[发明专利]具有非均匀灵敏度响应的LIDAR系统

说明书

本申请涉及具有非均匀灵敏度响应的LIDAR系统。光检测和测距(LIDAR)系统包括光检测器，该光检测器具有第一扫描镜和与第一扫描镜对准的光传感器。第一扫描镜被配置为绕着第一轴线旋转并且相对于第一轴线以不同的旋转角度朝向光传感器反射入射光脉冲。光传感器被配置为在旋转角度的范围内检测来自第一扫描镜的所反射的光脉冲。光检测器的输入区沿着第一方向具有非均匀灵敏度响应。

技术领域

本申请涉及一种光检测和测距(LIDAR)系统。

背景技术

光检测和测距(LIDAR)是一种使用来自激光器的光脉冲根据飞行时间测量原理工作的检测技术。LIDAR通过用脉冲激光照射目标并且用传感器测量反射脉冲来测量到目标的距离。在一些LIDAR系统中，发射扫描镜将光脉冲转向目标，并且接收扫描镜将反射光转向检测器。两个扫描镜是同步的，因为这些镜以相同的频率和相位旋转。在从目标反射的光脉冲到达接收镜时，接收镜的角度取决于到目标的距离。因此，即使原始光脉冲以相同的发射方向和角度从LIDAR系统被发出，入射光脉冲也可以相对于接收镜的旋转轴线以不同角度从接收镜被反射到检测器。例如，如果第一目标相对于LIDAR系统处于距离D1处并且第二目标处于不同于D1的距离D2处，则在相同发射方向和角度从LIDAR系统发出的光脉冲将会从目标反射并且在不同时间点到达接收镜。光脉冲将以不同角度从接收镜反射到检测器，该角度差是距离D1和D2之间的差量的函数。在该示例中，由于接收镜的反射角的差异，所以所反射的光脉冲会影响检测器的不同区域。

常规LIDAR光检测器在检测器的整个光检测区上具有均匀的灵敏度。这样，从位于距LIDAR系统不同距离处的目标被反射的但以相同发射方向和角度被发出的光脉冲将在检测器处具有不同的检测功率电平，这是因为传播更长的光脉冲具有比传播更短距离的光脉冲更多的能量损耗。常规LIDAR系统被设计为提供接收的光脉冲的较宽动态范围。然而，较宽动态范围通常需要依赖于时间的放大，并且因此实施起来困难并且昂贵。

因此，需要一种用于LIDAR系统的更具成本效益并且更低复杂性的光检测器。

发明内容

根据光检测和测距(LIDAR)系统的实施例，LIDAR系统包括光检测器，该光检测器包括第一扫描镜和与该第一扫描镜对准的光传感器。第一扫描镜被配置为绕着第一轴线旋转并且相对于第一轴线以不同的旋转角度朝向光传感器反射入射光脉冲。光传感器被配置为在旋转角度的范围内检测来自第一扫描镜的所反射的光脉冲。光检测器的输入区沿着第一方向具有非均匀灵敏度响应。

在一个实施例中，光检测器包括光传感器阵列和被插入在光传感器阵列与第一扫描镜之间的梯度光学滤光器，并且梯度光学滤光器沿着第一方向具有非均匀滤光器特性。

单独地或组合地，梯度光学滤光器可以包括被沉积在光传感器阵列的面向第一扫描镜的表面上的金属膜。

单独地或组合地，梯度光学滤光器的灵敏度可以随着距梯度光学滤光器的中心部分的距离的增加而单调地增加，并且梯度光学滤光器的中心部分可以与光传感器阵列的中心部分对准。

单独地或组合地，第一扫描镜可以是被配置为绕着单个轴线旋转的一维MEMS镜。

单独地或组合地，光检测器可以包括光传感器阵列，并且光传感器阵列中的每个光传感器可以包括输入区，该输入区沿着第一方向具有非均匀灵敏度响应。

单独地或组合地，光检测器可以包括雪崩光电二极管阵列，并且雪崩光电二极管阵列的单独像素或像素组可以具有不同的灵敏度。

单独地或组合地，光检测器可以包括光传感器阵列和被插入在光传感器阵列与第一扫描镜之间的干涉滤光器，并且干涉滤光器可以沿着第一方向具有非均匀滤光器特性。

单独地或组合地，光检测器的输入区的灵敏度可以根据距LIDAR系统的目标距离的平方而增加。