CN109564276B - 用于在光学系统中测量参考及返回光束的系统及方法 - Google Patents

用于在光学系统中测量参考及返回光束的系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109564276B
CN109564276B CN201780045968.8A CN201780045968A CN109564276B CN 109564276 B CN109564276 B CN 109564276B CN 201780045968 A CN201780045968 A CN 201780045968A CN 109564276 B CN109564276 B CN 109564276B
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensor elements
sensor
sensor array
detection signals
reference beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201780045968.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109564276A (zh
Inventor
T·雅罗新斯基
V·斯洛博佳纽克
J·维尔瓦斯
M·拉伊纳
E·麦克拉伦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qualcomm Inc
Original Assignee
Qualcomm Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qualcomm Inc filed Critical Qualcomm Inc
Publication of CN109564276A publication Critical patent/CN109564276A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109564276B publication Critical patent/CN109564276B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4861—Circuits for detection, sampling, integration or read-out
    • G01S7/4863—Detector arrays, e.g. charge-transfer gates

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

本文中揭示用于使用单一传感器阵列在测量系统中测量参考光束及来自目标的对应返回光束的技术。所述系统经配置使得所述参考光束的位置与所述返回光束在所述传感器阵列上的位置隔开。基于激光光束扫描控制信号来动态地激活对应于所述参考光束的所述传感器阵列上的第一组传感器元件。使用来自所述第一组传感器元件的检测信号来确定所述参考光束的位置及/或图案，接着使用所述位置及/或图案来估计所述对应返回光束在所述同一传感器阵列上的位置及/或图案且基于所述对应返回光束的所述估计位置及/或图案来动态地选择及激活所述传感器阵列上的第二组传感器元件。

Description

用于在光学系统中测量参考及返回光束的系统及方法
背景技术
光检测与测距(LIDAR)系统为可使用光束来获得从源至目标上的一或多个点的范围(即，距离)的主动远程感测系统。LIDAR系统使用光束(通常为激光光束)来照射目标的至少一部分且测量来自源的所射出光束到达目标且接着返回至源附近或在已知位置处的检测器所花费的时间。换句话说，可基于从源至检测器的光束的飞行时间(ToF)来确定从源至目标上的点的范围。为了测量至目标上或在LIDAR系统的视野中的多个点的范围，通常以一维或二维扫描激光光束。在LIDAR系统的各种实施方案中，可能期望确定参考激光光束及对应返回光束的位置、计时及/或强度以便确定从源至目标上的点的范围。
发明内容
本文中所揭示的技术涉及使用单一传感器阵列在LIDAR系统或其它类似系统中测量参考光束及来自目标的对应返回光束。在各种实施例中，可基于激光光束扫描控制信号来动态地选择及激活对应于所述参考光束的所述传感器阵列上的第一组传感器元件。可使用来自所述第一组传感器元件的检测信号来确定所述参考光束的位置及/或图案，可接着使用所述位置及/或图案来估计所述对应返回光束在所述同一传感器阵列上的位置及/或图案。可接着基于所述对应返回光束的所述估计位置及/或图案来动态地选择及激活所述传感器阵列的第二组传感器元件。以此方式，可由单一传感器阵列测量所述参考光束及所述返回光束的计时、位置及/或强度，由此增加所述系统的准确度及可靠性。此外，因为在特计时间仅可激活对应于所述参考光束的一组经动态选择的传感器元件或对应于所述返回光束的一组经动态选择的传感器元件，所以可减少或消除所述参考光束与所述返回光束之间的干扰以及由例如在所述传感器阵列的其它传感器元件上的背景辐射或杂散(散射)光束造成的噪音。
根据实例实施方案，一种系统可包含：光源，其经配置以发射光束；二维(2-D)传感器阵列，其包含多个传感器元件；及光束分裂装置，其经配置以将所述光束的第一部分引导至所述2-D传感器阵列上的第一区域上。所述系统还可包含：发射器光学子系统，其经配置以将所述光束的第二部分引导朝向目标对象；及接收器光学子系统，其经配置以将由所述目标对象反射的所述光束的所述第二部分的返回部分引导至所述2-D传感器阵列上的第二区域上，其中所述第二区域与所述第一区域隔开。所述系统可进一步包含传感器控制器，其以通信方式耦合至所述2-D传感器阵列以用于控制所述2-D传感器阵列。在一些实施例中，所述第一区域及所述第二区域在所述2-D传感器阵列的相对侧上。
在所述系统的一些实施例中，所述传感器控制器可经配置以进行以下操作：基于控制所述所发射光束的扫描方向的激光光束扫描控制信号，在包含所述第一区域的第一估计区域中选择性地激活所述2-D传感器阵列的第一组传感器元件；从所述第一组传感器元件接收检测信号；在接收到所述检测信号之后停用所述第一组传感器元件；及基于所述检测信号来确定所述光束的所述第一部分在所述2-D传感器阵列上的实际位置。在一些实施例中，所述系统可包含用于从所述检测信号提取计时信息的计时测量电路，例如模拟-数字转换器或时间-数字转换器。
在一些实施例中，所述传感器控制器可经进一步配置以进行以下操作：基于所述光束的所述第一部分的所述所确定实际位置，确定所述光束的所述第二部分的所述返回部分在所述2-D传感器阵列上的估计位置；及基于所述光束的所述第二部分的所述返回部分的所述估计位置来激活所述2-D传感器阵列的第二组传感器元件。在一些实施例中，所述光束的所述第二部分的所述返回部分在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置可包含所述光束的所述第二部分的所述返回部分在所述2-D传感器阵列上的尺寸及图案。在一些实施例中，所述传感器控制器可经配置以基于所述光束的所述第二部分的所述返回部分在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置与所述光束的所述第一部分在所述2-D传感器阵列上的所述实际位置之间的关系(例如，预定或校准关系)来确定所述光束的所述第二部分的所述返回部分在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置。
在一些实施例中，所述传感器控制器可经进一步配置以进行以下操作：从所述第二组传感器元件接收检测信号；及在从所述第二组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第二组传感器元件。在一些实施例中，所述系统可包含用于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息及/或光强度信息的测量电路。在一些实施例中，所述系统可包含用于基于所述计时信息及所述光强度信息来确定所述目标对象的特性的分析器。
在所述系统的一些实施例中，所述传感器控制器可经配置以进行以下操作：动态地选择所述2-D传感器阵列的区域的位置、尺寸及图案；及动态地激活所述2-D传感器阵列的所述所选择区域中的一组传感器元件且停用所述2-D传感器阵列的其它传感器元件。在各种实施例中，所述所选择区域可包含所述2-D传感器阵列的圆形区域、矩形区域及椭圆形区域中的一者。
在一些实施例中，所述2-D传感器阵列可包含硅光电倍增器(SiPM)传感器，所述硅光电倍增器(SiPM)传感器包括多个单光子雪崩二极管(SPAD)微单元。在一些实施例中，所述发射器光学子系统可包含所述光束分裂装置。
根据实例实施方案，揭示一种用于测量参考光束及来自目标的对应返回光束的方法。所述方法可包含：基于激光光束扫描控制信号来选择性地激活2-D传感器阵列的第一组传感器元件；及从所述第一组传感器元件接收检测信号。所述第一组传感器元件对应于所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的位置，且所述参考光束包含由所述激光光束扫描控制信号控制的光束的部分。所述方法还可包含：基于来自所述第一组传感器元件的所述检测信号来确定所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的实际位置；及基于所述参考光束的所述实际位置来确定所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的估计位置，其中所述返回光束由被所述光束照射的所述目标返回。所述方法可进一步包含基于所述返回光束的所述估计位置来选择性地激活所述2-D传感器阵列上的第二组传感器元件。
在所述方法的一些实施例中，确定所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置可包含：基于所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置与所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的所述实际位置之间的预定或校准关系来确定所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置。
在所述方法的各种实施例中，可由光束分裂装置将所述参考光束引导至所述2-D传感器阵列，且可由接收器光学子系统将所述返回光束引导至所述2-D传感器阵列，其中所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的所述实际位置与所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置隔开。
在一些实施例中，所述用于测量所述参考光束及来自所述目标的所述对应返回光束的方法还可包含：在从所述第一组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第一组传感器元件；及从来自所述第一组传感器元件的所述检测信号提取计时信息。
在一些实施例中，所述用于测量所述参考光束及来自所述目标的所述对应返回光束的方法还可包含：从所述第二组传感器元件接收检测信号；在从所述第二组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第二组传感器元件；及从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息。在一些实施例中，从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息可包含使用模拟-数字转换器或时间-数字转换器从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息。在一些实施例中，所述方法可进一步包含基于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取的所述计时信息来确定所述目标的特性。
根据另一实例实施方案，可提供一种设备，其可包含：用于基于激光光束扫描控制信号来选择性地激活2-D传感器阵列的第一组传感器元件的装置；及用于从所述第一组传感器元件接收检测信号的装置。所述第一组传感器元件对应于参考光束在所述2-D传感器阵列上的位置，且所述参考光束可包含由所述激光光束扫描控制信号控制的光束的部分。所述设备还可包含：用于基于所述检测信号来确定所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的实际位置；及用于基于所述参考光束的所述实际位置来确定来自目标的返回光束在所述2-D传感器阵列上的估计位置，其中所述返回光束对应于所述参考光束且由被所述光束照射的所述目标返回。所述设备可进一步包含用于基于所述返回光束的所述估计位置来选择性地激活所述2-D传感器阵列上的第二组传感器元件的装置。
在一些实施例中，所述设备可包含：用于将所述参考光束引导至所述2-D传感器阵列的装置；及用于将所述返回光束引导至所述2-D传感器阵列在与所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的所述实际位置隔开的位置上的装置。在一些实施例中，所述设备可包含：用于在从所述第一组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第一组传感器元件的装置；及用于从来自所述第一组传感器元件的所述检测信号提取计时信息的装置。在一些实施例中，所述设备可包含：用于从所述第二组传感器元件接收检测信号的装置；用于在从所述第二组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第二组传感器元件的装置；及用于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息的装置。在一些实施例中，所述设备可进一步包含用于基于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取的所述计时信息来确定所述目标的特性的装置。
根据又一实例实施方案，揭示一种非暂时性计算机可读存储媒体，其包含存储于其上的机器可读指令。所述非暂时性计算机可读存储媒体可包含在可由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器进行以下操作的指令：基于激光光束扫描控制信号来选择性地激活2-D传感器阵列的第一组传感器元件；及从所述第一组传感器元件接收检测信号，其中所述第一组传感器元件对应于参考光束在所述2-D传感器阵列上的位置，且所述参考光束包含由所述激光光束扫描控制信号控制的光束的部分。所述指令还可致使所述一或多个处理器进行以下操作：基于所述检测信号来确定所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的实际位置；基于所述参考光束的所述实际位置来确定来自目标的返回光束在所述2-D传感器阵列上的估计位置，其中所述返回光束对应于所述参考光束，由被所述光束照射的所述目标返回；及基于所述返回光束的所述估计位置来选择性地激活所述2-D传感器阵列上的第二组传感器元件。
在所述非暂时性计算机可读存储媒体的各种实施例中，所述指令还可致使所述一或多个处理器进行以下操作：从所述第二组传感器元件接收检测信号；在从所述第二组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第二组传感器元件；及从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息及光强度信息。在一些实施例中，所述指令还可致使所述一或多个处理器进行以下操作：基于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取的所述计时信息及所述光强度信息来确定所述目标的特性。
附图说明
通过实例说明本发明的方面。参考以下各图描述非限制性及非穷尽性方面，其中除非另有规定，否则贯穿各图的相同参考数字是指相同部分。
图1为实例系统的简化框图。
图2绘示用于确定光束在发射器的位置的具有光束分裂器的实例系统。
图3绘示使用二维传感器阵列的实例LIDAR的简化框图。
图4绘示根据本发明的一些方面的实例LIDAR系统的简化框图。
图5绘示在光束扫描期间的在传感器阵列上的实例参考光束及对应返回光束。
图6绘示用于检测参考光束及返回光束的传感器阵列上的选择性激活的传感器元件的输出信号的实例波形。
图7为绘示用于在LIDAR系统中测量参考光束及来自目标的对应返回光束的实例方法的流程图。
图8为用于实施本文中所描述的实例中的一些的实例计算系统的框图。
具体实施方式
现在将参考形成本发明的部分的附图来描述数个说明性实施例。后续描述仅提供实施例，且并不意图限制本发明的范围、适用性或配置。实际上，实施例的后续描述将为所属领域技术人员提供用于实施实施例的令人能够实现的描述。应理解，可在不脱离本发明的精神及范围的情况下对元件的功能及配置作出各种改变。
本文中所揭示的技术涉及使用二维(2-D)传感器阵列(例如包含单光子雪崩二极管(SPAD)微单元的2-D阵列的硅光电倍增器(SiPM)传感器)在光检测与测距(LIDAR)系统中测量来自目标对象的返回光束。更具体地说，在根据本发明的一些方面的LIDAR系统中，LIDAR的光学子系统可经配置以将来自激光源的扫描激光光束的小部分部分地分裂为参考光束且将参考光束引导至2-D传感器阵列的表面上与来自目标对象的对应返回光束的光点的区域隔开的动态改变区域中。通过测量参考光束的光点的位置，可估计返回光束的光点的预期位置及图案，可动态地选择对应传感器元件(例如，SPAD微单元)且将其分组成“虚拟”、可变像素，所述像素用于在返回光束响应于根据扫描图案扫描激光光束而横穿LIDAR系统的2-D传感器阵列的表面时基于返回光束的光点的估计位置及图案来测量返回光束。
以此方式，可由单一传感器阵列测量参考光束及返回光束的位置、计时及强度信息。不需要任何额外传感器、检测器、数据转换器或其它额外组件来确定参考光束或返回光束的位置。因此，LIDAR系统的装配及校准可更容易且LIDAR系统的准确度及可靠性可得以改善。此外，因为在一时间段期间可激活对应于参考光束的一组经动态选择的传感器元件或对应于返回光束的估计位置及图案的一组经选择的传感器元件，所以可减少或最小化参考光束与返回光束之间的干扰以及由例如在传感器阵列的其它传感器元件上的背景辐射或杂散(散射)光束造成的噪音。
LIDAR系统(也被称作激光检测与测距(LADAR)系统)为可用于获得从源至目标上的一或多个点的范围的主动远程感测系统。LIDAR使用光束(通常为激光光束)来照射目标上的一或多个点。与其它光源相比，激光光束可传播较长距离而不会显著地分散(高度地校准)，且可聚焦至小点以便递送极其高的光功率密度且提供高分辨率。激光光束可经调制使得所发射激光光束包含一系列脉冲。可将所发射激光光束引导至目标上的点，所述目标可反射所发射激光光束。可测量从目标上的点反射的激光光束，且可测量从所发射光束的脉冲从源发射的时间至脉冲到达在源附近的检测器处或在已知位置处的时间的飞行时间(ToF)。可接着通过例如r＝c×t/2来确定从源至目标上的点的范围，其中r为从源至目标上的点的范围，c为自由空间中的光速，且t为从源至检测器的光束的脉冲的ToF。
图1为实例系统100(例如LIDAR、LADAR或其它类似系统)的简化框图。系统100可包含光学光束扫描器110、传感器120及光学子系统130。光学光束扫描器110可包含源，例如激光器、激光器二极管、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、发光二极管(LED)，或其它源。激光器可为例如红外脉冲光纤激光器，或具有例如930nm至960nm、1030nm至1070nm、大约1550nm或更长的输出波长的其它锁模激光器。光学光束扫描器110还可包含可改变来自激光器的发射激光光束的方向的光引导装置，例如扫描载台、压电致动器或微机电(MEMS)装置。光学子系统130可用于校准来自光学光束扫描器110的发射激光光束，使得经校准激光光束140可传播较长距离至目标而不会显著地分散。光学子系统130还可将来自光学光束扫描器110的发射激光光束聚焦至目标上的小点。光学子系统130还可用于扩大激光光束或使激光光束转向。由于目标对象上的小光束点，可改善系统100的分辨率。
光学子系统130还可用于将来自目标150的返回激光光束160直接聚焦至传感器120上或聚焦至连接至传感器120的光纤中。传感器120可为具有与源的波长相当的工作(敏感)波长的检测器。检测器可为高速光检测器，例如，在p型半导体与n型半导体区之间具有本征半导体区的光电二极管(PIN光电二极管)，或InGaAs雪崩光电检测器(APD)。传感器120还可包含一维(1-D)或2-D检测器阵列，例如包含多个SPAD微单元的SiPM传感器。
为了测量至目标上或在系统的视野(FOV)中的多个点的范围，通常如图1中所展示以一维或二维扫描激光光束。为了实现1-D或2-D扫描图案，系统可使用例如激光器阵列、相对于彼此稍微倾斜的多组激光器/传感器，或2-D扫描机构，使得如图1中所展示以水平光栅图案及/或垂直光栅图案扫描激光光束。
存在诸多不同类型的激光光束扫描机构，例如，多维度机械载台、电流计控制反射镜、由微监视器驱动的MEMS反射镜、使用压电材料(例如石英或锆钛酸铅(PZT)陶瓷)、电磁致动器或声学致动器的压电变换器/换能器。还可无需任何组件的机械移动来实现激光光束扫描，例如，使用相位阵列技术，其中1-D或2-D激光器阵列中的激光的相位可改变或变更叠加激光光束的波前。上文所描述的光束扫描机构中的诸多者可为大型且昂贵的。在一些LIDAR系统中，替代地或另外，可使用谐振光纤扫描技术来扫描激光光束。由于光纤的柔性，可实现宽广视野及高分辨率。另外，谐振光纤光束扫描器可较小且较不昂贵。
在这些扫描机构中的诸多者中，可基于驱动扫描机构的控制信号来确定扫描光束的位置，使得系统可确定在给定时间反射特定发射光束的目标上的点。举例来说，在图1中，可基于控制系统100中的光束扫描器110的信号来确定发射光束在光学子系统130上的位置且因此确定发射光束在目标150上的位置。作为更特定的实例，在具有由微监视器驱动的MEMS反射镜的系统中，可基于控制使微反射镜旋转的微监视器的信号来确定MEMS微反射镜的定向。可接着基于在给定时间的微控制器的定向来确定微反射镜的反射光束的方向且因此确定光束在光束塑形装置上的位置。
可使用单一谐振光纤用单一2轴致动器产生2-D扫描图案。举例来说，如果水平轴产生恒定振幅正弦波，且垂直轴产生具有与正弦波相同的频率及振幅的余弦波，那么循环可由对称光纤形成。可使x及y轴上的扫描振幅渐进地减少及/或增加以通过渐进减少及/或增加的控制信号产生螺旋扫描图案。作为更特定的实例，如果水平振动为三角形振幅调制正弦波且垂直振动为三角形振幅调制余弦波，那么可产生均匀间隔的螺旋扫描图案。
在诸多系统中，实际扫描图案可能不遵循如所设计的理想扫描图案。举例来说，在使用谐振光纤悬臂的LIDAR系统中，由于谐振光纤悬臂的动力学，扫描图案可能与理想图案失真。因此，在各种系统中，期望确定LIDAR光束在系统的发射器处的位置，且因此确定LIDAR光束在目标上的对应位置及来自目标的返回光束在系统的接收器上的对应位置。
图2绘示用于确定光束在发射器的位置的具有光束分裂器的实例系统200。系统200可为LIDAR、LADAR或其它类似系统。作为图1的系统100，系统200可包含激光器220、耦合至激光器220以用于导引来自激光器220的输出光束的光纤232，及用于刺激光纤232以扫描来自激光器220的输出激光光束的致动器230。系统200还包含用于将入射激光光束引导朝向目标260(如激光光束252所展示)的发射器透镜250。来自目标260的反射激光光束262可由接收器透镜270收集且引导至检测器280，如上文关于图1的传感器120所描述。处理器/控制器210可用于使激光器220、致动器230及检测器280的操作同步并控制所述操作，且基于激光器220及致动器230的控制信号以及由检测器280检测的反射信号来分析目标260上的各种点。
为检测激光光束在发射器透镜250上的位置且因此检测激光光束在目标260上的位置，可将光束分裂器240及光束位置传感器290添加至系统200。光束分裂器240可分裂来自光纤232的输出激光光束并将来自光纤232的输出激光光束的部分引导朝向光束位置传感器290，如由图2中的激光光束242所展示。激光光束242可由光束分裂器240直接或间接穿过反射器244引导的光束位置传感器290。光束位置传感器290可为可检测激光光束242的2-D位置感测检测器(PSD)。处理器/控制器210或光束位置传感器290可基于检测激光光束242的光束位置传感器290的部分的位置(像素)来确定来自光纤232的输出激光光束在光束分裂器240或发射器透镜250上的位置。
如从图2可见，此方法可能具有高复杂性、高成本及高校准要求。举例来说，由于除检测器280外还添加单独光束位置传感器290，故可能在装配时或之后需要调整或校准光束位置传感器290及检测器280的相对物理位置及定向，以及光束位置传感器290与检测器280之间的相对计时。在一些状况下，可能由于因光束位置传感器290及检测器280的光学路径或电子特性的改变造成的相对位置的改变及时间移位而需要周期性地执行校准。由于光束位置传感器290与检测器280之间的相对物理位置或计时关系的校准误差或改变，由此方法实现的准确度可能针对需要高精度LIDAR光束位置确定的某些应用而受损。
此外，在接收器包含具有宽FOV的光学子系统(其将来自扫描区域的光收集至单一APD上)的LIDAR系统中，例如根据图1及2的一些实施例，可将来自太阳或其它干扰(例如，车辆的高束光灯等等)的背景辐射从光学子系统的FOV收集至APD。这可能会不利地影响LIDAR系统的操作范围、准确度及敏感度。2-D传感器阵列可用于接收器上，使得每一个别传感器元件的FOV仅为整个系统的组合FOV的小部分且因此可改善系统的信噪比。
图3绘示使用二维传感器阵列(例如2-D APD阵列或包含SPAD微单元的2维阵列的SiPM传感器)的实例LIDAR系统300的简化框图。如图3中所展示，在LIDAR系统300中，光学光束扫描器310可经由发射器光学子系统315将光束320投射至使用例如谐振光纤光学悬臂的环境中以形成例如螺旋扫描图案330，如上文所描述。螺旋扫描图案330中的每一点335对应于环境中的目标上的光束320的光点。
在接收路径上，接收器光学子系统350可将由目标反射的返回光束及来自各种源的背景辐射收集至接收器光学子系统350的焦平面中。2-D传感器阵列360可定位在接收器光学子系统350的焦平面上以检测返回光束。2-D传感器阵列360可包含多个传感器元件365。图3中绘示所发射扫描图案370的图像，其中每一椭圆形图案375表示返回光束在接收器光学子系统350的焦平面上在2-D传感器阵列360上的光点。如图3中所展示，返回光束在2-D传感器阵列360上的光点可仅位于一个或少数传感器元件365上。
控制器(图3中未展示)可将来自一或多个传感器元件365的检测信号经由开关或多路复用器380选择性地连接至模拟-数字转换器(ADC)390以进行数据转换。经转换检测信号可接着由信号处理器395处理以确定返回光束的强度、相位或飞行时间。
因此，每一个别传感器元件的FOV仅为整个系统的组合FOV的小部分，且因此，收集至每一传感器元件中的噪音辐射的量减少，而返回光束并未衰减。因此，可改善系统的总信噪比(SNR)，因此增加测量范围且改善测量的准确度及敏感度，且使系统在存在干扰的情况下更稳健。
如图3中所展示，在LIDAR系统中，来自目标的返回光束的光点可并非集中在传感器元件的中间。返回光束的光点可为圆形形状、椭圆形形状或不同于传感器元件(例如，具有正方形形状)的形状的不规则形状。另外，如上文关于图2所描述，扫描图案可与理想图案失真，且因此返回光束在2-D传感器阵列上的位置可能对于从一或多个传感器元件选择检测信号的控制器是未知的。可能需要光束位置传感器(例如图2的光束位置传感器290)来确定发射光束在发射器光学子系统315上的位置且因此确定返回光束的估计位置，使得控制器可从对应传感器元件选择检测信号或选择性地激活对应传感器元件。然而，如上文所描述，添加额外光束位置传感器可能会增加LIDAR系统的复杂性及成本且可能需要较复杂的校准及/或更频繁的重新校准。
图4绘示根据本发明的一些方面的实例LIDAR系统400的简化框图。在图4中，LIDAR系统400使用包含多个传感器元件465的单一2-D传感器阵列460。在一些系统中，2-D传感器阵列460可包含SiPM传感器，SiPM传感器包括SPAD微单元的2-D阵列。SiPM传感器及SPAD微单元可能由于高单光子敏感度、低成本、经改善性能、增强系统可靠性及较低设计复杂性而替换诸多光学系统(例如LIDAR系统)中的光电倍增管(PMT)、APD及PIN光电二极管。SiPM传感器可包含布置成2-D阵列的多个SPAD微单元。SPAD微单元可分组成多个像素，每一像素包含布置成具有所要尺寸的所要形状(例如圆形、椭圆形、矩形或正方形)的区域的一或多个SPAD微单元，以便选择性地读出投向在包含一或多个像素的传感器表面的部分上的光的强度，同时排除由其它像素检测到的环境光，所述环境光可能会促成信号干扰或噪音且降低系统的SNR。
如图4中所展示，LIDAR系统400可包含激光光束操纵控制器405，激光光束操纵控制器405控制来自激光光束扫描器410的脉冲激光光束的发射及所发射脉冲激光光束的扫描以产生所要扫描图案，例如2-D扫描图案(例如，螺旋)。来自激光光束扫描器410的所发射脉冲激光光束412的小部分可由发射器光学子系统430(或单独光束分裂装置420)分裂为参考光束422且引导至2-D传感器阵列460的表面上的区域462，而所发射脉冲激光光束412的其余部分(432)可在以所要扫描图案扫描所发射脉冲激光光束时传播穿过发射器光学子系统430且照射目标对象440。由目标对象440反射或散射的返回光束442可由接收器光学子系统450收集且引导至同一2-D传感器阵列460的表面上与对应于参考光束422的区域462隔开的区域中，例如在与参考光束的光点所处的区域462相对的区域464中，以使参考光束422与返回光束442之间的干扰最小化。
为使用脉冲激光光束(包含412、432及442)的ToF来测量目标对象440距LIDAR系统400的距离，可使用各种计时测量电路通过各种方法来测量2-D传感器阵列460检测到返回光束442的时间以及将脉冲激光光束投射至环境中的时间(或因为激光光束扫描器410与发射器光学子系统430之间的距离较短而由2-D传感器阵列460检测的参考光束的时间)。
在一些实施方案中，可使用一或多个时间-数字转换器(TDC)执行计时测量。在使用TDC的LIDAR系统中，可使用一组预定义阈值来触发一或多个时间计数器的开始及/或停止，使得在来自传感器元件或一群传感器元件的检测信号超过某些值时，可激活特定计数器。TDC在系统架构中可能相对简单且可能相对容易实施。然而，TDC的使用可导致关于返回光束或参考光束的信息的损失。举例来说，除返回光束的计时信息外的信息(例如返回光束的强度)可用于确定目标对象的特性。TDC可能对测量返回光束的强度并不足够准确。另外，在光路径中可能存在多个对象(例如，树枝，来自雨水的水滴等等)的状况下，TDC可能不能够提取可用于来自传感器元件的检测信号的其它有用信息。
在一些实施方案中，可用一或多个ADC执行计时测量。ADC可提供从来自传感器元件的检测信号提取信息的较佳方式。然而，在一些实例中，LIDAR系统中所使用的ADC可需要具有相当高的性能，例如达约数十亿样本/秒(GSPS)的速度。GSPS ADC的实例可包含使用交错架构的ADC。在一些系统中，可使用具有较低分辨率的ADC，例如8位闪速ADC。
如图4中所展示，基于例如来自激光光束操纵控制器405的激光光束扫描控制信号，传感器控制器480可估计参考光束在2-D传感器阵列460(例如，SiPM传感器)上的光点的位置，例如参考光束422的区域462。传感器控制器480可接着选择包含区域462的区域中的SPAD微单元，且经由解映射电路482激活这些SPAD微单元。可将来自这些SPAD微单元的检测信号提供至用于检测参考光束422的第一ADC/TDC470。来自第一ADC/TDC470的输出可指示产生大于阈值的信号的SPAD微单元的位置，及检测到所述信号的时间。基于来自第一ADC/TDC470的输出，传感器控制器480可确定参考光束422的光点的实际位置及/或图案。应注意，可能不需要参考光束的详细强度信息。
在确定参考光束422的光点的实际位置及/或图案之后，可停用经激活的SPAD微单元。传感器控制器480可接着基于参考光束422的光点的实际位置及/或图案及例如参考光束的光点的位置与对应返回光束的光点的位置之间的预测量或校准关系来确定返回光束442的光点的估计位置及图案。传感器控制器480可接着基于返回光束442的光点的估计位置及图案来选择一群SPAD微单元来形成像素，且经由另一解映射电路484激活所选择的SPAD微单元。来自由解映射电路484激活的SPAD微单元的检测信号可接着由求和电路486加在一起且经发送至第二ADC/TDC488。第二ADC/TDC488可预处理检测信号，且确定检测到大于阈值的信号的时间以及检测到返回光束的强度。在一些实施方案中，解映射电路484及解映射电路482可为同一电路。在一些实施方案中，第一ADC/TDC470及第二ADC/TDC488可为同一ADC/TDC电路，且可使用多路复用电路来选择至ADC/TDC电路的输入，这是因为：在给定时间，可激活仅一组传感器元件(例如，用于参考光束的SPAD微单元或用于返回光束的SPAD微单元)。
可由返回光束分析器490分析发射脉冲激光光束的时间或检测到参考光束(例如，由第一ADC/TDC470所确定)的时间、检测到返回光束(例如，由第二ADC/TDC488所确定)的时间及所检测到返回光束的强度以确定目标对象的距离及其它特性，例如目标对象的反射性及/或材料。
随着脉冲激光光束根据所设计扫描图案扫描，参考光束及对应返回光束的光点在2-D传感器阵列460上的位置可能改变。举例来说，所发射光束414可由发射器光学子系统430(或单独光束分裂装置420)作为参考光束424部分地反射至2-D传感器阵列460的表面上的区域466，而所发射光束414的其余部分(434)可传播穿过发射器光学子系统430且照射目标对象440。由目标对象440反射或以其它方式返回的返回光束444可由接收器光学子系统450收集且引导至2-D传感器阵列460的表面上与对应于参考光束424的区域466隔开的区域中，例如在与参考光束424的光点所处的区域466相对的区域468中。区域466或468中的SPAD微单元可选择性地分组成像素且被激活，如上文关于参考光束422及返回光束442所描述。
应注意，尽管上文或在本发明中的别处描述使用包含2-D SPAD微单元的SiPM传感器的特定实例，但这些实例仅用于说明目的且并不意图将本发明限于这些特定实例。在各种实施方案中，可使用其它传感器阵列，例如2-D APD传感器阵列。
图5绘示在光束扫描期间在传感器阵列上的实例参考光束及对应返回光束。图6绘示来自用于检测参考光束及返回光束(例如图5中所展示的实例参考光束及返回光束)的传感器阵列上的选择性激活的传感器元件的输出信号的实例波形。
如图5及6中所展示，在时间tn时或之前，2-D传感器阵列(例如，具有SPAD微单元512的2-D阵列的SiPM传感器510)的估计区域中的一组参考点SPAD微单元在参考光束n的光点可位于时间tn(例如，包含区域520的区域)的情况下可分组为像素且被选择性地激活。可基于激光光束操纵信号来确定区域。在激活这些参考点SPAD微单元时，可停用SiPM传感器510的SPAD微单元的其余部分以减小返回光束与参考光束之间的干扰。
由于操纵信号的相位及振幅失真以及扫描机构对操纵信号的不理想响应，参考光束n在SiPM传感器510的表面上的实际位置可能基于所应用操纵信号而偏离预期区域。因此，经激活参考点SPAD微单元可覆盖包含但大于基于激光光束操纵信号所确定的估计区域的区域。
在时间tn，参考光束n的光点可位于SiPM传感器510上的区域520处。参考光束n可由经激活参考点SPAD微单元检测，如由来自参考点SPAD微单元的输出信号的波形610中的脉冲612所指示。可在时间tn+w或在经激活参考点SPAD微单元不再检测到参考光束之后停用经激活参考点SPAD微单元。基于参考点SPAD微单元的输出，可如上文关于图4所描述而确定所参考光束n的光点的实际位置及/或图案及对应返回光束n的估计位置及/或图案。
在时间延迟之后，在时间tn+Δ，基于返回光束n的估计位置及/或图案及参考光束与返回光束的位置之间的预测量或校准关系，一组返回点SPAD微单元(例如，在包含区域525的区域中的SPAD微单元)可经选择以形成像素并被激活。LIDAR系统(例如LIDAR系统400)的发射器光学子系统及接收光学子系统可经配置使得区域520与区域525隔开，例如相对于如图5中所展示的SiPM传感器510的中心515位于SiPM传感器510的相对侧处。因此，因为参考点SPAD微单元及返回点SPAD微单元并不重叠，及/或即使参考点及返回点彼此接近仍在不同时间被激活，可最小化或消除参考光束与返回光束之间的干扰。
在时间tn+Δ与时间tn+1之间，返回光束n可由经激活返回点SPAD微单元检测，如由来自经激活返回点SPAD微单元的输出的波形620所展示。如图6中所展示，在时间tn+Δ与时间tn+1之间，可检测到超过阈值的两个脉冲622及624。脉冲622及624可具有不同形状、持续时间、相位或振幅，且可由例如光路径中的多个对象(例如树枝)或位于两个或多于两个对象之间的边界处的扫描光束造成。基于脉冲622及624的计时信息、形状、持续时间、相位或振幅，连同例如脉冲612的计时信息，可确定造成返回光束n的目标对象的距离及/或其它特性。在时间tn+1，可停用经激活返回点SPAD微单元。
相似地，在时间tn+1时或之前，SiPM传感器510的估计区域中的一组不同参考点SPAD微单元在参考光束n+1的光点可位于时间tn+1(例如，包含区域530的区域)的情况下可分组为像素且被选择性地激活。在激活这些参考点SPAD微单元时，可停用SiPM传感器510的SPAD微单元的其余部分以减小返回光束与参考光束之间的干扰。
在时间tn+1，参考光束n+1的光点可在SiPM传感器510上顺时针从区域520移动至区域530。参考光束n+1可由经激活参考点SPAD微单元检测，如由波形610中的脉冲614所展示。可在时间tn+1+w或在经激活参考点SPAD微单元不再检测到参考光束由之后停用经激活参考点SPAD微单元。基于参考点SPAD微单元的输出，可如上文关于图4所描述而确定所参考光束n+1的光点的实际位置及/或图案及对应返回光束n+1的估计位置及/或图案。
在时间延迟之后，在时间tn+1+Δ，一组不同返回点SPAD微单元(例如，包含从区域525顺时针移动的区域535的区域中的SPAD微单元)可基于返回光束n+1的估计位置及/或图案而经选择来形成像素并被激活。LIDAR系统的发射器光学子系统及接收光学子系统可经配置使得区域530与区域535隔开，例如相对于如图5中所展示的SiPM传感器510的中心515位于SiPM传感器510的相对侧处。以此方式，可最小化参考光束与返回光束之间的干扰。
在时间tn+1+Δ与时间tn+2之间，可由经激活返回点SPAD微单元检测到返回光束n+1，如由波形620所展示。如图6中所展示，在时间tn+1+Δ与时间tn+2之间，可检测到超过阈值的脉冲626。在时间tn+2，可停用经激活返回点SPAD微单元。基于脉冲626的计时信息、形状、持续时间、相位或振幅，连同例如脉冲614的计时信息，可确定造成返回光束n+1的目标对象的距离及/或其它特性。
如图5中所展示，因为与返回光束相比，参考光束可行进较短距离(因此较少分散度)且未被目标对象反射(因此，较少散射)，所以参考光束的光点可小于反射光束的光点且相比于反射光束可具有更可预测的图案。因此可基于对应光点的估计位置及图案来选择及激活SPAD微单元的具有不同数目及图案的像素。
在各种实施方案中，SiPM传感器的每一像素可包含布置成所要形状(例如圆形、椭圆形、矩形或正方形)的区域的多个SPAD微单元。举例来说，在一项实例中，SiPM传感器的每一像素可包含布置成正方形的20×20个SPAD微单元。在一些实施方案中，可动态地确定像素的位置、大小及形状且可动态地选择对应SPAD微单元。换句话说，在第一时间段所选择的一个像素的大小或形状可不同于在不同时间段所选择的另一像素的大小或形状。
因为可估计可在给定时刻由参考光束或返回光束照射的2-D传感器阵列的传感器元件(例如，SiPM传感器中的SPAD微单元)，所以可停用在给定时间可能未被参考光束或返回光束的其它传感器元件，这是因为其可能并不提供有用信息。以此方式，SiPM的功率消耗可降低，且数据处理的量也可降低，这是因为仅SPAD微单元的小部分被激活且对应输出信号被处理。
根据本发明的某些方面可由LIDAR系统实现数个其它优点。举例来说，可改善返回光束的检测信号的SNR，这是因为可通过停用这些SPAD微单元，因此降低总噪音，同时来自目标对象的所有返回光束的强度可能不受影响，排除大部分背景辐射及原本由经停用SPAD微单元收集及检测的其它噪音。由于经改善SNR性能，可使用此类LIDAR系统实现较长范围及/或较佳信号准确度/敏感度。
此外，可降低LIDAR系统的复杂性。举例来说，仅可使用一个2-D传感器阵列，且因此系统的装配、对准及校准可更简单。另外，在一些实施方案中，可能需要仅一个ADC/TDC，这是因为：在给定时间，可激活仅一组传感器元件(例如，参考点SPAD微单元或返回点SPAD微单元)。
在一些实施例中，2-D传感器阵列还可用于执行发射路径及/或接收路径的校准/重新校准，包含例如激光光束扫描器410、发射器光学子系统430及/或单独光束分裂装置420(如果使用)、接收器光学子系统450及2-D传感器阵列自身。当系统的校准随时间关断时，激光光束的实际方向可能不同于预期方向。为了重新校准系统，激光光束操纵控制器405可控制激光光束扫描器410以沿特定方向发射脉冲激光光束。通过扫描2-D传感器阵列460中的传感器元件的全部或估计部分，可确定实际上检测参考光束或返回光束的传感器元件。可确定激光光束操纵信号、对应扫描方向、对应参考光束的光点的位置及/或图案以及对应返回光束的光点的位置及/或图案之间的关系。可执行对一系列扫描方向的校准，且可使用例如各种内插或外推技术的技术来确定其它扫描方向及在校准期间尚未测量的对应参考光束及返回光束之间的关系。
图7为用于在LIDAR系统中测量参考光束及来自目标的对应返回光束的实例方法的流程图700。应注意，所揭示方法可用于除LIDAR系统(例如，检查系统)外的系统中。
在框710处，例如，可基于激光光束扫描控制信号在2-D传感器阵列上选择性地激活对应于参考光束的第一组传感器元件。参考光束可为由LIDAR系统的发射器光学子系统(例如，发射器光学子系统430)或单独光束分裂装置(例如，光束分裂装置420)反射或以其它方式返回的发射光束的部分。在一些实施例中，可使用激光光束扫描控制信号与参考光束在2-D传感器阵列上的对应预期位置及/或图案之间的预定或校准关系来选择第一组传感器元件。第一组传感器元件中的传感器元件的数目及空间布置可针对不同激光光束扫描控制信号或不同扫描方向不同。当激活第一组传感器元件时，2-D传感器阵列的其它传感器元件被关断、停用或置于睡眠或备用模式中。在各种实施例中，用于执行框710处的功能的装置可包含但不限于例如图4的传感器控制器480、解映射电路482及2-D传感器阵列460，或如图8中所绘示且下文详细地描述的计算系统800。
在框720处，可由例如图4的传感器控制器480从第一组传感器元件接收检测信号。来自第一组传感器元件的检测信号可在发送至传感器控制器480之前由例如图4的ADC/TDC470预处理。在一些实施例中，可个别地发射及处理来自每一传感器元件(例如，SPAD微单元)的检测信号。第一组传感器元件还可分组成像素，且来自第一组传感器元件的累积检测信号可一起被发射及处理。在各种实施例中，用于执行框720处的功能的装置可包含但不限于例如图4的传感器控制器480、ADC/TDC470及2-D传感器阵列460，或如图8中所绘示且下文详细地描述的计算系统800。
在框730处，可基于检测信号，例如，基于检测参考光束的传感器元件的位置来确定参考光束在2-D传感器阵列上的实际位置。在各种实施例中，用于执行框730处的功能的装置可包含但不限于例如图4的传感器控制器480，或如图8中所绘示且下文详细地描述的计算系统800。
在框740处，可例如由图4的传感器控制器480或如图8中所绘示且下文详细地描述的计算系统800基于参考光束的所确定实际位置来确定返回光束在2-D传感器阵列上的估计位置。返回光束对应于参考光束，且可由被所发射光束照射的目标对象反射或以其它方式返回。LIDAR系统的光学系统可经配置使得参考光束在2-D传感器阵列上的位置与返回光束在2-D传感器阵列上的位置隔开，例如相对于2-D传感器阵列的中心位于2-D传感器阵列的相对侧处。在一些实施例中，还可估计对应返回光束的光点在2-D传感器阵列上的图案。在各种实施例中，可基于返回光束的位置与参考光束的位置之间的预定(例如，预测量或校准)关系来确定估计位置及对应返回光束的图案。
在框750处，可基于对应返回光束的估计位置来选择性地激活2-D传感器阵列的第二组传感器元件。如上文所描述，第二组传感器元件中的传感器元件的数目及空间布置可变化。举例来说，第二组传感器元件可布置于具有所要尺寸的所要形状(例如圆形、椭圆形、矩形或正方形)的区域中。第二组传感器元件可覆盖大于返回光束的估计位置的区域。在各种实施例中，用于执行框750处的功能的装置可包含但不限于例如图4的传感器控制器480、解映射电路484及2-D传感器阵列460，或如图8中所绘示且下文详细地描述的计算系统800。
应注意，尽管图7将操作描述为顺序过程，但操作中的一些可并行地或同时地执行。另外，可重新布置操作的次序。操作可具有未包含在图中的额外步骤。一些操作可为任选的，且因此可在各种实施例中被省略。一个框中所描述的一些操作可连同另一框处的操作一起执行。此外，方法的实施例可以硬件、软件、固件、中间件、微码、硬件描述语言或其任何组合来实施。
例如，尽管图7中未展示，但来自第二组传感器元件的检测信号可由ADC/TDC电路求和、预处理，且被发送至返回光束分析器，如上文关于图4所描述。可从来自第二组传感器元件的检测信号及/或来自第一组传感器元件的检测信号提取返回光束及/或参考光束的计时信息及/或强度信息。来自第二组传感器元件的检测信号的计时信息及强度信息，及来自第一组传感器元件的检测信号的计时信息(或来自激光光束操纵控制器，例如激光光束操纵控制器405的发射光束的计时信息)，可用于确定由待返回至2-D传感器阵列的发射光束造成的目标对象的距离及/或其它特性，例如目标对象的反射性及/或材料。
图8绘示用于实施本文中所描述的实例中的一些的实例计算系统800的组件。举例来说，计算系统800可用作图2的处理器/控制器210、图3的信号处理器395，或图4的激光光束操纵控制器405、传感器控制器480或返回光束分析器490。应注意，图8仅意图提供各种组件的广义绘示，可酌情利用所述组件中的任一者或全部。此外，系统元件可以相对单独或相对更完整的方式来实施。
计算系统800被展示为包括可经由总线805电耦合(或可视情况以其它方式通信)的硬件元件。硬件元件可包含处理器810、一或多个输入装置815及一或多个输出装置820。输入装置815可包含但不限于相机、触摸屏、触摸垫、麦克风、键盘、鼠标、按钮、转盘、开关等等。输出装置820可包含但不限于显示装置、打印机、LED、扬声器等等。
处理器810可包含但不限于一或多个通用处理器、一或多个专用处理器(例如数字信号处理(DSP)芯片、图形加速处理器、专用集成电路(ASIC)等等)，及/或可经配置以执行本文中所描述的方法中的一或多者的其它处理结构或装置。
计算系统800还可包含有线通信子系统830及无线通信子系统833。有线通信子系统830及无线通信子系统833可包含但不限于调制解调器、网络接口(无线、有线，无线及有线，或其其它组合)、红外通信装置、无线通信装置，及/或芯片组(例如BluetoothTM装置、国际电气电子工程师(IEEE)802.11装置(例如，利用本文中所描述的IEEE 802.11标准中的一或多者的装置)、WiFi装置、WiMax装置、蜂窝通信设施等等)等等。网络接口的子组件可取决于计算系统800的类型而变化。有线通信子系统830及无线通信子系统833可包含一或多个输入及/或输出通信接口以准许与数据网络、无线接入点、其它计算机系统及/或本文中所描述的任何其它装置交换数据。
取决于所要功能性，无线通信子系统833可包含单独收发器以与基地收发信台以及其它无线装置及接入点通信，其可包含与不同数据网络及/或网络类型(例如无线广域网(WWAN)、无线局域络(WLAN)或无线个人局域络(WPAN))通信。WWAN可为例如WiMax(IEEE802.16)网络。WLAN可为例如IEEE 802.11x网络。WPAN可为例如蓝牙网络、IEEE 802.15x或一些其它类型的网络。本文中所描述的技术还可用于WWAN、WLAN及/或WPAN的任一组合。
图8的计算系统800可包含在总线805上的时钟850，所述时钟可产生用以使总线805上的各种组件同步的信号。时钟850可包含LC振荡器、晶体振荡器、环式振荡器、数字时钟产生器(例如时钟分频器或时钟多路复用器)、锁相回路或其它时钟产生器。时钟可在执行本文中所描述的技术时与其它装置上的对应时钟同步(或基本上同步)。
计算系统800可进一步包含一或多个非暂时性存储装置825(及/或与其通信)，所述一或多个非暂时性存储装置可包括但不限于本地及/或网络可存取存储装置，及/或可包含但不限于磁盘驱动器、驱动器阵列、光学存储装置、固态存储装置，例如可编程、可闪速更新等等的随机存取存储器(RAM)及/或只读存储器(ROM)。此类存储装置可经配置以实施任何适当数据存储，包含但不限于各种文件系统、数据库结构等等。举例来说，存储装置825可包含经配置以存储所检测到信号、校准结果及激光光束操纵信号、参考光束在传感器阵列上的位置及返回光束在传感器阵列上的位置之间的预定或校准关系的数据库827(或其它数据结构)，如本文中的实施例中所描述。
在诸多实施例中，计算系统800可进一步包括工作存储器835，所述工作存储器可包含RAM或ROM装置，如上文所描述。被展示为当前位于工作存储器835内的软件元件可包含操作系统840、装置驱动程序、可执行库，及/或其它代码，例如一或多个应用程序845，所述应用程序可包括由各种实施例提供的软件程序，及/或可经设计以实施由其它实施例提供的方法，及/或配置由其它实施例提供的系统，如本文中所描述，例如关于图7所描述的方法中的一些或全部。仅作为实例，关于上文所论述的方法所描述的一或多个过程可被实施为可由计算机(及/或计算机内的处理器)执行的代码及/或指令。在方面中，此类代码及/或指令可用于配置及/或适配通用计算机(或其它装置)以执行根据所描述方法的一或多个操作。
一组这些指令及/或代码可存储于非暂时性计算机可读存储媒体(例如上文所描述的非暂时性存储装置825)上。在一些状况下，存储媒体可集成在例如计算系统800的计算机系统内。在其它实施例中，存储媒体可与计算机系统(例如，可抽换式媒体，例如闪存驱动器)分离，及/或提供于安装程序包中，使得存储媒体可用于编程、配置及/或适配通用计算机，其中在所述通用计算机上存储有指令/代码。这些指令可呈可执行代码(可由计算系统800执行)的形式及/或可呈源代码及/或可安装代码的形式，其在计算系统800上编译及/或安装(例如，使用各种通常可用编译器、安装程序、压缩/解压缩实用工具等等中的任何者)时，接着呈可执行代码的形式。
所属领域技术人员将了解，可根据特定要求作出大量变化。举例来说，还可使用自定义硬件，及/或特定元件可以硬件、软件(包含便携式软件，例如小程序，等等)或两者来实施。此外，可使用至例如网络输入/输出装置的其它计算装置的连接。
参考附图，可包含存储器的组件可包含非暂时性机器可读媒体。如本文中所使用的术语“机器可读媒体”及“计算机可读媒体”是指参与提供致使机器以特定方式操作的机器的数据的任何存储媒体。在上文所提供的实施例中，各种机器可读媒体可参与将指令/代码提供至处理单元及/或其它装置以供执行。另外或替代地，机器可读媒体可用于存储及/或运载此类指令/代码。在诸多实施方案中，计算机可读媒体为物理及/或有形存储媒体。此类媒体可呈许多形式，包含但不限于非易失性媒体、易失性媒体及发射媒体。计算机可读媒体的常见形式包含例如磁性及/或光学媒体、打孔卡、纸带、具有孔洞图案的任何其它物理媒体、RAM、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或盒带、如下文中所描述的载波，或可供计算机读取指令及/或代码的任何其它媒体。
本文中所论述的方法、系统及装置为实例。各种实施例可在适当时省略、取代或添加各种过程或组件。举例来说，可将关于某些实施例所描述的特征组合于其它实施例中。实施例的不同方面及元件可以相似方式组合。本文中所提供的图的各种组件可以硬件及/或软件来体现。此外，科技在演进，且因此元件中的诸多者为并不将本发明的范围限于那些特定实例的实例。
将此类信号称作位、信息、值、元素、符号、字符、变量、项、数、数字等等有时已被证明为是便利的(主要出于共同习惯的原因)。然而，应理解，所有这些或相似术语应与适当物理量相关联且仅为便利标签。除非另有特定规定，否则如从上文中的论述显而易见，应了解，贯穿本说明书，利用例如“处理”、“计算”、“运算”“确定”、“确认”、“识别”、“相关联”、“测量”、“执行”等等的术语的描述是指特定设备(例如，专用计算机或相似专用电子计算装置)的动作或过程。因此，在本说明书的背景中，专用计算机或相似专用电子计算装置能够操纵或变换信号，通常在专用计算机或相似专用电子计算装置的存储器、寄存器或其它信息存储装置、发射装置或显示装置内被表示为物理电子、电气或磁量。
所属领域技术人员将了解，可使用各种不同科技及技术中的任一者表示用于传达本文中所描述的消息的信息及信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁性粒子、光场或光学粒子或其任何组合来表示可贯穿以上描述所参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号及码片。
如本文中所使用，术语“及”、“或”与“及/或”可包含各种意义，其还被预期为至少部分地取决于此类术语被使用的背景。通常，“或”在用于使例如A、B或C的列表相关联的情况下意图意指A、B及C(此处以包含意义使用)，以及A、B或C(此处以不包含意义使用)。另外，如本文中所使用的术语“一或多个”可用于以单数形式描述任何特征、结构或特性或可用于描述特征、结构或特性的某一组合。然而，应注意，这仅为说明性实例且所主张主题并不限于此实例。此外，术语“中的至少一者”在用于使例如A、B或C的列表相关联的情况下可被解释为意指A、B及/或C的任何组合，例如A、AB、AA、AAB、AABBCCC，等等。
贯穿本说明书对“一项实例”、“实例”、“某些实例”或“示范性实施方案”的参考意味着结合特征及/或实例所描述的特定特征、结构或特性可包含在所主张主题的至少一个特征及/或实例中。因此，在贯穿本说明书的各种地方中的出现的短语“在一项实例中”、“在实例中”、“在某些实例中”、“在某些实施方案中”或其它类似短语未必皆是指同一特征、实例及/或限制。此外，可以将特定特征、结构、或特性组合在一或多个实例及/或特征中。
本文中所包含的具体实施方式的一些部分可为以存储于特定设备或专用计算装置或平台的存储器内的二进制数字信号的操作的算法或符号表示方面来呈现。在此特定说明书的背景中，术语特定设备等等在其经编程以根据来自程序软件的指令执行特定操作的情况下包含通用计算机。算法描述或符号表示为由所属领域技术人员用于信号处理或相关技术中以向其他所属领域技术人员传达其工作的本质的技术的实例。算法在此处且通常被认为自相一致的操作序列或导致所要结果的相似信号处理。在此背景中，操作或处理涉及物理量的物理操纵。通常，但未必，此类量可采取能够存储、传送、组合、比较或以其它方式操纵的电或磁信号的形式。将此类信号称作位、数据、值、元素、符号、字符、项、数、数字等等有时已被证明为是便利的(主要出于共同习惯的原因)。然而，应理解，所有这些或相似术语应与适当物理量相关联且仅为便利标签。除非另有特定规定，否则如从本文中的论述显而易见，应了解，贯穿本说明书，利用例如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等等的术语的描述是指特定设备(例如，专用计算机、专用计算设备或相似专用电子计算装置)的动作或过程。因此，在本说明书的背景中，专用计算机或相似专用电子计算装置能够操纵或变换信号，通常在专用计算机或相似专用电子计算装置的存储器、寄存器或其它信息存储装置、发射装置或显示装置内被表示为物理电子或磁量。
在前述具体实施方式中，已阐明众多特定细节以提供对所主张主题的透彻理解。然而，所属领域技术人员应理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所主张主题。在其它情况下，尚未详细地描述所属领域技术人员将知晓的方法及设备以便不混淆所主张主题。因此，并不意图将所主张主题限于所揭示的特定实例，而是所主张主题还可包含属于随附权利要求书的范围内的所有方面，及其等效物。
针对涉及固件及/或软件的实施方案，可用执行本文中所描述的功能的模块(例如，过程、功能等等)来实施方法。可使用有形地体现指令的任何机器可读媒体来实施本文中所描述的方法。举例来说，软件代码可存储于存储器中且由处理器单元执行。存储器可实施于处理器单元内或在处理器单元外部。如本文中所使用，术语“存储器”是指任一类型的长期、短期、易失性、非易失性或其它存储器的类型且并不限于任何特定类型的存储器或任何特定数目的存储器，或其上存储有存储器的媒体类型。
如果以固件及/或软件予以实施，那么所述功能可作为一或多个指令或代码而存储于计算机可读媒体上。实例包含编码有数据结构的计算机可读媒体及编码有计算机程序的计算机可读媒体。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。存储媒体可为可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，此类计算机可读媒体可包括RAM、ROM、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)或其它光盘存储装置、磁盘存储装置、半导体存储装置或任何其它存储装置，或可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体；如本文中所使用的磁盘及光盘包含光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘通过激光以光学方式再现数据。上述各者的组合也应包含在计算机可读媒体的范围内。
除存储于计算机可读存储媒体外，指令及/或数据还可作为信号提供在包含于通信设备中的发射媒体上。举例来说，通信设备可包含具有指示指令及数据的信号的收发器。指令及数据经配置以致使一或多个处理器实施权利要求书中所概述的功能。即，通信设备包含具有指示用以执行所揭示功能的信息的信号的发射媒体。在第一时间，包含在通信设备中的发射媒体可包含用以执行所揭示功能的信息的第一部分，而在第二时间，包含在通信设备中的发射媒体可包含用以执行所揭示功能的信息的第二部分。

Claims (15)

1.一种用于测量参考光束及来自目标的对应返回光束的方法，所述方法包括：
基于激光光束扫描控制信号来选择性地激活二维2-D传感器阵列的第一组传感器元件，所述第一组传感器元件对应于所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的位置，所述参考光束包括由所述激光光束扫描控制信号控制的光束的部分；
从所述第一组传感器元件接收检测信号；
基于来自所述第一组传感器元件的所述检测信号来确定所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的实际位置；
基于所述参考光束的所述实际位置来确定所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的估计位置，所述返回光束由被所述光束照射的所述目标返回；及
基于所述返回光束的所述估计位置来选择性地激活所述2-D传感器阵列上的第二组传感器元件。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
由光束分裂装置将所述参考光束引导至所述2-D传感器阵列；
由接收器光学子系统将所述返回光束引导至所述2-D传感器阵列；且
所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的所述实际位置与所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置隔开。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
在从所述第一组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第一组传感器元件；及
从来自所述第一组传感器元件的所述检测信号提取计时信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
从所述第二组传感器元件接收检测信号；
在从所述第二组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第二组传感器元件；及
从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息。
5.根据权利要求4所述的方法，其中从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息包括使用模拟-数字转换器或时间-数字转换器从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息。
6.根据权利要求4所述的方法，其进一步包括基于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取的所述计时信息来确定所述目标的特性。
7.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置包括：基于所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置与所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的所述实际位置之间的关系来确定所述返回光束在所述2-D传感器阵列上的所述估计位置。
8.一种用于测量参考光束及来自目标的对应返回光束的设备，其包括：
用于基于激光光束扫描控制信号来选择性地激活二维2-D传感器阵列的第一组传感器元件的装置，所述第一组传感器元件对应于参考光束在所述2-D传感器阵列上的位置，所述参考光束包括由所述激光光束扫描控制信号控制的光束的部分；
用于从所述第一组传感器元件接收检测信号的装置；
用于基于所述检测信号来确定所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的实际位置的装置；
用于基于所述参考光束的所述实际位置来确定来自目标的返回光束在所述2-D传感器阵列上的估计位置的装置，所述返回光束对应于所述参考光束且由被所述光束照射的所述目标返回；及
用于基于所述返回光束的所述估计位置来选择性地激活所述2-D传感器阵列上的第二组传感器元件的装置。
9.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括：
用于将所述参考光束引导至所述2-D传感器阵列的装置；
用于将所述返回光束引导至所述2-D传感器阵列在与所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的所述实际位置隔开的位置上的装置。
10.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括：
用于在从所述第一组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第一组传感器元件的装置；及
用于从来自所述第一组传感器元件的所述检测信号提取计时信息的装置。
11.根据权利要求8所述的设备，其进一步包括：
用于从所述第二组传感器元件接收检测信号的装置；
用于在从所述第二组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第二组传感器元件的装置；及
用于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息的装置。
12.根据权利要求11所述的设备，其进一步包括用于基于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取的所述计时信息来确定所述目标的特性的装置。
13.一种非暂时性计算机可读存储介质，其包括存储于其上的机器可读指令，所述指令在由一或多个处理器执行时致使所述一或多个处理器进行以下操作：
基于激光光束扫描控制信号来选择性地激活二维2-D传感器阵列的第一组传感器元件，所述第一组传感器元件对应于参考光束在所述2-D传感器阵列上的位置，所述参考光束包括由所述激光光束扫描控制信号控制的光束的部分；
从所述第一组传感器元件接收检测信号；
基于所述检测信号来确定所述参考光束在所述2-D传感器阵列上的实际位置；
基于所述参考光束的所述实际位置来确定来自目标的返回光束在所述2-D传感器阵列上的估计位置，所述返回光束对应于所述参考光束且由被所述光束照射的所述目标返回；及
基于所述返回光束的所述估计位置来选择性地激活所述2-D传感器阵列上的第二组传感器元件。
14.根据权利要求13所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令在由所述一或多个处理器执行时进一步致使所述一或多个处理器进行以下操作：
从所述第二组传感器元件接收检测信号；
在从所述第二组传感器元件接收到所述检测信号之后停用所述第二组传感器元件；及
从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取计时信息及光强度信息。
15.根据权利要求14所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令在由所述一或多个处理器执行时进一步致使所述一或多个处理器进行以下操作：
基于从来自所述第二组传感器元件的所述检测信号提取的所述计时信息及所述光强度信息来确定所述目标的特性。
CN201780045968.8A 2016-08-11 2017-07-11 用于在光学系统中测量参考及返回光束的系统及方法 Active CN109564276B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/235,041 US10890649B2 (en) 2016-08-11 2016-08-11 System and method for measuring reference and returned light beams in an optical system
US15/235,041 2016-08-11
PCT/US2017/041578 WO2018031165A1 (en) 2016-08-11 2017-07-11 System and method for measuring reference and returned light beams in an optical system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109564276A CN109564276A (zh) 2019-04-02
CN109564276B true CN109564276B (zh) 2023-04-04

Family

ID=59384243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780045968.8A Active CN109564276B (zh) 2016-08-11 2017-07-11 用于在光学系统中测量参考及返回光束的系统及方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10890649B2 (zh)
EP (1) EP3497469B1 (zh)
JP (1) JP2019527830A (zh)
KR (1) KR102479897B1 (zh)
CN (1) CN109564276B (zh)
BR (1) BR112019002107A2 (zh)
TW (1) TWI752060B (zh)
WO (1) WO2018031165A1 (zh)

Families Citing this family (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6386798B2 (ja) * 2014-06-09 2018-09-05 浜松ホトニクス株式会社 測距装置
US10761195B2 (en) 2016-04-22 2020-09-01 OPSYS Tech Ltd. Multi-wavelength LIDAR system
US10120214B2 (en) 2016-06-24 2018-11-06 Qualcomm Incorporated Systems and methods for light beam position detection
US10527728B2 (en) * 2017-01-27 2020-01-07 Samsung Electronics Co., Ltd Apparatus and method for range measurement
KR102592139B1 (ko) 2017-03-13 2023-10-23 옵시스 테크 엘티디 눈-안전 스캐닝 lidar 시스템
US10726574B2 (en) 2017-04-11 2020-07-28 Dolby Laboratories Licensing Corporation Passive multi-wearable-devices tracking
US10116925B1 (en) * 2017-05-16 2018-10-30 Samsung Electronics Co., Ltd. Time-resolving sensor using shared PPD + SPAD pixel and spatial-temporal correlation for range measurement
US10397554B2 (en) * 2017-05-16 2019-08-27 Samsung Electronics Co., Ltd. Time-resolving sensor using shared PPD+SPAD pixel and spatial-temporal correlation for range measurement
US20180372874A1 (en) * 2017-06-26 2018-12-27 GM Global Technology Operations LLC Apparatus for mechanical scanning scheme for lidar illuminator
US10830879B2 (en) 2017-06-29 2020-11-10 Apple Inc. Time-of-flight depth mapping with parallax compensation
JP6865492B2 (ja) 2017-07-28 2021-04-28 オプシス テック リミテッド 小角度発散を伴うｖｃｓｅｌアレイｌｉｄａｒ送信機
EP3451021A1 (de) * 2017-08-30 2019-03-06 Hexagon Technology Center GmbH Messgerät mit scanfunktionalität und einstellbaren empfangsbereichen des empfängers
US10838048B2 (en) * 2017-09-08 2020-11-17 Quanergy Systems, Inc. Apparatus and method for selective disabling of LiDAR detector array elements
KR102429879B1 (ko) * 2017-09-13 2022-08-05 삼성전자주식회사 라이다 장치 및 이의 동작 방법
US10955552B2 (en) 2017-09-27 2021-03-23 Apple Inc. Waveform design for a LiDAR system with closely-spaced pulses
KR102589319B1 (ko) * 2017-11-15 2023-10-16 옵시스 테크 엘티디 잡음 적응형 솔리드-스테이트 lidar 시스템
US10545224B2 (en) 2017-12-06 2020-01-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Time-resolving sensor using SPAD + PPD or capacitors in pixel for range measurement
WO2019125349A1 (en) 2017-12-18 2019-06-27 Montrose Laboratories Llc Time-of-flight sensing using an addressable array of emitters
US10534322B2 (en) * 2017-12-20 2020-01-14 Integrated Device Technology, Inc. Use of ring oscillators for multi-stop time measurements
US10627899B2 (en) * 2018-02-09 2020-04-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Eye tracking system for use in a visible light display device
US10551914B2 (en) 2018-02-09 2020-02-04 Microsoft Technology Licensing, Llc Efficient MEMs-based eye tracking system with a silicon photomultiplier sensor
DE102018203535A1 (de) * 2018-03-08 2019-09-12 Zf Friedrichshafen Ag Sendermodul für eine Entfernungsmessung mit Lichtsignalen, LiDAR-Einrichtung mit einem solchen Sendermodul und Verfahren zur Entfernungsmessung mit Lichtsignalen
CN111919137A (zh) 2018-04-01 2020-11-10 欧普赛斯技术有限公司 噪声自适应固态lidar系统
US10158038B1 (en) 2018-05-17 2018-12-18 Hi Llc Fast-gated photodetector architectures comprising dual voltage sources with a switch configuration
WO2019221799A1 (en) 2018-05-17 2019-11-21 Hi Llc Stacked photodetector assemblies
US10340408B1 (en) 2018-05-17 2019-07-02 Hi Llc Non-invasive wearable brain interface systems including a headgear and a plurality of self-contained photodetector units configured to removably attach to the headgear
US10420498B1 (en) 2018-06-20 2019-09-24 Hi Llc Spatial and temporal-based diffusive correlation spectroscopy systems and methods
US11213206B2 (en) 2018-07-17 2022-01-04 Hi Llc Non-invasive measurement systems with single-photon counting camera
IT201800007424A1 (it) * 2018-07-23 2020-01-23 Dispositivo e metodo per rilevare dati ottici risolti nel tempo
US11119212B2 (en) * 2018-08-10 2021-09-14 Aurora Flight Sciences Corporation System and method to reduce DVE effect on lidar return
US11733387B2 (en) * 2018-10-25 2023-08-22 Aeye, Inc. Adaptive ladar receiver control using spatial index of prior ladar return data
US11320520B2 (en) * 2018-11-07 2022-05-03 Baidu Usa Llc Lidar peak detection using time-to-digital converter and multi-pixel photon counter for autonomous driving vehicles
KR20210093306A (ko) 2018-11-20 2021-07-27 센스 포토닉스, 인크. 공간적으로 분포된 스트로빙을 위한 방법들 및 시스템들
US11006876B2 (en) 2018-12-21 2021-05-18 Hi Llc Biofeedback for awareness and modulation of mental state using a non-invasive brain interface system and method
US11709231B2 (en) * 2018-12-21 2023-07-25 Infineon Technologies Ag Real time gating and signal routing in laser and detector arrays for LIDAR application
CN109814086B (zh) * 2019-01-07 2020-11-03 上海禾赛科技股份有限公司 一种激光雷达
US11448756B2 (en) * 2019-01-07 2022-09-20 Velodyne Lidar Usa, Inc. Application specific integrated circuits for LIDAR sensor and multi-type sensor systems
KR102604902B1 (ko) 2019-02-11 2023-11-21 애플 인크. 펄스형 빔들의 희소 어레이를 사용하는 깊이 감지
JP7273565B2 (ja) * 2019-03-19 2023-05-15 株式会社東芝 受光装置及び距離測定装置
JP2020153886A (ja) * 2019-03-22 2020-09-24 株式会社デンソー 光学装置および光測距装置ならびにそれらの方法
EP3936896A4 (en) * 2019-03-29 2022-02-23 Huawei Technologies Co., Ltd. METHOD AND DEVICE FOR MEASURING DISTANCE BASED ON A DETECTION SIGNAL
WO2020210176A1 (en) 2019-04-09 2020-10-15 OPSYS Tech Ltd. Solid-state lidar transmitter with laser control
CN113795737A (zh) 2019-05-06 2021-12-14 Hi有限责任公司 用于时间相关的单光子计数的光电探测器架构
WO2020236371A1 (en) 2019-05-21 2020-11-26 Hi Llc Photodetector architectures for efficient fast-gating
CN113906316A (zh) 2019-05-30 2022-01-07 欧普赛斯技术有限公司 使用致动器的眼睛安全的长范围lidar系统
CN113766871A (zh) 2019-06-06 2021-12-07 Hi有限责任公司 具有低功率的时间数字转换器架构的光电检测器系统
US11500094B2 (en) 2019-06-10 2022-11-15 Apple Inc. Selection of pulse repetition intervals for sensing time of flight
JP7438564B2 (ja) 2019-06-10 2024-02-27 オプシス テック リミテッド 眼に安全な長距離固体ｌｉｄａｒシステム
US11555900B1 (en) 2019-07-17 2023-01-17 Apple Inc. LiDAR system with enhanced area coverage
CN114600000A (zh) * 2019-11-15 2022-06-07 松下知识产权经营株式会社 感测设备及信息处理装置
CN110802082B (zh) * 2019-11-19 2021-06-29 镇江长悦光电科技有限公司 一种二维激光螺旋式清洗方法
US11733359B2 (en) 2019-12-03 2023-08-22 Apple Inc. Configurable array of single-photon detectors
US11950879B2 (en) 2020-02-21 2024-04-09 Hi Llc Estimation of source-detector separation in an optical measurement system
US11969259B2 (en) 2020-02-21 2024-04-30 Hi Llc Detector assemblies for a wearable module of an optical measurement system and including spring-loaded light-receiving members
US11630310B2 (en) 2020-02-21 2023-04-18 Hi Llc Wearable devices and wearable assemblies with adjustable positioning for use in an optical measurement system
US11883181B2 (en) 2020-02-21 2024-01-30 Hi Llc Multimodal wearable measurement systems and methods
WO2021167893A1 (en) 2020-02-21 2021-08-26 Hi Llc Integrated detector assemblies for a wearable module of an optical measurement system
US11096620B1 (en) 2020-02-21 2021-08-24 Hi Llc Wearable module assemblies for an optical measurement system
WO2021167876A1 (en) 2020-02-21 2021-08-26 Hi Llc Methods and systems for initiating and conducting a customized computer-enabled brain research study
US11864867B2 (en) 2020-03-20 2024-01-09 Hi Llc Control circuit for a light source in an optical measurement system by applying voltage with a first polarity to start an emission of a light pulse and applying voltage with a second polarity to stop the emission of the light pulse
WO2021188496A1 (en) 2020-03-20 2021-09-23 Hi Llc Photodetector calibration of an optical measurement system
US11877825B2 (en) 2020-03-20 2024-01-23 Hi Llc Device enumeration in an optical measurement system
US11857348B2 (en) 2020-03-20 2024-01-02 Hi Llc Techniques for determining a timing uncertainty of a component of an optical measurement system
US11645483B2 (en) 2020-03-20 2023-05-09 Hi Llc Phase lock loop circuit based adjustment of a measurement time window in an optical measurement system
WO2021188487A1 (en) 2020-03-20 2021-09-23 Hi Llc Temporal resolution control for temporal point spread function generation in an optical measurement system
US11245404B2 (en) 2020-03-20 2022-02-08 Hi Llc Phase lock loop circuit based signal generation in an optical measurement system
WO2021188485A1 (en) 2020-03-20 2021-09-23 Hi Llc Maintaining consistent photodetector sensitivity in an optical measurement system
US11187575B2 (en) 2020-03-20 2021-11-30 Hi Llc High density optical measurement systems with minimal number of light sources
US20210341621A1 (en) * 2020-04-30 2021-11-04 Uatc, Llc Light Detection and Ranging (LIDAR) System
US11582436B2 (en) 2020-07-17 2023-02-14 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Passive three-dimensional image sensing based on chromatic focal differentiation
JP7472748B2 (ja) 2020-09-30 2024-04-23 株式会社デンソー 光学スキャナ
US20220283273A1 (en) * 2021-03-04 2022-09-08 Beijing Voyager Technology Co., Ltd. Scanning fiber transmitter for distance detection
US11615939B2 (en) * 2021-03-24 2023-03-28 Kla Corporation Shaped aperture set for multi-beam array configurations
US11681028B2 (en) 2021-07-18 2023-06-20 Apple Inc. Close-range measurement of time of flight using parallax shift
WO2023136533A1 (ko) * 2022-01-11 2023-07-20 삼성전자주식회사 간섭 제거 방법 및 상기 방법을 수행하는 전자 장치
WO2024024744A1 (ja) * 2022-07-28 2024-02-01 国立大学法人静岡大学 距離計測装置及び距離計測方法
WO2024079989A1 (ja) * 2022-10-13 2024-04-18 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 検出機能付き表示装置

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5727098A (en) * 1994-09-07 1998-03-10 Jacobson; Joseph M. Oscillating fiber optic display and imager
US6249591B1 (en) * 1997-08-25 2001-06-19 Hewlett-Packard Company Method and apparatus for control of robotic grip or for activating contrast-based navigation
JPH11160436A (ja) * 1997-11-28 1999-06-18 Unisia Jecs Corp 障害物検知装置
AU1574899A (en) * 1998-12-16 2000-07-03 3Dv Systems Ltd. Self gating photosurface
JP2002039716A (ja) * 2000-07-25 2002-02-06 Olympus Optical Co Ltd 距離画像入力装置
US6936810B2 (en) * 2003-07-21 2005-08-30 Thomas Hiramatsu-Tie Method and apparatus for scanning an optical beam using an optical conduit
US7262402B2 (en) 2005-02-14 2007-08-28 Ecole Polytechnique Federal De Lausanne Integrated imager circuit comprising a monolithic array of single photon avalanche diodes
JP4855749B2 (ja) * 2005-09-30 2012-01-18 株式会社トプコン 距離測定装置
EP1903299A1 (en) * 2006-09-20 2008-03-26 IEE INTERNATIONAL ELECTRONICS & ENGINEERING S.A. Method and system for acquiring a 3-D image of a scene
NL1036468A1 (nl) * 2008-02-27 2009-08-31 Asml Netherlands Bv Inspection method and apparatus, lithographic apparatus, lithographic processing cell and device manufacturing method.
DE102008045387B4 (de) 2008-09-02 2017-02-09 Carl Zeiss Ag Vorrichtung und Verfahren zum Vermessen einer Oberfläche
US9086488B2 (en) * 2010-04-20 2015-07-21 Michigan Aerospace Corporation Atmospheric measurement system and method
US8599367B2 (en) * 2010-08-04 2013-12-03 Alliant Techsystems Inc. Apparatus and methods for obtaining multi-dimensional spatial and spectral data with LIDAR detection
US8648702B2 (en) * 2010-08-20 2014-02-11 Denso International America, Inc. Combined time-of-flight and image sensor systems
EP2469301A1 (en) 2010-12-23 2012-06-27 André Borowski Methods and devices for generating a representation of a 3D scene at very high speed
WO2012123809A1 (en) 2011-03-17 2012-09-20 Universitat Politècnica De Catalunya System, method and computer program for receiving a light beam
DE102011005740A1 (de) * 2011-03-17 2012-09-20 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung zur Messung einer Entfernung zwischen der Messvorrichtung und einem Zielobjekt mit Hilfe optischer Messstrahlung
DE102011005746A1 (de) 2011-03-18 2012-09-20 Robert Bosch Gmbh Messvorrichtung zur mehrdimensionalen Vermessung eines Zielobjekts
EP2708914A1 (de) * 2012-09-18 2014-03-19 Sick Ag Optoelektronischer Sensor und Verfahren zur Erfassung einer Tiefenkarte
US9411049B2 (en) * 2013-01-09 2016-08-09 Stmicroelectronics S.R.L. Proximity sensor having array of geiger mode avalanche photodiodes for estimating distance of an object to the array based on at least one of a dark current and a rate of current spikes generated in dark conditions
CN109521397B (zh) 2013-06-13 2023-03-28 巴斯夫欧洲公司 用于光学地检测至少一个对象的检测器
US9523765B2 (en) * 2014-07-14 2016-12-20 Omnivision Technologies, Inc. Pixel-level oversampling for a time of flight 3D image sensor with dual range measurements
US9997551B2 (en) * 2015-12-20 2018-06-12 Apple Inc. Spad array with pixel-level bias control
US9933513B2 (en) * 2016-02-18 2018-04-03 Aeye, Inc. Method and apparatus for an adaptive ladar receiver
US20180341009A1 (en) * 2016-06-23 2018-11-29 Apple Inc. Multi-range time of flight sensing
US10641878B2 (en) * 2016-08-10 2020-05-05 Aptiv Technologies Limited Positional feedback sensing useful for automated vehicle LIDAR

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019527830A (ja) 2019-10-03
BR112019002107A2 (pt) 2019-05-07
KR20190038836A (ko) 2019-04-09
WO2018031165A1 (en) 2018-02-15
EP3497469A1 (en) 2019-06-19
TW201805591A (zh) 2018-02-16
KR102479897B1 (ko) 2022-12-20
US10890649B2 (en) 2021-01-12
EP3497469B1 (en) 2020-10-14
CN109564276A (zh) 2019-04-02
TWI752060B (zh) 2022-01-11
US20180045816A1 (en) 2018-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109564276B (zh) 用于在光学系统中测量参考及返回光束的系统及方法
US10534074B2 (en) Hybrid scanning lidar systems
CN111352091B (zh) 用于lidar应用的激光和检测器阵列中的实时选通和信号路由
US20180074198A1 (en) Optical beam identification using optical demodulation
US10866311B2 (en) Distance measuring device
US9791557B1 (en) System and method for multi-area LIDAR ranging
CN109507680B (zh) 距离计测装置
CN109521435B (zh) 距离计测装置
EP3751307B1 (en) Selection of pulse repetition intervals for sensing time of flight
US10120214B2 (en) Systems and methods for light beam position detection
US11604259B2 (en) Scanning LIDAR receiver with a silicon photomultiplier detector
US10677896B2 (en) Resolution enhancement for scanning LIDAR/LADAR
US11698447B2 (en) Beam steering aware pixel clustering of segmented sensor area and implementing averaging algorithms for pixel processing
CN110476076B (zh) 电磁波检测装置、程序以及电磁波检测系统
US11555899B2 (en) Random hardware fault and degradation protection apparatus for time-of-flight receiver
JP2019060670A (ja) 時間測定装置、測距装置、移動体装置、時間測定方法及び測距方法
CN111788495B (zh) 光检测装置、光检测方法以及激光雷达装置
CN117991235A (zh) 一种激光雷达底噪测量方法、激光雷达、车辆、电子设备和存储介质
WO2022216531A2 (en) High-range, low-power lidar systems, and related methods and apparatus
CN111492264A (zh) Lidar信号获取

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant