一种光检测和测距(LIDAR)系统包括发射器、接收像素、旋转镜和光束位移装置。发射器被配置为发出发射光束。接收像素被配置为接收返回光束。旋转镜被配置为将发射光束指引到目标，并将返回光束指引到接收像素。光束位移装置被设置在接收像素和旋转镜之间。光束位移装置被配置为向返回光束引入位移，以补偿发射器和接收像素之间的间距。和接收像素之间的间距。和接收像素之间的间距。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光检测和测距的光束位移装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年9月1日提交的美国非临时专利申请号17/463，860的优先权，该申请要求于2020年9月4日提交的美国临时专利申请No.63/074，834和于2020年9月4日提交的美国临时专利申请No.63/074，837的优先权。美国专利申请17/463，860、63/074，834和63/074，837通过引用并入本文。
[0003]本公开总体上涉及光学器件，并且具体地涉及光检测和测距(LIDAR)。
技术介绍
[0004]调频连续波(FMCW)LIDAR通过将调频、准直的光束指引到目标来直接测量物体的范围和速度。目标的范围和速度信息都可以从FMCW LIDAR信号中得出。提高LIDAR信号精度的设计和技术是期望的。
[0005]汽车工业目前正在开发用于在某些情况下控制车辆的自主特征。根据SAE国际标准J3016，有6个级别的自主性，范围从0级(无自主性)到5级(车辆能够在所有条件下无需操作员输入来运行)。具有自主特征的车辆利用传感器来感知车辆导航的环境。从传感器获取和处理数据使车辆能够在其环境中导航。自主车辆可能包括一个或多个FMCW LIDAR设备，用于感测其环境。
技术实现思路
[0006]本公开的实现方式包括一种光检测和测距(LIDAR)系统，包括发射器、接收像素、旋转镜和光束位移装置。发射器被配置为发出发射光束。接收像素被配置为接收返回光束。旋转镜被配置为将发射光束指引到目标，并将返回光束指引到接收像素。光束位移装置被设置在接收像素和旋转镜之间。光束位移装置被配置为向返回光束引入位移，以补偿发射器和接收像素之间的间距。
[0007]在实现方式中，所述光束位移装置被配置为补偿发射光束和从旋转镜反射的返回光束之间的反射角差。
[0008]在实现方式中，光束位移装置包括包含双折射材料的光束位移器元件，并且当发射光束遇到光束位移元件时，发射光束具有第一偏振取向。双折射材料将位移引入返回光束的第二偏振取向，该取向与发射光束的第一偏振取向正交。
[0009]在实现方式中，光束位移装置包括被设置在发射器和光束位移器元件之间的光束旋转器，并且光束旋转器被配置为旋转发射光束的发射偏振，使得发射光束的发射偏振垂直于光束位移器元件的光轴。
[0010]在实现方式中，光束旋转器是可切换的光束旋转器，并且旋转镜被配置为在常规操作期间旋转第一方向和第二相反方向。当旋转镜沿第一方向旋转时，可切换的光束旋转器可以被驱动到第一延迟值，并且当旋转镜沿第二相反方向旋转时，可切换的光束旋转器
可以被驱动到第二延迟值。
[0011]在实现方式中，所述第一延迟值为0度，并且所述第二延迟值为90度。
[0012]在实现方式中，光束位移装置包括被设置在光束位移元件和旋转镜之间的波片。
[0013]在实现方式中，所述波片为四分之一波片。
[0014]在实现方式中，光束位移装置包括被设置在光束位移器元件和旋转镜之间的透镜，并且透镜被配置为准直发射光束。
[0015]在实现方式中，光束位移装置被配置为使发射器和接收像素非同轴。
[0016]在实现方式中，返回光束是从目标反射的发射光束。
[0017]在实现方式中，发射光束具有近红外波长，并且返回光束具有近红外波长。
[0018]本公开的实现方式包括一种用于自主车辆的自主车辆控制系统，包括光检测和测距，其包括LIDAR设备和一个或多个处理器，被配置为响应于LIDAR设备的接收像素的输出来控制自主车辆。LIDAR设备包括发射器、接收像素、旋转镜和光束位移装置。发射器被配置为发出发射光束。接收像素被配置为接收返回光束。旋转镜被配置为将发射光束指引到目标，并将返回光束指引到接收像素。光束位移装置被配置为向返回光束引入位移，以补偿发射器和接收像素之间的间距。
[0019]在实现方式中，光束位移装置被配置为补偿发射光束和从旋转镜反射的返回光束之间的反射角差。
[0020]在实现方式中，光束位移装置包括包含双折射材料的光束位移器元件，并且当发射光束遇到光束位移元件时，发射光束具有第一偏振取向。双折射材料将位移引入返回光束的第二偏振取向，该取向与发射光束的第一偏振取向正交。
[0021]在实现方式中，光束位移装置包括被设置在发射器和光束位移器元件之间的光束旋转器，并且光束旋转器被配置为旋转发射光束的发射偏振，使得发射光束的发射偏振垂直于光束位移器元件的光轴。
[0022]在实现方式中，光束旋转器是可切换的光束旋转器，并且旋转镜被配置为在常规操作期间旋转第一方向和第二相反方向。当旋转镜沿第一方向旋转时，可切换的光束旋转器被驱动到第一延迟值，并且当旋转镜沿第二相反方向旋转时，可切换的光束旋转器被驱动到第二延迟值。
[0023]本公开的实现方式包括一种自主车辆，其包括发射器、接收像素、旋转镜和光束位移装置，以及被配置为控制响应于红外返回光束的自主车辆的控制系统。发射器被配置为发出红外发射光束。接收像素被配置为接收红外返回光束。旋转镜被配置为将红外发射光束指引到目标，并将红外返回光束指引到接收像素。光束位移装置沿接收像素和旋转镜之间的光路径被设置，并且光束位移装置被配置为向红外返回光束引入位移以补偿发射器和接收像素之间的间距，并被配置为引入位移以补偿红外发射光束和从旋转镜反射的红外返回光束之间的反射角差。
[0024]在实现方式中，光束位移装置包括光束位移器元件，包括双折射材料并且当发射光束遇到光束位移元件时，红外发射光束具有第一偏振取向。双折射材料将位移引入红外返回光束的第二偏振取向，该取向与红外发射光束的第一偏振取向正交。
[0025]在实现方式中，光束位移装置包括被设置在发射器和光束位移器元件之间的光束旋转器，并且光束旋转器被配置为旋转红外发射光束的发射偏振，使得红外发射光束的发
射偏振垂直于光束位移器元件的光轴。
[0026]本公开的实现方式包括一种光检测和测距(LIDAR)系统，包括第一接收光耦合器、第二接收光耦合器、第一光混频器、第二光混频器和光切换器。第一光混频器被配置为接收来自第一接收光耦合器的第一接收信号。第二光混频器被配置为接收来自第二接收光耦合器的第二接收信号。光切换器被配置为在第一光混频器和第二光混频器之间切换振荡器光信号。第一光混频器被配置为响应于接收振荡器光信号和第一接收信号而生成第一电信号。第二光混频器被配置为响应于接收振荡器光信号和第二接收信号而生成第二电信号。
[0027]在实现方式中，LIDAR系统还包括旋转镜，该旋转镜被配置为在光切换器被切换以向第一光混频器提供振荡器光信号时沿第一方向旋转。旋转镜可以被配置为在光切换器被切换以向第二光混频器提供振荡器光信号时沿第二方向旋转。第一方向可能与第二方向相反。
[0028]在实现方式中，LIDAR系统还包括处理逻辑，其被配置为在光切换器被切换以向第一光混频器提供振荡器光本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种光检测和测距(LIDAR)系统，包括：发射器，所述发射器被配置为发出发射光束；接收像素，所述接收像素被配置为接收返回光束；旋转镜，所述旋转镜被配置为将所述发射光束指引到目标并将所述返回光束指引到所述接收像素；以及光束位移装置，所述光束位移装置被设置在所述接收像素和所述旋转镜之间，其中，所述光束位移装置被配置为向所述返回光束引入位移以补偿所述发射器和所述接收像素之间的间距。2.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述光束位移装置被配置为补偿所述发射光束与从所述旋转镜反射的所述返回光束之间的反射角差。3.根据权利要求1所述的LIDAR系统，其中，所述光束位移装置包括光束位移器元件，所述光束位移器元件包括双折射材料，并且其中，当所述发射光束遇到所述光束位移元件时，所述发射光束具有第一偏振取向，并且其中所述双折射材料将所述位移引入与所述发射光束的所述第一偏振取向正交的所述返回光束的第二偏振取向。4.根据权利要求3所述的LIDAR系统，其中，所述光束位移装置包括被设置在所述发射器和所述光束位移器元件之间的光束旋转器，并且其中，所述光束旋转器被配置为旋转所述发射光束的发射偏振，使得所述发射光束的所述发射偏振垂直于所述光束位移器元件的光轴。5.根据权利要求4所述的LIDAR系统，其中，所述光束旋转器为可切换的光束旋转器，并且其中所述旋转镜被配置为在常规操作期间旋转第一方向和第二相反方向，并且其中，当所述旋转镜沿...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：我们科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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