CN110914705A - 集成lidar照明功率控制 - Google Patents

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Abstract

在本文中描述了用于利用集成LIDAR测量设备来执行三维LIDAR测量的方法和系统。在一个方面中，基于氮化镓（GaN）的照明驱动器集成电路（IC）、照明源、以及返回信号接收器IC被装配到公共基板。照明驱动器IC响应于从返回信号接收器IC所接收的脉冲触发信号来向照明源提供电功率的脉冲。在另一方面中，所述基于GaN的照明驱动器IC基于从返回信号接收器IC被传送到照明驱动器IC的命令信号来控制电功率的脉冲的幅度、缓变率和持续时间。在另外的方面中，在照明驱动器IC不向照明源提供电功率时的时间段期间，照明驱动器IC降低由照明驱动器IC所消耗的电功率的量。

Description

集成LIDAR照明功率控制
对相关申请的交叉引用
本专利申请要求来自2018年3月30日提交的、题为“Integrated LIDAR IlluminationPower Control”、申请序列号为15/941,302的美国专利申请的优先权，所述美国专利申请进而在35 U.S.C.§119下要求来自2017年3月31日提交的、题为“Integrated LIDARIllumination Power Control”、申请序列号为62/480,119的美国临时专利申请的优先权，每一个的主题通过引用以其全部被并入本文中。
技术领域
所描述的实施例涉及基于LIDAR的3D点云测量系统。
背景技术
LIDAR系统采用光脉冲来基于每个光脉冲的飞行时间（TOF）来测量距对象的距离。从LIDAR系统的光源所发射的光脉冲与远端对象交互。光的一部分从对象反射并且返回到LIDAR系统的检测器。基于在光脉冲的发射与对所返回的光脉冲的检测之间过去的时间，估计距离。在一些示例中，由激光发射器生成光脉冲。通过透镜或透镜组装件来聚焦光脉冲。对于激光脉冲返回到被装配在发射器近旁的检测器所花费的时间被测量。以高准确性从时间测量中得到距离。
一些LIDAR系统采用与旋转镜组合的单个激光发射器/检测器组合来有效地跨平面而扫描。由这样的系统所执行的距离测量实际上是二维的（即平面的），并且所捕获的距离点被渲染为2D（即单个平面）点云。在一些示例中，旋转镜以非常快速的速度（例如每分钟数千转）旋转。
在许多操作场景中，需要3D点云。已经采用多个方案来询问三维中的周围环境。在一些示例中，2D仪器通常在平衡环上被致动以向上和向下和/或向后和向前。这在本领域内通常已知为使传感器“眨眼”或“点头”。因而，可以采用单个射束LIDAR单元来捕获距离点的整个3D阵列，尽管一次一个点。在有关示例中，采用棱镜来将“激光脉冲”划分成多个层，其各自具有稍微不同的垂直角。这模拟上述点头效应，但没有对传感器本身的致动。
在所有以上示例中，单个激光发射器/检测器组合的光路径以某种方法被变更以实现比单个传感器更宽的视场。这样的设备每单位时间能生成的像素的数目固有地受限，这是由于单个激光的脉冲重复率上的限制所致。对射束路径的任何变更，无论它是通过镜、棱镜还是设备的致动，其都实现更大的覆盖面积，以减小的点云密度为代价。
如以上所指出的，3D点云系统以若干配置而存在。然而，在许多应用中，通过宽视场来查看是必要的。例如，在自主载具应用中，垂直视场应当向下尽可能靠近地延伸，以看到载具前方的地面。另外，在汽车进入道路中的凹陷处的情况下，垂直视场应当在水平线以上延伸。另外，有必要具有在现实世界中的动作发生与对那些动作的成像之间的最小延迟。在一些示例中，合期望的是每秒提供至少五次完整的图像更新。为了解决这些要求，已经开发了3D LIDAR系统，其包括多个激光发射器和检测器的阵列。该系统在2011年6月28日所发布的专利号为7,969,558的美国专利中被描述，所述专利的主题通过引用以其全部被并入本文中。
在许多应用中，发射脉冲的序列。每个脉冲的方向顺序地快速连续地变化。在这些示例中，与每个单独的脉冲相关联的距离测量可以被视为像素，并且快速连续地发射并且捕获的像素的集合（即“点云”）可以被渲染为图像或出于其它理由而被分析（例如检测障碍物）。在一些示例中，采用查看软件来将结果得到的点云渲染为对于用户而言看似三维的图像。可以使用不同的方案来将距离测量描绘为3D图像，所述3D图像看似仿佛它们通过实况动作相机而被捕获似的。
一些现有LIDAR系统采用照明源和检测器，所述照明源和检测器不一起被集成到公共基板（例如电装配板）上。此外，照明射束路径与收集射束路径在LIDAR设备内是分离的。这导致光机设计复杂性和对准困难。
另外，被采用来在不同的方向上扫描照明射束的机械设备对于机械振动、惯性力和一般的环境条件可以是敏感的。在没有恰当设计的情况下，这些机械设备可降级，从而导致性能损失或故障。
为了以高分辨率和高吞吐量来测量3D环境，测量脉冲必须非常短。当前系统遭受低分辨率，因为它们在其生成短持续时间脉冲的能力方面受限。
检测器的饱和限制测量能力，因为目标反射率和邻近度在现实操作环境中大大地变化。另外，功率消耗可引起LIDAR系统过热。光设备、目标、电路和温度在实际系统中变化。在没有对每个LIDAR设备的光子输出的恰当校准的情况下，所有这些元件的可变性限制系统性能。
期望LIDAR系统的照明驱动电子器件和接收器电子器件中的改进，以改善成像分辨率和范围。
发明内容
在本文中描述了用于利用集成LIDAR测量设备来执行三维LIDAR测量的方法和系统。
在一个方面中，LIDAR测量设备的照明驱动器是基于GaN的集成电路（IC），所述基于GaN的集成电路（IC）选择性地将照明源耦合到电功率源，以响应于脉冲触发信号而生成照明光的测量脉冲。基于GaN的照明驱动器包括场效应晶体管（FET），所述场效应晶体管（FET）与常规的基于硅的硅上互补金属氧化物（CMOS）器件相比提供更高的电流密度。作为结果，基于GaN的照明驱动器能够以显著更少的功率损失来向照明源递送相对大的电流。
在另外的方面中，返回脉冲接收器IC从主控制器接收脉冲命令信号，并且响应于所述脉冲命令信号来向照明驱动器IC传送脉冲触发信号。脉冲触发信号还触发通过返回脉冲接收器IC的返回信号的数据获取以及相关联的飞行时间计算。以此方式，采用基于接收器IC的内部时钟所生成的脉冲触发信号来触发脉冲生成和返回脉冲数据获取二者。这确保脉冲生成和返回脉冲获取的精确同步，其使得能够实现通过时间至数字转换的精确飞行时间计算。
在此外的另一方面中，返回脉冲接收器IC基于以下来测量飞行时间：在由于集成LIDAR测量设备的照明源与光电检测器之间的内部串扰所致的脉冲与有效返回脉冲的检测之间过去的时间。以此方式，从飞行时间的估计中消除系统延迟。
在另一方面中，照明驱动器IC包括多个不同的FET，所述FET被配置成控制通过照明源的电流流动。此外，被耦合到照明源的FET的数目是可基于数字FET选择信号而选择的。在一些实施例中，从返回脉冲接收器IC向照明驱动器IC传送FET选择信号。
在另一方面中，照明驱动器IC包括功率节省控制模块，所述功率节省控制模块对被供给到照明驱动器IC的电路的一部分的功率进行调制以降低功耗。在操作中，照明驱动器IC花费相对短量的时间来生成测量脉冲，并且花费相对长量的时间来等待触发信号以生成下一个测量脉冲。在这些空闲时段期间，照明驱动器IC降低或消除被供给到在整个等待时段内不需要是活动的电路组件的功率。
在另一方面中，照明驱动器IC包括脉冲发起信号发生器，其基于脉冲触发信号来生成脉冲发起信号。另外，照明驱动器IC包括脉冲终止信号发生器，其生成脉冲终止信号。在一起，脉冲发起信号和脉冲终止信号直接确定由照明驱动器IC所生成的脉冲的定时。照明驱动器IC基于从返回脉冲接收器IC所接收的模拟脉冲宽度控制信号的值来生成可编程的持续时间的脉冲。照明驱动器基于脉冲宽度控制信号的值来生成脉冲终止信号，其具有从脉冲发起信号的延迟。
在另一方面中，照明驱动器IC基于从返回脉冲接收器IC所接收的模拟幅度控制信号的值来生成可编程的幅度的脉冲。
在另一方面中，主控制器被配置成生成多个脉冲命令信号，其各自被传送到不同的集成LIDAR测量设备。每个返回脉冲接收器IC基于所接收的脉冲命令信号来生成对应的脉冲触发信号。
前述内容是概要并且因而必然包含细节的简化、一般化和省略；因此，本领域技术人员将领会到，概要仅仅是说明性的并且不以任何方式是限制性的。在本文中所阐明的非限制性的详细描述中，本文中所述的设备和/或过程的其它方面、发明的特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是一简化图解，其图示了在至少一个新颖方面中的、包括至少一个集成LIDAR测量设备的LIDAR测量系统的一个实施例。
图2描绘了与从集成LIDAR测量设备130的测量脉冲的发射和对返回测量脉冲的捕获相关联的定时的图示。
图3描绘了一简化图解，其图示了在一个实施例中的照明驱动器IC。
图4描绘了一简化图解，其图示了在另一实施例中的照明驱动器IC。
图5描绘了一简化图解，其图示了照明驱动器IC的一部分的一个实施例，所述照明驱动器IC包括功率节省控制模块、脉冲发起信号发生器和脉冲终止信号发生器。
图6进一步详细地描绘了功率节省控制模块的实施例。
图7进一步详细地描绘了脉冲发起信号发生器的实施例。
图8进一步详细地描绘了脉冲终止信号发生器的实施例。
图9进一步详细地描绘了脉冲幅度控制电路的实施例。
图10描绘了响应于脉冲触发信号由功率节省控制模块所生成的稳定电压VREG中的改变的简化图示。
图11是一图解，其图示了在一个示例性操作场景中的3D LIDAR系统100的实施例。
图12是一图解，其图示了在一个示例性操作场景中的3D LIDAR系统10的另一实施例。
图13描绘了一图解，其图示了在一个示例性实施例中的3D LIDAR系统100的分解视图。
图14更详细地描绘了光学元件116的视图。
图15描绘了光学器件116的剖视图，用于图示所收集的光118的每个射束的成形。
图16描绘了一流程图，其图示了在至少一个新颖方面中的、用于通过集成LIDAR测量设备来执行LIDAR测量的方法300。
具体实施方式
现在将详细参考背景示例和本发明的一些实施例，其示例在附图中被图示出。
图1描绘了在一个实施例中的LIDAR测量系统120。LIDAR测量系统120包括主控制器190以及一个或多个集成LIDAR测量设备130。集成LIDAR测量设备130包括返回信号接收器集成电路（IC）、基于氮化镓的照明驱动器集成电路（IC）140、照明源160、光电检测器170、以及跨阻抗放大器（TIA）180。这些元件中的每一个都被装配到公共基板135（例如印刷电路板），所述公共基板135提供机械支撑以及在元件之间的电连接性。
另外，在一些实施例中，集成LIDAR测量设备包括一个或多个电压供给，所述电压供给向被装配到基板135的电子元件提供电压并且向照明设备160提供电功率。如图1中所描绘的，集成LIDAR测量设备130包括低信号电压供给131，所述低信号电压供给131被配置成跨节点VDDLV 137和VSS 136而供给相对低的电压。在一些实施例中，由电压供给131所供给的电压近似是五伏特。选择该电压以确保在照明驱动器IC 140的晶体管中的一个或多个的栅极处所供给的电压不超过损害阈值。另外，集成LIDAR测量设备130包括中等信号电压供给132，所述中等信号电压供给132被配置成跨节点VDDMV 139和VSS 138而供给电压，所述电压比低电压供给131所供给的电压更高。在一些实施例中，由电压供给132所供给的电压近似是十二伏特。选择该电压以确保照明驱动器IC 140的晶体管中的一个或多个的快速开关转变。另外，集成LIDAR测量设备130包括功率电压供给133，所述功率电压供给133被配置成跨节点VDDHV 122和VSS 121而供给电压，所述电压比中等电压供给132所供给的电压更高。在一些实施例中，由电压供给133所供给的电压近似是十五到二十伏特。电压供给133被配置成向照明源160供给高电流136（例如一百安培或更多），其使得照明源160发射测量光的脉冲。
尽管在本文中已经描述了优选的输出电压，但是一般地，供给131、132和133可以被配置成供给任何合适的电压。另外，参考图1所描述的电压供给131、132和133被装配到基板135。然而，一般地，本文中所述的功率供给中的任何可以以任何合适的方式被装配到分离的基板并且电耦合到被装配到基板135的各种元件。尽管参考图1将功率供给131、132和133描述为电压供给，但是一般地，本文中所述的任何电功率源可以被配置成供给被指定为电压或电流的电功率。因此，本文中被描述为电压源或电流源的任何电功率源可以相应地被设想为等同的电流源或电压源。
照明源160响应于电流136的脉冲而发射照明光162的测量脉冲。照明光162通过LIDAR系统的一个或多个光学元件而被聚焦并且投射到周围环境中的特定位置上。
在一些实施例中，照明源160是基于激光的（例如激光二极管）。在一些实施例中，照明源基于一个或多个发光二极管。一般地，可以设想任何合适的脉冲照明源。
如图1中所描绘的，从集成LIDAR测量设备130所发射的照明光162以及指向集成LIDAR测量设备的对应的返回测量光171共享公共的光学路径。集成LIDAR测量设备130包括光电检测器170，所述光电检测器170具有活性传感器区域174。如图1中所描绘的，照明源160位于光电检测器的活性区域174的视场外。如图1中所描绘的，包塑（overmold）透镜172被装配在光电检测器170之上。包塑透镜172包括与返回光171的射线接受锥体相对应的锥形腔体。来自照明源160的照明光162通过纤维波导而被注入到检测器接收锥体中。光学耦合器光学地耦合照明源160与纤维波导。在纤维波导的端部处，镜元件161以相对于波导的45度角被定向，以将照明光162注入到返回光171的锥体中。在一个实施例中，纤维波导的端面以45度角被切割，并且端面涂覆有高度反射性介电涂层以提供镜表面。在一些实施例中，波导包括矩形玻璃芯以及具有较低折射率的聚合物包层。在一些实施例中，整个光学组装件利用如下材料来被封装：所述材料具有与聚合物包层的折射率接近地匹配的折射率。以此方式，波导在最小吸留（occlusion）的情况下将照明光162注入到返回光171的接受锥体中。
选择将波导安置在被投射到检测器170的活性感测区域174上的返回光171的接受锥体内，用以确保照明斑点和检测器视场在远场中具有最大重叠。
如图1中所描绘的，从周围环境所反射的返回光171由光电检测器170来检测。在一些实施例中，光电检测器170是雪崩光电二极管。光电检测器170生成输出信号173，所述输出信号173被模拟跨阻抗放大器（TIA）180放大。然而，一般地，输出信号173的放大可以包括多个放大器级。在此意义上，模拟跨阻抗放大器作为非限制性示例被提供，因为在本专利文档的范围内可以设想许多其它的模拟信号放大方案。尽管TIA 180在图1中被描绘为与接收器IC 150分离的分立设备，但是一般地，TIA 180可以与接收器IC 150集成。在一些实施例中，优选的是集成TIA 180与接收器IC 150，用以节省空间并且减小信号污染。
如图1中所描绘的，经放大的信号181被传送到返回信号接收器IC 150。接收器IC150包括定时电路和时间至数字转换器，其估计测量脉冲从照明源160到三维环境中的反射对象并且回到光电检测器170的飞行时间。指示所估计的飞行时间的信号155被传送到主控制器190以用于进一步处理并且传送到LIDAR测量系统120的用户。另外，返回信号接收器IC150被配置成将包括峰值（即返回脉冲）的返回信号181的片段数字化，并且将对经数字化的片段进行指示的信号156传送到主控制器190。在一些实施例中，主控制器190处理这些信号片段以标识所检测到的对象的性质。在一些实施例中，主控制器190将信号156传送到LIDAR测量系统120的用户以用于进一步处理。
主控制器190被配置成生成脉冲命令信号191，所述脉冲命令信号191被传送到集成LIDAR测量设备130的接收器IC 150。一般地，LIDAR测量系统包括多个不同的集成LIDAR测量设备130。在这些实施例中，主控制器190将脉冲命令信号191传送到每个不同的集成LIDAR测量设备。以此方式，主控制器190协调由任何数目的集成LIDAR测量设备所执行的LIDAR测量的定时。
脉冲命令信号191是由主控制器190所生成的数字信号。因而，脉冲命令信号191的定时由与主控制器190相关联的时钟来确定。在一些实施例中，脉冲命令信号191直接用于触发通过照明驱动器IC 140的脉冲生成以及通过接收器IC 150的数据获取。然而，照明驱动器IC 140和接收器IC 150不共享与主控制器190相同的时钟。为此原因，当脉冲命令信号191直接用于触发脉冲生成和数据获取的时候，对飞行时间的精确估计变得在计算上冗长得多。
在一个方面中，接收器IC 150接收脉冲命令信号191并且响应于脉冲命令信号191而生成脉冲触发信号VTRG 151。脉冲触发信号151被传送到照明驱动器IC 140，并且直接触发照明驱动器IC 140以将照明源160电耦合到功率供给133并且生成照明光162的脉冲。另外，脉冲触发信号151直接触发返回信号181的数据获取以及相关联的飞行时间计算。以此方式，采用基于接收器IC 150的内部时钟所生成的脉冲触发信号151来触发脉冲生成和返回脉冲数据获取二者。这确保脉冲生成和返回脉冲获取的精确同步，其使得能够实现通过时间至数字转换的精确飞行时间计算。
图2描绘了与从集成LIDAR测量设备130的测量脉冲的发射和对返回测量脉冲的捕获相关联的定时的图示。如图2中所描绘的，通过由接收器IC 150所生成的脉冲触发信号162的上升边沿来发起测量。如图1和2中所描绘的，由接收器IC 150接收经放大的返回信号181。如在上文中所述，通过在脉冲触发信号162的上升边沿处启用数据获取而发起测量窗口（即，在其之上所收集的返回信号数据与特定的测量脉冲相关联的时间段）。接收器IC150控制测量窗口的持续时间Tmeasurement，以对应于响应于测量脉冲序列的发射而预期返回信号时的时间窗口。在一些示例中，在脉冲触发信号162的上升边沿处启用测量窗口，并且在与光在LIDAR系统的射程的近似两倍的距离之上的飞行时间相对应的时间处禁用测量窗口。以此方式，测量窗口是打开的以收集从与LIDAR系统相邻（即可忽略的飞行时间）的对象到位于LIDAR系统的最大射程处的对象的返回光。以此方式，拒绝不能有可能贡献于有用的返回信号的所有其它光。
如图2中所描绘的，返回信号181包括与所发射的测量脉冲相对应的三个返回测量脉冲。一般地，在所有所检测到的测量脉冲上执行信号检测。另外的信号分析可以被执行以标识最接近的有效信号181B（即返回测量脉冲的第一有效实例）、最强信号、和最远的有效信号181C（即测量窗口中返回测量脉冲的最后的有效实例）。这些实例中的任一个可以作为通过LIDAR系统的潜在有效的距离测量而被报告。
与光从LIDAR系统的发射相关联的内部系统延迟（例如与开关元件、能量存储元件、以及脉冲光发射设备相关联的信号通信延迟和等待时间）以及与收集光以及生成对所收集的光进行指示的信号相关联的延迟（例如放大器等待时间、模拟-数字转换延迟等等）贡献于在光的测量脉冲的飞行时间的估计中的误差。因而，基于在脉冲触发信号162的上升边沿与每个有效的返回脉冲（即181B和181C）之间过去的时间的对飞行时间的测量引入不合期望的测量误差。在一些实施例中，采用经校准、预定的延迟时间来补偿电子延迟，以达成对实际光学飞行时间的经校正的估计。然而，对动态改变的电子延迟的静态校正的准确性是受限的。尽管可以采用频繁的重校准，但这以计算复杂性为代价并且可干扰系统正常运行时间。
在另一方面中，接收器IC 150基于在由于在照明源160与光电检测器170之间的内部串扰所致的所检测的脉冲181A与有效返回脉冲（例如181B和181C）的检测之间过去的时间来测量飞行时间。以此方式，从飞行时间的估计中消除系统延迟。在实际上没有光传播距离的情况下由内部串扰生成脉冲181A。因而，来自脉冲触发信号的上升边沿与脉冲181A的检测实例的时间延迟捕获捕获与照明和信号检测相关联的所有系统延迟。通过参照所检测的脉冲181A来测量有效返回脉冲（例如返回脉冲181B和181C）的飞行时间，消除由于内部串扰所致的、与照明和信号检测相关联的所有系统延迟。如图2中所描绘的，接收器IC 150参照返回脉冲181A来估计与返回脉冲181B相关联的飞行时间TOF1以及与返回脉冲181C相关联的飞行时间TOF2。
在一些实施例中，完全通过接收器IC 150来执行信号分析。在这些实施例中，从集成LIDAR测量设备130所传送的信号155包括由接收器IC 150所确定的飞行时间的指示。在一些实施例中，信号156包括由接收器IC 150所生成的返回信号181的经数字化的片段。这些原始测量信号片段由位于3D LIDAR系统上或3D LIDAR系统外部的一个或多个处理器进一步处理，以达成对距离的另一估计、对所检测的对象的多个物理性质之一的估计或其组合。
在一个方面中，LIDAR测量设备的照明驱动器是基于GaN的IC，所述基于GaN的IC选择性地将照明源耦合到电功率源，以响应于脉冲触发信号而生成照明光的测量脉冲。基于GaN的照明驱动器包括场效应晶体管（FET），所述场效应晶体管（FET）与常规的基于硅的硅上互补金属氧化物（CMOS）设备相比提供更高的电流密度。作为结果，基于GaN的照明驱动器能够以比基于硅的驱动器显著更少的功率损失来向照明源递送相对大的电流。
如图1中所描绘的，照明驱动器IC 140被耦合到功率电压供给133的电压节点121以及照明源160的节点。照明源160的另一节点被耦合到功率电压供给133的电压节点122。响应于脉冲触发信号151，照明驱动器IC 140的场效应晶体管（FET）变成大体上导通的，并且有效地将照明源160耦合到节点121。这引起通过照明源160的高电流流动136，其激励照明光162的测量脉冲的发射。
图3描绘了照明驱动器IC 140的实施例140A。在另外的方面中，基于GaN的照明驱动器IC 140A包括被集成到公共的基于GaN的IC上的三个FET 141、143和144。主要FET 141控制电流通过照明源160（例如激光二极管160）的流动。但是，两个附加的晶体管、主要充电FET 143和主要放电FET 144控制去往主要FET 141的栅极电压，以加速转变并且使功率损失最小化。
如图3中所描绘的，主要充电FET 143的漏极被耦合到图1中所描绘的低电压供给131的电压节点137。主要充电FET 143的源极被耦合到主要放电FET 144的漏极以及主要FET 141的栅极。主要放电FET 144的源极被耦合到低电压供给131的电压节点136。另外，电阻器被耦合在主要FET 141的栅极与低电压供给131的电压节点136之间。在主要充电FET143的栅极处提供栅极充电控制信号145，并且在主要放电FET 144的栅极处提供栅极放电控制信号146。以此方式，栅极充电控制信号145和栅极放电控制信号144确定主要FET 141的栅极处的电荷，并且因而确定主要FET 141的导通状态。在一个示例中，栅极充电控制信号是脉冲触发信号151，并且栅极放电控制信号是脉冲触发信号151的相反物。
图3中所描绘的照明驱动器IC 140的实施例140A包括单个主要FET 141，其确定通过照明源160的电流流动。在另一方面中，照明驱动器IC 140包括多个不同的FET，所述FET被配置成控制通过照明源160的电流流动。此外，被耦合到照明源的FET的数目是可编程的。这使能实现通过照明源160的可编程的最大电流流动，并且因而使能实现可编程的最大照明脉冲幅度。
图4描绘了照明驱动器IC 140的实施例140B。同样标号的元件参考图3被描述。如图4中所描绘的，一个或多个FET的N个群组与照明源160并联地耦合，其中N是任何正整数。每个FET群组141A-141N中的每个主要FET的漏极被耦合到照明源160的节点。类似地，每个FET群组141A-141N中的每个主要FET的源极被耦合到功率电压供给133的节点121。每个FET群组141A-141N的每个主要FET的栅极被选择性地耦合到主要充电FET 143的源极以及主要放电FET 144的漏极。通过从接收器IC 150所接收的选择信号SEL 154的状态来确定FET的特定群组的每个主要FET是否被电耦合到主要充电FET 143的源极以及主要放电FET 144的漏极。在图4中所描绘的示例中，SEL是N位字。每个位与特定的主要FET群组相对应。如果特定的位处于高状态中，则与对应的主要FET群组相关联的每个主要FET被耦合到主要充电FET 143的源极以及主要放电FET 144的漏极。在该状态中，栅极充电控制信号145和栅极放电控制信号144确定对应的主要FET群组中的每个主要FET的栅极处的电荷。以此方式，N位字的每个位的状态确定哪些主要FET群组将参与通过照明源160的脉冲生成。
接收器IC 150通过生成SEL信号并且将其传送到照明驱动器IC 140来确定哪些FET群组应当参与下一个测量脉冲。在一些示例中，所述确定基于从在先的测量脉冲所接收的返回信号。例如，如果所接收的返回信号饱和，则接收器IC 150生成选择信号SEL并且将其传送到照明驱动器140，其具有较大数目的零值位以减小参与的主要FET群组的数目。以此方式，在下一个照明脉冲中所发射的光子的数目被减小。
在一些实施例中，每个主要FET群组中的FET的数目不同。以此方式，FET群组的不同组合可以被激活以实现具有均匀分辨率的宽范围的参与的FET。
图5描绘了照明驱动器IC 140的一部分的一个实施例140C。如图5中所描绘的，照明驱动器IC 140C包括功率节省控制模块210、脉冲发起信号发生器220以及脉冲终止信号发生器230。
在另一方面中，照明驱动器IC 140包括功率节省控制模块，所述功率节省控制模块对被供给到照明驱动器IC 140的电路的一部分的功率进行调制以降低功耗。在操作中，照明驱动器IC 140花费相对短量的时间来生成测量脉冲，并且花费相对长量的时间来等待触发信号以生成下一个测量脉冲。在这些空闲时段期间，合期望的是降低或消除被供给到在整个等待时段内不需要是活动的电路组件的功率。如图5中所描绘的，功率节省控制模块210被耦合在图1中所描绘的信号电压供给132的电压节点VDDMV与VSS之间。另外，功率节省控制模块210从接收器IC 150接收脉冲触发信号151，并且作为响应，生成稳定电压Vreg，其被供给到照明驱动器IC 140的各个部分。例如，Vreg被提供到图4中所描绘的主要FET群组141A-N、图9中所描绘的脉冲幅度控制电路250以及图5中所描绘的脉冲终止信号发生器230。
图6描绘了功率节省控制模块210的实施例210A。功率节省控制模块210A包括电阻器214。在电阻器214的第一节点上提供脉冲触发信号151。电阻器214的第二节点被耦合到电容器215的第一节点。电容器215的其它节点被耦合到图1中所描绘的信号电压供给132的节点138。功率节省控制模块210A还包括FET 213，所述FET 213具有被耦合到信号电压供给132的节点138的源极、被耦合到电阻器214的第二节点的栅极、以及被耦合到FET 211的该栅极的漏极。FET 211的漏极被耦合到信号电压供给132的节点139，并且在FET 211的源极处提供稳定电压Vreg。电阻器214和电容器215创建RC网络，其在FET 213的栅极处引入延迟。这在VTRG的上升边沿与在睡眠模式期间VREG下降到VSS时的时间之间引入延迟（图10中所描绘的TD_SLEEP）。
图10描绘了由功率节省控制模块210响应于脉冲触发信号VTRG所生成的稳定电压VREG中的改变的简化图示。如图10中所描绘的，在脉冲触发信号的上升边沿处，稳定电压在时间段TD_SLEEP内保持为高。通过电阻器214和电容器215的值来确定该时间长度。在该时间段之后，VREG快速下降。在VTRG的下落边沿处，稳定电压在一段时间内保持为低，然后斜升到相对高的电压值，使得照明驱动器IC 140准备好响应于VTRG的后续上升边沿而生成测量脉冲。
在另一方面中，照明驱动器IC 140包括脉冲发起信号发生器220，所述脉冲发起信号发生器220基于脉冲触发信号而向基于GaN的照明驱动器IC的一部分生成脉冲发起信号Vinit。另外，照明驱动器IC 140包括脉冲终止信号发生器230，所述脉冲终止信号发生器230基于脉冲发起信号而向基于GaN的照明驱动器IC的一部分生成脉冲终止信号Vterm。在一起，脉冲发起信号和脉冲终止信号直接确定由照明驱动器IC 140所生成的脉冲的定时。换言之，在一些实施例中，采用脉冲触发信号151来触发脉冲发起信号的生成，而不是使脉冲触发信号151直接确定由照明驱动器IC 140所生成的脉冲的定时。脉冲发起信号进而直接发起脉冲生成，并且还发起脉冲终止信号的生成。脉冲终止信号进而直接终止脉冲生成。
图7描绘了脉冲发起信号发生器220的实施例220A。脉冲发起信号发生器220A包括FET 222和电阻器223。在FET 222的栅极上提供脉冲触发信号151。FET 222的源极被耦合到图1中所描绘的信号电压供给132的节点138。电阻器223的第一节点被耦合到信号电压供给132的节点139，并且电阻器223的第二节点被耦合到FET 222的漏极。在FET 222的漏极处提供脉冲发起信号221。
图10描绘了由脉冲发起信号发生器220响应于脉冲触发信号VTRG所生成的脉冲发起信号VINIT中的改变的简化图示。如图10中所描绘的，在脉冲触发信号的上升边沿处，VINIT非常快速地下降到低电压值VSS。在VTRG的下落边沿处，VINIT斜升到VDDMV的值，使得照明驱动器IC 140准备好响应于VTRG的后续上升边沿而生成脉冲发起信号。
在另一方面中，脉冲终止信号发生器230被配置成基于模拟输入信号的值来生成具有可编程的持续时间的脉冲。如图1中所描绘的，接收器IC 150生成模拟脉冲宽度控制信号VPWC 152，并且将VPWC传送到照明驱动器IC 140。作为响应，照明驱动器IC 140基于VPWC的所接收的值来改变脉冲持续时间。在图5中所描绘的实施例中，脉冲终止信号发生器230接收VPWC和VINIT，并且生成脉冲终止信号VTERM，其具有自根据VPWC的值所编程的VINIT的延迟。
图8描绘了脉冲终止信号发生器220的实施例230A。脉冲终止信号发生器230包括电阻器238以及FET 236-237，其被配置为运算放大器。运算放大器的输出被耦合到FET 243的栅极。运算放大器在FET 236的栅极处接收VPWC作为输入。另外，运算放大器在FET 237的栅极处接收输入电压249。当输入电压249超过VPWC的值的时候，输出电压248的值切换转变到低值。当VPWC的值超过输入电压249的值的时候，输出电压248的值转变到高值。输入电压249是由电阻器241和电容器242所形成的RC电路的电压。在FET 240的栅极处接收VINIT。当（在脉冲的起始处）VINIT转变到低值的时候，FET 240有效地将RC电路从VSS断开。这允许RC电路开始充电。FET 239为RC电路提供非零起始电压。随着RC电路的电压上升，最后它超过VPWC的值，因而触发输出节点248的转变。由于RC电路的电压缓变率是恒定的，所以直到输出电压248的转变为止的延迟部分地由VPWC的值来确定。VPWC的值越大，自脉冲发起、在终止信号VTERM的生成之前的延迟就越长。以此方式，VPWC的值确定脉冲持续时间。脉冲终止信号发生器230包括电阻器232以及FET 233-235，其被配置为用于运算放大器结构的电流源。FET243和244被配置成按比例缩小输出电压248的值。电阻器245和247以及FET 246被配置成使输出电压248的经缩放的值反转。在FET 246的漏极处提供脉冲终止信号VTERM。
图10描绘了由脉冲终止信号发生器230响应于脉冲发起信号VINIT和脉冲宽度控制信号VPWC所生成的脉冲终止信号VTERM中的改变的简化图示。如图10中所描绘的，当VINIT走低的时候，RC电路的电压开始斜升。在RC电路的电压超过时VPWC的时间点处，VTERM走高，保持一段时间，然后再次斜降。注意到在脉冲发起与VTERM的上升边沿之间的时间段TD_PULSE确定测量脉冲的相对持续时间。在VTRG的下落边沿处，VTERM再次斜降，使得照明驱动器IC 140准备好生成用于后续脉冲的脉冲终止信号。如所描绘的，在图10中，还描绘了主要FET 141的栅极电压VGATE。
在另一方面中，脉冲终止信号发生器230被配置成基于模拟输入信号的值来生成具有可编程的幅度的脉冲。如图1中所描绘的，接收器IC 150生成模拟幅度控制信号VAMP153，并且将VAMP传送到照明驱动器IC 140。作为响应，照明驱动器IC 140基于VAMP的所接收的值来改变脉冲幅度。
在图9中所描绘的照明驱动器IC 140的部分的实施例140C中，脉冲幅度控制电路250接收VAMP，其控制由照明源160所生成的脉冲的幅度。
当VINIT走低的时候（其用信号通知测量脉冲的起始），FET 262快速地将主要充电FET 143的栅极从VSS释放，从而允许主要充电FET 143快速地充电。类似地，FET 263快速地将主要FET 141的栅极从VSS释放，从而允许主要FET 141充电。
当VTERM走高的时候（其用信号通知测量脉冲的结束），FET 264将充电FET 143的栅极短接到VSS。类似地，主要放电FET 144尽可能快地将主要FET 141的栅极短接到VSS，以切断通过照明源160的电流流动。
FET 260和电阻器261提供主要放电FET 144和放电FET 264的快速开启。
另外，脉冲幅度控制电路250包括电阻器251和254、电容器252以及FET 253。在电阻器251的第一节点上接收脉冲幅度控制信号VAMP。电阻器251的第二节点被耦合到FET 253的栅极并且被耦合到电容器252的第一节点。FET 253的漏极被耦合到稳定电压供给VREG。FET 253的源极被耦合到电阻器254的第一节点。电阻器254的第二节点被耦合到电容器252的第二节点，其被耦合到主要放电FET 143的栅极。以此方式，脉冲幅度控制电路250控制主要充电FET 143的栅极处的电荷。
如图9中所描绘的，VAMP的值控制脉冲幅度控制电路250的缓变率。当VAMP增大时，FET 253的栅极处的电荷累积速率增大。进而，这增大主要充电FET 143的栅极上的电荷累积速率。这进而增大主要FET 141的栅极上的电荷累积速率，其加速由照明源160所生成的结果得到的照明脉冲的缓变率。以此方式，VAMP在给定的脉冲持续时间内控制照明脉冲的峰值幅度。
在另一方面中，主控制器被配置成生成多个脉冲命令信号，其各自被传送到不同的集成LIDAR测量设备。每个返回脉冲接收器IC基于所接收的脉冲命令信号来生成对应的脉冲触发信号。
图11-13描绘了3D LIDAR系统，其包括多个集成LIDAR测量设备。在一些实施例中，在每个集成LIDAR测量设备的点火（firing）之间设置延迟时间。在一些示例中，所述延迟时间大于测量脉冲序列向和从位于LIDAR设备的最大射程处的对象的飞行时间。以此方式，在任何集成LIDAR测量设备之间不存在任何串扰。在一些其它示例中，在从另一集成LIDAR测量设备发射的测量脉冲已有时间返回到LIDAR设备之前，从一个集成LIDAR测量设备发射测量脉冲。在这些实施例中，注意确保在由每个射束询问的周围环境的区域之间存在充足的空间分离，以避免串扰。
图11是一图解，其图示了在一个示例性操作场景中的3D LIDAR系统100的实施例。3D LIDAR系统100包括下外壳101和上外壳102，所述上外壳102包括由如下材料所构造的半球形壳体元件103：所述材料对于红外光（例如具有在700到1700纳米的光谱范围内的波长的光）是透明的。在一个示例中，半球形壳体元件103对于具有以905纳米为中心的波长的光是透明的。
如图11中所描绘的，光105的多个射束通过半球形壳体元件103、在从中央轴104所测量的角范围α之上从3D LIDAR系统100发射。在图11中所描绘的实施例中，光的每个射束被投射到由x和y轴所限定的平面上、在与彼此间隔开的多个不同位置处。例如，射束106被投射到xy平面上、在位置107处。
在图11中所描绘的实施例中，3D LIDAR系统100被配置成绕中央轴104扫描光105的所述多个射束中的每一个。被投射到xy平面上的光的每个射束描画以中央轴104与xy平面的相交点为中心的圆形图案。例如，随着时间的过去，被投射到xy平面上的射束106描出以中央轴104为中心的圆形轨迹108。
图12是一图解，其图示了在一个示例性操作场景中的3D LIDAR系统10的另一实施例。3D LIDAR系统10包括下外壳11和上外壳12，所述上外壳12包括由如下材料所构造的圆柱形壳体元件13：所述材料对于红外光（例如具有在700到1700纳米的光谱范围内的波长的光）是透明的。在一个示例中，圆柱形壳体元件13对于具有以905纳米为中心的波长的光是透明的。
如图12中所描绘的，光15的多个射束通过圆柱形壳体元件13、在角范围β之上从3DLIDAR系统100发射。在图12中所描绘的实施例中，图示了光的每个射束的主射线。光的每个射束在多个不同的方向上向外投射到周围环境中。例如，射束16被投射到周围环境中的位置17上。在一些实施例中，从系统10发射的光的每个射束轻微发散。在一个示例中，从系统10发射的光的射束在自系统10有100米的距离处照明了直径为20厘米的斑点大小。以此方式，照明光的每个射束是从系统10发射的照明光的锥体。
在图12中所描绘的实施例中，3D LIDAR系统10被配置成绕中央轴14扫描光15的所述多个射束中的每一个。为了图示的目的，光15的射束在相对于3D LIDAR系统10的非旋转坐标系的一个角定向中被图示，光15’的射束在相对于所述非旋转坐标系的另一角定向中被图示。在光15的射束绕中央轴14旋转时，被投射到周围环境中的光的每个射束（例如与每个射束相关联的照明光的每个锥体）在它绕中央轴14被扫掠时照明与锥体形状的照明射束对应的环境体积。
图13描绘了在一个示例性实施例中的3D LIDAR系统100的分解视图。3D LIDAR系统100此外包括绕中央轴104旋转的光发射/收集引擎112。在图13中所描绘的实施例中，光发射/收集引擎112的中央光学轴117以相对于中央轴104的角度θ倾斜。如图13中所描绘的，3D LIDAR系统100包括被装配在相对于下外壳101的固定定位中的固定电子板110。旋转电子板111被布置在固定电子板110的上方，并且被配置成以预定的旋转速度（例如多于每分钟200转）相对于固定电子板110而旋转。电功率信号和电子信号通过一个或多个变换器、电容性或光学元件而在固定电子板110与旋转电子板111之间被传送，从而导致这些信号的无接触传送。光发射/收集引擎112相对于旋转电子板111被固定地定位，并且因而以预定的角速度ω绕中央轴104旋转。
如图13中所描绘的，光发射/收集引擎112包括集成LIDAR测量设备113的阵列。在一个方面中，每个集成LIDAR测量设备包括被集成到公共基板（例如印刷电路板或其它电路板）上的光发射元件、光检测元件、以及相关联的控制和信号调节电子器件。
从每个集成LIDAR测量设备所发射的光通过一系列光学元件116，所述光学元件116使所发射的光准直以生成从3D LIDAR系统投射到环境中的照明光的射束。以此方式，各自从不同的LIDAR测量设备所发射的光105的射束的阵列从3D LIDAR系统100被发射，如图11中所描绘的那样。一般地，任何数目的LIDAR测量设备可以被布置成从3D LIDAR系统100同时发射任何数目的光射束。从环境中的对象所反射的光由于其通过特定LIDAR测量设备的照明而被光学元件116收集。所收集的光通过光学元件116，其中它被聚焦到相同的、特定LIDAR测量设备的检测元件上。以此方式，与通过由不同LIDAR测量设备所生成的照明而对环境的不同部分的照明相关联的所收集的光被分离地聚焦到每个对应的LIDAR测量设备的检测器上。
图14更详细地描绘了光学元件116的视图。如图14中所描绘的，光学元件116包括四个透镜元件116A-D，所述四个透镜元件116A-D被布置成将所收集的光118聚焦到集成LIDAR测量设备113的阵列的每个检测器上。在图14中所描绘的实施例中，通过光学器件116的光从镜124被反射，并且被指引到集成LIDAR测量设备113的阵列的每个检测器上。在一些实施例中，光学元件116中的一个或多个由一种或多种如下材料来被构造：所述材料吸收在预定波长范围外的光。所述预定波长范围包括由集成LIDAR测量设备113的阵列所发射的光的波长。在一个示例中，透镜元件中的一个或多个由塑料材料构造，所述塑料材料包括着色剂添加剂，用于吸收具有比通过集成LIDAR测量设备113的阵列中的每一个所生成的红外光更小的波长的光。在一个示例中，着色剂是自Aako BV（荷兰的）可得到的Epolight 7276A。一般地，任何数目的不同着色剂可以被添加到光学器件116的任何塑料透镜元件，用于过滤掉不期望的光谱。
图15描绘了光学器件116的剖视图，用于图示所收集的光118的每个射束的成形。
以此方式，LIDAR系统、诸如图2中所描绘的3D LIDAR系统10以及图11中所描绘的系统100包括多个集成LIDAR测量设备，其各自从LIDAR设备往周围环境中发射照明光的脉冲射束，并且测量从周围环境中的对象所反射的返回光。
在一些实施例、诸如参考图11和图12所描述的实施例，集成LIDAR测量设备的阵列被装配到LIDAR设备的旋转框架。该旋转框架相对于LIDAR设备的基础框架而旋转。然而，一般地，集成LIDAR测量设备的阵列可以相对于LIDAR设备的基础框架用任何合适的方式（例如平衡环、摇摄（pan）/倾斜等等）可移动或固定。
在一些其它实施例中，每个集成LIDAR测量设备包括射束指向元件（例如扫描镜、MEMS镜等等），所述射束指向元件扫描由集成LIDAR测量设备所生成的照明射束。
在一些其它实施例中，两个或更多集成LIDAR测量设备各自朝向扫描镜设备（例如MEMS镜）发射照明光的射束，所述扫描镜设备以不同的方向将射束反射到周围的环境中。
在另外的方面中，一个或多个集成LIDAR测量设备与光学相位调制设备进行光学通信，所述光学相位调制设备在不同的方向上指引由所述一个或多个集成LIDAR测量设备所生成的（多个）照明射束。所述光学相位调制设备是有源设备，其接收控制信号，所述控制信号使得光学相位调制设备改变状态并且因而改变从光学相位调制设备所衍射的光的方向。以此方式，由所述一个或多个集成LIDAR设备所生成的（多个）照明射束通过多个不同的定向被扫描并且有效地询问在被测量的周围的3D环境。被投射到周围环境中的所衍射的射束与环境中的对象交互。每个相应的集成LIDAR测量设备基于从对象所收集的返回光来测量在LIDAR测量系统与所检测的对象之间的距离。光学相位调制设备被布置在集成LIDAR测量设备与周围环境中在被测量的对象之间的光学路径中。因而，照明光和对应的返回光二者通过光学相位调制设备。
图16图示了适合用于通过如本文中所述的集成LIDAR测量设备实现的方法300的流程图。在一些实施例中，集成LIDAR测量设备130可根据图16中所图示的方法300而操作。然而，一般地，方法300的执行不限于参考图1所述的集成LIDAR测量设备130的实施例。这些图示和对应的解释作为示例被提供，因为可以设想许多其它实施例和操作示例。
在框301中，由被装配到印刷电路板的基于氮化镓（GaN）的照明驱动器集成电路（IC）响应于脉冲触发信号来提供电功率的脉冲。
在框302中，响应于所述电功率的脉冲而从被装配到印刷电路板的照明源发射照明光的测量脉冲。
在框303中，检测光的返回脉冲。返回脉冲是从被对应的测量脉冲所照明的周围环境中的位置所反射的测量脉冲的量。
在框304中，由被装配到印刷电路板的返回脉冲接收器IC基于所检测的光的返回脉冲来确定测量脉冲从LIDAR设备到三维环境中的测量位置并且回到LIDAR设备的飞行时间。
如本文中所述的计算系统可以包括但不限于个人计算机系统、大型计算机系统、工作站、图像计算机、并行处理器、或本领域中已知的任何其它设备。通常，术语“计算系统”可以宽泛地被定义成包括具有一个或多个处理器的任何设备，所述处理器执行来自存储器介质的指令。
实现诸如本文中所述的那些之类的方法的程序指令可以通过传送介质、诸如导线、线缆或无线传送链路来被传送。程序指令被存储在计算机可读介质中。示例性的计算机可读介质包括只读存储器、随机存取存储器、磁碟或光碟、或磁带。
在一个或多个示例性实施例中，所述的功能可以被实现在硬件、软件、固件或其任何组合中。如果被实现在软件中，则功能可以被存储在计算机可读介质上或通过作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码而被传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质二者，所述通信介质包括促进将计算机程序从一个地方传递到另一个地方的任何介质。存储介质可以是能被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为示例而不是限制，这样的计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光碟存储装置、磁碟存储装置或其它磁性存储设备，或任何其它介质，其能够用于承载或存储以指令或数据结构的形式的所期望的程序代码构件并且其能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问。而且，任何连接被恰当地称为计算机可读介质。例如，如果软件通过使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字订户线（DSL）或无线技术、诸如红外、无线电和微波而被从网站、服务器、或其它远程源传送，那么所述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或无线技术、诸如红外、无线电和微波被包括在介质的定义中。如本文中所使用的碟和盘包括压缩盘（CD）、激光盘、光盘、数字通用盘（DVD）、软碟和蓝光盘，其中碟通常磁性地重现数据，而盘光学地利用激光来重现数据。以上的组合应当也被包括在计算机可读介质的范围内。
尽管以上为了教学目的而描述了某些特定实施例，但是本专利文档的教导具有一般可适用性并且不限于上述特定实施例。因此，所述的实施例的各种特征的各种修改、改编和组合可以在不偏离如权利要求中所阐明的本发明的范围的情况下被实践。

Claims (26)

1.一种集成LIDAR测量设备，包括：
被装配到印刷电路板的照明源；以及
被装配到印刷电路板的基于氮化镓（GaN）的照明驱动器集成电路（IC），所述照明驱动器IC电耦合到照明源和第一电功率源，其中所述照明驱动器IC被配置成响应于脉冲触发信号而选择性地将照明源电耦合到第一电功率源，从而使得所述照明源发射照明光的测量脉冲。
2.根据权利要求1所述的集成LIDAR测量设备，其中所述第一电功率源跨第一电功率源的第一节点和第二节点来提供第一电压，其中所述照明源的第一节点被电耦合到电功率源的第一节点，其中所述照明驱动器IC被电耦合到照明源的第二节点和第一电功率源的第二节点，并且其中所述照明驱动器IC被配置成响应于脉冲触发信号而选择性地将照明源的第二节点电耦合到第一电功率源的第二节点。
3.根据权利要求2所述的集成LIDAR测量设备，其中所述基于GaN的照明驱动器IC包括：
第一场效应晶体管（FET），其具有源极、被耦合到第二电功率源的第一节点的漏极、以及被配置成接收栅极充电控制信号的栅极；
第二FET，其具有被耦合到第一FET的源极的漏极、被耦合到第二电功率源的第二节点的源极、以及被配置成接收栅极放电控制信号的栅极；以及
第三FET，其具有被耦合到第一FET的源极和第二FET的漏极的栅极、被耦合到照明源的第二节点的漏极、以及被耦合到第一电功率源的第二节点的源极，其中所述栅极充电控制信号使得第三FET的栅极被选择性地耦合到第二电功率源的第一节点，并且其中所述栅极放电控制信号使得第三FET的栅极被选择性地耦合到第二电功率源的第二节点。
4.根据权利要求2所述的集成LIDAR测量设备，此外包括：
第一场效应晶体管（FET），其具有源极、被耦合到第二电功率源的第一节点的漏极、以及被配置成接收栅极充电控制信号的栅极；
第二FET，其具有被耦合到第一FET的源极的漏极、被耦合到第二电功率源的第二节点的源极、以及被配置成接收栅极放电控制信号的栅极；以及
第一多个FET，其各自具有被耦合到照明源的第二节点的漏极、被耦合到第一电功率源的第二节点的源极、以及被选择性地耦合到第一FET的源极和第二FET的漏极的栅极。
5.根据权利要求4所述的集成LIDAR测量设备，其中FET选择信号确定所述第一多个FET中每一个的栅极是否被电耦合到第一FET的源极和第二FET的漏极。
6.根据权利要求5所述的集成LIDAR测量设备，其中所述第一多个FET中每一个的栅极基于FET选择信号的第一位而被选择性地耦合到第一FET的源极和第二FET的漏极，并且此外包括：
第二多个FET，其各自具有被耦合到照明源的第二节点的漏极、被耦合到第一电功率源的第二节点的源极、以及基于FET选择信号的第二位而被选择性地耦合到第一FET的源极和第二FET的漏极的栅极。
7.根据权利要求6所述的集成LIDAR测量设备，其中所述第一多个FET是与所述第二多个FET不同数目的FET。
8.根据权利要求1所述的集成LIDAR测量设备，其中所述基于GaN的照明驱动器IC包括功率节省控制模块，所述功率节省控制模块基于脉冲触发信号而向所述基于GaN的照明驱动器IC的一部分供给受控量的电功率。
9.根据权利要求8所述的集成LIDAR测量设备，其中所述基于GaN的照明驱动器IC的该部分包括以下各项中的任一个：脉冲幅度控制电路、脉冲终止发生器；以及FET选择电路。
10.根据权利要求8所述的集成LIDAR测量设备，其中所述功率节省控制模块包括：
电阻器，其具有第一节点和第二节点，其中在所述电阻器的第一节点处供给脉冲触发信号；
电容器，其具有被耦合到所述电阻器的第一节点的第一节点以及被耦合到第二电功率源的第二节点的第二节点；
第一FET，其具有被耦合到所述电容器的第二节点的源极、被耦合到所述电阻器的第二节点的栅极、以及漏极；以及
第二FET，其具有被耦合到所述第一FET的漏极的栅极、被耦合到第二电功率源的第一节点的漏极，其中在所述第二FET的源极处提供受控量的电功率。
11.根据权利要求1所述的集成LIDAR测量设备，其中所述基于GaN的照明驱动器IC包括脉冲发起信号发生器，所述脉冲发起信号发生器基于脉冲触发信号而向基于GaN的照明驱动器IC的一部分生成脉冲发起信号。
12.根据权利要求11所述的集成LIDAR测量设备，其中所述脉冲发起信号发生器包括：
电阻器，其具有第一节点和第二节点，其中所述第一节点被耦合到第二电功率源的第一节点；
FET，其具有被耦合到所述第二电功率源的第二节点的源极、被耦合到所述电阻器的第二节点的漏极、以及栅极，其中在所述FET的栅极处提供脉冲触发信号，并且其中在所述FET的漏极处提供脉冲发起信号。
13.根据权利要求11所述的集成LIDAR测量设备，其中所述基于GaN的照明驱动器IC包括脉冲终止信号发生器，所述脉冲终止信号发生器基于脉冲触发信号而向基于GaN的照明驱动器IC的一部分生成脉冲终止信号，其中在所述脉冲发起信号与脉冲终止信号之间的延迟基于被提供到基于GaN的照明驱动器IC的脉冲宽度控制信号。
14.根据权利要求1所述的集成LIDAR测量设备，其中所述基于GaN的照明驱动器IC包括脉冲幅度控制电路，所述脉冲幅度控制电路基于被提供到基于GaN的照明驱动器IC的幅度控制信号来控制照明光的测量脉冲的幅度。
15.根据权利要求14所述的集成LIDAR测量设备，其中所述脉冲幅度控制电路包括：
第一电阻器，其具有第一节点和第二节点，其中在所述第一电阻器的第一节点上提供脉冲幅度控制信号；
FET，其具有源极、被耦合到所述第一电阻器的第二节点的栅极、以及被耦合到第二电功率源的节点的漏极；
第二电阻器，其具有被耦合到所述FET的源极的第一节点以及被耦合到充电控制FET的栅极的第二节点；以及
电容器，其具有被耦合到所述第一电阻器的第二节点的第一节点以及被耦合到所述第二电阻器的第二节点的第二节点。
16.根据权利要求1所述的集成LIDAR测量设备，此外包括：
被装配到印刷电路板的光电检测器，所述光电检测器被配置成检测光的返回脉冲并且生成对所检测到的返回脉冲进行指示的输出信号，其中所述返回脉冲是从被对应的测量脉冲所照明的周围环境中的位置所反射的测量脉冲的量；
被装配到所述印刷电路板的返回脉冲接收器IC，所述返回脉冲接收器被配置成基于所述输出信号来确定测量脉冲从LIDAR设备到三维环境中的测量位置并且回到LIDAR设备的飞行时间，其中所述返回脉冲接收器IC生成脉冲触发信号并且将脉冲触发信号传送到基于GaN的照明驱动器IC。
17.一种LIDAR测量系统，包括：
多个集成LIDAR测量设备，其各自包括：
被装配到印刷电路板的照明源；
被装配到印刷电路板的基于氮化镓（GaN）的照明驱动器集成电路（IC），所述照明驱动器IC电耦合到照明源和第一电功率源，其中所述照明驱动器IC被配置成响应于脉冲触发信号而选择性地耦合照明源与电功率源，从而使得所述照明源发射照明光的测量脉冲；以及
被装配到所述印刷电路板的返回脉冲接收器IC，返回脉冲接收器被配置成确定测量脉冲从LIDAR设备到三维环境中的测量位置并且回到LIDAR设备的飞行时间，其中所述返回脉冲接收器IC生成脉冲触发信号并且将脉冲触发信号传送到基于GaN的照明驱动器IC；以及
主控制器，其被配置成生成多个脉冲命令信号，其各自被传送到所述多个集成LIDAR测量设备中的不同集成LIDAR测量设备，其中每个返回脉冲接收器IC基于所接收的脉冲命令信号来生成对应的脉冲触发信号。
18.根据权利要求17所述的LIDAR测量系统，其中所述基于GaN的照明驱动器IC包括脉冲幅度控制电路，所述脉冲幅度控制电路基于从返回脉冲接收器IC被传送到基于GaN的照明驱动器IC的幅度控制信号来控制照明光的测量脉冲的幅度。
19.根据权利要求17所述的LIDAR测量系统，其中所述基于GaN的照明驱动器IC响应于脉冲触发信号而生成脉冲发起信号和脉冲终止信号，并且其中在所述脉冲发起信号与脉冲终止信号之间的延迟基于从返回脉冲接收器IC被传送到基于GaN的照明驱动器IC的脉冲宽度控制信号。
20.根据权利要求17所述的LIDAR测量系统，所述基于GaN的照明驱动器IC包括多个场效应晶体管（FET），其各自被配置成选择性地耦合照明源和电功率源，其中FET选择信号确定选择性地耦合照明源和电功率源的所述多个FET的数目，并且其中所述FET选择信号从返回脉冲接收器IC被传送到基于GaN的照明驱动器IC。
21.一种集成LIDAR测量设备，包括：
被装配到印刷电路板的照明源，所述照明源被配置成提供照明光的测量脉冲；
装配到印刷电路板的基于氮化镓（GaN）的照明驱动器集成电路（IC），所述照明驱动器IC电耦合到照明源，其中所述照明驱动器IC被配置成使得照明源响应于脉冲触发信号而提供照明光的测量脉冲；
被装配到印刷电路板的光电检测器，所述光电检测器被配置成检测由于在照明源与光电检测器之间的串扰所致的照明光的测量脉冲的第一量以及从被测量脉冲的第二量所照明的周围环境中的位置反射的光的有效返回脉冲；以及
被装配到所述印刷电路板的返回脉冲接收器IC，所述返回脉冲接收器IC被配置成在检测到所述测量脉冲的第一量时的时间与检测到所述光的有效返回脉冲时的时间之间的时间差。
22.一种方法，包括：
响应于脉冲触发信号、从被装配到印刷电路板的基于氮化镓（GaN）的照明驱动器集成电路（IC）提供电功率的脉冲；
响应于来自被装配到印刷电路板的照明源的电功率的脉冲而发射照明光的测量脉冲；
检测光的返回脉冲，其中所述返回脉冲是从被对应的测量脉冲所照明的周围环境中的位置所反射的测量脉冲的量；以及
基于所检测到的光返回脉冲来确定测量脉冲从LIDAR设备到三维环境中的测量位置并且回到LIDAR设备的飞行时间，所述确定通过被装配到所述印刷电路板的返回脉冲接收器IC来被执行。
23.根据权利要求22所述的方法，此外包括：
基于所述脉冲触发信号来控制被供给到以下各项中任一个的电功率的量：基于GaN的照明驱动器IC的脉冲幅度控制电路、脉冲终止发生器、以及FET选择电路。
24.根据权利要求22所述的方法，其中通过由所述基于GaN的照明驱动器IC所生成的脉冲发起信号和脉冲终止信号来确定电功率的脉冲的持续时间，其中在所述脉冲发起信号与脉冲终止信号之间的延迟基于从返回脉冲接收器IC被传送到基于GaN的照明驱动器IC的脉冲宽度控制信号。
25.根据权利要求22所述的方法，其中所述基于GaN的照明驱动器IC包括脉冲幅度控制电路，所述脉冲幅度控制电路基于从返回脉冲接收器IC被传送到基于GaN的照明驱动器IC的幅度控制信号来控制照明光的测量脉冲的幅度。
26.根据权利要求22所述的方法，其中所述脉冲触发信号从返回脉冲接收器IC被传送到基于GaN的照明驱动器IC。
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