本文公开了与光检测和测距(LiDAR)系统相关的技术，该系统包括：包括第一有效区的第一光学阵列；包括第二有效区的第二光学阵列，其中所述第一有效区和所述第二有效区分开一段距离；以及至少一个光学部件，所述光学部件被配置成横移与所述第一光学阵列或所述第二光学阵列中的至少一个对应的虚拟图像，从而减小所述LiDAR系统的视场(FOV)中的间隙。所述至少一个光学部件可以是反射型的、折射型的、衍射型的、或反射型、折射型和/或衍射型的组合。所述至少一个光学部件可以包括一个或更多个棱镜和/或一个或更多个反射镜。所述光学阵列可以是发射器阵列(例如激光器)或检测器阵列(例如光电二极管)。在本文中说明的技术可以用于组合两个以上的光学阵列。组合两个以上的光学阵列。组合两个以上的光学阵列。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于组合多个光学部件阵列的系统、方法和装置
[0001]对相关申请的引用
[0002]本申请要求于2021年3月17日提交的名称为“用于组合多个垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列的系统、方法和装置”的第63/162,362号美国临时申请的优先权，该临时申请通过引用整体并入本文。
技术介绍
[0003]对于用于各种应用的三维(3D)物体跟踪和物体扫描存在持续的需求，这些应用之一是自动驾驶。光检测和测距(LiDAR)系统使用能够提供比其它类型的系统(例如雷达)更精细的分辨率的光波长，从而提供良好的范围、精度和分辨率。一般来说，LiDAR系统用脉冲激光照射目标区域或场景，并测量反射脉冲返回到接收器所需的时间。
[0004]某些常规LiDAR系统所共有的一个方面是，由不同激光器发射的光束非常窄，并且向特定的已知方向发射，从而由不同激光器同时或大致同时发射的脉冲不会相互干扰。每个激光器都有位于附近的检测器，以检测激光器发射的脉冲的反射。由于假定检测器仅感测由其相关联的激光器发射的脉冲的反射，因此能够明确地确定反射发射光的目标的位置。激光器发射光脉冲与检测器检测到反射之间的时间提供到目标的往返时间，并且发射器和检测器所的取向允许以高精度确定目标的位置。若没有检测到反射，则认为没有目标。
[0005]为了减少提供场景的充分扫描所需的激光器和检测器的数量，一些LiDAR系统使用较少量的激光器和检测器以及一些机械地扫描环境的方法。例如，LiDAR系统可以包括位于旋转电动机上的发射和接收光学器件，以提供360度水平视场。通过以很小的增量(例如0.1度)旋转，这些系统能够提供高分辨率。但是依靠机械扫描的LiDAR系统受到接收器和发射器的光学器件的限制。这些限制会限制LiDAR系统的总体大小和尺寸、各个部件的大小和位置、以及测量范围和信噪比(SNR)。此外，运动部件容易发生故障，并且对于一些应用(例如自动驾驶)可能是不希望有的。
[0006]另一种LiDAR系统是闪光LiDAR系统。闪光LiDAR系统将脉冲光束导向视场内的目标物体，并且光检测器阵列接收从目标物体反射的光。对于被导向目标物体的每个脉冲光束，光检测器阵列能够接收与一帧数据对应的反射光。通过使用一帧或更多帧数据，能够通过确定注射源发射脉冲光束与光检测器阵列接收到反射光之间经过的时间来获得到目标物体的距离。虽然闪光LiDAR系统避免了运动部件，但是为了明确地检测反射的角度，光检测器使用大量光学检测器，每个光学检测器与某个方向(例如仰角和方位角)对应，以扫描大场景。对于某些应用(例如自动驾驶)，这种系统的成本、尺寸和/或功耗可能令人望而却步。
[0007]在2021年6月29日授权的名称为“分布式孔径光学测距系统”的第11,047,982号美国专利中公开了一种以不同于常规LiDAR系统的方式进行目标识别的LiDAR系统，出于所有目的，该专利通过引用整体并入本文。与常规LiDAR系统相比，被称为多输入多输出(MIMO)LiDAR的新系统的照射器(例如激光器)和检测器(例如光电二极管)具有更宽且重叠的视场，从而导致单个照射器照射其视场内的多个目标以及单个检测器检测来自其视场内的多
个目标的反射(这可能是由不同照射器的发射导致的)的潜力。为了允许分辨一定体积的空间内的多个目标的位置(也称为坐标)，所公开的MIMO LiDAR系统使用多个照射器和/或检测器，这些照射器和/或检测器被布置成不共线(意味着它们并非都在一条直线上)。为了允许MIMO LiDAR系统区分不同照射器发射的光信号的反射，在一定体积的空间内同时发射信号的照射器可以使用具有特定属性的脉冲序列(例如脉冲序列基本上是白光的，并且与在同一个视场中同时发射的其它照射器所使用的脉冲序列具有低互相关性)。
[0008]在第US2021/0041562号美国专利中说明的系统没有运动机械部件，并且可以使用多个透镜在水平方向上以360度的角度散布光，在竖直方向上以几十度的角度散布光。
技术实现思路
[0009]这一节的概述代表本公开的非限制性实施例。
[0010]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种光检测和测距(LiDAR)系统，该系统包括：包括第一有效区的第一光学阵列；包括第二有效区的第二光学阵列，其中所述第一有效区和所述第二有效区分开一段距离；以及至少一个光学部件，所述光学部件被配置成横移与第一光学阵列或第二光学阵列中的至少一个对应的虚拟图像，由此减小LiDAR系统的视场中的间隙。
[0011]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述第一光学阵列位于第一晶粒中，所述第二光学阵列位于第二晶粒中，并且其中所述第一晶粒与所述第二晶粒接触。
[0012]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，该系统还包括成像透镜，并且其中所述至少一个光学部件位于所述第一和第二光学阵列与所述成像透镜之间。
[0013]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述第一光学阵列包括第一多个发射器，所述第二光学阵列包括第二多个发射器。
[0014]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述第一多个发射器和所述第二多个发射器包括多个激光器。
[0015]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述激光器中的至少一个包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。
[0016]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述第一光学阵列包括第一多个检测器，所述第二光学阵列包括第二多个检测器。
[0017]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述第一多个检测器和所述第二多个检测器包括多个光电二极管。
[0018]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述光电二极管中的至少一个包括雪崩光电二极管(APD)。
[0019]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括棱镜或反射镜中的至少一种。
[0020]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括位于所述第一光学阵列和所述第二光学阵列上方的负屋顶玻璃棱镜。
[0021]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括衍射表面。
[0022]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括第一反射镜和第二反射镜。
[0023]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述第一反射镜和所述第二反射镜是位于所述第一光学阵列与所述第二光学阵列之间的45度反射镜，并且其中所述第一光学阵列和所述第二光学阵列位于不同的平面内。
[0024]在一些方面中，在本文中说明的技术涉及一种LiDAR系统，其中所述第一有效区面向所述第二有效区。
[0025]在一些方面中，在本文中说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】1.一种光检测和测距(LiDAR)系统，包括：包括第一有效区的第一光学阵列；包括第二有效区的第二光学阵列，其中所述第一有效区和所述第二有效区分开一段距离；以及至少一个光学部件，所述光学部件被配置成横移与第一光学阵列或第二光学阵列中的至少一个对应的虚拟图像，由此减小LiDAR系统的视场中的间隙。2.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中所述第一光学阵列位于第一晶粒中，所述第二光学阵列位于第二晶粒中，并且其中所述第一晶粒与所述第二晶粒接触。3.如权利要求1所述的LiDAR系统，还包括成像透镜，并且其中所述至少一个光学部件位于所述第一和第二光学阵列与所述成像透镜之间。4.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中所述第一光学阵列包括第一多个发射器，所述第二光学阵列包括第二多个发射器。5.如权利要求4所述的LiDAR系统，其中所述第一多个发射器和所述第二多个发射器包括多个激光器。6.如权利要求5所述的LiDAR系统，其中所述多个激光器中的至少一个包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。7.如权利要求5所述的LiDAR系统，其中所述多个激光器中的每一个包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。8.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中所述第一光学阵列包括第一多个检测器，所述第二光学阵列包括第二多个检测器。9.如权利要求8所述的LiDAR系统，其中所述第一多个检测器和所述第二多个检测器包括多个光电二极管。10.如权利要求9所述的LiDAR系统，其中所述多个光电二极管中的至少一个包括雪崩光电二极管(APD)。11.如权利要求9所述的LiDAR系统，其中所述多个光电二极管中的每一个包括雪崩光电二极管(APD)。12.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括棱镜或反射镜中的至少一种。13.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括位于所述第一光学阵列和所述第二光学阵列上方的负屋顶玻璃棱镜。14.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括衍射表面。15.如权利要求1所述的LiDAR系统，其中所述至少一个光学部件包括第一反射镜和第二反射镜。16.如权利要求15所述的LiDAR系统，其中所述第一反射镜和所述第二反射镜是位于所述第一光学阵列与所述第二光学阵列之间的45度反射镜，并且其中所述第一光学阵列和所述第二光学阵列位于不同的平面内。17.如权利要求16所述的LiDAR系统，其中所述第一有效区面向所述第二有效区。18.如权利要求1所述的LiDAR...
【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：神经推进系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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