車輛激光雷達系統技術方案

本發明專利技術涉及一種車輛激光雷達系統(101)，其包括：·用于發射激光脈沖的脈沖激光器(103)，·至少一個可偏轉地布置的用于使激光脈沖朝待探測對象(109)的方向偏轉的鏡(105)，·用于探測由所述對象反射的激光脈沖的接收器(111)，其中，·所述接收器包括CMOS兼容圖像傳感器(113)，所述CMOS兼容圖像傳感器用于檢測所反射的激光脈沖并且用于拍攝可借助所偏轉的激光脈沖照明的區域的圖像。本發明專利技術還涉及一種所述車輛激光雷達系統的應用。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種車輛激光雷達系統以及一種車輛激光雷達系統的應用。
技術介紹
由公開文獻DE102007004609A1已知一種用于在基于車輛的激光雷達系統中使用的激光與光學器件系統。所述系統包括半導體激光器陣列和合適的透鏡系統或另一光學器件系統。所述系統通過以下方式運行：其應當替代使用機械地轉動的或移位的反射光學器件的激光雷達激光系統。公開文獻DE102011115717A1示出一種具有光譜議的可持握的遠望鏡。光譜儀例如可以具有硅傳感器。公開文獻DE10207610A1示出用于檢測并且處理電信號和光信號的方法和設備。當今的用于車輛應用的攝像機系統通常借助在可見的波長范圍中或近紅外的價格低的CMOS硅探測器工作或者借助在大于900nm至1700nm的波長范圍中的價格高的銦鎵砷(InGaAs)探測器工作。激光雷達系統通常在905nm時借助硅探測器工作或者在1.5μm時同樣借助價格高的銦鎵砷探測器或鍺探測器工作。兩個傳感器通常是獨立自主的系統。必要時，通過傳感器融合使測量數據彼此結合。
技術實現思路
本專利技術所基于的任務可以視為，提供一種車輛激光雷達系統。本專利技術所基于的任務也可以視為，說明一種車輛雷達系統的應用。所述任務借助獨立權利要求的相應主題來解決。本專利技術的有利構型分別是從屬權利要求的主題。根據一個方面，提供一種車輛激光雷達系統，其包括：-用于發射激光脈沖的脈沖激光器，-至少一個可偏轉地布置的鏡，所述鏡用于使激光脈沖朝待探測的對象的方向偏轉，-用于探測由對象反射的激光脈沖的接收器，其中，-所述接收器包括CMOS-兼容圖像傳感器，所述CMOS-兼容圖像傳感器用于檢測經反射的激光脈沖并且用于拍攝可借助經偏轉的激光脈沖照明的區域的圖像。根據另一方面，車輛雷達系統用于檢測車輛的周圍環境中的對象。也就是說，借助車輛激光雷達系統檢測車輛的周圍環境中的對象。尤其借助車輛激光雷達系統進行激光脈沖的飛行時間測量，從而能夠以有利的方式進行待探測的對象的距離測量。根據另一方面，提出一種車輛，所述車輛包括車輛激光雷達系統。本專利技術因此尤其包括以下設想：設置用于探測由對象反射的激光脈沖的接收器(也可以稱作探測器)，其中接收器包括CMOS-兼容圖像傳感器(也可以不寫連字符：即CMOS兼容圖像傳感器)，所述CMOS-兼容圖像傳感器不僅可以檢測經反射的激光脈沖，而且可以拍攝可借助經偏轉的激光脈沖照明的區域的圖像。根據本專利技術的CMOS-兼容圖像傳感器因此具有以下雙重功能：檢測經反射的激光脈沖并且拍攝圖像。與已知的現有技術不同地，因此需要僅僅一個唯一的傳感器來不僅提供激光雷達功能(尤其對于距離檢測而言)而且提供圖像檢測功能。與此相反地，在已知的現有技術中需要兩個傳感器，以便能夠實現或提供上述功能。因此，根據本專利技術的車輛激光雷達系統與已知的系統相比更小且更緊湊并且因此可以安裝在更小的安裝空間中。根據一種實施方式，CMOS-兼容圖像傳感器是CMOS圖像傳感器。在CMOS圖像傳感器中，可以在沒有變型和/或修改的情況下應用CMOS過程。在CMOS兼容圖像傳感器中應用CMOS基本過程，但在過程中的變化(修改、新的過程步驟)是可能的。也就是說，CMOS圖像傳感器在CMOS過程中制造。CMOS兼容圖像傳感器至少部分地在CMOS過程中制造，即基于CMOS制造過程，其中相對于CMOS制造過程在CMOS兼容圖像傳感器的制造中進行變化和/或更新。根據一種實施方式設置，CMOS兼容圖像傳感器包括多個像素，其中設置分析處理電子器件，所述分析處理電子器件構造用于讀取CMOS兼容圖像傳感器的像素的信號并且基于所讀取的信號求取與所探測的對象的距離。由此，尤其實現以下技術優點：可以對于每一個像素進行激光脈沖的相應的飛行時間測量。也就是說，可以使用每一個像素信號自身來求取與所探測的對象的距離。尤其設置，讀取一組像素，其中使用這組像素的所讀取的信號來求取與所探測的對象的距離。因此，以有利的方式進行所謂的“飛行時間(TOF)”測量，德語：(Laufzeitmessung)飛行時間測量。在另一實施方式中設置，光學元件設置用于將可照明區域成像到CMOS兼容圖像傳感器上。由此，尤其實現以下技術優點：可照明區域可以最優地成像到CMOS兼容圖像傳感器上，使得CMOS兼容圖像傳感器檢測整個可照明區域并且就這方面而言也可以探測位于所述可照明區域中的對象。光學元件例如是透鏡或鏡、例如拋物面鏡。優選設置多個光學元件，它們尤其相同或不同地構造。根據另一實施方式設置，光學元件對于以下波長范圍具有至少95％、例如>99％的透射度，所述波長范圍相應于激光波長加減≤20nm、優選加減≤10nm的，其中，對于所述波長范圍之外的波長的透射度小于50％、優選小于20％。由此，尤其實現以下技術優點：可以增大信噪比。在另一實施方式中設置，CMOS兼容圖像傳感器構造用于探測具有至少900nm、優選至少1000nm的波長的電磁輻射。由此，尤其實現以下技術優點：CMOS兼容圖像傳感器也可以檢測具有至少900nm、優選至少1000nm的波長的激光脈沖。在大于900nm、優選大于1000nm的所述波長范圍中，對于所述電磁輻射而言相對于眼睛的損害的敏感度降低，從而在使用車輛激光雷達系統的情況下通常不引起車輛的周圍環境中的交通參與者的危險。在另一實施方式中設置，CMOS兼容圖像傳感器具有摻雜的和/或表面修改的硅作為傳感器材料。由此，尤其實現以下技術優點：與未摻雜的或未表面修改的硅相比，所述硅對于大于900nm、尤其大于1000nm的波長而言更敏感。所述硅例如稱為黑硅(blackSilicon)或者稱為粉硅(pinkSilicon)。作為摻雜物，例如可以設置硫。在表面修改時，通過從空氣到硅的折射率跳躍極大地減小反射度，從而更多到達的光子侵入到圖像傳感器中并且然后可以相應地被探測。表面修改例如通過借助短激光脈沖的結構化實施。所述激光脈沖例如具有≤10ns、例如≤1ns的脈沖持續時間。例如，表面修改可以借助涂層實現。也就是說，硅被涂覆。通過硅的摻雜尤其實現以下技術效果：由此增大光子的吸收概率，從而也在更長的波長時增大探測器的敏感度。根據另一實施方式設置，脈沖激光器是具有至少100kW/(mm2sr)的亮度(Brillanz)的固體激光器，其構造用于發射具有至少900nm、優選至少1000nm的波長并且具有至少50W的每激光脈沖最大功率的激光脈沖。根據一種實施方式設置，固體激光器具有至少1MW/(mm2sr)的亮度。優選地，固體激光器的亮度位于100kW/(mm2sr)與1MW/(mm2sr)之間。通常，更大的亮度以有利的方式意味著車輛激光雷達系統的更大的探測作用范圍。也就是說，也能夠以有利的方式探測或者檢測在與固體激光器直至200m間距上的對象。亮度尤其可以稱作射束質量在光學器件中以及在激光技術中，亮度通常描述電磁輻射的射束——在此是激光射束——的聚束(Bündelung)。根據一種實施方式設置，每激光脈沖的最大功率為50W與100W之間。更大的最大功率在此也意味著更大的作用范圍。每激光脈沖最大功率意味著，也可以以更小功率發射激光脈沖。每激光脈沖的最大可能功率相應地為50W、100W或者50W或100W之間的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種車輛激光雷達系統(101，201)，其具有：用于發射激光脈沖的脈沖激光器(103)，至少一個可偏轉地布置的鏡(105)，所述鏡用于使所述激光脈沖朝待探測的對象(109)方向偏轉，用于探測由所述對象(109)反射的激光脈沖的接收器(111，205)，其中，所述接收器(111，205)包括CMOS兼容圖像傳感器(113)，所述CMOS兼容圖像傳感器用于檢測經反射的激光脈沖并且用于拍攝能夠借助經偏轉的激光脈沖照明的區域(107)的圖像。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2014.06.11 DE 102014211071.81.一種車輛激光雷達系統(101，201)，其具有：用于發射激光脈沖的脈沖激光器(103)，至少一個可偏轉地布置的鏡(105)，所述鏡用于使所述激光脈沖朝待探測的對象(109)方向偏轉，用于探測由所述對象(109)反射的激光脈沖的接收器(111，205)，其中，所述接收器(111，205)包括CMOS兼容圖像傳感器(113)，所述CMOS兼容圖像傳感器用于檢測經反射的激光脈沖并且用于拍攝能夠借助經偏轉的激光脈沖照明的區域(107)的圖像。2.根據權利要求1所述的車輛激光雷達系統(101，201)，其中，所述CMOS兼容圖像傳感器(113)包括多個像素(115)，其中，設置分析處理電子器件(117)，所述分析處理電子器件構造用于讀取所述CMOS兼容圖像傳感器(113)的像素(115)的信號并且基于所讀取的信號求取與所探測的對象(109)的距離。3.根據權利要求1或2所述的車輛激光雷達系統(101，201)，其中，設置用于將所述可照明區域(107)成像到所述CMOS兼容圖像傳感器(113)上的光學元件(121，203)。4.根據權利要求3所述的車輛激光雷達系統(101，291)，其中，所述光學元件(121，203)對于相應于激光波長加減100nm的波長范圍具有至少80％的透射度，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：H·里德布施，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE