用于对光检测和测距系统中来自多个孔径的相干检测进行管理的装置和方法制造方法及图纸

孔径阵列包括布置在一个或多个维度上的多个孔径。每个孔径被配置为接收所接收的光波前的相应部分。每个孔径被耦合到相应的光混合器，该混合器将接收到的光波前的相应部分与相应的本地振荡器光波进行相干干涉。处理模块被配置为处理从光混合器的输出检测到的电信号，包括：对于每个光混合器，根据该光混合器的至少一个输出检测到的至少一个电信号确定至少一个相位或振幅信息；基于来自于多个光混合器中的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与视场的子集相关联的基于方向的信息；以及根据基于方向的信息确定距离信息。据基于方向的信息确定距离信息。据基于方向的信息确定距离信息。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于对光检测和测距系统中来自多个孔径的相干检测进行管理的装置和方法


[0001]本公开涉及光信号检测系统和方法，比如光检测和测距(light detection and ranging，LiDAR)装置和使用该装置进行检测的方法，并且更具体地涉及用于对LiDAR系统中来自多个孔径的相干检测进行管理的装置和方法。

技术介绍

[0002]各种类型的LIDAR系统使用各种场景重建技术进行操作。在一些系统中，焦平面阵列被用于成像配置中，其中，视场的不同部分被成像在阵列的不同的相应元件上。在一些系统中，相干检测是通过混合来自不同元件的光信号以选择给定方向来使用的，该给定方向通过元件之间可变的物理相移可调节，但是来自这种相干检测的振幅和相位信息的使用可能以各种方式受到限制。

技术实现思路

[0003]在一个方面中，通常，装置包括：第一光源或端口，用于提供对视场进行照明的调制照明光波；第二光源或端口，用于提供与所述调制照明光波具有限定相位关系的参考光波；孔径阵列，其包括布置在一个或多个维度上的多个孔径，并且其被配置为接收光波前，所述光波前包括对所述视场的至少一部分的贡献，其中：所述孔径中的两个或更多个中的每一个被配置为接收所接收的光波前的相应部分，并且所述孔径阵列中的至少两个不相邻的孔径被配置为对所接收的光波前中包括有来自所述视场的同一部分的贡献的相应部分进行接收，并且所述孔径中的两个或更多个中的每一个被耦合到相应的光混合器，所述光混合器用相应的本地振荡器光波相干干涉所接收的光波前的相应部分，其中，每个相应的本地振荡器光波来自于所述参考光波，使得对于每个相应的孔径，(i)在所述第二光源或端口和所述相应的光混合器之间，以及(ii)在所述相应的孔径和所述相应的光混合器之间，相应的组延迟差(respective differences in group delay)基本相等。
[0004]所述装置还包括处理模块，所述处理模块被配置为处理从所述光混合器的输出检测到的电信号，所述处理包括：对于多个所述光混合器的每个光混合器，根据该光混合器的至少一个输出端检测到的至少一个电信号确定至少一个相位或振幅信息，基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第一子集相关联的第一基于方向的信息；根据所述第一基于方向的信息确定第一距离信息；基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第二子集相关联的第二基于方向的信息；以及根据所述第二基于方向的信息确定第二距离信息。
[0005]在另一方面，通常用于管理来自多个孔径的相干检测的方法包括：从第一光源或端口提供对视场进行照明的调制照明光波；从第二光源或端口提供与所述调制照明光波具有限定相位关系的参考光波；在孔径阵列处接收光波前，所述光波前包括对所述视场的至少一部分的贡献，所述孔径阵列包括布置在一个或多个维度上的多个孔径，其中：所述孔径
中的两个或更多个中的每一个被配置为接收所接收光波前的相应部分，并且所述孔径阵列中的至少两个非相邻孔径被配置为对所接收的光波前中包括有来自所述视场的同一部分的贡献的相应部分进行接收，并且所述孔径中的两个或更多个中的每一个被耦合到相应的光混合器，所述光混合器用相应的本地振荡器光波相干干涉所接收光波前的相应部分。
[0006]从所述参考光波导出每个相应的本地振荡器光波，使得对于每个相应的孔径，(i)在所述第二光源或端口与所述相应的光混合器之间，以及(ii)在所述相应的孔径和所述相应的光混合器之间，相应的组延迟差基本相等。
[0007]所述方法还包括：在处理模块中处理从光混合器输出中检测到电信号，处理过程包括：对于多个光混合器的每个光混合器，根据该光混合器的至少一个输出端检测到的至少一个电信号确定至少一个相位或振幅信息，基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息确定与所述视场的第一子集相关联的第一基于方向的信息；根据所述第一基于方向的信息确定第一距离信息；基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第二子集相关联的第二基于方向的信息；以及根据所述第二基于方向的信息确定第二距离信息。
[0008]在另一方面，通常，装置包括：第一光源或端口，用于提供对视场进行照明的调制照明光波；第二光源或端口，用于提供与所述调制照明光波具有限定相位关系的参考光波；孔径阵列，包括布置在一个或多个维度上的至少40个孔径，并且其被配置为接收光波前，所述光波前包括对所述视场的至少一部分的贡献，其中：所述孔径中的两个或更多个中的每一个被配置为接收所接收光波前的相应部分，所述孔径阵列中的至少两个非相邻孔径被配置为对所接收的光波前中包括有来自所述视场的同一部分的贡献的相应部分进行接收，并且所述孔径中的两个或更多个中的每一个被耦合到相应的光混合器，该混合器将所接收的光波前的相应部分与相应的本地振荡器光波进行相干干涉，所述本地振荡器光波是从所述参考光波导出的；以及处理模块，其被配置为处理从所述光混合器的输出检测到的电信号，处理过程包括：对于多个所述光混合器的每个光混合器，根据该光混合器的至少一个输出端检测到的至少一个电信号确定至少一个相位或振幅信息，基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第一子集相关联的第一基于方向的信息；根据所述第一基于方向的信息确定第一距离信息；基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第二子集相关联的第二基于方向的信息；以及根据所述第二基于方向的信息确定第二距离信息。
[0009]这些方面可以包括以下一个或多个特征。
[0010]所述调制照明光波具有频谱，所述频谱包括在可调谐频率处的峰值，以提供调频连续波(frequency modulated continuous wave，FMCW)照明光波。
[0011]所述调制照明光波是脉冲信号。
[0012]所述调制照明光波由两个波长的光交替形成。
[0013]所述调制照明光波具有覆盖不同频带的频谱。
[0014]相应的组延迟差，(1)在所述第二光源或端口与所述相应光混合器之间，以及(2)在所述相应的孔径与所述相应光混合器之间，对应小于10cm或小于1cm的光路长度差。
[0015]所述第一基于方向的信息和所述第二基于方向的信息被进一步处理为分别测量来自所述视场的所述第一子集和所述第二子集的光的第一强度和第二强度。
[0016]所述第一基于方向的信息和所述第二基于方向的信息被进一步处理以测量分别对来自所述视场的所述第一子集和所述第二子集的光进行反射的物体的相对速度。
[0017]并行地确定所述第一基于方向的信息的至少一部分和所述第二基于方向的信息的至少一部分。
[0018]所述照明光波被设置为同时对整个所述视场进行照明。
[0019]所述照明光波被设置为随时间扫描所述视场的不同部分。
[0020]所述孔径阵列中的一个或多个孔径用于发射所述照明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于对光检测和测距LIDAR系统中来自多个孔径的相干检测进行管理的装置，所述装置包括：第一光源或端口，用于提供对视场进行照明的调制照明光波；第二光源或端口，用于提供与所述调制照明光波具有限定相位关系的参考光波；孔径阵列，包括布置在一个或多个维度上的多个孔径，并且被配置为接收光波前，所述光波前包括对所述视场的至少一部分的贡献，其中：所述孔径中的两个或更多个中的每一个被配置为接收所接收的光波前的相应部分，并且所述孔径阵列中的至少两个不相邻的孔径被配置为对所接收的光波前中包括有来自所述视场的同一部分的贡献的相应部分进行接收，并且所述孔径中的两个或更多个中的每一个被耦合到相应的光混合器，该混合器将所接收的光波前的相应部分与相应的本地振荡器光波进行相干干涉，其中，每个相应的本地振荡器光波来自于所述参考光波，使得对于每个相应的孔径，(i)在所述第二光源或端口与所述相应的光混合器之间，以及(ii)在所述相应的孔径与所述相应的光混合器之间，相应的组延迟差基本相等；以及处理模块，被配置为处理从所述光混合器的输出检测到的电信号，所述处理包括：对于多个所述光混合器中的每个光混合器，根据该光混合器的至少一个输出端检测到的至少一个电信号确定至少一个相位或振幅信息，基于来自于多个所述光混合器中的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第一子集相关联的第一基于方向的信息，根据所述第一基于方向的信息确定第一距离信息，基于来自于多个所述光混合器中的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第二子集相关联的第二基于方向的信息，以及根据所述第二基于方向的信息确定第二距离信息。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述调制照明光波具有频谱，所述频谱包括在可调谐频率处的峰值，以提供调频连续波(FMCW)照明光波。3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述调制照明光波是脉冲信号。4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述调制照明光波由两个波长的光交替形成。5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述调制照明光波具有覆盖不同频带的频谱。6.根据权利要求1所述的装置，其中，(i)在所述第二光源或端口与所述相应的光混合器之间，以及(ii)在所述相应的孔径和相应的光混合器之间，相应的组延迟差对应小于10cm的光路长度差。7.根据权利要求6所述的装置，其中，(i)在所述第二光源或端口与所述相应的光混合器之间，以及(ii)在所述相应的孔径和相应的光混合器之间，相应的组延迟差对应小于1cm的光路长度差。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一基于方向的信息和所述第二基于方向的信息被进一步处理以分别测量来自所述视场的所述第一子集和所述第二子集的光的第一强度和第二强度。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一基于方向的信息和所述第二基于方向的信息被进一步处理以测量分别对来自视场的所述第一子集和所述第二子集的光进行反射的物体的相对速度。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一基于方向的信息的至少一部分和所述第二基于方向的信息的至少一部分被并行确定。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述照明光波被设置为同时对整个所述视场进行照明。12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述照明光波被设置为随时间扫描所述视场的不同部分。13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述孔径阵列中的一个或多个孔径用于发射所述照明光波的至少一部分。14.根据权利要求1所述的装置，进一步包括：不包括在所述孔径阵列中的至少一个照明孔径，其中，所述照明孔径被配置为发射所述照明光波的至少一部分。15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述孔径阵列的孔径被设置在规则间隔的矩形网格中。16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述孔径阵列的孔径被设置在规则间隔的极坐标网格中。17.根据权利要求1所述的装置，其中，所述孔径阵列的孔径被设置为米尔斯十字结构。18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述孔径阵列的孔径被设置为伪随机结构。19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述孔径阵列由成像传感器的像素限定。20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述相应的混合器被配置为通过使用参考光波的90
°
移位副本来提供同相/正交(I
‑
Q)检测。21.根据权利要求1所述的装置，其中，所述相应的混合器被配置为在多模干涉耦合器中通过使用与所述参考光波的干涉来提供同相/正交(I
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：E，
申请(专利权)人：莫罗实验室公司，
类型：发明
国别省市：