CN110431448A - 车辆传感器的可变光束间隔、定时和功率 - Google Patents

车辆传感器的可变光束间隔、定时和功率 Download PDF

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Abstract

本公开涉及便于光探测和测距操作的系统和方法。示例发射块包括具有多个有角度的面的至少一个基板。所述多个有角度的面提供对应的多个仰角。相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值。多个光发射器件配置为沿着所述多个仰角朝向相应目标位置发射光到环境中，从而提供期望的分辨率和/或相应仰角。本公开还涉及基于期望的分辨率和/或相应仰角来调整发射功率和发射进度表。

Description

车辆传感器的可变光束间隔、定时和功率
相关申请的交叉引用
本专利申请要求于2017年3月17日提交的美国专利申请第62/473311号以及于2018年2月20日提交的美国专利申请第15/900189号的优先权，以上申请中的每个的内容通过引用结合于此。
背景技术
除非这里另外指示，否则在本部分中描述的内容不是相对于本申请中的权利要求的现有技术，并且不通过包括在本部分中而被承认为现有技术。
车辆可以配置为在自动驾驶模式下操作，在该模式下车辆在很少或没有来自驾驶员的输入的情况下通过环境导航。这样的自动驾驶车辆可以包括配置为探测关于车辆在其中运行的环境的信息的一个或更多个传感器。
一种这样的传感器是光探测和测距(light detection and ranging，LIDAR)装置。LIDAR可以在扫描场景的同时估计与环境特征的距离，以建立指示环境中的反射面的“点云(point cloud)”。点云中的各个点可以通过发射激光脉冲并探测从环境中的物体反射的返回脉冲(如果有的话)以及根据发射脉冲和接收反射脉冲之间的时间延迟确定到物体的距离来确定。一个或一组激光器可以快速且反复地扫描整个场景，以提供关于与场景中的反射物体的距离的连续实时信息。在测量每个距离的同时将测量距离和该激光器的取向结合允许三维位置与每个返回脉冲相关联。这样，可以为整个扫描区域生成指示环境中的反射特征的位置的点的三维地图。
发明内容
本公开总体地涉及配置为提供激光脉冲的光发射系统。例如，本公开可以涉及可在车辆(诸如自动驾驶和半自动驾驶汽车、卡车、摩托车以及能够在其各自环境中移动的其它类型的车辆)中实施的光探测和测距(LIDAR)系统。
在第一方面中，提供一种系统。该系统包括至少一个基板。该至少一个基板包括沿着前边缘的多个有角度的面(angled facet)。该至少一个基板还包括与每个有角度的面对应的管芯附接位置(die attach location)。所述多个有角度的面提供对应的多个仰角(elevation angle)。相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值。该系统还包括多个光发射器件。相应光发射器件根据相应有角度的面的相应仰角联接到相应管芯附接位置。所述多个光发射器件配置为沿着所述多个仰角朝向相应目标位置发射光到环境中。
在第二方面中，提供一种制造方法。该方法包括提供至少一个基板。所述至少一个基板包括沿着前边缘的多个有角度的面以及与每个有角度的面对应的管芯附接位置。所述多个有角度的面提供对应的多个仰角。相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值。该方法还包括将多个光发射器件附接到相应管芯附接位置。该附接根据相应有角度的面的相应仰角来执行。该方法还包括将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件电连接到相应脉冲电路。该方法还包括将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件光学耦合到相应透镜。
在第三方面中，提供一种方法。该方法包括确定多个光发射器件中的给定光发射器件的仰角。相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置。该方法还包括基于所确定的仰角来确定给定光发射器件的期望功率输出水平。该方法还包括使给定光发射器件根据期望功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。
在第四方面中，提供一种方法。该方法包括确定多个光发射器件中的给定光发射器件的预期目标范围。相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置。该方法还包括基于所确定的预期目标范围确定给定光发射器件的期望功率输出水平。该方法还包括使给定光发射器件根据期望功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。
在第五方面中，提供一种方法。该方法包括确定多个光发射器件中的每个光发射器件的相应仰角。相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置。该方法还包括基于所确定的仰角确定所述多个光发射器件的期望发射进度表(shot schedule)。该方法还包括使所述多个光发射器件根据期望发射进度表朝向目标区域发射光脉冲到环境中。
在第六方面中，提供一种方法。该方法包括确定多个光发射器件中的每个光发射器件的预期目标范围。相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置。该方法包括基于相应的预期目标范围确定所述多个光发射器件的期望发射进度表。该方法还包括使所述多个光发射器件根据期望发射进度表朝向目标区域发射光脉冲到环境中。
在第七方面中，提供一种系统。该系统包括车辆的光探测和测距系统的多个光发射器件。所述多个光发射器件中的每个光发射器件配置为沿着相应光束仰角发射光脉冲。所述多个光发射器件布置为使得相应光束仰角的组合包括非均匀的光束仰角分布。具有低于参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差大于具有高于参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差。参考平面基于车辆的运动轴。
通过阅读以下的详细描述并适当参照附图，其它的方面、实施方式和实施对于本领域普通技术人员来说将变得明显。
附图说明
图1A示出根据一示例实施方式的感测系统。
图1B示出根据一示例实施方式的发射块。
图2A示出根据一示例实施方式的发射块的一部分。
图2B示出根据一示例实施方式的发射块的一部分。
图2C示出根据一示例实施方式的发射块。
图2D示出根据一示例实施方式的几种可能的光束角度分布。
图2E示出根据一示例实施方式的几种可能的垂直分辨率曲线。
图3A示出根据一示例实施方式的车辆。
图3B示出根据一示例实施方式的处于感测场景中的车辆。
图4A示出根据一示例实施方式的发射块的一部分。
图4B示出根据一示例实施方式的发射块的一部分。
图4C示出根据一示例实施方式的发射块的一部分。
图4D示出根据一示例实施方式的发射块的一部分的特写侧视图。
图4E示出根据一示例实施方式的发射块的一部分。
图5示出根据一示例实施方式的方法。
图6A示出根据一示例实施方式的方法。
图6B示出根据一示例实施方式的曲线图。
图7示出根据一示例实施方式的方法。
图8示出根据一示例实施方式的方法。
图9示出根据一示例实施方式的方法。
具体实施方式
这里描述了示例方法、器件和系统。应当理解，词语“示例”和“示范性”在这里用于表示“用作示例、实例或说明”。这里描述为“示例”或“示范性”的任何实施方式或特征不一定被解释为优于或胜于其它实施方式或特征。在不脱离这里呈现的主题的范围的情况下，可以利用其它的实施方式，并且可以进行其它改变。
因此，这里描述的示例实施方式并不旨在进行限制。如这总体地描述并在附图中示出的本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，它们都在这里被考虑到。
此外，除非上下文另外指示，否则每个附图中示出的特征可以彼此结合地使用。因此，附图应当通常被视为一个或更多个总体实施方式的构成方面，应理解并非所有示出的特征对于每个实施方式都是必要的。
Ⅰ.概览
为了提高光探测和测距(LIDAR)系统中的成像分辨率，这样的系统可以增加传感器件和/或光发射器件的数量，这会是昂贵的。可选地，可以增大光发射器件的发射速率，这会增加系统的输出功率并要由额外的冷却能力(例如散热器、液体冷却等)支持。增加给定时间段内的发射和光脉冲探测的次数也会需要更大的计算能力来处理。
替代仅仅以均匀分隔的角度间隔来增加光发射器件和感测器件的数量从而在给定视场内获得更好的分辨率，这里描述的示例系统和方法将更多的感测器件和/或光发射器件集中在特定的角度或角度范围(诸如与从LIDAR系统的发射块发射的指向车辆前方或上方的光束相关的角度)并使用更少的在其它角度取向的传感器或光发射器。例如，指向下的光束在相对近的距离碰到地面。因此，为了看到特定尺寸(例如5cm高或12cm高)的物体，与通常传播更长距离的光束相比，面向下的光束可以更稀疏地分隔开(在相对于LIDAR系统的角度方面)。这进而提供了在远离车辆的距离范围内观看类似尺寸的物体的能力。另外地或替代地，这里描述的实施方式可以提供减少感测器件或光发射器件的数量的机会。此外，这里公开的实施方式可以对于给定数量的感测器件或光发射器件提供更大的空间分辨率。
本公开的一些实施方式可以包括基于给定的光发射器件的取向来改变每次发射的功率(power per shot)的量。也就是，与更长距离的光束相比，发射相对近距离的光束(例如以向下的角度发射的光束)的光发射器件需要更低的功率。换句话说，分辨给定特征所需的最小光子量按该距离的平方缩放。因此，与“平均”发射相比，仅传播距其目标的距离的一半的光束可以仅需要每次发射的功率的四分之一从而以类似的精度探测给定物体。通过基于给定光发射器件的取向角度来改变功率的量，LIDAR装置可以是更节能的。
在传统的LIDAR系统中，发射速率(shot rate)可以在所有的光发射器件上均一地实现，而不考虑最大探测距离。在本公开中，一些实施方式具有可根据给定光发射器件的取向或要探测的光束的角度而变化的发射进度表、发射速率和/或发射间隔。也就是，如上所述，向下取向的光束中的光脉冲传播更短的距离，因此与传播更长距离的类似脉冲相比，探测器可以更快地接收到对应的反射脉冲，由于不同的飞行时间。因此，至少因为更近距离的光束通常将提供更快的返回信号，所以与更高角度的光束相比，分配给更低角度的光束的光发射器件和探测器可以被分配不同的占空比(例如更少的返回等待时间)。因此，在发射光脉冲之后，更低角度的发射器/探测器对可以具有在发射后续光脉冲之前的更短的延迟或更窄的窗口。也就是，与更高角度的发射器相比，相邻的更低角度的发射器可以彼此更紧密地连续激发(fire)，这至少部分是由于更短的“监听窗口”，在该窗口期间对应的探测器可以接收来自给定光脉冲的反射光。当给定光脉冲在其可能的飞行时间上被限制时(例如，由于光发射器件成朝向地面的角度)，这样的监听窗口可以在持续时间上缩短。在一些实施方式中，通过在光脉冲之间和/或在激发相邻的光发射器件之前等待更短的时间量，这里描述的系统和方法可以在给定的时间量内发射更多的光脉冲，这可以提供更高的水平分辨率或更快的全景更新速率。
这里描述的系统和方法可以包括LIDAR系统的发射块，该发射块提供可变的光束间隔、发射定时(例如发射进度)和发射功率，其每个可以基于诸如以下的变量：传感器高度、光束的总数量、期望的物体尺寸、光束之间的最小可能间隔、倾斜变化范围(例如+3％的坡度变化、平坦地面、-3％的坡度变化)、最小发射功率和发射功率余量。
在一些实施方式中，光束可以间隔开，使得在距LIDAR系统的给定距离处，期望的间隔存在于光束之间。例如，在距平坦地面上的LIDAR系统或者支撑LIDAR系统的给定车辆的表面(例如前保险杠)10-50米处，期望的间隔可以是在5和12厘米之间。
在一示例实施方式中，光束可以间隔为使得在平坦地面上从车辆直到约25米处，分辨率为约9.7厘米的垂直间隔。在更长的距离，垂直间隔可以逐渐(例如线性地)增大，直到获得特定的最小间隔(例如0.167度)，该最小间隔可以对应于管芯附接位置、光发射器管芯尺寸和/或基板空间和基板形状的物理限制。线性增大的斜率可以基于给定数量的发射器来设定。在一示例实施方式中，线性增大的斜率可以基于50-100个发射器(例如64个发射器)。然而，在本公开的范围内，更多或更少的发射器是可能的。此外，光束的其它斜率和布置是可能的。在某些情况下，该系统可以从地面升高至1至5米的高度。与具有均一的光束角度间隔的LIDAR装置相比，通过如这里描述地使光束间隔开，峰值垂直分辨率可以从0.317度提高到0.167度，并且峰值水平分辨率可以提高约50％，从0.180度到0.131度。
在另一些实施方式中，假设甚至-15％的坡度变化，对于较低高度(elevation)的光束，可以在25米处实现至少7.5厘米的垂直间隔，直到达到0.72度的最小角度间隔。例如，对于1.1米的传感器高度，可以调整发射定时或发射进度表以在距传感器单元的特定距离实现期望的分辨率。例如，在一些实施方式中，发射的总次数可以减少35％。此外，如这里所述，每次发射的功率可以基于给定光发射器件的预期目标范围和/或仰角来调整。在一示例实施方式中，可以调整每次发射的功率(或者给定光发射器件的每次发射的功率)，以提供20％的发射功率余量和10％的最小功率。在一些实施方式中，与减少的发射计数相结合，每次发射的功率的降低可以减少～45％的激光功率使用。将理解，每次发射的功率的其它降低量是可能的。
Ⅱ.示例系统
图1A示出根据一示例实施方式的感测系统10。感测系统10可以是光探测和测距(LIDAR)系统。感测系统包括外壳12，外壳12容纳各种部件(诸如发射块20、接收块30、共用空间40和透镜50)的布置。感测系统10包括配置为从发射块20提供发射光束52的部件的布置，发射光束52被透镜50准直并作为准直光束54发射到感测系统10的环境中。此外，感测系统10包括配置为通过透镜50收集来自感测系统10的环境中的一个或更多个物体的反射光56以用于朝向接收块30聚焦为聚焦光58的部件的布置。反射光56包括来自准直光束54并被感测系统10的环境中的一个或更多个物体反射的光。
发射光束52和聚焦光58可以穿过也被包括在外壳10中的共用空间40。在一些实施方式中，发射光束52沿着穿过共用空间40的发射路径传播，聚焦光58沿着穿过共用空间40的接收路径传播。
感测系统10可以通过处理由接收块30接收的聚焦光58来确定感测系统10的环境中的所述一个或更多个物体的方面(例如位置、形状等)。例如，感测系统10可以将当发射光束52中包括的脉冲被发射块20发射时的时间与当聚焦光58中包括的对应脉冲被接收块30接收时的时间进行比较，并基于该比较来确定所述一个或更多个物体和感测系统10之间的距离。
感测系统10中包括的外壳12可以提供用于安装感测系统10中包括的各种部件的平台。外壳12可以由能够支撑包括在外壳12的内部空间中的感测系统10的各种部件的任何材料形成。例如，外壳12可以由诸如塑料或金属的结构材料形成。
在一些示例中，外壳12可以包括光屏蔽物，其配置为减少环境光和/或发射光束52的从发射块20到接收块30的不希望的传输。光屏蔽物可以通过用阻挡来自环境的环境光的材料形成和/或涂覆外壳12的外表面来提供。另外，外壳12的内表面可以包括和/或涂覆有上述材料以使发射块20与接收块30光学隔离，从而防止接收块30在发射光束52到达透镜50之前接收到发射光束52。
在一些示例中，外壳12可以配置用于电磁屏蔽以减少来自传感器系统10的周围环境的电磁噪声(例如射频(RF)噪声等)和/或发射块20和接收块30之间的电磁噪声。电磁屏蔽可以提高由发射块20发射的发射光束52的质量，并减少由接收块30接收和/或提供的信号中的噪声。电磁屏蔽可以通过用一种或更多种材料(诸如金属、金属墨水、金属泡沫、碳泡沫、或配置为适当吸收或反射电磁辐射的任何其它材料)形成和/或涂覆外壳12来实现。可用于电磁屏蔽的金属可以包括例如铜或镍。
在一些示例中，外壳12可以配置为具有基本圆筒形形状并围绕感测系统10的轴旋转。例如，外壳12可以具有直径约为10厘米的基本上圆筒形形状。在一些示例中，所述轴是基本上垂直的。在一些示例中，通过旋转包括各种部件的外壳12，可以确定感测系统10的环境的360度视图的三维地图，而无需频繁地重新校准感测系统10的各种部件的布置。另外地或替代地，感测系统10可以配置为倾斜外壳12的旋转轴，以控制感测系统10的视场。
尽管没有在图1A中示出，但是感测系统10可以可选地包括外壳12的安装结构。该安装结构可以包括用于使外壳12绕感测系统10的轴旋转的电机或其它机构。可选地，该安装结构可以被包括在除了感测系统10之外的装置和/或系统中。
在一些示例中，感测系统10的各种部件(诸如发射块20、接收块30和透镜50)可以在预定位置可移除地安装到外壳12，以减少校准每个部件和/或每个部件中包括的子部件的布置的负担。因此，外壳12用作感测系统10的各种部件的平台，以提供感测系统10的组装、维护、校准和制造的便利性。
发射块20包括多个光源22，该多个光源22可以配置为经由出射孔26发射多个发射光束52。在一些示例中，所述多个发射光束52中的每个对应于所述多个光源22中的一个。可选地，发射块20可以在光源22和出射孔26之间包括沿着发射光束52的发射路径的反射镜24。
光源22可以包括激光二极管、光发射二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、有机光发射二极管(OLED)、聚合物光发射二极管(PLED)、光发射聚合物(LEP)、液晶显示器(LCD)、微机电系统(MEMS)、或配置为选择性地透射、反射和/或发射光以提供所述多个发射光束52的任何其它器件。在一些示例中，光源22可以配置为发射可由接收块30中包括的探测器32探测的波长范围内的发射光束52。该波长范围可以例如在电磁波谱的紫外、可见和/或红外部分中。在一些示例中，该波长范围可以是窄的波长范围，诸如由激光器提供的。在一个示例中，该波长范围包括约905纳米的波长。另外，光源22可以配置为以脉冲形式发射该发射光束52。在一些示例中，所述多个光源22可以设置在一个或更多个基板(例如印刷电路板(PCB)、柔性PCB等)上并被布置为朝向出射孔26发射所述多个光束52。
在一些示例中，所述多个光源22可以配置为发射被包括在发射光束52中的未准直光束。例如，由于由所述多个光源22发射的未准直光束，发射光束52会沿着发射路径在一个或更多个方向上发散。在一些示例中，发射光束52在沿着发射路径的任何位置的垂直和水平范围可以基于由所述多个光源22发射的未准直光束的发散程度。
沿着发射光束52的发射路径布置的出射孔26可以配置为在出射孔26处适应由所述多个光源22发射的所述多个光束52的垂直和水平范围。注意，为了便于描述，图1A所示的框图结合功能模块来描述。然而，图1A的框图中的功能模块可以在其它位置物理地实施。例如，尽管示出了出射孔26被包括在发射块20中，但是出射孔26可以物理地被包括在发射块20和共用空间40两者中。例如，发射块20和共用空间40可以由包括出射孔26的壁分隔开。在这种情况下，出射孔26可以对应于壁的透明部分。在一个示例中，透明部分可以是壁的孔或切除部分。在另一示例中，壁可以由涂覆有不透明材料的透明基板(例如玻璃)形成，并且出射孔26可以是基板的没有涂覆不透明材料的部分。
在感测系统10的一些示例中，会期望在适应所述多个光束52的垂直和水平范围的同时最小化出射孔26的尺寸。例如，最小化出射孔26的尺寸可以在外壳12的功能上改善上述光源22的光屏蔽。另外地或替代地，可以沿着聚焦光58的接收路径布置将发射块20和共用空间40分隔开的壁，因此可以最小化出射孔26以允许更大部分的聚焦光58到达该壁。例如，该壁可以涂覆有反射材料(例如共用空间40中的反射面42)，并且接收路径可以包括通过反射材料将聚焦光58朝向接收块30反射。在这种情况下，最小化出射孔26的尺寸可以允许更大部分的聚焦光58从所述壁涂覆的反射材料反射。
为了最小化出射孔26的尺寸，在一些示例中，发射光束52的发散度可以通过对由光源22发射的未准直光束进行部分准直来减小，以最小化发射光束52的垂直和水平范围并因此最小化出射孔26的尺寸。例如，所述多个光源22中的每个光源可以包括邻近光源布置的柱面透镜。光源可以发射对应的未准直光束，该光束在第一方向上比在第二方向上发散得更多。柱面透镜可以在第一方向上预准直该未准直光束以提供被部分准直的光束，从而减小在第一方向上的发散度。在一些示例中，被部分准直的光束在第一方向上比在第二方向上更少地发散。类似地，来自所述多个光源22中的其它光源的未准直光束可以在第一方向上具有减小的光束宽度，因此发射光束52可以由于被部分准直的光束而具有更小的发散度。在此示例中，由于将光束52部分准直，出射孔26的垂直和水平范围中的至少一个可以减小。
另外地或替代地，为了最小化出射孔26的尺寸，在一些示例中，光源22可以沿着由发射块20限定的有形状的表面(shaped surface)布置。在一些示例中，该有形状的表面可以是有小平面的(faceted)和/或基本上弯曲的。有小平面的和/或弯曲的表面可以配置为使得发射光束52朝向出射孔26会聚，因此，由于光源22沿着发射块20的有小平面和/或弯曲的表面布置，发射光束52在出射孔26处的垂直和水平范围可以减小。
在一些示例中，发射块20的弯曲表面可以包括沿着发射光束52的第一发散方向的曲率和沿着发射光束52的第二发散方向的曲率，使得所述多个光束52沿着发射路径朝向所述多个光源22前面的中心区域会聚。
为了便于光源22的这样的弯曲布置，在一些示例中，光源22可以设置在具有沿着一个或更多个方向的曲率的柔性基板(例如柔性PCB)上。例如，弯曲的柔性基板可以沿着发射光束52的第一发散方向和发射光束52的第二发散方向弯曲。另外地或替代地，为了便于光源22的这样的弯曲布置，在一些示例中，光源22可以设置在一个或更多个垂直取向的印刷电路板(PCB)的弯曲边缘上，使得PCB的弯曲边缘基本上匹配第一方向(例如PCB的垂直平面)的曲率。在此示例中，所述一个或更多个PCB可以沿着与第二方向(例如一个或更多个PCB的水平平面)的曲率基本匹配的水平曲率安装在发射块20中。例如，发射块20可以包括四个PCB，每个PCB安装十六个光源，从而沿着发射块20的弯曲表面提供64个光源。在此示例中，这64个光源布置为使得发射光束52朝向发射块20的出射孔26会聚的图案。
可选地，发射块20可以在光源22和出射孔26之间沿着发射光束52的发射路径包括反射镜24。通过在发射块20中包括反射镜24，发射光束52的发射路径可以被折叠，以提供比其中发射路径不折叠的另一发射块的尺寸更小的感测系统10的发射块20和外壳12的尺寸。
接收块30包括可配置为经由入射孔36接收聚焦光58的多个探测器32。在一些示例中，所述多个探测器32中的每个配置并布置为接收聚焦光58的一部分，聚焦光58对应于由所述多个光源22中的对应光源发射并被感测系统10的环境中的一个或更多个物体反射的光束。可选地，接收块30可以将探测器32包括在具有惰性气体34的密封环境中。
探测器32可以包括配置为接收具有在发射光束52的波长范围内的波长的聚焦光58的光电二极管、雪崩光电二极管、光电晶体管、摄像头、有源像素传感器(APS)、电荷耦合器件(CCD)、低温探测器或任何其它的光传感器。
为了便于每个探测器32从所述多个光源22中的对应光源接收聚焦光58的一部分，探测器32可以设置在一个或更多个基板上并因此布置。例如，光源22可以沿着发射块20的弯曲表面布置。探测器32可以沿着接收块30的弯曲表面布置。在一些实施方式中，接收块30的弯曲表面可以包括与发射块20的弯曲表面类似或相同的弯曲表面。因此，每个探测器32可以配置为接收由所述多个光源22中的对应光源最初发射的光。
为了提供接收块30的弯曲表面，探测器32可以与设置在发射块20中的光源22类似地设置在所述一个或更多个基板上。例如，探测器32可以设置在柔性基板(例如柔性PCB)上并沿着柔性基板的弯曲表面布置，以每个接收源自光源22中的对应光源的聚焦光。在此示例中，柔性基板可以被保持在两个夹紧件之间，这两个夹紧件具有与接收块30的弯曲表面的形状对应的表面。因此，在此示例中，通过将柔性基板滑动到接收块30上并使用这两个夹紧件将其保持在正确的曲率，可以简化接收块30的组装。
沿着接收路径行进的聚焦光58可以经由入射孔36被探测器32接收。在一些示例中，入射孔36可以包括过滤窗口，该过滤窗口使具有在由所述多个光源22发射的波长范围内的波长的光通过并使具有其它波长的光衰减。在此示例中，探测器32接收基本上包括具有在所述波长范围内的波长的光的聚焦光58。
在一些示例中，接收块30中包括的所述多个探测器32可以例如将雪崩光电二极管包括在填充有惰性气体34的密封环境中。惰性气体34可以包括例如氮气。
共用空间40包括发射光束52从发射块20到透镜50的发射路径，并且包括聚焦光58从透镜50到接收块30的接收路径。在一些示例中，在共用空间中，发射路径至少部分地与接收路径重叠。通过将发射路径和接收路径包括在共用空间40中，可以提供关于感测系统10的尺寸、成本和/或组装的复杂性、制造和/或维护的优势。
尽管出射孔26和入射孔36分别被示出为发射块20和接收块30的部分，但是应理解，这样的孔可以被布置或设置在其它位置。在一些实施方式中，出射孔26和入射孔36的功能和结构可以结合。例如，共用空间40可以包括共用的入射/出射孔。将理解，将系统10的光学部件布置在外壳12内的其它方式是可能的并被考虑到。
在一些示例中，共用空间40可以包括反射面42。反射面42可以沿着接收路径布置，并配置为将聚焦光58朝向入射孔36反射并将其反射到探测器32上。反射面42可以包括配置为将聚焦光58朝向接收块30中的入射孔36反射的棱镜、反射镜或任何其它光学元件。在一些示例中，壁可以将共用空间40与发射块20分隔开。在这些示例中，壁可以包括透明基板(例如玻璃)，并且反射面42可以包括在所述壁上的反射涂层，所述壁具有用于出射孔26的未涂覆部分。
在包括反射面42的实施方式中，反射面42可以通过与发射块20中的反射镜24类似地折叠接收路径来减小共用空间40的尺寸。另外地或替代地，在一些示例中，反射面42可以将聚焦光58引导到接收块30，为在外壳12中放置接收块30进一步提供灵活性。例如，改变反射面42的倾斜度可以使聚焦光58被反射到外壳12的内部空间的各个部分，因此接收块30可以被放置在外壳12中的对应位置。另外地或替代地，在此示例中，感测系统10可以通过改变反射面42的倾斜度来校准。
安装到外壳12的透镜50可以具有光焦度(optical power)，以准直来自发射块20中的光源22的发射光束52，并将来自感测系统10的环境中的一个或更多个物体的反射光56聚焦到接收块30中的探测器32上。在一个示例中，透镜50具有约120毫米的焦距。通过使用相同的透镜50来执行这些功能，而不是用于准直的发射透镜和用于聚焦的接收透镜，可以提供关于尺寸、成本和/或复杂性的优点。在一些示例中，将发射光束52准直以提供准直光束54，允许确定准直光束54传播到感测系统10的环境中的一个或更多个物体的距离。
尽管如这里所述透镜50被用作发射透镜和接收透镜，但是将理解，在本公开的范围内，分开的透镜和/或其它光学元件被考虑到。例如，透镜50可以代表沿着分开的光发射和接收路径的不同透镜或透镜组。
在一示例场景中，从光源22沿着发射路径行进的发射光束52可以被透镜50准直，以向感测系统10的环境提供准直光束54。然后准直光束54可以从感测系统10的环境中的所述一个或更多个物体反射并作为反射光56返回到透镜50。然后透镜50可以将反射光56收集并聚焦为聚焦光58到接收块30中包括的探测器32上。在一些示例中，感测系统10的环境中的所述一个或更多个物体的各方面可以通过将发射光束52与聚焦光束58比较来确定。这些方面可以包括例如所述一个或更多个物体的距离、形状、颜色和/或材料。另外，在一些示例中，通过旋转外壳12，可以确定感测系统10的周围的三维地图。
在所述多个光源22沿着发射块20的弯曲表面布置的一些示例中，透镜50可以配置为具有与发射块20的弯曲表面对应的焦面(focal surface)。例如，透镜50可以包括在外壳12外部的非球面和在外壳12内部面对共用空间40的环形面。在此示例中，透镜50的该形状允许透镜50既准直发射光束52又聚焦反射光56。另外，在此示例中，透镜50的该形状允许透镜50具有与发射块20的弯曲表面对应的焦面。在一些示例中，由透镜50提供的焦面基本上匹配发射块20的弯曲形状。另外，在一些示例中，探测器32可以类似地布置为接收块30的弯曲形状，以沿着由透镜50提供的弯曲焦面接收聚焦光58。因此，在一些示例中，接收块30的弯曲表面也可以基本上匹配由透镜50提供的弯曲焦面。
图1B示出根据一示例实施方式的发射块100。发射块100可以与如参照图1A示出和描述的发射块20类似或相同。发射块100可以包括LIDAR系统的光发射器部分。在一些实施方式中，发射块100可以被包括作为自动驾驶或半自动驾驶车辆的感测系统的一部分，诸如参照图3A和图3B示出和描述的车辆300。
在一示例实施方式中，发射块100包括至少一个基板110、接收器130和控制器150。该至少一个基板110包括沿着前边缘的多个有角度的面112。在一些实施方式中，该至少一个基板110可以包括几个平坦的电路板，使有角度的面112沿着平坦的电路板的边缘布置。
该至少一个基板110还包括与每个有角度的面112对应的管芯附接位置114。所述多个有角度的面112提供对应的多个仰角。也就是，相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值。换句话说，有角度的面112被制造为使得对应的仰角包括相邻的仰角之间的各种组的角度差。例如，当第一对相邻的仰角之间的一个角度差是0.18度时，第二对相邻的仰角之间的另一角度差可以是0.3度。其它角度差值也是可能的，并在这里被考虑到。在一些实施方式中，一些角度差可以是任意大的(例如5度或更大)，并且一些角度差可以与制造公差能够提供的角度差一样小(例如，从而在基板110上形成稍微不同角度的有角度的面112)。
该至少一个基板110包括多个光发射器件116。在各种实施方式中，光发射器件116可以包括激光二极管、光发射二极管或其它类型的光发射器件。在一示例实施方式中，光发射器件116包括配置为在903纳米附近的波长发射光的InGaAs/GaAs激光二极管。另外地或替代地，光发射器件116可以包括一个或更多个主振荡器功率放大器(MOPA)光纤激光器。这样的光纤激光器可以配置为在1550纳米或在1550纳米附近提供光脉冲，并可以包括种子激光器以及配置为将种子激光放大到更高功率水平的一段有源光纤。然而，其它类型的光发射器件、材料和发射波长是可能的并被考虑到。
根据相应有角度的面112的相应仰角，相应光发射器件116被联接到相应的管芯附接位置114。所述多个光发射器件116配置为沿着所述多个仰角朝向相应的目标位置发射光到环境中，从而提供期望的分辨率。
在一些实施方式中，期望的分辨率可以包括在距发射块100的给定距离处的目标分辨率。例如，期望的分辨率可以包括在自发射块100起的25米处和/或沿着水平地面的相邻目标位置之间的7.5厘米的分辨率，以更近者为准。沿着二维表面和在三维空间内的其它期望的分辨率是可能的并在这里被考虑到。
在一些实施方式中，该至少一个基板110可以沿着垂直平面设置。在这样的情况下，所述多个仰角可以相对于水平平面定义。作为一示例，基板110中的一个或更多个可以在配置为绕垂直轴旋转的外壳内垂直地取向。
在这种情况下，低于水平平面的相邻的仰角之间的至少一个相应角度差可以大于高于水平平面的相邻的仰角之间的相应角度差。
作为一示例，发射块100可以包括六个基板。每个基板包括与所述多个仰角的相应部分对应的相应的多个有角度的面。在一些实施方式中，所述多个仰角可以包括不重叠的一组角度，光通过该组角度被发射到发射块100周围的环境中。
在一些实施方式中，六个基板可以联接在一起并根据一组对准特征124对准。该组对准特征124可以包括配置为将基板110相对于彼此和/或相对于外壳可靠地对准的一组狭槽、凹槽或其它物理特征。
所述多个光发射器件116可以分布在每个基板110之间。所述多个光发射器件116的每个部分配置为相对于垂直平面以相应指向角照射环境。作为一示例，所述多个光发射器件116可以包括至少64个光发射器件。然而，可以使用更多或更少数量的光发射器件116。
在一些实施方式中，该至少一个基板110还可以对于每个光发射器件116包括相应的脉冲电路120。每个相应的脉冲电路120配置为经由通信接口122接收一个或更多个信号，诸如功率信号、使能信号和触发信号。相应的脉冲电路120配置为提供持续时间在约1-10纳秒之间的光脉冲。其它光脉冲持续时间是可能的。
在一些实施方式中，发射块100可以包括光学元件118，所述光学元件118可以包括光学耦合到相应光发射器件116的相应输出面的相应透镜。该相应透镜可以包括但不限于快轴准直透镜。
接收器130可以包括配置为接收从光发射器件116发射的光的至少一部分从而使接收到的光脉冲与发射块100的环境中的物体相关联的器件。接收器130可以包括多个光探测器件(例如InGaAs光电探测器)。在一些实施方式中，光探测器件可以包括单光子雪崩光电探测器(SPAD)。其它类型的光电探测器是可能的并被考虑到。
控制器150可以包括车载计算机、外部计算机或移动计算平台，诸如智能手机、平板装置、个人计算机、可穿戴装置等。另外地或替代地，控制器150可以包括或连接到远程定位的计算机系统，诸如云服务器。在一示例实施方式中，控制器150可以配置为执行这里描述的一些或所有的方法方框或步骤。
控制器150可以包括一个或更多个处理器152和至少一个存储器154。处理器152可以包括例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)。配置为执行软件指令的其它类型的处理器、计算机或装置在这里被考虑到。存储器154可以包括非瞬时性计算机可读介质，诸如但不限于只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、非易失性随机存取存储器(例如闪存)、固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)、光盘(CD)、数字视频盘(DVD)、数字磁带、读/写(R/W)CD、R/W DVD等。
图2A-图2C示出发射块200和260的各种视图。图2A-图2C可以包括与参照图1A和图1B示出和描述的发射块20和100类似或相同的元件。图2A示出根据一示例实施方式的发射块200的一部分。发射块200包括基板210，基板210可以包括印刷电路板或另外类型的刚性支撑构件。基板210可以沿着垂直平面(例如x-z平面)和/或沿着垂直于车辆可在其上行驶的地面的平面取向。
基板210的至少一个边缘面202可以形成、切割或以其它方式成形为包括多个有角度的面212a-212j。有角度的面212a-212j可以沿着基板210的边缘面202提供。
每个有角度的面212a-212j可以提供相对于参考角度204的相应仰角213a-213j。参考角度204可以例如对应于水平平面(例如x-y平面)。一些有角度的面可以提供负仰角，即低于参考角度204的仰角。例如，有角度的面212a可以提供相对于参考角度204下降的仰角215a。其它有角度的面可以提供正仰角或高于参考角度204的仰角。作为一示例，有角度的面212j可以提供相对于参考角度204升高的仰角215j。
如这里在其它地方所述，低于参考角度204的相邻仰角之间的至少一个相应角度差(例如仰角213a和213b之间的角度差)大于高于参考角度204的相邻仰角之间的相应角度差(例如仰角213h和213j之间的角度差)。换句话说，参考角度204对应于水平平面，相邻的指向下的仰角之间的角度差可以大于相邻的指向上的仰角之间的角度差。
如这里示出的，参考角度204可以对应于x轴，x轴又可以是水平的和/或与车辆的运动轴平行。在一些实施方式中，仰角213a-213j可以包括相对于参考角度204在约-18度和+2.5度之间的角度范围。然而，其它仰角(和角度范围)是可能的并在这里被考虑到。
尽管没有在这里示出，但是一些实施方式可以包括基于参考平面的仰角213a-213j。参考平面可以是例如水平平面(例如平行于地面的平面)、垂直平面(例如垂直于地面的平面)、或者由LIDAR系统的运动方向和/或LIDAR系统所属的车辆的运动方向所限定的另一平面。
如图2A所示，基板210的与每个有角度的面212a-212j相邻的部分包括相应的管芯附接位置214a-214j。
图2B示出根据一示例实施方式的发射块200的一部分。如该特写侧视图所示，光发射器件(例如光发射器件216c)可以联接在每个管芯附接位置(例如管芯附接位置214c)。此外，光发射器件216c的发射面217c可以在有角度的面212c附近和/或与有角度的面212c对准。在一些实施方式中，光学元件218c可以与光发射器件216c的发射面217c相邻地定位、联接和/或安装。在一示例实施方式中，光学元件218c可以包括配置为将从光发射器件216c的发射面217c发射的光聚焦、转向、准直或以另外的方式与之相互作用的透镜或另外类型的光学器件。
在一示例实施方式中，发射块200可以包括多个脉冲电路(例如脉冲电路220c)。脉冲电路可以配置为向所述多个光发射器件提供触发脉冲。此外，尽管图2B示出用于每个光发射器件的相应脉冲电路(例如220c)，但是将理解，可以另外地或替代地提供单个集中式脉冲电路。此外，代替各个透镜元件，将理解，单个透镜可以用于影响从光发射器件的发射面发射的光。还将理解，特写侧视图示出发射块200的元件，其可以针对每个管芯附接位置214a-214j和/或有角度的面212a-212j重复或复制。
发射块200包括插座221。插座221可以包括到发射块200中的主控制器和/或其它基板的电联接。例如，发射块200中的其它基板可以包括各自的光发射器件组，每个光发射器件组可以以相对于水平平面稍微不同的角度取向。
发射块200包括通信接口222。通信接口222可以包括配置为向发射块200的其它部件提供有线或无线连接的一个或更多个集成电路。
发射块200还包括各种电子部件223a和223b，它们可以包括电源、处理器、逻辑单元或其它类型的计算机部件。
发射块200包括对准特征224。对准特征224可以包括配置为在系统200中的多个基板210之间提供可靠的基准对准(fiducial alignment)和/或对准(registration)的孔、狭槽、凹槽、边缘或另外类型的物理结构。在一示例实施方式中，一个或更多个基准引脚和/或支座可以穿过发射块200的六个相应基板210中的孔从而使基板210相对于彼此对准。
图2C示出根据一示例实施方式的发射块260的俯视剖视图。发射块260包括六个基板210a-210f。基板210a-210f中的每个包括相应的多个光发射器件261a-f。此外，在一些实施方式中，从相应的多个光发射器件216a-f发射的光可以在相对于相应参考轴266a-266f的相应指向角264a-264f取向。也就是，基板210a上的光发射器件261a可以取向为以相对于平行于x-z平面的轴(例如参考轴266a)的第一指向角264a发射光。基板210b上的光发射器件261b可以取向为以相对于平行于x-z平面的轴(例如参考轴266b)的第二指向角264b发射光，对于其它基板210c-210f依此类推。在一些实施方式中，每个基板和/或各个光发射器件的指向角可以通过调整光学元件(例如光学元件218c)相对于相应光发射器件的发射面的位置来提供。在另一些实施方式中，指向角可以通过物理地布置相应基板使得它们相对于彼此不平行来提供。在一些实施方式中，指向角的范围可以在从约-5度至+5度的范围内。然而，在本公开中，其它指向角范围是可能的并被考虑到。
图2D示出根据一示例实施方式的对于任意数量的光发射器件的几种可能的光束角度分布270。例如，光束角度分布274和276表示在大致-18度和+2度之间的一组光束角度上的非均匀角度分布。在这样的分布中，基于光束角度分布274和276的非线性形状，与均匀的线性光束角度分布272相比，更少的发射器和它们相应的光束角指向下(负光束仰角)。尽管示出两种不同的非均匀光束角度分布，但是将理解，其它分布是可能的并在这里被考虑到。例如，这里也考虑在大致-10度至+10度之间的非线性光束角度分布。
图2E示出根据一示例实施方式的几个可能的垂直分辨率曲线280。相应的垂直分辨率曲线282、284和286示出在距车辆的前部(例如，如关于3A和图3B示出和描述的车辆300的前保险杠)不同距离处的不同设计分辨率。这样的设计分辨率可以作为期望光束角度分布的基础，诸如图2D中示出和描述的那些。
在一示例实施方式中，相对于距前保险杠的距离的线性增大的垂直分辨率(例如垂直分辨率曲线286)可以由具有均匀光束角度分布的多个光发射器件提供。在一示例实施方式中，垂直分辨率曲线286示出从前保险杠处的0.03米的分辨率到距前保险杠75米的距离处的0.42米的大致分辨率的随距离线性增大的垂直分辨率。
相反地，非线性垂直分辨率可以由以非均匀光束角度分布布置的多个光发射器件提供，诸如这里描述的那些。具体地，垂直分辨率曲线284包括从前保险杠到25米的约0.09米的垂直分辨率(在相邻的光束之间测量)，在25米的点处，垂直分辨率可以随距离线性增大到在距前保险杠90米处的相邻的光束之间的约0.28米的最大间隔。作为另一示例，垂直分辨率曲线282包括从前保险杠到30米的约0.1米的垂直分辨率，在30米的点处，垂直分辨率可以随距离线性增大到在距前保险杠90米处的相邻的光束之间的约0.26米的最大值。将理解，其它非线性垂直分辨率是可能的并在这里被考虑到。
图3A示出根据一示例实施方式的车辆300。车辆300可以包括一个或更多个传感器系统302、304、306、308和310。所述一个或更多个传感器系统302、304、306、308和310可以与传感器系统10类似或相同。作为一示例，传感器系统302、304、306、308和310可以包括如参照图1A、图2A、图2B和图2C示出和描述的发射块20、200和260。也就是，传感器系统302、304、306、308和310可以包括LIDAR传感器，该LIDAR传感器具有相对于给定平面(例如x-y平面)在一角度范围上布置的多个光发射器件。传感器系统302、304、306、308和310中的一个或更多个可以配置为绕垂直于给定平面的轴(例如z轴)旋转从而用光脉冲照射车辆300周围的环境。基于探测反射光脉冲的各个方面(例如经过的飞行时间、偏振等)，可以确定关于环境的信息。
在一示例实施方式中，传感器系统302、304、306、308和310可以配置为提供可与车辆300的环境内的物理物体相关的相应点云信息。
图3B示出根据一示例实施方式的感测场景320中的车辆300。在这种情况下，传感器系统302可以配置为在最大角度328和最小角度330之间的角度范围330上将光脉冲发射到车辆300的环境中。角度范围330可以包括指向下的范围334(例如低于水平平面322的角度)和指向上的范围332(例如高于水平平面322的角度)。在一些实施方式中，传感器系统302的多个光发射器件可以在指向下的角度范围334上以非线性角度分布布置。也就是，为了实现期望的垂直光束分辨率，传感器系统302的所述多个光发射器件可以布置在包括相邻光束之间的各种仰角差的光束高度上，类似于参照图2D和图2E示出和描述的那些。
作为另一示例，传感器系统304可以配置为在角度范围340上将光脉冲发射到车辆300的环境中，角度范围340可以被限定在最大角度360和最小角度362之间。角度范围340可以包括指向下的范围344(例如低于水平平面324的角度)和指向上的范围342(例如高于水平平面324的角度)。在一些实施方式中，传感器系统304的多个光发射器件可以用非线性角度分布照射车辆300周围的环境。也就是，为了实现期望的垂直光束分辨率，传感器系统304的所述多个光发射器件可以布置在包括相邻光束之间的各种仰角差的一组光束高度上，类似于参照图2D和图2E示出和描述的那些。
通过布置相应传感器系统302和304的光发射器件，可以提供更均匀的垂直光束分辨率。这样的垂直光束扫描分辨率可以允许更可靠和/或更准确地感测车辆300的环境中的各种物体350和352以及交通信号354。
尽管系统10、100、200、260和传感器系统302、304、306、308及310和320被示出为包括某些特征，但是将理解，在本公开的范围内，其它类型的系统被考虑到。
作为一示例，一示例实施方式可以包括具有多个光发射器件的系统。该系统可以包括LIDAR装置的发射块。例如，该系统可以是车辆(例如汽车、卡车、摩托车、高尔夫球车、飞行器、船等)的LIDAR装置或者可以是该LIDAR装置的一部分。所述多个光发射器件中的每个光发射器件配置为沿着相应光束仰角发射光脉冲。如这里在其它地方所述，相应的光束仰角可以基于参考角度或参考平面。在一些实施方式中，参考平面基于车辆的运动轴。
此示例实施方式中的所述多个光发射器件布置为使得相应光束仰角的组合包括非均匀的光束仰角分布。也就是，相邻的光发射器件之间的相应角度差可以逐个相邻地(neighbor-to-neighbor)变化。在一示例实施方式中，具有低于参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差大于具有高于参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差。换句话说，两个相邻的指向下的光发射器件之间的角度差可以大于两个相邻的指向上的光发射器件之间的角度差。
可选地，在一些实施方式中，所述多个光发射器件中的少于50％的光发射器件与低于参考平面的光束仰角相关联。
另外地或替代地，具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以与具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件不同的发射进度表发射光脉冲。
在一些实施方式中，具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件可以配置为以比具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的占空比发射光脉冲。
在另一些实施方式中，具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的占空比发射光脉冲。
在一些情况下，具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的每脉冲功率输出来发射光脉冲。
尽管这里的某些描述和图示描述了具有多个光发射器件的系统，但是具有更少光发射器件(例如单个光发射器件)的LIDAR系统也在这里被考虑到。例如，由激光二极管发射的光脉冲可以在系统的环境周围扫描。光脉冲的发射角度可以由扫描装置(诸如，例如机械扫描镜和/或旋转电机)调节。例如，扫描装置可以绕给定轴以往复运动旋转和/或绕垂直轴旋转。在另一实施方式中，光发射器件可以朝向旋转的棱镜反射镜发射光脉冲，该棱镜反射镜在与每个光脉冲相互作用时可以基于该棱镜反射镜角的角度使光脉冲被发射到环境中。另外地或替代地，扫描光学装置和/或其它类型的光电机械装置可以关于环境扫描光脉冲。
在一些实施方式中，单个光发射器件可以根据可变的发射进度表和/或以可变的每次发射功率来发射光脉冲，如这里所述。也就是，每个激光脉冲或发射的发射功率和/或定时可以基于发射的相应仰角。此外，可变的发射进度表可以基于在距LIDAR系统或距支撑LIDAR系统的给定车辆的表面(例如前保险杠)的给定距离处提供期望的垂直间隔。作为一示例，当来自光发射器件的光脉冲被向下引导时，由于到目标的更短的预期最大距离，每次发射的功率可以降低。相反，由光发射器件以高于参考平面的仰角发射的光脉冲可以具有相对更高的每次发射的功率从而提供足够的信噪比来充分探测传播更长距离的脉冲。
此外，可以调整发射进度表以减少直到指向下方的光脉冲的下一次发射的等待时间。也就是，由于传播更短的距离，监听窗口可以在持续时间上不如在给定环境内传播更远的光脉冲那么长。
Ⅲ.示例方法
图4A-图4E示出当执行用于制造光学系统400的方法500(在图5中示出)时形成的发射块的各个部分。图4A-图4E和图5可以包括与参照图1A、图1B、图2A、图2B、图2C、图3A和/或图3B示出和描述的元件类似或相同的元件。将理解，制造方法500可以包括方法500的比这里明确公开的那些更少或更多的步骤或方框。此外，方法500的各个步骤或方框可以按任何顺序执行，并且每个步骤或方框可以执行一次或更多次。在一些实施方式中，方法500可以与方法600、700、800或900中的一个或更多个结合。
方法500的方框502包括提供至少一个基板。该至少一个基板包括沿着前边缘的多个有角度的面以及与每个有角度的面对应的管芯附接位置。所述多个有角度的面提供对应的多个仰角。在这种情况下，相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值。
图4A示出发射块400的包括基板410的部分。基板410可以由印刷电路板材料形成。在一些实施方式中，基板410可以通过激光切割和精密钻孔操作形成。基板410可以包括可引线接合的表面处理，诸如无电镀镍-无电镀钯-浸金(Electroless Nickel-ElectrolessPalladium-Immersion Gold，ENEPIG)。该至少一个基板410包括沿着前边缘的多个有角度的面412a-412j以及与每个有角度的面412a-412j对应的管芯附接位置(例如管芯附接位置414a-414j)。在这种情况下，所述多个有角度的面412a-412j提供对应的多个仰角。在一示例实施方式中，相邻的仰角之间的一组角度差可以包括至少两个不同的角度差值。也就是，仰角不包括均匀的角度差，而是角度差可以基于例如相应的仰角以及仰角是低于水平平面还是高于水平平面取向而彼此不同。一般地，低于水平平面取向的仰角可以间隔得更宽，这至少是因为光子不太可能传播得像更高仰角的那些一样远。因而，为了实现光学系统400周围的环境的给定分辨率，与具有指向前或指向上的光束的那些相比，可以提供更少的指向下的光束。
方法500的方框504包括将多个光发射器件附接到相应的管芯附接位置。在这种情况下，根据相应有角度的面的相应仰角来执行附接。
图4B示出在将多个光发射器件416a-416j附接到相应的管芯附接位置414a-414j之后的发射块400的一部分。在这种情况下，可以根据相应有角度的面412a-412j的相应仰角来执行附接。
方法500的方框506包括将所述多个光发射器件中的每个相应的光发射器件电连接到相应的脉冲电路。
图4C和图4D示出在将相应的光发射器件416a-416j电连接到相应的脉冲电路420a-420j之后的发射块400的一部分。例如，如图4D所示，引线接合442可以用于将光发射器件416c电连接到脉冲电路420c。在这种情况下，将相应的光发射器件电连接到相应的脉冲电路可以包括在相应的光发射器件和相应的脉冲电路之间提供多个引线接合(例如四个25微米直径的引线接合)。将光发射器件416c电连接到脉冲电路420c的其它方法被考虑到。例如，这样的电连接可以被制造为与光发射器件混合生成(例如经由铟凸块接合、晶片接合或其它倒装芯片方法)的集成脉冲器电路的部分。
方框508包括光学对准，诸如通过将所述多个光发射器件中的每个相应的光发射器件耦合到相应的透镜。
如特写侧视图440所示，透镜418c可以耦合到光发射器件416c。在这种情况下，透镜418c可以与光发射器件416c对准，使得从光发射器件416c发射的光446撞击到期望的目标位置444上，或者以其它方式与期望的目标位置444相互作用。作为一示例，将相应的透镜对准到相应的光发射器件(例如光发射器件416c)可以包括主动光学反馈控制过程。主动光学反馈控制过程可以包括使相应的光发射器件416c发射光446、然后调节相应的透镜418c的位置使得目标位置444被发射光446照射。
在一些实施方式中，方法500可以包括将相应的透镜附接到它们各自的光发射器件。也就是，参照图4D，一旦对准，透镜418c可以相对于光发射器件416c固定(例如通过胶粘、夹紧或另外的附接方法)在适当位置。在一示例实施方式中，可以用导电的热固化粘合剂来附接所述多个光发射器件。
图4E示出根据一示例实施方式的方法500的另一些部分。也就是，方法500可以包括附接、组装或以其它方式提供附加元件，诸如对准特征424、通信接口422、插座421以及其它电子部件423a和423b。
在一些实施方式中，方法500可以包括将多个基板410彼此对准。例如，所述多个基板可以通过对准特征424和/或经由对准销、支座、基准或配置为可靠地将基板相对于彼此对准的其它结构的任意组合来对准，并在光学系统400的操作期间保持这样的对准。在这种情况下，如这里所述的，每个基板可以包括相应的多个有角度的面，它们结合起来可以在非线性角度分布上提供多个独特的仰角。
图6A示出根据一示例实施方式的方法600。方法600可以提供一种基于给定光发射器件的相应仰角来调节由该光发射器件发射的给定光脉冲或脉冲序列的功率水平的方法。方法600可以包括与参照图1A、图1B、图2A、图2B、图2C、图3A和/或图3B示出和描述的那些元件类似或相同的元件。将理解，方法600可以包括比这里明确描述的那些更少或更多的步骤或方框。此外，方法600的各个步骤或方框可以按任何顺序执行，并且方法600的每个步骤或方框可以执行一次或更多次。在一些实施方式中，方法600可以与方法500、700、800或900中的一个或更多个结合。
方框602包括确定多个光发射器件中的给定光发射器件的仰角。在这种情况下，相应的光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的管芯附接位置。在一些实施方式中，如这里在其它地方所述，确定给定光发射器件的仰角可以基于所述至少一个基板上的相应光发射器件的布置。
方框604包括基于所确定的仰角来确定给定光发射器件的期望功率输出水平。在一些实施方式中，基于所确定的仰角，期望的功率输出水平可以从标准功率输出水平增大或减小。在一些实施方式中，标准功率输出水平可以包括LIDAR可为仰角高于参考平面(例如水平平面)的发射提供的默认的每次发射的功率。在这种情况下，仰角会限制给定光脉冲在其与地面或物理物体相互作用之前可传播的距离。例如，在例如仰角低于水平平面(零度)或低于从水平线起的-5度的情况下，期望的功率输出水平可以降低。在另一些情况下，当所确定的仰角高于例如-5度或水平平面(零度)时，期望的功率输出水平可以增加。
在一些示例实施方式中，确定期望的功率输出水平还可以基于所确定的仰角和查找表中的至少一个值之间的比较。在一些情况下，查找表可以存储在存储器154中并可以基于例如实时的或历史的点云数据来动态更新。
可选的方框606包括使给定光发射器件根据期望的功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。例如，脉冲电路可以使激光二极管发射一个光脉冲或多个光脉冲(例如脉冲序列)。在这种情况下，每个光脉冲可以以基于发射光的仰角的功率水平来发射。在一些实施方式中，具有低于参考平面(例如水平平面)的仰角的光脉冲可以以比具有高于参考平面的仰角的光脉冲更低的功率来发射。
在一些实施方式中，方法600可以包括确定环境中的感兴趣区域。在这种情况下，确定期望的功率输出水平还基于确定感兴趣区域对应于给定光发射器件的目标位置。例如，如果感兴趣区域被确定，则具有与感兴趣区域对应的目标位置的光发射器件的给定光脉冲的功率输出水平可以被调整为大于或小于正常值。
感兴趣区域可以与自动驾驶车辆(诸如参照图3B示出和描述的车辆300)的环境中的可能物体有关。
在一些实施方式中，方法600还可以包括接收指示参考角度的信息。在这种情况下，确定仰角可以基于接收到的信息。参考角度可以与例如车辆300的向前移动方向有关。例如，随着车辆沿着丘陵道路移动，车辆300的向前移动方向可以改变。在这种情况下，可以对以更高的有效仰角(例如由于车辆在上山)发射的至少一些激光脉冲施加更大的功率，这至少是因为与车辆沿着平坦表面行驶相比，激光脉冲可以传播更长的距离(并受到更多散射和其它干涉效应)。相反，在一些情况下，可以对以更低的有效仰角(例如由于车辆在下山)发射的至少一些激光脉冲施加更小的功率。在这种情况下，激光脉冲会在与物体相互作用之前传播更短的距离，因此可以以比平坦平面情况下更小的功率可接受地操作。
图6B示出根据一示例实施方式的曲线图620和630。曲线图620示出给定高度(例如2米)的LIDAR系统的最大可能发射范围(米)与光束仰角(度)。例如，对于-88.5度的光束倾角，也就是，几乎直接指向下方的光束可以具有0.98米的最大可能发射范围。也就是，假设车辆和LIDAR系统从地面倾斜得小于阈值角度，由向下成-88.5度角的光发射器件发射的光脉冲会通常在最多传播0.98米值之后就与地面相互作用。在这种情况下，光脉冲的反射部分的往返行程可以为约2米。当然，光脉冲可能与位于地面之上的物体相互作用，这会导致更短的返回行程。在任一情况下，光脉冲的短的往返距离可以允许使用相对小的功率，这至少是由于与光衰减/散射介质(例如空气、灰尘等)的更短的相互作用距离。
因此，如曲线图630所示，提供给给定光发射器以提供给定信噪比的功率可以比例如具有-10度光束倾角(beam pitch)(100％标准功率)的光发射器件的功率小得多(例如6.7％标准功率)。因而，光束倾角的向下角度在地面边界处提供最大阈值距离。基于此最大距离，可以降低功率以保持可靠的物体探测，而不浪费多余的功率。
将理解，曲线图620和630示出一示例实施方式，并且许多其它的变化是可能的。例如，各个光束倾角以及光束倾角的角度范围可以变化。此外，分配给给定光束倾角的功率分数(power fraction)可以基于但不限于周围地形、环境中的物体、传感器单元的安装高度、车辆的运动速度和/或方向、背景光水平、发射波长、向光发射器件提供电力的电池的电荷水平、相应光发射器件的工作寿命以及其它考虑因素而变化。
图7示出根据一示例实施方式的方法700。方法700可以提供基于预期的目标范围调节由给定光发射器件发射的给定光脉冲或脉冲序列的功率水平的方法。方法700可以包括与参照图1A、图1B、图2A、图2B、图2C、图3A和/或图3B示出和描述的那些元件类似或相同的元件。将理解，方法700可以包括比这里明确公开的那些更少或更多的步骤或方框。此外，方法700的各个步骤或方框可以按任何顺序执行，并且方法700的每个步骤或方框可以执行一次或更多次。在一些实施方式中，方法700可以与方法500、600、800或900中的一个或更多个结合。
方框702包括确定多个光发射器件中的给定光发射器件的预期的目标范围。相应的光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置。预期的目标范围可以至少部分地基于该至少一个基板上的光发射器件的相应布置。另外地或替代地，预期的目标范围可以基于地面。在另一些实施方式中，另外地或替代地，预期的目标范围可以基于历史点云数据和/或目标物体识别信息。也就是，预期的目标范围可以与先前扫描的和/或具体识别的目标物体相关。换句话说，预期的目标范围可以基于从LIDAR装置、另一LIDAR装置或另一车辆在更早时间进行的更早扫描获得的信息。
方框704包括基于所确定的预期目标范围来确定给定光发射器件的期望的功率输出水平。在一些实施方式中，确定期望的功率输出水平还可以基于预期目标范围和查找表中的至少一个值之间的比较，该查找表可以与关于图6B示出和描述的表620类似或相同。在一些情况下，该查找表可以存储在存储器154中，并可以基于例如实时的或历史的点云数据来动态更新。例如，在第一LIDAR扫描期间的实时点云数据可以用车辆的环境提供物理物体的位置。物理物体中的一些或全部可以被指定为预期目标，因为它们可能在随后的LIDAR扫描中被再次扫描。另外地或替代地，预期目标可以基于地图数据和/或车辆或LIDAR装置的当前位置来确定。因而，适当的功率输出水平可以基于目标物体的预期位置来调整。也就是，预期与靠近车辆的目标物体相互作用的光脉冲可以包括比预期与远离车辆的目标物体相互作用的那些光脉冲相对更小的功率。
可选的方框706包括使给定光发射器件根据期望的功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。
在一些实施方式中，方法700包括确定环境中的感兴趣区域。作为一示例，确定期望的功率输出水平还可以基于确定感兴趣区域与给定光发射器件的目标位置对应。
在一些实施方式中，方法700可以包括接收指示参考角度的信息。在这种情况下，确定预期的目标范围可以基于接收到的信息。如上所述，参考角度可以与例如车辆300的向前移动方向有关。在这种情况下，可以对以更高的有效仰角(例如由于车辆在上山)发射的至少一些激光脉冲施加更大的功率，这至少是因为与车辆沿着平坦表面行驶相比，激光脉冲会传播更长的预期目标距离(并受到更多的散射和其它干涉效应)。相反，在一些情况下，可以对以更低的有效仰角(例如由于车辆在下山)发射的至少一些激光脉冲施加更小的功率。在这种情况下，激光脉冲会在与物体或目标相互作用之前传播更短的预期目标距离，因此可以使用比平坦表面情况下更小的功率来有效地探测。
图8示出根据一示例实施方式的方法800。方法800可以提供基于给定光发射器件的相应仰角来调整由该给定光发射器件发射的给定光脉冲或脉冲序列的期望发射进度表的方法。方法800可以包括与参照图1A、图1B、图2A、图2B、图2C、图3A和/或图3B示出和描述的那些类似或相同的元件。将理解，方法800可以包括比这里明确公开的那些更少或更多的步骤或方框。此外，方法800的各个步骤或方框可以按任何顺序执行，并且方法800的每个步骤或方框可以执行一次或更多次。在一些实施方式中，方法800可以与方法500、600、700或900中的一个或更多个结合。
方框802包括确定多个光发射器件中的每个光发射器件的仰角。在这种情况下，相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置。在一些实施方式中，确定光发射器件的仰角可以基于该至少一个基板上的相应光发射器件的布置，如这里在其它地方所述。
方框804包括基于所确定的仰角来确定给定光发射器件的期望的发射进度表。在一些实施方式中，基于所确定的仰角，期望的发射速率可以从标准的发射速率增大或减小。期望的发射进度表可以指示1)所述多个光发射器件中的哪个光发射器要被激发；2)光发射器应当被激发多长时间(例如给定光脉冲的持续时间)；和/或3)在激发下一个光发射器之前要等待多长时间。在这种情况下，仰角可以限制给定光脉冲在其与地面或物理物体相互作用之前可传播的距离。例如，在例如仰角低于水平平面(零度)或低于从水平线起的-5度的情况下，可以调整期望的发射进度表以减少在从指向下的光发射器件激发光脉冲之后的等待时间。在另一些情况下，当确定的仰角高于例如-5度或水平平面(零度)时，可以调整期望的发射进度表以增加在从指向上的光发射器件激发光脉冲之后的等待时间。
在一些实施方式中，确定期望的发射进度表还可以基于仰角和查找表中的至少一个值之间的比较。在一些情况下，该查找表可以存储在存储器154中，并可以基于例如实时的或历史的点云数据来动态更新。
可选的方框806包括使所述多个光发射器件根据期望的发射进度表朝向目标区域或感兴趣区域发射光脉冲到环境中。例如，脉冲电路可以使激光二极管根据期望的发射进度表(例如按给定顺序激发激光二极管、具有给定脉冲持续时间、以及具有在下一个光脉冲之前的给定等待时间)发射一个光脉冲或多个光脉冲(例如脉冲序列)。
在一些实施方式中，方法800可以包括确定环境中的感兴趣区域。在这种情况下，确定期望的发射速率还基于确定感兴趣区域与给定光发射器件的目标区域对应。如这里在其它地方所述，感兴趣区域可以包括但不必限于车辆、物体、人或另外的生物、障碍物、交通标志、危险锥、或传感器系统的环境内的可表示与传感器系统或安装其的车辆的操作有关的重要信息的另一类型的特征。
在一些实施方式中，方法800可以包括接收指示参考角度的信息。在这种情况下，确定仰角可以基于接收到的信息。
图9示出根据一示例实施方式的方法900。方法900可以提供基于预期的目标范围调整多个光发射器件的期望的发射进度表的方法。如上所述，期望的发射进度表可以指示1)所述多个光发射器件中的哪个光发射器将被激发；2)光发射器应当被激发多长时间(例如给定光脉冲的持续时间)；和/或3)在激发下一个光发射器之前要等待多长时间。方法900可以包括与参照图1A、图1B、图2A、图2B、图2C、图3A和/或图3B示出和描述的那些类似或相同的元件。将理解，方法900可以包括比这里明确公开的那些更少或更多的步骤或方框。此外，方法900的各个步骤或方框可以按任何顺序执行，并且方法900的每个步骤或方框可以执行一次或更多次。在一些实施方式中，方法900可以与方法500、600、700或800中的一个或更多个结合。
方框902包括确定多个光发射器件中的每个光发射器件的预期的目标范围。相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置。预期的目标范围可以至少部分地基于该至少一个基板上的光发射器件的相应布置。预期的目标范围可以另外地或替代地基于地面。在另一些实施方式中，预期的目标范围可以基于历史的点云数据和/或目标物体识别信息。也就是，预期的目标范围可以与先前扫描的和/或特定识别的目标物体有关，该目标物体可能已经在更早时间被相同或另一LIDAR装置扫描过。
方框904包括基于各个确定的预期的目标范围确定所述多个光发射器件的期望的发射进度表。换句话说，期望的发射进度表可以基于到给定目标或可能目标的预期范围从标准发射进度表(例如，光栅扫描顺序发射器激发、标准脉冲持续时间、在下一个脉冲之前的标准等待时间等)进行调整。例如，在例如预期目标在相对近的距离(例如在前保险杠的5米内)的情况下，脉冲之间的等待时间可以减少。在另一些情况下，当预期目标在相对长的距离(例如距前保险杠超过25米)时，脉冲之间的等待时间可以增加。
在一些实施方式中，确定期望的发射进度表还可以基于相应的预期目标范围和查找表中的至少一个值之间的比较。在一些情况下，该查找表可以存储在存储器154中，并可以基于例如实时的或历史的点云数据来动态更新。
可选的方框906包括使所述多个光发射器件根据期望的发射进度表朝向目标区域发射光脉冲到环境中。例如，脉冲电路可以使激光二极管根据期望的发射进度表(例如，按给定顺序激发激光二极管、具有给定脉冲持续时间、以及具有在下一个光脉冲之前的给定等待时间)来发射一个光脉冲或多个光脉冲(例如脉冲序列)。
在一些实施方式中，方法900可以包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望的发射进度表还基于确定感兴趣区域与所述多个光发射器件中的至少一个光发射器件的目标区域对应。
方法900可以包括接收指示参考角度的信息。例如，确定相应的预期目标范围可以基于接收到的信息。
附图中示出的特定布置不应被视为限制性的。应当理解，另一些实施方式可以包括给定附图中示出的更多或更少的每个元件。此外，所示出的元件中的一些可以被组合或省略。此外，说明性的实施方式可以包括没有在附图中示出的元件。
表示信息的处理的步骤或方框可以与可配置为执行这里描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路相对应。替代地或另外地，表示信息的处理的步骤或方框可以与模块、区段、物理计算机(例如现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC))或程序代码(包括相关数据)的一部分对应。该程序代码可以包括可由处理器执行以用于实施方法或技术中的特定逻辑功能或动作的一个或更多个指令。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘、硬盘驱动器或其它存储介质的存储装置。
计算机可读介质还可以包括非瞬时性计算机可读介质，诸如短时间段存储数据的计算机可读介质，像寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括更长时间段存储程序代码和/或数据的非瞬时性计算机可读介质。因此，计算机可读介质可以包括二级或永久的长期存储装置，像例如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、光盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其它的易失性或非易失性存储系统。例如，计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质，或者是有形存储装置。
尽管已经公开了各种示例和实施方式，但是其它示例和实施方式对于本领域技术人员来说将是明显的。各种公开的示例和实施方式是为了说明的目的，而不旨在进行限制，真正的范围由权利要求来指示。
Ⅳ.列举的示例实施方式
本公开的实施方式可以涉及下面列出的列举的示例实施方式(enumeratedexample embodiment，EEE)中的一个。
EEE 1是一种系统，包括：
至少一个基板，包括沿着前边缘的多个有角度的面，其中所述至少一个基板还包括与每个有角度的面对应的管芯附接位置，其中所述多个有角度的面提供对应的多个仰角，其中相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值；和
多个光发射器件，其中相应的光发射器件根据相应的有角度的面的相应仰角联接到相应管芯附接位置，其中所述多个光发射器件配置为沿着所述多个仰角朝向相应的目标位置发射光到环境中。
EEE 2是EEE 1的系统，其中所述至少一个基板沿着垂直平面设置，其中所述多个仰角相对于水平平面限定。
EEE 3是EEE 2的系统，其中低于水平平面的相邻的仰角之间的至少一个相应角度差大于高于水平平面的相邻的仰角之间的相应角度差。
EEE 4是EEE 1的系统，其中沿着水平地面的相邻的目标位置之间的期望分辨率为约7.5厘米。
EEE 5是EEE 2的系统，包括六个基板，其中每个基板包括与所述多个仰角的相应部分对应的相应的多个有角度的面。
EEE 6是EEE 5的系统，其中所述六个基板联接在一起并根据一组对准特征对准，其中所述多个光发射器件分布在所述基板中的每个之间，并且其中所述多个光发射器件的每个部分配置为以相对于垂直平面的相应指向角照射环境。
EEE 7是EEE 1的系统，其中所述多个光发射器件包括至少64个光发射器件。
EEE 8是EEE 1的系统，其中所述至少一个基板还包括对于每个光发射器件的相应脉冲电路，其中每个相应脉冲电路配置为接收功率信号、使能信号和触发信号，其中所述相应脉冲电路配置为提供持续时间在1-10纳秒之间的脉冲。
EEE 9是EEE 1的系统，还包括多个透镜，其中所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件被光学耦合到所述多个透镜中的相应透镜。
EEE 10是一种制造方法，该方法包括：
提供至少一个基板，其中所述至少一个基板包括沿着前边缘的多个有角度的面以及与每个有角度的面对应的管芯附接位置，其中所述多个有角度的面提供对应的多个仰角，其中相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值；
将多个光发射器件附接到相应的管芯附接位置，其中根据相应的有角度的面的相应仰角来执行所述附接；
将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件电连接到相应脉冲电路；以及
将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件光学耦合到相应透镜。
EEE 11是EEE 10的方法，其中附接所述多个光发射器件用导电的热固化粘合剂来执行，并且其中将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件电连接到相应脉冲电路包括在相应光发射器件和相应脉冲电路之间提供多个引线接合。
EEE 12是EEE 10的方法，其中将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件光学耦合到相应透镜包括通过主动光学反馈控制过程将相应透镜对准到相应光发射器件，其中主动光学反馈控制过程包括使相应光发射器件发射光以及调整相应透镜的位置使得目标位置被具有期望光图案的发射光照射。
EEE 13是一种方法，包括：
确定多个光发射器件中的给定光发射器件的仰角，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于所确定的仰角来确定给定光发射器件的期望的功率输出水平；以及使给定光发射器件根据期望的功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。
EEE 14是EEE 13的方法，其中确定期望的功率输出水平还基于所确定的仰角和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 15是EEE 13的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望的功率输出水平还基于确定感兴趣区域与给定光发射器件的目标位置对应。
EEE 16是EEE 13的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息来确定仰角。
EEE 17是一种方法，包括：
确定多个光发射器件中的给定光发射器件的预期目标范围，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于所确定的预期目标范围确定给定光发射器件的期望功率输出水平；以及
使给定光发射器件根据期望功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。
EEE 18是EEE 17的方法，其中确定期望功率输出水平还基于预期目标范围和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 19是EEE 17的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望功率输出水平还基于确定感兴趣区域与给定光发射器件的目标位置对应。
EEE 20是EEE 17的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息确定预期目标范围。
EEE 21是一种方法，包括：
确定对于多个光发射器件中的每个光发射器件的相应仰角，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于所确定的仰角来确定所述多个光发射器件的期望发射进度表；以及使所述多个光发射器件根据期望发射进度表朝向目标区域发射光脉冲到环境中。
EEE 22是EEE 21的方法，其中确定期望发射进度表还基于相应仰角和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 23是EEE 21的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望发射进度表还基于确定感兴趣区域与所述多个光发射器件中的至少一个光发射器件的目标区域对应。
EEE 24是EEE 21的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息确定相应仰角。
EEE 25是一种方法，包括：
确定对于多个光发射器件中的每个光发射器件的预期目标范围，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于确定的相应预期目标范围确定所述多个光发射器件的期望发射进度表；以及
使所述多个光发射器件根据期望发射进度表朝向目标区域发射光脉冲到环境中。
EEE 26是EEE 25的方法，其中确定期望发射进度表还基于相应预期目标范围和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 27是EEE 25的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望发射进度表还基于确定感兴趣区域与所述多个光发射器件中的至少一个光发射器件的目标区域对应。
EEE 28是EEE 25的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息确定相应的预期目标范围。
EEE 29是一种系统，包括：
车辆的光探测和测距系统的多个光发射器件，其中所述多个光发射器件中的每个光发射器件配置为沿着相应的光束仰角发射光脉冲，其中所述多个光发射器件布置为使得相应的光束仰角的组合包括非均匀光束仰角分布，其中具有低于参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差大于具有高于参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差，其中参考平面基于车辆的运动轴。
EEE 30是EEE 29的系统，其中所述多个光发射器件中的少于50％的光发射器件具有低于参考平面的相应光束仰角。
EEE 31是EEE 29的系统，其中具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更高的发射速率发射光脉冲。
EEE 32是EEE 29的系统，其中具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的占空比发射光脉冲。
EEE 33是EEE 29的系统，其中具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的占空比发射光脉冲。
EEE 34是EEE 29的系统，其中具有低于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的每脉冲功率输出来发射光脉冲。
EEE 35是一种方法，包括：
确定多个光发射器件中的给定光发射器件的仰角，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于所确定的仰角来确定给定光发射器件的期望功率输出水平；以及
使给定光发射器件根据期望功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。
EEE 36是EEE 35的方法，其中确定给定光发射器件的仰角基于给定光发射器件在所述至少一个基板上的位置或取向中的至少一个。
EEE 37是EEE 35的方法，其中确定期望功率输出水平还基于所确定的仰角和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 38是EEE 37的方法，其中查找表存储在存储器中。
EEE 39是EEE 37的方法，其中该方法还包括基于实时的点云数据或历史的点云数据中的至少一个来动态更新查找表。
EEE 40是EEE 35的方法，其中确定期望功率输出水平还基于标准功率输出水平。
EEE 41是EEE 40的方法，其中期望功率输出水平包括大于标准功率输出水平的增加的功率输出水平。
EEE 42是EEE 40的方法，其中期望功率输出水平包括小于标准功率输出水平的降低的功率输出水平。
EEE 43是EEE 40的方法，其中标准功率输出水平对应于以高于参考平面的仰角发射的光脉冲的每次发射的功率。
EEE 44是EEE 43的方法，其中参考平面是水平平面。
EEE 45是EEE 35的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望功率输出水平还基于确定感兴趣区域与给定光发射器件的目标位置对应。
EEE 46是EEE 35的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息确定仰角。
EEE 47是EEE 35的方法，其中使给定光发射器件发射至少一个光脉冲包括使脉冲电路让给定光发射器件发射一个光脉冲或多个光脉冲中的至少一种，其中每个发射的光脉冲以基于该发射的光脉冲的仰角的功率水平来提供。
EEE 48是一种方法，包括：
确定多个光发射器件中的给定光发射器件的预期目标范围，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于所确定的预期目标范围来确定给定光发射器件的期望功率输出水平；以及
使给定光发射器件根据期望功率输出水平朝向目标位置发射至少一个光脉冲到环境中。
EEE 49是EEE 48的方法，其中确定期望功率输出水平还基于预期目标范围和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 50是EEE 48的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望功率输出水平还基于确定感兴趣区域与给定光发射器件的目标位置对应。
EEE 51是EEE 48的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息确定预期目标范围。
EEE 52是一种系统，包括：
至少一个基板，包括沿着前边缘的多个有角度的面，其中所述至少一个基板还包括与所述多个有角度的面中的每个相应有角度的面对应的相应管芯附接位置，其中所述多个有角度的面提供对应的多个仰角，其中相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值；
多个光发射器件，其中每个光发射器件联接到相应管芯附接位置，并具有由对应的有角度的面提供的相应仰角，其中所述多个光发射器件配置为沿着所述多个仰角朝向相应目标位置发射光到环境中；
多个脉冲电路，其中所述多个脉冲电路包括用于所述多个光发射器件中的每个光发射器件的相应脉冲电路；以及
控制器，对于所述多个光发射器件中的每个给定光发射器件，该控制器配置为基于以下中的至少一种来控制给定光发射器件的相应脉冲电路：从给定光发射器件发射的光脉冲的确定的仰角、或从给定光发射器件发射的光脉冲的预期目标范围。
EEE 53是EEE 52的系统，其中所述至少一个基板沿着垂直平面设置，其中所述多个仰角相对于水平平面限定。
EEE 54是EEE 52的系统，其中低于水平平面的相邻的仰角之间的至少一个相应角度差大于高于水平平面的相邻的仰角之间的相应角度差。
EEE 55是一种方法，包括：
确定多个光发射器件中的每个光发射器件的相应仰角，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于所确定的仰角来确定所述多个光发射器件的期望发射进度表；以及使所述多个光发射器件根据期望发射进度表朝向目标区域发射光脉冲到环境中。
EEE 56是EEE 55的方法，其中确定所述多个光发射器件中的每个光发射器件的相应仰角基于给定光发射器件在所述至少一个基板上的位置或取向中的至少一个。
EEE 57是EEE 55的方法，其中确定期望发射进度表还基于相应仰角和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 58是EEE 57的方法，其中该方法还包括基于实时的点云数据或历史的点云数据中的至少一个来动态更新查找表。
EEE 59是EEE 55的方法，其中期望发射进度表包括指示关于所述多个光发射器件中的哪个光发射器将被激发的信息。
EEE 60是EEE 55的方法，其中期望发射进度表包括指示关于所述多个光发射器件中的给定光发射器件将被激发多长时间的信息。
EEE 61是EEE 55的方法，其中期望发射进度表包括指示关于在激发所述多个光发射器件中的给定光发射器件之前要等待多长时间的信息。
EEE 62是EEE 55的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望发射进度表还基于确定感兴趣区域与所述多个光发射器件中的至少一个光发射器件的目标区域对应。
EEE 63是EEE 55的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息确定相应仰角。
EEE 64是EEE 55的方法，其中使给定光发射器件发射至少一个光脉冲包括使脉冲电路让给定光发射器件发射一个光脉冲或多个光脉冲中的至少一种，其中每个发射的光脉冲根据期望发射进度表来提供。
EEE 65是一种方法，包括：
确定多个光发射器件中的每个光发射器件的预期目标范围，其中相应光发射器件联接到与沿着至少一个基板的前边缘设置的多个有角度的面中的相应有角度的面对应的相应管芯附接位置；
基于确定的相应预期目标范围确定所述多个光发射器件的期望发射进度表；以及
使所述多个光发射器件根据期望发射进度表朝向目标区域发射光脉冲到环境中。
EEE 66是EEE 65的方法，其中确定所述多个光发射器件中的每个光发射器件的预期目标范围基于给定光发射器件在所述至少一个基板上的位置或取向中的至少一个。
EEE 67是EEE 65的方法，其中确定期望发射进度表还基于相应预期目标范围和查找表中的至少一个值之间的比较。
EEE 68是EEE 65的方法，其中该方法还包括基于实时的点云数据或历史的点云数据中的至少一个来动态更新查找表。
EEE 69是EEE 65的方法，其中期望发射进度表包括指示关于所述多个光发射器件中的哪个光发射器将被激发的信息。
EEE 70是EEE 65的方法，其中期望发射进度表包括指示关于所述多个光发射器件中的给定光发射器件将被激发多长时间的信息。
EEE 71是EEE 65的方法，其中期望发射进度表包括指示关于在激发所述多个光发射器件中的给定光发射器件之前要等待多长时间的信息。
EEE 72是EEE 65的方法，还包括确定环境中的感兴趣区域，其中确定期望发射进度表还基于确定感兴趣区域与所述多个光发射器件中的至少一个光发射器件的目标区域对应。
EEE 73是EEE 65的方法，还包括接收指示参考角度的信息，其中基于所接收的信息确定相应预期目标范围。
EEE 74是一种系统，包括：
至少一个基板，包括沿着前边缘的多个有角度的面，其中所述至少一个基板还包括与所述多个有角度的面中的每个有角度的面对应的相应管芯附接位置，其中所述多个有角度的面提供对应的多个仰角，其中相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值；
多个光发射器件，其中每个光发射器件联接到相应管芯附接位置并具有由对应的有角度的面提供的相应仰角，其中所述多个光发射器件配置为沿着所述多个仰角朝向相应目标位置发射光到环境中；
多个脉冲电路，其中所述多个脉冲电路包括用于所述多个光发射器件中的每个光发射器件的相应脉冲电路；以及
控制器，对于所述多个光发射器件中的每个给定光发射器，该控制器配置为控制给定光发射器件的相应脉冲电路从而根据期望发射进度表发射光脉冲，其中期望发射进度表基于以下中的至少一种：从给定光发射器件发射的光脉冲的仰角、或从给定光发射器件发射的光脉冲的预期目标范围。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
至少一个基板，包括沿着前边缘的多个有角度的面，其中所述至少一个基板还包括与每个有角度的面对应的管芯附接位置，其中所述多个有角度的面提供对应的多个仰角，其中相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值；和
多个光发射器件，其中相应光发射器件根据相应有角度的面的相应仰角联接到相应管芯附接位置，其中所述多个光发射器件配置为沿着所述多个仰角朝向相应目标位置发射光到环境中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个基板沿着垂直平面设置，其中所述多个仰角相对于水平平面限定。
3.根据权利要求2所述的系统，其中低于所述水平平面的相邻的仰角之间的至少一个相应角度差大于高于所述水平平面的相邻的仰角之间的相应角度差。
4.根据权利要求1所述的系统，其中沿着水平地面的相邻目标位置之间的空间分辨率为约7.5厘米。
5.根据权利要求2所述的系统，包括六个基板，其中每个基板包括与所述多个仰角的相应部分对应的相应多个有角度的面。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述六个基板联接在一起并根据一组对准特征对准，其中所述多个光发射器件分布在每个所述基板之间，并且其中所述多个光发射器件的每个部分配置为以相对于垂直平面的相应指向角照射环境。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个光发射器件包括至少64个光发射器件。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个基板还包括用于每个光发射器件的相应脉冲电路，其中每个相应脉冲电路配置为接收功率信号、使能信号和触发信号，其中所述相应脉冲电路配置为提供持续时间在1-10纳秒之间的脉冲。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括多个透镜，其中所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件光学耦合到所述多个透镜中的相应透镜。
10.根据权利要求1所述的系统，还包括车辆，其中所述多个光发射器件配置为将光发射到所述车辆周围的环境中。
11.一种制造方法，所述方法包括：
提供至少一个基板，其中所述至少一个基板包括沿着前边缘的多个有角度的面以及与每个有角度的面对应的管芯附接位置，其中所述多个有角度的面提供对应的多个仰角，其中相邻的仰角之间的一组角度差包括至少两个不同的角度差值；
将多个光发射器件附接到相应管芯附接位置，其中所述附接根据所述相应有角度的面的相应仰角来执行；
将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件电连接到相应脉冲电路；以及
将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件光学耦合到相应透镜。
12.根据权利要求11所述的方法，其中附接所述多个光发射器件用导电的热固化粘合剂来执行，并且其中将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件电连接到相应脉冲电路包括在所述相应光发射器件和所述相应脉冲电路之间提供多个引线接合。
13.根据权利要求11所述的方法，其中将所述多个光发射器件中的每个相应光发射器件光学耦合到相应透镜包括：通过主动光学反馈控制过程将所述相应透镜对准到所述相应光发射器件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述主动光学反馈控制过程包括使所述相应光发射器件发射光以及调节所述相应透镜的位置使得目标位置被具有期望光图案的发射光照射。
15.一种系统，包括：
车辆的光探测和测距系统的多个光发射器件，其中所述多个光发射器件中的每个光发射器件配置为沿着相应光束仰角发射光脉冲，其中所述多个光发射器件布置为使得相应光束仰角的组合包括非均匀的光束仰角分布，其中具有低于参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差大于具有高于所述参考平面的仰角的两个相邻的光发射器件的相应光束仰角之间的至少一个角度差，其中所述参考平面基于所述车辆的运动轴。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述多个光发射器件中的少于50％的光发射器件具有低于所述参考平面的相应光束仰角。
17.根据权利要求15所述的系统，其中具有低于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更高的发射速率发射光脉冲。
18.根据权利要求15所述的系统，其中具有高于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有低于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的占空比来发射光脉冲。
19.根据权利要求15所述的系统，其中具有低于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的占空比来发射光脉冲。
20.根据权利要求15所述的系统，其中具有低于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件配置为以比具有高于所述参考平面的相应仰角的至少一个光发射器件更低的每脉冲功率输出来发射光脉冲。
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