸。因此，使单位单元的配置间隔，即天线元件的配置间隔变小是有限度的，并且搜索光的光束转向的角度范围由于该配置间隔的大小而被限制得较窄。

另外，作为能够用于激光雷达装置的其他OPA，以往已知有将光集成电路(Photonic integrated circuit(PIC))作为基础的OPA(非专利文献1)。该OPA由以下部分构成：输入光的总线波导；多个分支部分，分别由热移相器以及渐逝耦合器构成，设置于总线波导上；以及多个光栅基座的天线元件，将分别由上述渐逝耦合器分支的多个光分别向空间送出。在该OPA中，通过改变输入光的波长，进行沿着上述天线元件的延伸方向的光束转向。

然而，在该OPA中，如果要确保在实用上充分的光束转向角度范围，则需要具有极其宽的波长可变范围的波长可变激光器，激光雷达装置的整体成本增加。

现有技术文献以及专利文献

专利文献1：美国专利第8,988,754号说明书

非专利文献

非专利文献1：Christopher V.Poulton，Ami Yaacobi，David B.Cole，MatthewJ.Byrd，Manan Raval，Diedrik Vermeulen，Michael R.Watts，Coherent solid-stateLIDAR with silicon photonic optical phased arrays，Optics Letters，Vol.42，No.20/October15，2017。

发明内容

根据上述背景，在使用了光学相控阵(OPA)的激光雷达装置中，要求在不增加成本的情况下，克服天线元件的排列间距对于光束转向角度范围的限制，实现更宽的光束转向角度范围。

本发明的一个方式是一种激光雷达装置，其具备：光发送器，由第一光学相控阵构成，将由从构成该第一光学相控阵的多个第一天线元件输出的光生成的衍射光向空间送出；以及光接收器，由第二光学相控阵构成，通过构成所述第二光学相控阵的多个第二天线元件接收从所述空间到来的光，关于从所述空间到来的光的方向，所述光接收器具有多个该光的接收灵敏度变得极大的极大灵敏度方向，所述光发送器向所述空间送出的相邻的所述衍射光的方向相互所成的第一角度与所述光接收器中的相邻的所述极大灵敏度方向相互所成的第二角度彼此不同。