具有用于感测低能量反射的检测器的扫描激光装置和方法制造方法及图纸

本文描述的实施例提供了可以促进增加扫描激光装置(100)中的检测器灵敏度和可靠性的系统和方法。具体地，该系统和方法利用具有多个传感器的检测器，该多个传感器被配置成接收来自扫描场(114)内的物体的激光脉冲的反射。这些多个传感器被配置成通过用于将激光脉冲扫描到扫描场的相同光学组件(104)来接收这些反射。此外，多个传感器被配置成至少部分地消除来自光学组件本身内的背反射的影响。消除来自光学组件内的背反射的影响可以提高检测器的灵敏度，特别是对于来自扫描场内的激光脉冲的低能量反射的检测。的低能量反射的检测。的低能量反射的检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于感测低能量反射的检测器的扫描激光装置和方法

技术介绍

[0001]已经针对各种应用(包括物体检测)开发并实施了扫描激光装置。例如，已经开发了光检测和测距(LiDAR)系统以生成表面的3D图，其中3D图描述了表面上的深度变化。这种物体检测和绘制深度图已经在各种应用(包括物体和运动感测、导航和控制)中使用。例如，这种LiDAR装置正用于自主车辆的导航和控制，包括用于运输和制造的自主装置。
[0002]一些LiDAR系统中的一个限制是缺乏检测器可靠性和灵敏度。例如，在一些LiDAR系统中，噪声可能会阻碍低能量反射的可靠性的可靠检测，并且因此干扰系统的操作。因此，仍然需要用于LiDAR系统和其他扫描激光装置中的检测的改进的系统和方法。
附图说明
[0003]图1示出了根据本专利技术的各个实施例的扫描激光装置的示意图；
[0004]图2示出了根据本专利技术的各个实施例的光学组件的示意视图；
[0005]图3示出了根据本专利技术的各个实施例的检测器的示意视图；
[0006]图4示出了根据本专利技术的各个实施例的检测器的示意视图；
[0007]图5示出了根据本专利技术的各个实施例的感测电路的电路视图；
[0008]图6和图7示出了根据本专利技术的各个实施例的扫描激光装置的侧视图和俯视图；
[0009]图8示出了根据本专利技术的各个实施例的LiDAR系统的示意视图；
[0010]图9示出了根据本专利技术的各个实施例的短程脉冲和长程脉冲；
[0011]图10示出了根据本专利技术的各个实施例的方法的流程图；
[0012]图11示出了根据本专利技术的各个实施例的未检测到物体的概率随着距离变化的曲线图；
[0013]图12示出了根据本专利技术的各个实施例的具有LiDAR系统的移动平台；
[0014]图13示出了根据本专利技术的各个实施例的LiDAR系统的示意视图；
[0015]图14示出了根据本专利技术的各个实施例的发送模块的侧视图；
[0016]图15示出了根据本专利技术的各个实施例的发送模块的俯视图；
[0017]图16示出了根据本专利技术的各个实施例的接收模块的侧视图；
[0018]图17示出了根据本专利技术的各个实施例的接收模块的俯视图；以及
[0019]图18示出了根据本专利技术的各个实施例的集成光子模块的立体图。
具体实施方式
[0020]本文描述的实施例提供了一种可以促进增加扫描激光装置中的检测器灵敏度和可靠性的系统和方法。具体地，该系统和方法利用具有多个传感器的检测器，该多个传感器被配置成接收来自扫描场内的物体的激光脉冲的反射。这些多个传感器被配置成通过用于将激光脉冲扫描到扫描场中的相同光学组件来接收这些反射。具体地，多个传感器被配置成通过用于将激光脉冲扫描到扫描场中的相同的扫描镜、光束整形光学器件和其他光学元件中的至少一些来接收反射。因为由多个传感器使用相同光学组件来接收激光反射，所以
任何妨碍多个传感器接收反射的损坏或堵塞也有可能会阻碍将激光脉冲扫描到扫描场中。因此，检测器可以更可靠地检测到已经影响扫描场中的物体并反射回检测器的任何激光，并且因此可以用于提供增加的激光安全性。
[0021]此外，多个传感器被配置成减少检测器处的噪声影响。具体地，多个传感器被配置成至少部分地消除来自光学组件本身内的背反射的影响。通常，背反射是来自系统内的元件的激光的不期望的反射，其在检测器处被接收回来并且因此可能干扰对来自扫描场内的物体的反射的检测。消除来自光学组件内的背反射的影响可以提高检测器的灵敏度，特别是对于检测来自扫描场内的激光脉冲的低能量反射的灵敏度。这种增加的灵敏度可以促进低能量光脉冲的使用，并且因此可以促进可靠的短程检测模式。
[0022]因此，使用多个传感器的检测器的组合可以提高扫描激光装置中的激光检测的灵敏度和可靠性，其中多个传感器通过也用于扫描激光脉冲的相同光学组件接收反射，并且其中多个传感器用于至少部分地消除背反射的影响。此外，这种特征的组合可以用于促进低能量光脉冲和短程检测模式的使用，这可以在各种扫描激光装置应用中提供增加的激光安全性。
[0023]现在转向图1，示出了扫描激光装置100的示意图。在一个实施例中，扫描激光装置100是用于物体检测和/或3D图生成的光检测和测距(LiDAR)系统。扫描激光装置100包括激光源102、光学组件104和检测器106。光学组件104包括用于激光扫描的各种光学元件，包括光束整形光学器件108和扫描光学器件110。在操作期间，激光源102生成激光脉冲，该激光脉冲由光学组件104以扫描场114内的扫描线的图案112进行扫描。
[0024]检测器106被配置成接收来自扫描场114内的物体的激光脉冲的反射。然后，接收到的激光脉冲的反射可以用于检测扫描场114内的那些物体。例如，接收到的反射的飞行时间(TOF)测量可以用于生成三维点云，该三维点云描述每个点处的表面的深度，并且因此可以用于生成物体表面的深度图。
[0025]在图1的示例中，扫描场114中的扫描线的图案112包括光栅图案。然而，这仅是一个示例，并且在其他实施例中，可以生成扫描线的其他图案来使用。例如，可以替代地使用螺旋图案和利萨茹(Lissajous)图案。为了促进图案112的生成，可以实施驱动电路来控制扫描光学器件110的移动。这方面的示例将在下面更详细地描述。
[0026]根据本文描述的实施例，检测器106被实施为促进增加检测器灵敏度和可靠性。具体地，检测器106用多个传感器来实施，该多个传感器被配置成接收来自扫描场114内的物体的激光脉冲的反射。这些多个传感器被配置成通过光学组件104接收这些反射，值得注意的是，该光学组件104是将激光脉冲扫描到扫描场114中所通过的相同光学组件104。因此，检测器106中的多个传感器被配置成通过用于将激光脉冲扫描到扫描场114中的相同扫描光学器件110和光束整形光学器件108来接收反射。
[0027]因为由多个传感器使用相同光学组件104来接收激光反射，所以妨碍多个传感器接收反射的任何损坏或堵塞也有可能会阻止激光脉冲到扫描场114的扫描。例如，如果存在妨碍检测器106检测来自扫描场114内的物体的激光脉冲的反射的任何障碍物(例如，出口光学透镜上的污垢)，则也将有可能阻碍将激光脉冲扫描到扫描场114中。因此，附近的物体能够用激光脉冲被扫描并且不被检测器106检测是相对不可能的。
[0028]此外，根据本文描述的实施例，检测器106中的多个传感器被配置成至少部分地消
除来自光学组件104内的背反射的影响。通常，背反射是来自光学组件104内的元件的激光的不期望的反射，其在检测器106处被接收回来，并且因此可以干扰来自扫描场114内的物体的反射的检测。例如，背反射可以包括光学组件104内的各种光学元件(例如，光束整形光学器件108和扫描光学器件110)的镜面背反射和散射背反射。这些背反射的不可控性使得背反射的至少一些重要部分很可能将反射回来并且影响检测器106中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，包括：激光源，所述激光源被配置成产生激光脉冲；光学组件，所述光学组件包括用于将所述激光脉冲扫描到扫描场中的光学元件；第一检测器，所述第一检测器包括：第一传感器，所述第一传感器被配置成通过所述光学组件接收来自所述扫描场内的物体的激光脉冲的反射，并且还接收来自所述光学组件内的所述光学元件的激光脉冲的背反射；第二传感器，所述第二传感器被配置成接收来自所述光学组件内的激光脉冲的背反射，而不接收来自所述扫描场内的物体的显著反射；以及感测电路，所述感测电路被耦接到所述第一传感器和所述第二传感器，所述感测电路被配置成至少部分地消除所述背反射的影响，以生成指示来自所述扫描场中的物体的反射的输出信号。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一传感器具有第一传感器视场，其中所述第一传感器视场与扫描到所述扫描场中的所述激光脉冲光学对准，并且其中所述第二传感器具有第二传感器视场，其中所述第二传感器视场与扫描到所述扫描场中的所述激光脉冲未光学对准。3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述第一传感器的第一传感器视场和所述第二传感器的第二传感器视场具有在1度至3度之间的光学对准差。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一传感器被配置有具有与所述设备相距2米至6米之间的工作距离的光学器件。5.根据权利要求4所述的设备，还包括：短程传感器，所述短程传感器被配置成通过所述光学组件接收来自所述扫描场内的所述激光脉冲的反射，所述短程传感器被配置有具有与所述设备相距.1米至2米之间的工作距离的光学器件。6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述第一传感器包括第一硅光电倍增器，并且其中所述第二传感器包括第二硅光电倍增器，并且其中所述短程传感器包括光电二极管。7.根据权利要求1所述的设备，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯，
申请(专利权)人：微视公司，
类型：发明
国别省市：