具有光束转向和广角信号检测的LIDAR系统和方法技术方案

本文中讨论的实施例涉及使用LiDAR系统，该LiDAR系统使用微机电系统(MEMS)使连续的光脉冲转向以照明视场中的物体的。本文讨论的实施例还涉及使用多透镜阵列来处理返回的光脉冲。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光束转向和广角信号检测的LIDAR系统和方法本申请要求于2019年1月10日提交的美国临时申请No.62/790,842的权益，该美国临时申请的公开内容整体并入本文。
本公开一般涉及光检测和测距(LiDAR)系统和方法，并且更具体地涉及用于使用微机电系统(MEMS)使连续光脉冲转向以照明视场中的物体的系统和方法。
技术介绍
LiDAR系统可以被用于测量物体与系统之间的距离。具体而言，系统可以(例如，使用光源)传输信号、(例如，使用光检测器)记录返回的信号，并通过计算返回的信号与传输的信号之间的延迟来确定距离。
技术实现思路
以下呈现一个或多个示例的简化概述，以便提供本公开的基本理解。本概述不是所有预期示例的广泛概述，并且不旨在识别所有示例的关键或重要元素或者描绘任何或所有示例的范围。其目的是以简化形式呈现一个或多个示例的一些概念，作为下面呈现的更详细描述的序言。本文讨论的实施例涉及使用LiDAR系统，该LiDAR系统使用微机电系统(MEMS)或其它光束转向系统使连续的光脉冲转向来照明视场中的物体。可以使用不同的接收器系统检测返回的光脉冲。一个这样的接收器系统可以使用与检测器阵列结合的相对大的光学器件。另一接收器系统可以使用与多个检测器结合的多个光学器件。在一个实施例中，LiDAR系统可以包括光束转向系统；激光系统，可操作以发射光脉冲，光脉冲被光束转向系统转向使得每个发射的光脉冲在视场(FOV)内沿着光路被转向；以及接收器系统，可操作以接收来自FOV的返回脉冲。光束转向系统可以包括微机电系统(MEMS)结构和镜。接收器系统可以包括光学透镜和包括多个检测器段的检测器阵列。LiDAR系统可以包括控制电路，该控制电路可操作以基于光路来激活检测器段的子集；停用未包括在子集中的检测器段；并处理由激活的检测器段的子集检测的返回脉冲。在一个实施例中，MEMS结构是MEMS多面体。在一个实施例中，MEMS结构是液晶。在一个实施例中，MEMS结构包括至少一个微镜。在一个实施例中，光学透镜是广角透镜。在一个实施例中，检测器阵列被定位在光学透镜的焦平面处或附近。在一个实施例中，控制电路可操作以将光路与检测器段的子集的选择性激活进行配准，使得仅检测器段的子集是活动的以接收返回脉冲。在一个实施例中，停用的检测器段断电，并且其中，激活的检测器段通电。在一个实施例中，光束转向系统不将返回脉冲指引到检测器阵列。在一个实施例中，控制器可操作以基于光路来控制光脉冲的重复率。在一个实施例中，控制器可操作以基于光路来调整镜的移动速度。在一个实施例中，控制器可操作以基于光路来协调镜的移动速度和光脉冲的重复率中的至少一个。在一个实施例中，提供了一种使用LiDAR扫描系统的方法，该方法包括经由光束转向系统控制光脉冲在视场(FOV)内沿着光路的传输，该光束转向系统包括微机电系统(MEMS)结构；基于光路来激活包括多个检测器段的检测器阵列的检测器段的子集；停用未包括在激活的子集中的检测器段；在激活的检测器段的子集中监视返回脉冲；并处理监视的返回脉冲。在一个实施例中，光束转向系统包括镜。在一个实施例中，该方法还包括接收来自FOV的返回脉冲，其中，返回脉冲由将返回脉冲指引到激活的检测器段的子集的光学透镜收集。在一个实施例中，光学透镜是广角透镜。在一个实施例中，检测器阵列被定位在光学透镜的焦平面处或附近。在一个实施例中，MEMS结构是MEMS多面体。在一个实施例中，MEMS结构是液晶。在一个实施例中，MEMS结构包括至少一个微镜。在一个实施例中，该方法还包括将光路与检测器段的子集的选择性激活进行配准，使得仅检测器段的子集是活动的以接收返回脉冲。在一个实施例中，停用的检测器段断电，并且其中，激活的检测器段通电。在一个实施例中，光束转向系统不将返回脉冲指引到检测器阵列。在一个实施例中，该方法还包括基于光路来控制光脉冲的重复率。在一个实施例中，该方法还包括基于光路来调整包括在光束转向系统中的镜的移动速度。在一个实施例中，该方法还包括基于光路来协调包括在光束转向系统中的镜的移动速度和光脉冲的重复率中的至少一个。在一个实施例中，提供了一种LiDAR系统，该系统包括光束转向系统；激光系统，可操作以发射光脉冲，光脉冲被光束转向系统转向使得每个发射的光脉冲在视场(FOV)内沿着光路被转向；接收器系统，可操作以接收来自FOV的返回脉冲；以及控制电路。光束转向系统可以包括微机电系统(MEMS)结构和镜。接收器系统可以包括多透镜阵列，该多透镜阵列包括多个透镜，每个透镜与FOV内的窗口相关联，其中至少两个窗口彼此重叠，使得与重叠的窗口相关联的透镜接收相同的返回脉冲；以及多个检测器，多个检测器中的每个检测器与多个透镜中的一个透镜对应。控制电路可操作以处理从多个检测器中的每个检测器接收的信号，并通过滤除接收的未被至少两个重叠的窗口捕获的返回脉冲以产生经滤波的信号来在经处理的信号之间进行区分。在一个实施例中，MEMS结构是MEMS多面体。在一个实施例中，MEMS结构是液晶。在一个实施例中，MEMS结构包括至少一个微镜。在一个实施例中，至少两个窗口在FOV内以最小距离彼此重叠。在一个实施例中，提供了一种LiDAR系统，该系统包括光束转向系统；激光系统，可操作以发射光脉冲，光脉冲被光束转向系统转向使得每个发射的光脉冲在视场(FOV)内沿着光路被转向；接收器系统，可操作以接收来自FOV的返回脉冲。接收器系统可以包括多透镜阵列，该多透镜阵列包括多个透镜，每个透镜与FOV内的窗口相关联，其中至少两个窗口彼此重叠，使得与重叠的窗口相关联的透镜接收相同的返回脉冲；以及多个检测器，多个检测器中的每个检测器与多个透镜中的一个透镜对应。LiDAR系统可以包括控制电路，该控制电路可操作以处理从多个检测器中的每个检测器接收的信号；并通过滤除接收的未被至少两个重叠的窗口捕获的返回脉冲以产生经滤波的信号来在经处理的信号之间进行区分。在一个实施例中，提供了一种用于LiDAR系统的方法，该方法包括经由光束转向系统控制光脉冲在视场(FOV)内沿着光路的传输；经由包括多个透镜的多透镜阵列接收来自FOV的返回的光脉冲，每个透镜与FOV内的窗口相关联，其中至少两个窗口彼此重叠，使得与重叠的窗口相关联的透镜接收相同的返回的光脉冲，并且其中多个透镜中的每个透镜将任何返回的光脉冲指引到与多个透镜中的该特定透镜对应的检测器；处理从与多个透镜对应的每个检测器接收的信号；并通过滤除接收的未被至少两个重叠的窗口捕获的返回脉冲以产生经滤波的信号来在经处理的信号之间进行区分。在一个实施例中，提供了一种LiDAR系统，该系统包括激光传输和转向系统，该激光传输和转向系统可操作以沿着视场(FOV)内的传输路径传输光脉冲；以及接收器系统，该接收器系统可操作以接收来自FOV的返回脉冲，其中，返回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光检测和测距(LiDAR)系统，包括：/n光束转向系统，包括：/n微机电系统(MEMS)结构；以及/n镜；/n激光系统，能够操作以发射光脉冲，所述光脉冲被光束转向系统转向使得每个发射的光脉冲在视场(FOV)内沿着光路被转向；以及/n接收器系统，能够操作以接收来自FOV的返回脉冲，所述接收器系统包括：/n光学透镜；以及/n检测器阵列，包括多个检测器段；以及/n控制电路，能够操作以：/n基于所述光路来激活检测器段的子集；/n停用未被包括在所述子集中的检测器段；以及/n处理由激活的检测器段的子集检测的返回脉冲。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190110 US 62/790,8421.一种光检测和测距(LiDAR)系统，包括：
光束转向系统，包括：
微机电系统(MEMS)结构；以及
镜；
激光系统，能够操作以发射光脉冲，所述光脉冲被光束转向系统转向使得每个发射的光脉冲在视场(FOV)内沿着光路被转向；以及
接收器系统，能够操作以接收来自FOV的返回脉冲，所述接收器系统包括：
光学透镜；以及
检测器阵列，包括多个检测器段；以及
控制电路，能够操作以：
基于所述光路来激活检测器段的子集；
停用未被包括在所述子集中的检测器段；以及
处理由激活的检测器段的子集检测的返回脉冲。


2.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，MEMS结构是MEMS多面体。


3.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，MEMS结构是液晶。


4.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，MEMS结构包括至少一个微镜。


5.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，光学透镜是广角透镜。


6.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，检测器阵列被定位在光学透镜的焦平面处或附近。


7.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，控制电路能够操作以将光路与检测器段的所述子集的选择性激活进行配准，使得仅检测器段的所述子集是活动的以接收返回脉冲。


8.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，停用的检测器段断电，并且其中，激活的检测器段通电。


9.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，光束转向系统不将返回脉冲指引到检测器阵列。


10.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，控制器能够操作以基于光路来控制光脉冲的重复率。


11.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，控制器能够操作以基于光路来调整所述镜的移动速度。


12.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中，控制器能够操作以：
基于光路来协调所述镜的移动速度和光脉冲的重复率中的至少一个。


13.一种使用光检测和测距(LiDAR)扫描系统的方法，包括：
经由光束转向系统控制光脉冲在视场(FOV)内沿着光路的传输，所述光束转向系统包括微机电系统(MEMS)结构；
基于光路来激活包括多个检测器段的检测器阵列的检测器段的子集；
停用未被包括在激活的子集中的检测器段；
在激活的检测器段的子集中监视返回脉冲；以及
处理监视的返回脉冲。


14.如权利要求13所述的方法，其中，光束转向系统包括镜。


15.如权利要求13所述的方法，还包括接收来自FOV的返回脉冲，其中，返回脉冲由将返回脉冲指引到激活的检测器段的子集的光学透镜收集。


16.如权利要求15所述的方法，其中，光学透镜是广角透镜。


17.如权利要求15所述的方法，其中，检测器阵列被定位在光学透镜的焦平面处或附近。


18.如权利要求13所述的方法，其中，MEMS结构是MEMS多面体。


19.如权利要求13所述的方法，其中，MEMS结构是液晶。


20.如权利要求13所述的方法，其中，MEMS结构包括至少一个微镜。


21.如权利要求13所述的方法，还包括将光路与检测器段的所述子集的选择性激活进行配准，使得仅检测器段的所述子集是活动的以接收返回脉冲。


22.如权利要求13所述的方法，其中，停用的检测器段断电，并且其中，激活的检测器段通电。


23.如权利要求13所述的方法，其中，光束转向系统不将返回脉冲指引到检测器阵列。


24.如权利要求13所述的方法，还包括基于光路来控制光脉冲的重复率。


25.如权利要求13所述的方法，还包括基于光路来调整包括在光束转向系统中的镜的移动速度。

【专利技术属性】
技术研发人员：张锐，李义民，鲍君威，李伟建，
申请(专利权)人：图达通爱尔兰有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US