用于LIDAR应用的光学歧管制造技术

光学歧管具有多个核心，每个核心生成承载一个或多个通道的传出的LIDAR信号。扫描头位于远离歧管的位置。每个扫描头与核心中的一个关联并且被配置为使得每个扫描头从关联的核心接收传出的LIDAR信号。扫描头各自被配置为传输一个或多个LIDAR输出信号，每个LIDAR输出信号承载来自不同通道的光，并且使得不同的LIDAR输出信号各自以不同的方向远离扫描头行进。每个核心与不同的核心电子器件关联。核心电子器件被配置为调整传出的LIDAR信号中的一个的特性，使得该特性的调整导致一个或多个LIDAR输出信号远离与所述核心电子器件关联的扫描头行进的方向发生变化。扫描头行进的方向发生变化。扫描头行进的方向发生变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于LIDAR应用的光学歧管
[0001]相关申请
[0002]本申请要求于2018年11月21日提交的题为“用于LIDAR应用的光学歧管(Optical Manifold for LIDAR Applications)”的美国临时专利申请序列号62/770,415的权益，并在此将其全文并入。


[0003]本专利技术涉及光学装置。特别地，本专利技术涉及LIDAR芯片。

技术介绍

[0004]LIDAR(光检测和测距)传感器用于通过用LIDAR输出信号照射场景并测量反射的LIDAR输入信号的特性来构建目标场景的3D图像。调频连续波(FMCW)是可用于LIDAR应用的相干检测方法的示例。FMCW技术显示出对环境光和来自其他LIDAR系统的光的敏感性降低。
[0005]LIDAR系统正在适应日益复杂的应用，例如ADAS(高级驾驶员辅助系统)和AR(增强现实)。但是，尚未引入可提供商业采用所需的可靠性、灵活性和可维护性级别的LIDAR系统。因此，需要改进的LIDAR系统。

技术实现思路

[0006]LIDAR系统包括具有多个核心的光学歧管，每个核心生成承载一个或多个通道的传出的LIDAR信号。该系统还包括位置远离光学歧管的扫描头。每个扫描头与核心中的一个相关联并且被配置为使得每个扫描头从相关联的核心接收传出的LIDAR信号。扫描头各自被配置为传输一个或多个LIDAR输出信号，每个LIDAR输出信号包括来自不同通道的光，并且使得不同的LIDAR输出信号各自在不同的方向上远离扫描头行进。每个核心与不同的核心电子器件相关联。核心电子器件被配置为调整传出的LIDAR信号中的一个的特性，使得所述特性的调整引起一个或多个LIDAR输出信号远离与核心电子器件相关联的扫描头行进的方向的改变。
[0007]LIDAR系统包括具有外壳的光学歧管，多个核心定位在该外壳中，每个核心生成承载一个或多个通道的传出的LIDAR信号。该系统还包括位置远离光学歧管的扫描头。扫描头各自与核心中的一个相关联。扫描头被配置为使得每个扫描头接收来自相关联的核心的传出的LIDAR信号。扫描头被配置为传输包括来自不同的通道中的光的一个或多个LIDAR输出信号。LIDAR输出信号被传输，使得不同的LIDAR输出信号各自在不同的方向上远离扫描头行进。核心各自包括在不同的核心卡上。核心卡中的一个是连接到外壳中的第一连接器的第一核心卡。第二核心卡可以位于外壳的外部但被配置为连接到第一连接器。第二核心卡被配置为生成传出的LIDAR信号，该传出的LIDAR信号承载具有与由第一核心生成的传出的LIDAR信号中的一个或多个通道不同的光学特性的一个或多个第二通道。
[0008]一种操作光学歧管的方法包括将多个核心放置在光学歧管外壳的内部。核心各自被配置为生成承载一个或多个通道的传出的LIDAR信号。每个核心与位置远离光学歧管的
扫描头相关联。扫描头被配置为使得每个扫描头从相关联的核心接收传出的LIDAR信号。核心中的一个是第一核心。该方法还包括用第二核心替换第一核心。第二核心被配置为生成传出的LIDAR信号，该传出的LIDAR信号承载具有与由第一核心生成的传出的LIDAR信号中的一个或多个通道不同的光学特性的一个或多个第二通道。
附图说明
[0009]图1是具有LIDAR芯片的LIDAR系统的俯视图，该LIDAR芯片包括具有激光腔的部件组件。
[0010]图2是由绝缘体上硅晶片构成的芯片的一部分的横截面。
[0011]图3是LIDAR系统的示意图。
[0012]图4A至图4B示出了用于图3的LIDAR系统的合适的处理部件的示例。图4A示出了用于图3的LIDAR系统的合适的光学部件。
[0013]图4B是用于图3的LIDAR系统的合适的电气部件的示意图。
[0014]图5是适合与上述LIDAR系统一起使用的光学歧管系统的示意图。
[0015]图6示出了光学歧管系统的应用。
[0016]图7A和图7B示出了扫描头或扫描头的一部分的合适构造。图7A是扫描头的俯视图。
[0017]图7B是扫描头的另一实施例的俯视图。
[0018]图8示出了与反射装置和准直装置一起使用的扫描头。
[0019]图9示出了与反射装置和准直装置一起使用的扫描头的另一实施例。
[0020]图10A是转向机构的侧视图。
[0021]图10B是转向机构的俯视图。
[0022]图10C是具有旋转移动的转向机构的侧视图。
[0023]图10D是具有旋转移动的转向机构的俯视图。
具体实施方式
[0024]LIDAR系统包括歧管和多个扫描头。歧管可以持有多个LIDAR核心卡，每个核心卡生成传出的(outgoing)LIDAR信号，该信号承载一个或多个不同的通道。不同的扫描头可以接收来自不同LIDAR核心卡的传出的LIDAR信号。扫描头可以各自被配置为输出一个或多个LIDAR输出信号，每个LIDAR输出信号包括来自由扫描头接收的传出的LIDAR信号的光。
[0025]LIDAR核心卡可以改变传出的LIDAR信号的特性，使得LIDAR输出信号远离LIDAR系统行进的方向改变。LIDAR核心卡可以利用这种方向改变将LIDAR输出信号扫描到视场中的多个不同样本区域。此外，LIDAR核心卡可以包括电子器件，该电子器件利用来自LIDAR输出信号的光来为每个样本区域生成LIDAR数据(反射物体与LIDAR系统之间的径向速度和/或距离)。包含这些LIDAR核心卡的歧管的位置可以远离所有或部分扫描头。由于LIDAR核心卡上的部件可能是LIDAR系统中最不坚固的部件，所以远离扫描头定位歧管允许LIDAR系统的不太坚固的部件位于安全位置。例如，歧管和LIDAR核心卡可以位于不受各种大气影响(例如天气)的位置。将LIDAR系统的敏感部件放置在安全位置的能力提高了LIDAR系统的可靠性。
[0026]歧管可以构造成使得LIDAR核心卡可以容易地被其他LIDAR核心卡替换。这种替换可以响应LIDAR核心卡的故障或功能失常而进行。因此，LIDAR核心卡的可互换性使得LIDAR系统易于长期维护。附加地或替代地，LIDAR系统的各种部件可以在歧管和扫描头之间划分，使得替换LIDAR核心卡可以具有与之前的LIDAR核心卡不同的功能，同时仍然使用相同的扫描头进行操作。例如，替换LIDAR核心卡可以生成传出的LIDAR信号，该信号承载不同数量的通道、不同波长的通道和/或不同波形的通道。容易更换LIDAR核心卡的能力增加了LIDAR系统的灵活性。
[0027]图1是具有LIDAR芯片的LIDAR系统的俯视图，该LIDAR芯片包括具有激光腔的部件组件8。激光腔包括光源10，其可以包括用于激光器的增益介质(未示出)或由其组成。该芯片还包括接收来自光源10的光信号的腔波导12。光源可以定位在凹部13中，因此光源的小面(facet)与腔波导12的小面光学对准，以允许光源和腔波导12交换光信号。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种LIDAR系统，所述LIDAR系统包括：光学歧管，该光学歧管包括多个核心，每个核心生成承载一个或多个通道的传出的LIDAR信号；扫描头，该扫描头位于远离光学歧管的位置并且各自与所述核心中的一个相关联，所述扫描头被配置为使得每个扫描头接收来自相关联的核心的传出的LIDAR信号，所述扫描头各自被配置为传输一个或多个LIDAR输出信号，每个LIDAR输出信号承载来自所述通道中的不同通道的光，并且使得不同的LIDAR输出信号各自在不同的方向上远离所述扫描头行进；并且所述核心中的每一个与不同的核心电子器件相关联，所述核心电子器件被配置为调整由所述相关联的核心生成的传出的LIDAR信号的特性，所述特性的调整导致一个或多个LIDAR输出信号远离与所述核心电子器件相关联的扫描头行进的方向发生变化。2.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述核心电子器件调整的传出的LIDAR信号的特性是所述传出的LIDAR信号的频率。3.根据权利要求1所述的系统，其中，光纤将来自歧管的所述传出的LIDAR信号承载到所述扫描头中的一个。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述核心电子装置位于所述歧管中。5.根据权利要求1所述的系统，其中，每个核心和相关联的核心电子器件位于不同核心卡上，并且核心卡位于歧管中。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述核心电子器件中的每一个被配置为从由所述相关联的核心生成的传出的LIDAR信号生成LIDAR数据，所述LIDAR数据包括选自由以下各项组成的组中的至少一个分量：所述LIDAR系统和位于所述LIDAR系统外部的物体之间的径向分离、以及所述LIDAR系统和位于LIDAR系统外部的物体之间的径向速度。7.根据权利要求6所述的系统，还包括：数据电链路和主电子器件，所述数据电链路中的每一个将LIDAR数据从所述核心电子器件中的一个承载到所述主电子器件。8.根据权利要求7所述的系统，还包括：位于所述歧管外部的远程电子器件，所述远程电子器件从所述主电子器件接收所述LIDAR数据，并还处理来自所述LIDAR系统外部的传感器的信号。9.一种LIDAR系统，所述LIDAR系统包括：光学歧管，该光学歧管包括外壳，多个核心定位在所述外壳中，每个核心生成承载一个或多个通道的传出的LIDAR信号；扫描头，该扫描头位于远离所述光学歧管的位置并且各自与所述核心中的一个相关联，所述扫描头被配置为使得每个扫描头接收来自相关联的核心的传出的LIDAR信号，所述扫描头各自被配置为传输一个或多个LIDAR输出信号，每个LIDAR输出信号包括来自所述通道中的不同通道的光，并且使得不同的LIDAR输出信号各自在不同方向上远离所述扫描头行进；并且所述核心各自被包括在不同的核心卡上，所述核心卡中的一个是连接到所述外壳中的第一连接器的第一核心卡，由包括在所述第一核心卡上的核心生成的传出的LIDAR信号是
第一传出的LIDAR信号；和位于所述外壳外部但被配置为连接到所述第一连接器的第二核心卡，所述第二核心卡具有被配置为生成承载一个或多个第二通道的第二传出的LIDAR信号的核心，所述第二传出的LIDAR信号具有与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：硅光芯片技术公司，
类型：发明
国别省市：