在确保眼睛安全的同时进行多个同时激光束的发射和照明制造技术

公开了一种激光雷达系统。该系统可以包括激光投射系统，该激光投射系统可以同时提供至少两个激光束。该系统还可以包括光学系统，该光学系统包括一个或多个偏转器，以将至少两个激光束朝向激光雷达系统的视场投射。每个激光束可以具有低于眼睛安全水平的能量密度。然而，激光束的总组合能量密度可能超过眼睛安全水平。可以从偏转器投射的激光束彼此间隔开2.5mrad至5mrad范围内的角间距。2.5mrad至5mrad范围内的角间距。2.5mrad至5mrad范围内的角间距。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在确保眼睛安全的同时进行多个同时激光束的发射和照明
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年8月24日提交的美国临时专利申请No.63/069,403和于2020年9月14日提交的美国临时专利申请No.63/077,933的优先权，这两个专利申请全文通过引用方式并入本文。


[0003]本公开总体上涉及用于扫描周围环境的技术，并且例如，涉及使用激光雷达(激光雷达)技术来检测周围环境中的物体的系统和方法。激光雷达

技术介绍

[0004]随着驾驶员辅助系统和自主车辆的出现，汽车需要配备有能够可靠地感测和解释其周围环境的系统，包括识别可能会影响车辆导航的障碍物、危险、物体和其他物理参数。为此，已经提出了多种不同的技术，包括单独或以冗余方式操作的雷达、激光雷达、基于相机的系统。驾驶员辅助系统和自主车辆的一个考虑因素是系统在不同条件下(包括雨、雾、黑暗、强光和雪)确定周围环境的能力。光检测和测距系统(激光雷达(激光雷达)，也称为光雷达(LADAR))是可以在不同条件下很好地工作的技术的示例，该技术通过用光照亮物体并用传感器测量反射脉冲，来测量到物体的距离。激光是可以用在激光雷达系统中的光源的一个示例。激光雷达激光雷达诸如激光雷达系统的电光系统可以包括用于将由光源发射的光投射到电光系统的环境中的光偏转器。可以控制光偏转器以围绕至少一个轴线枢转，以将光投射到电光系统的视场中的期望位置。可能期望设计用于确定光偏转器的位置和/或取向的改进的系统和方法，以精确地控制和/或监测光偏转器的移动。/>[0005]本公开的系统和方法涉及改进监测电光系统中使用的光偏转器的位置和/或取向的性能。

技术实现思路

[0006]在一个方面，激光雷达系统可以包括：激光投射系统，其被配置为同时提供至少两个激光束；以及光学系统，其包括一个或多个偏转器，一个或多个偏转器被配置为将至少两个激光束朝向激光雷达系统的视场投射。至少两个激光束中的每一个可以具有低于眼睛安全水平的能量密度。但是至少两个激光束的总组合能量密度可以高于眼睛安全水平。至少两个激光束可以朝向视场投射，使得与至少两个激光束相关联的主光线彼此间隔开至少7mm。
[0007]在另一方面，激光雷达系统可以包括：激光投射系统，其被配置为同时投射至少两个激光束；以及偏转器，其被配置为朝向激光雷达系统的视场投射至少两个激光束。至少两个激光束中的每一个可以具有低于眼睛安全水平的能量密度。但是至少两个激光束的总组合能量密度可以高于眼睛安全水平。从偏转器投射的至少两个激光束可以彼此分开至少5mrad(毫弧度)的角间距。
[0008]前面的一般性描述和以下的详细描述仅仅是示例性和解释性的，并不是对权利要求的限制。
附图说明
[0009]并入本公开中并构成本公开的一部分的附图示出了各种公开的实施例。
[0010]在附图中：
[0011]图1A是图示与所公开的实施例一致的示例性激光雷达系统的图。
[0012]图1B是图示与所公开的实施例一致的、安装在车辆上的激光雷达系统的单个扫描周期的示例性输出的图像。
[0013]图1C是图示从与所公开的实施例一致的激光雷达系统的输出而确定的点云模型的表示的另一个图像。
[0014]图2A、图2B、图2C、图2D、图2E、图2F和图2G是图示根据本公开的一些实施例的投射单元的不同配置的图。
[0015]图3A、图3B、图3C和图3D是图示根据本公开的一些实施例的扫描单元的不同配置的图。
[0016]图4A、图4B、图4C、图4D和图4E是图示根据本公开的一些实施例的感测单元的不同配置的图。
[0017]图5A包括图示对于视场的单个部分的单个帧时间中的发射模式的四个示例图。
[0018]图5B包括图示对于整个视场的单个帧时间中的发射方案的三个示例图。
[0019]图5C是图示对于整个视场的单个帧时间期间朝着投射的实际光发射和接收的反射的图。
[0020]图6A、图6B和图6C是图示与本公开的一些实施例一致的第一示例实现方式的图。
[0021]图6D是图示与本公开的一些实施例一致的第二示例实现方式的图。图7A、图7B和图7C是示出根据本公开的一些实施例的示例性激光雷达系统的图。
[0022]图8A、图8B和图8E是示出根据本公开的一些实施例的示例性激光雷达系统的图。
[0023]图8C和8D是示出与本公开的一些实施例一致的示例性单片激光器阵列的图。
[0024]图9A
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9C是示出根据本公开的一些实施例的示例性激光雷达系统的图。
具体实施方式
[0025]以下详细描述参考附图。只要有可能，在附图和以下描述中使用相同的标号表示相同或相似的部分。尽管本文描述了若干说明性实施例，但修改、改编和其他实现方式是可能的。例如，可以对附图中所图示的部件进行替换、添加或修改，并且可以通过对所公开的方法的步骤进行替换、重新排序、移除或添加来修改本文描述的说明性方法。因而，以下详细描述不限于所公开的实施例和示例。相反，适当的范围由所附权利要求限定。
[0026]术语定义
[0027]所公开的实施例可以涉及光学系统。如本文所使用的，术语“光学系统”广泛地包括用于生成、检测和/或操纵光的任何系统。仅作为示例，光学系统可以包括一个或多个用于生成、检测和/或操纵光的光学部件。例如，光源、透镜、反射镜、棱镜、分束器、准直器、偏振光学器件、光学调制器、光学开关、光学放大器、光学检测器、光学传感器、光纤组件、半导
体光学部件，尽管不是每个都是必需的，但每个都可以成为光学系统的一部分。除了一个或多个光学部件之外，光学系统还可以包括其他非光学部件，诸如电子部件、机械部件、化学反应部件和半导体部件。非光学部件可以与光学系统的光学部件合作。例如，光学系统可以包括至少一个用于分析检测到的光的处理器。
[0028]与本公开一致，光学系统可以是激光雷达系统。如本文所使用的，术语“激光雷达系统”广泛地包括可以基于反射光来确定指示一对有形物体之间的距离的参数值的任何系统。在一个实施例中，激光雷达系统可以基于由激光雷达系统发射的光的反射来确定一对有形物体之间的距离。如本文所使用的，术语“确定距离”广泛地包括生成指示有形物体对之间的距离的输出。所确定的距离可以表示一对有形物体之间的物理维度。仅作为示例，所确定的距离可以包括激光雷达系统与激光雷达系统的视场中的另一个有形物体之间的飞行距离线。在另一个实施例中，激光雷达系统可以基于由激光雷达系统发射的光的反射来确定一对有形物体之间的相对速度。指示一对有形物体之间的距离的输出的示例包括：有形物体之间的标准长度单位的数量(例如，米数、英寸数、公里数、毫米数)、任何长度单位的数量(例如，激光雷达系统长度的数量)、距离与另一个长度之比(例如，与在激光雷达系统的视场中检测到的物体的长度之比)、时间量(例如，以标准单位、任何单位或比率给出的，例如，光在有形物体之间行进所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种激光雷达系统，包括：激光投射系统，被配置为同时投射至少两个激光束；以及偏转器，被配置为将所述至少两个激光束投射朝向所述激光雷达系统的视场，其中，所述至少两个激光束中的每一个具有低于眼睛安全水平的能量密度，但是其中，所述至少两个激光束的总组合能量密度高于眼睛安全水平，并且其中，从所述偏转器投射的所述至少两个激光束以范围从2.5mrad至6mrad的角间距彼此分开。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述激光投射系统包括单片激光器阵列，并且其中所述至少两个激光束中的每一个由所述单片激光器阵列的不同有源区域产生。3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列包括由非激光发射无源区域分离的至少两个有源激光发射区域。4.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列包括通过非激光发射无源区域彼此分离的至少四个有源激光发射区域。5.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列包括通过非激光发射无源区域彼此分离的至少八个有源激光发射区域。6.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列包括通过非激光发射无源区域彼此分离的至少十六个有源激光发射区域。7.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列包括通过非激光发射无源区域彼此分离的至少三十二个有源激光发射区域。8.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列的有源区域通过宽度为至少50μm的无源区域彼此分开。9.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列的有源区域通过宽度在20和500μm之间的无源区域彼此分开。10.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列的有源区域具有25μm与500μm之间的宽度。11.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列是二维激光器阵列，所述二维激光器阵列包括在每个维度上通过非激光发射无源区域彼此分离的多个有源激光发射区域。12.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列包括由非激光发射无源区域彼此分离的2至256个有源激光发射区域。13.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列的有源区域通过宽度为至少20μm的无源区域彼此分开。14.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列的有源区域通过宽度在20μm和100μm之间的无源区域彼此分离。15.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列的有源区域具有在1μm与20μm之间的宽度。16.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列具有范围从0.5mm至20mm的总长度。17.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列具有范围从1mm到6mm的总长度。
18.根据权利要求2所述的系统，其中，所述单片激光器阵列的50％到75％被非发光无源区域占据。19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述偏转器包括二维光偏转器。20.根据权利要求1所述的系统，其中，所述偏转器包括被配置为在第一方向上旋转的第一一维光偏转器和被配置为在不同于所述第一方向的第二方向上旋转的第二一维光偏转器。21.根据权利要求1所述的系统，其中，从所述偏转器投射的所述至少两个激光束彼此分开5mrad和6mrad之间的角间距。22.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述偏转器偏转的所述至少两个激光束彼此分开5mrad和10mrad之间的角间距。23.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个激光束被投射通过包括在所述激光雷达系统中的共享准直器。24.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个激光束被投射通过包括在所述激光雷达系统中的至少一个共享透镜。25.根据权利要求1所述的系统，其中，所述至少两个激光束各自具有800nm至1000nm之间的波长。26.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激光雷达系统包括单片检测器阵列，并且从所述视场接收的所述至少两个激光束的反射由所述单片检测器接收。27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述单片检测器阵列中的像素的数量大于或等于包括在两个或更多个激光束中的光束的数量。28.根据权利要求26所述的系统，其中，所述单片检测器阵列中的像素...

【专利技术属性】
技术研发人员：N，
申请(专利权)人：应诺维思科技有限公司，
类型：发明
国别省市：