CN111051916A - 具有共同对准的传输和接收路径的lidar - Google Patents

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Abstract

一个示例系统包括发射光的光源。该系统还包括波导，该波导将发射的光从波导的第一侧面朝向与第一侧面相对的波导的第二侧面引导。波导具有在第一侧面和第二侧面之间延伸的第三侧面。该系统还包括反射镜，该反射镜将引导的光朝向波导的第三侧面反射。反射的光的至少一部分传播出波导并朝向场景传播。该系统还包括光检测器以及将来自场景的光朝向波导和光检测器聚焦的透镜。

Description

具有共同对准的传输和接收路径的LIDAR
相关申请的交叉引用
本申请要求于2017年9月5日提交的美国专利申请第15/695,755号的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
背景技术
除非本文另外指出，否则本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，并且并不由于包含在本部分中而被承认为是现有技术。
诸如光电二极管、单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)或其他类型的雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)之类的光检测器可用于检测传播到其表面上的光(例如，通过输出指示光强度的电信号，诸如电压或电流)。许多类型的此类设备是由诸如硅的半导体材料制成的。为了在较大的几何区域上检测光，可以将多个光检测器布置为阵列。这些阵列有时称为硅光电倍增器(silicon photomultiplier，SiPM)或多像素光子计数器(multi-pixel photon counter，MPPC)。
上述一些布置对强度相对较低的光敏感，从而增强了它们的检测质量。然而，这可能导致上述布置也极易受到不利的背景影响(例如，来自外部源的外来光可能影响光检测器的测量)。
发明内容
在一个示例中，一种系统包括发射光的光源。该系统还包括波导，该波导将发射的光从该波导的第一侧面引导至与该第一侧面相对的波导的第二侧面。波导具有在第一侧面和第二侧面之间延伸的第三侧面。该系统还包括反射镜，该反射镜将引导的光朝向波导的第三侧面反射。反射的光的至少一部分朝向场景传播出波导。该系统还包括光检测器。该系统还包括透镜，其将来自场景的光朝向波导和光检测器聚焦。
在另一个示例中，系统包括发射光的光源。该系统还包括波导，该波导具有输入端和与该输入端相对的一个或多个输出端。波导将发射的光从输入端引导到一个或多个输出端。波导具有从输入端延伸到一个或多个输出端的给定侧面。该系统还包括一个或多个反射镜，其将引导的光的至少一部分朝向波导的给定侧面反射。反射的光传播出波导。该系统还包括透镜，其将传播出波导的反射的光朝向场景指引。该系统还包括一个或多个光检测器阵列。透镜将来自场景的光朝向波导和一个或多个光检测器阵列聚焦。
在又一个示例中，方法涉及朝向波导的第一侧面发射光。该方法还涉及在波导内部将发射的光从第一侧面引导到与该第一侧面相对的波导的第二侧面。该方法还涉及将引导的光朝向波导的第三侧面反射。反射的光的至少一部分传播出波导的第三侧面并朝向场景传播。该方法还涉及经由透镜将来自场景的光聚焦到波导和光检测器上。
在又一个示例中，系统包括用于朝向波导的第一侧面发射光的装置。该系统还包括用于在波导内部将发射的光从第一侧面引导到与该第一侧面相对的波导的第二侧面的装置。该系统还包括用于将引导的光朝向波导的第三侧面反射的装置。反射的光的至少一部分朝向场景传播出波导的第三侧面。该系统还包括用于经由透镜将来自场景的光聚焦到波导和光检测器上的装置。
前述发明内容仅是说明性的，而无意以任何方式进行限制。除了上述说明性方面、实施例和特征之外，通过参考附图和以下详细描述，其他方面、实施例和特征将变得显而易见。
附图说明
图1A是根据示例实施例的包括光圈(aperture)的系统的图示。
图1B是图1A的系统的另一个图示。
图2A是根据示例实施例的LIDAR设备的简化框图。
图2B示出了图2A的LIDAR设备的透视图。
图3A是根据示例实施例的包括波导的系统的图示。
图3B示出了图3A的系统的截面图。
图4A示出了根据示例实施例的包括多个波导的系统的第一截面图。
图4B示出了图4A的系统的第二截面图。
图4C示出了图4A的系统的第三截面图。
图4D示出了图4A的系统的第四截面图。
图5示出了根据示例实施例的包括波导的另一系统的截面图。
图6示出了根据示例实施例的包括波导的又一个系统的截面图。
图7是根据示例实施例的方法的流程图。
具体实施方式
本文描述的任何示例实施例或特征不是必须被解释为比其他实施例或特征优选或有利。本文描述的示例实施例并不意味着是限制性的。将容易理解的是，所公开的实施方式的某些方面可以以多种不同的配置来布置和组合。此外，附图中所示的特定布置不应视为是限制性的。应当理解，其他实施方式可以包括给定图中所示的更多或更少的每个元件。另外，一些示出的元件可以被组合或省略。类似地，示例实施方式可以包括图中未示出的元件。
I.概述
示例实施方式可以关于涉及使用一个或多个光检测器检测光的设备、系统和方法。在一些示例中，光检测器可以是光检测和测距(light detection and ranging，LIDAR)设备的感测组件。
一个示例系统包括透镜。透镜可用于聚焦来自场景的光。然而，透镜也可以聚焦并非意图被系统观察到的背景光(例如，阳光)。为了选择性地过滤光(即，将背景光与对应于场景内的信息的光分开)，可以在透镜后面放置不透明材料(例如，选择性蚀刻的金属、部分被掩模覆盖的玻璃基板等)。在各种实施例中，不透明材料可以成形为平板(slab)、薄膜(sheet)或其他各种形状。在不透明材料内，可以限定光圈。通过这种布置，可以选择透镜聚焦的光的一部分或全部传输通过光圈。
在传输通过光圈的光的传播方向上，系统可以包括光检测器阵列(例如SPAD等)，其被布置成检测传输通过光圈的聚焦的光的至少一部分。
该系统还可以包括发射光的光源以及在波导的输入端处接收发射的光的波导。波导将发射的光从输入端引导到与输入端相对的波导的输出端。波导具有从输入端延伸到输出端的给定侧面。波导使发射的光的至少一部分离开给定侧面并朝向透镜传输。通常，波导的输出端可沿着从透镜传播到光检测器阵列的聚焦的光的传播路径放置。在一个实施例中，从波导传输出去的发射的光传播通过的光圈可以与聚焦的光通过其朝向光检测器阵列传输的光圈相同。
为了促进引导的光从波导的给定侧面向外传播，在一些示例中，该系统可以包括沿着引导的光在波导内部传播的传播路径设置的反射镜。反射镜可以朝向波导的给定侧面倾斜。这样，反射镜可以将引导的光(或其一部分)朝向给定侧面的特定区域反射，该特定区域与聚焦的光朝向光检测器阵列传播的路径共同对准(co-aligned)。例如，该特定区域可以邻近由不透明材料限定的光圈。
因此，在一个示例布置中，系统可通过按照延伸通过波导、光圈和透镜的传输路径指引发射的光来对场景照明。该系统还可以按照延伸通过相同透镜和光圈的接收路径来接收来自照明的场景的发射的光的反射。因此，在该示例中光的传输路径和接收路径可以是共同对准的(例如，与相同的或类似的各自的视野相关联)。
因为传输路径与接收路径在空间上对准，所以示例系统可以减少(或防止)与视差相关联的光学扫描畸变。例如，如果传输路径和接收路径替代地相对于彼此在空间上偏移(例如，具有不同的各自的观察方向或指向方向等)，则场景的扫描表示可能会受到诸如视差之类的光学畸变的影响。
其他方面、特征、实施方式、配置、布置和优点也是可能的。
II.示例系统和设备
图1A是根据示例实施例的包括光圈的系统100的图示。如图所示，系统100包括光检测器(由检测器112和114例示)的阵列110、限定在不透明材料120内的光圈120a以及透镜130。系统100可以测量场景内物体198反射或散射的光102。在一些情况下，光102还可包括直接从背景源(未示出)朝向透镜130传播的光。在一些示例中，系统100可以被包括在光检测和测距(LIDAR)设备中。例如，LIDAR设备可以用于自动驾驶车辆的导航。此外，在一些实施例中，系统100或其部分可以被包含在除了通过透镜130外不暴露于外来光的区域内。这可以减少到达阵列110中的检测器的(可能影响测量的)环境光的量。
阵列110包括由检测器112和114例示的光检测器的布置。在各种实施例中，阵列110可具有不同的形状。如图所示，阵列110具有矩形形状。然而，在其他实施例中，阵列110可以是圆形的或可以具有不同的形状。可以根据从光圈120a发散的光110的预期横截面面积来选择阵列110的大小。例如，阵列110的大小可以基于阵列110与光圈120a之间的距离、光圈120a与透镜130之间的距离、光圈120a的尺寸、透镜130的光学特性以及其他因素。在一些实施例中，阵列110可以是可移动的。例如，阵列110的位置可以是可调整的，以使其更接近光圈120a或更远离光圈120a。为此，例如，阵列110可以安装在能够以一维、二维或三维平移的电平台上。
此外，在一些实施方式中，阵列110可将一个或多个输出提供到计算设备或逻辑电路。例如，配备微处理器的计算设备可以从阵列110接收电信号，该电信号指示入射在阵列110上的光102的强度。然后，计算设备可以使用电信号来确定关于物体198的信息(例如，物体198与系统100之间的距离等)。在一些实施例中，阵列110内的一些或所有光检测器可以彼此并联互连。为此，例如，取决于阵列110内的光检测器的特定布置和类型，阵列110可以是SiPM或MPPC。通过以并联电路配置连接光检测器，例如，来自光检测器的输出可以被组合以有效地增加在其中可以检测光102中的光子的检测区域(例如，图1A中示出的阵列110的阴影区域)。
光检测器112、114等可以包括各种类型的光检测器。在一示例中，检测器112、114等包括SPAD。SPAD可以在反向偏置的p-n结(即二极管)内采用雪崩击穿来增加SPAD上给定入射照明的输出电流。此外，SPAD可能够为单个入射光子产生多个电子-空穴对。在另一个示例中，光检测器112、114等可以包括线性模式雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)。在一些情况下，APD或SPAD可以被偏置在雪崩击穿电压之上。这样的偏置条件可以创建具有大于一的环路增益的正反馈环路。此外，偏置在阈值雪崩击穿电压之上的SPAD可以是单光子敏感的。在其他示例中，光检测器112、114等可以包括光敏电阻、电荷耦合器件(charge-coupled device，CCD)、光伏电池和/或任何其他类型的光检测器。
在一些实施方式中，阵列110可包括跨阵列的多于一种类型的光检测器。例如，阵列110可以被配置为检测光102的多个预定义的波长。为此，例如，阵列110可以包括对某一范围的波长敏感的一些SPAD以及对另一不同范围的波长敏感的其他SPAD。在一些实施例中，光检测器110可以对400nm至1.6μm之间的波长(可见波长和/或红外波长)敏感。此外，光检测器110在给定实施例内或跨各种实施例可具有各种不同的大小和形状。在一些实施例中，光检测器112、114等可以包括SPAD，其封装大小为阵列110的面积的1％、.1％或.01％。
不透明材料120(例如，掩模等)可以阻挡被透镜130聚焦的来自场景的光102的一部分(例如，背景光)被传输到阵列110。例如，不透明材料120可以被配置为阻挡可能不利地影响由阵列110执行的测量的准确性的某些背景光。可替代地或附加地，不透明材料120可以阻挡在检测器112、114等的可检测的波长范围内的光。在一示例中，不透明材料120可通过吸收入射光的一部分来阻挡传输。在另一个示例中，不透明材料120可以通过反射入射光的一部分来阻挡传输。不透明材料120的示例实施方式的非穷举性列表包括蚀刻金属、聚合物基板、双轴取向聚对苯二甲酸乙二醇酯(biaxially-oriented polyethyleneterephthalate，BoPET)薄膜或覆盖有不透明掩模的玻璃以及其他可能性。在一些示例中，不透明材料120、并且因此光圈120a可以位于透镜130的焦平面处或附近。
光圈120a在不透明材料120内提供端口，光102(或其一部分)可以通过该端口传输。光圈120a可以以各种方式限定在不透明材料120内。在一实例中，可以蚀刻不透明材料120(例如，金属等)以限定光圈120a。在另一示例中，不透明材料120可以被配置为覆盖有掩模的玻璃基板，并且该掩模可以包括限定光圈120a的间隙(例如，经由光刻法等)。在各种实施例中，光圈120a可以至少对于光检测器112、114等的可检测的光的波长部分透明或全部透明。例如，在不透明材料120是覆盖有掩模的玻璃基板的情况下，光圈120a可以被限定为玻璃基板的未被掩模覆盖的部分，使得光圈120a不是完全中空的而是由玻璃组成。因此，在一些情况下，光圈120a可以对光102的一个或多个波长几乎透明但并非完全透明(例如，玻璃基板通常不是100％透明的)。可替代地，在一些情况下，光圈120a可以形成为不透明材料120的中空区域。
在一些示例中，光圈120a(与不透明材料120结合)可以被配置为在焦平面处在空间上过滤来自场景的光102。为此，例如，光102可以聚焦到沿着不透明材料120的表面的焦平面上，并且光圈120a可以仅允许聚焦的光的一部分传输到阵列110。这样，光圈120a可以表现为光学针孔。在一实施例中，光圈120a可具有在.02mm2与.06mm2之间的横截面面积(例如，.04mm2)。在其他实施例中，取决于各种因素，诸如透镜130的光学特性、到阵列110的距离、阵列110中的光检测器的噪声抑制特性等，光圈120a可以具有不同的横截面面积。
因此，尽管如上关于光圈120a使用的术语“光圈”可以描述不透明材料中的、光可以通过其传输的凹口或孔，但是要注意，术语“光圈”可以包括一系列广泛的光学特征。在一个示例中，如在整个说明书和权利要求书中所使用的，术语“光圈”可以附加地涵盖在不透明材料内限定的透明或半透明结构，光可以通过该透明或半透明结构至少部分地传输。在另一示例中，术语“光圈”可以描述以其他方式选择性地限制光的通过(例如，通过反射或折射)的结构，诸如被不透明材料包围的反射镜。在一个示例实施例中，被不透明材料包围的反射镜阵列可以被布置成在某方向上反射光，从而限定一反射部分，其可以被称为“光圈”。
尽管光圈120a被显示为具有矩形形状，但是要注意，光圈120a可具有不同的形状，诸如圆形、环形、椭圆形等等。在一些示例中，光圈120a可以可替代地具有不规则的形状，该不规则的形状被专门设计以解决系统100内的光学像差。例如，锁孔形光圈可以帮助解决在发射器(例如，发射光102的光源)和接收器(例如，透镜130和阵列110)之间发生的视差。例如，如果发射器和接收器不是位于相同位置，则可能会发生视差。其他不规则光圈形状也是可能的，诸如与预期在特定场景内的特定物体相对应的特定形状的光圈或选择光102的特定偏振(例如，水平偏振或垂直偏振)的不规则光圈。
透镜130可以将来自场景的光102聚焦到光圈120a所放置的焦平面上。通过这种布置，在透镜130处从场景收集的光强度可以被聚焦为具有光102被投射到其上的减小的横截面面积(即，增加光102的空间功率密度)。例如，在其他示例中，透镜130可包括会聚透镜、双凸透镜和/或球面透镜。可替代地，透镜130可以被实现为一个接一个放置的连续的一组透镜(例如，使光在第一方向上聚焦的双凸透镜和使光在第二方向上聚焦的附加的双凸透镜)。其他类型的透镜和/或透镜布置也是可能的。另外，系统100可以包括位于透镜130附近的其他光学元件(例如，反射镜等)，以帮助将入射到透镜130上的光102聚焦到不透明材料120上。
物体198可以是放置在系统100周围的场景内的任何物体。在系统100被包括在LIDAR设备中的实施方式中，物体198可以由发射光(其一部分可以作为光102返回)的LIDAR传输器照明。在LIDAR设备用于自动驾驶车辆上的导航的示例实施例中，物体198可以是或可以包括行人、其他车辆、障碍物(例如，树木、杂物等)或路标等等。
如上文所提及的，光102可以被物体198反射或散射，被透镜130聚焦，传输通过不透明材料120中的光圈120a，并由阵列110中的光检测器测量。这一序列可以(例如，在LIDAR设备中)发生以确定关于物体198的信息。在一些实施例中，由阵列110测量的光102可以附加地或可替代地包括由另一LIDAR设备的传输器传输的、被多个物体反射或散射的光、环境光、太阳光以及其他可能性。
在一些示例中，可以基于预期在场景内的物体的类型以及它们距透镜130的预期距离来选择用于分析物体198的光102的(一个或多个)波长。例如，如果预期在场景内的物体吸收了所有500nm波长的入射光，则可以选择500nm以外的波长来照明物体198并由系统100分析。光102的波长(例如，如果由LIDAR设备的传输器传输的话)可以与产生光102(或其一部分)的源相关联。例如，如果光是由激光二极管产生的，则光102可以包括在包括900nm(或其他红外波长和/或可见波长)的波长范围内的光。因此，各种类型的光源都可能用于产生光102(例如，光纤放大器、各种类型的激光器、具有滤波器的宽带源等)。
如图所示，光102随着其远离光圈120a地传播而发散。由于该发散，阵列110处的检测区域(例如，图示为被光102照明的阴影区域)可以大于光圈120a的横截面面积。对于给定的光功率(例如，以W为单位计量)增加的检测面积(例如，以m2为单位计量)可以导致入射在阵列110上的减小的光强度(例如，以
Figure BDA0002401401410000081
为单位计量)。
在阵列110包括SPAD或具有高灵敏度的其他光检测器的实施例中，光强度的减小可能是特别有益的。例如，SPAD的灵敏度来自在半导体内部产生雪崩击穿的大的反向偏置电压。例如，该雪崩击穿可以通过吸收单个光子来触发。一旦SPAD吸收了单个光子并且雪崩击穿开始，SPAD就无法检测附加光子，直到SPAD被抑制(例如，通过恢复反向偏置电压)。直到SPAD被抑制的时间可以被称为恢复时间。如果附加光子以接近恢复时间的时间间隔(例如，在十倍之内)到达，则SPAD可能开始饱和，因此SPAD进行的测量可能变得不那么可靠。通过减小入射在阵列110内的任何个体光检测器(例如SPAD)上的光功率，阵列110中的光检测器(例如SPAD)可以保持不饱和。结果，每个个体SPAD进行的光测量可以具有增加的准确性。
图1B是系统100的另一个图示。如图所示，系统100还包括光滤波器132和光发射器140。滤波器132可以包括被配置为选择性地传输预定波长范围内的光的任何光滤波器。例如，滤波器132可以被配置为选择性地传输可见波长范围、红外波长范围或在由发射器140发射的光信号的任何其他波长范围内的光。例如，光滤波器132可以被配置为使特定波长的光衰减或使特定波长的光转向远离阵列110。例如，光滤波器132可以使光102的在发射器140发射的波长范围之外的波长衰减或转向。因此，光滤波器132可以至少部分地减少环境光或背景光，以免不利地影响阵列110进行的测量。
在各种实施例中，光滤波器132可以位于相对于阵列110的各种位置。如图所示，光滤波器132位于透镜130和不透明材料120之间。然而，光滤波器132可以可替代地位于透镜130与物体198之间，不透明材料120与阵列110之间，与阵列110组合(例如，阵列110可以具有作为光滤波器132的表面掩蔽物，或者阵列110中的每个光检测器可以被分离的光滤波器单独覆盖等等)，与光圈120a组合(例如，光圈120a可以仅对特定波长范围是透明的，等等)，或者与透镜130组合(例如，设置在透镜130上的表面掩蔽物、仅对特定波长范围透明的透镜130的材料，等等)，以及其他可能性。
如图1B中所示，光发射器140发射将由阵列110测量的光信号。发射器140可包括激光二极管、光纤激光器、发光二极管、激光棒、纳米堆叠二极管棒、灯丝、LIDAR传输器或任何其他光源。如图所示，发射器140可以发射光，该光由场景中的物体198反射并最终由阵列110测量(其至少一部分)。在一些实施例中，发射器140可以被实现为脉冲激光器(与连续波激光器相对)，从而允许增加的峰值功率，同时保持等效的连续功率输出。
图2A是根据示例实施例的LIDAR设备200的简化框图。在一些示例实施例中，LIDAR设备200可以被安装到车辆，并被用来绘制车辆的周围环境(例如，包括物体298等的场景)的地图。如图所示，LIDAR设备200包括控制器238，可以类似于发射器140的激光发射器240，以及可以类似于系统100的噪声限制系统290，旋转平台294，和一个或多个致动器296。系统290包括光检测器阵列210、在其中限定有光圈(未示出)的不透明材料220以及透镜230，它们可以分别类似于阵列110、不透明材料120和透镜130。注意，LIDAR设备200可以可替代地包括比所示的更多或更少的组件。例如，LIDAR设备200可以包括光滤波器(例如，滤波器132)。因此，系统290可以类似于系统100和/或本文描述的任何其他噪声限制系统来实现。
设备200可以操作发射器240以朝向包括物体298的场景发射光202，分别类似于设备100的发射器140、物体198和光102。为此，在一些实施方式中，发射器240(和/或设备200的一个或多个其他组件)可以被配置为LIDAR设备200的LIDAR传输器。设备200然后可以检测来自场景的光202的反射以映射或以其他方式确定关于物体298的信息。为此，在一些实施方式中，阵列210(和/或系统290的一个或多个其他组件)可以被配置为LIDAR设备200的LIDAR接收器。
控制器238可以被配置为控制LIDAR设备200的一个或多个组件并且分析从一个或多个组件接收的信号。为此，控制器238可以包括一个或多个处理器(例如，微处理器等)，其运行存储在设备200的存储器(未示出)中的指令以操作设备200。附加地或可替代地，控制器238可以包括数字或模拟电路，该数字或模拟电路被接线以执行本文描述的各种功能中的一个或多个。
旋转平台294可被配置为绕轴旋转以调整LIDAR 200的指向方向(例如，发射光202相对于环境的方向等)。为此，旋转平台294可以由适合于支撑LIDAR 200的一个或多个组件的任何固体材料形成。例如，系统290(和/或发射器240)可以由旋转平台294(直接或间接)支撑，使得这些组件中的每个响应于旋转平台294的旋转相对于环境移动，同时保持在特定的相对布置中。特别地，安装的组件可以绕轴(同时)旋转，以便LIDAR 200可以在扫描周围环境的同时调整其指向方向。以这种方式，可以通过将旋转平台294致动到绕旋转轴的不同方向来水平地调整LIDAR 200的指向方向。在一个示例中，LIDAR 200可以被安装在车辆上，并且旋转平台294可以被旋转以在车辆的各个方向上扫描周围环境的区域。
为了以这种方式旋转平台294，一个或多个致动器296可以致动旋转平台294。为此，致动器296可包括马达、气动致动器、液压活塞和/或压电致动器，以及其他可能性。
利用这种布置，控制器238可以操作(一个或多个)致动器296以各种方式旋转旋转平台294，以便获得关于环境的信息。在一个示例中，旋转平台294可以绕轴在任一方向上旋转。在另一个示例中，旋转平台294可以绕轴执行完整的绕转，使得LIDAR 200扫描环境的360°视场(field-of-view，FOV)。在又一示例中，旋转平台294可以在特定范围内旋转(例如，通过重复地绕轴从第一角度位置旋转到第二角度位置然后返回到第一角度位置等)以扫描环境的较窄的FOV。其他示例是可能的。
此外，旋转平台294可以以各种频率旋转，以使LIDAR 200以各种刷新率扫描环境。在一实施例中，LIDAR 200可被配置为具有10Hz的刷新率。例如，在LIDAR 200被配置为扫描360°FOV的情况下，(一个或多个)致动器296可以使平台294旋转每秒十次完整旋转。
图2B示出了LIDAR设备200的透视图。如图所示，设备200还包括传输器透镜231，该传输器透镜231将从发射器240发射的光朝向设备200的环境指引。
为此，图2B示出了设备200的示例实施方式，其中发射器240和系统290各自具有分开的各自的光学透镜231和230。然而，在其他实施例中，设备200可以可替代地被配置为具有用于发射器240和系统290两者的单个共享透镜。通过使用共享透镜既指引发射的光又接收入射的光(例如，光202)，可以提供关于大小、成本和/或复杂性的优点。例如，利用共享透镜布置，设备200可以减轻与(由发射器240发射的)传输光相关联的视差，该发射光来自与(由系统290)从其接收光202的视点不同的视点。
如图2B中所示，由发射器240发射的光束从透镜231沿着LIDAR 200的指向方向朝向LIDAR 200的环境传播，然后可以从环境中的一个或多个物体反射作为光202。然后，LIDAR 200可以接收反射的光202(例如，通过透镜230)，并提供与一个或多个物体有关的数据(例如，一个或多个物体与LIDAR 200之间的距离等)。
此外，如图2B中所示，旋转平台294以所示的特定相对布置安装系统290和发射器240。举例来说，如果旋转平台294绕轴201旋转，则系统290和发射器240的指向方向可以根据所示的特定相对布置同时改变。通过此过程，LIDAR 200可以根据LIDAR 200绕轴201的不同指向方向来扫描周围环境的不同区域。因此，例如，设备200(和/或另一个计算系统)可以通过处理与绕轴201的LIDAR 200的不同指向方向相关联的数据来确定设备200的环境的360°(或更小的)视图的三维地图。
在一些示例中，轴201可以是基本垂直的。在这些示例中，可以通过绕轴201旋转系统290(和发射器240)来水平调整设备200的指向方向。
在一些示例中，系统290(和发射器240)可以是(相对于轴201)倾斜的以调整LIDAR200的FOV的垂直范围。举例来说，LIDAR设备200可以安装在车辆的顶部。在该示例中，系统290(和发射器240)可以(例如，朝向车辆)倾斜，以相比于从车辆上方的环境区域收集的数据点而言，从更接近于车辆所位于的驾驶面的环境区域收集更多的数据点。LIDAR设备200的其他安装位置、倾斜配置和/或应用也是可能的(例如，在车辆的不同侧面上、在机器人设备上或在任何其他安装表面上)。
注意，设备200的各种组件的形状、位置和大小可以变化，并且仅出于示例的目的而如图2B中所示地进行图示。
现在回到图2A，在一些实施方式中，控制器238可以使用与由阵列210测量的信号相关联的定时信息来确定物体298的位置(例如，距LIDAR设备200的距离)。例如，在发射器240是脉冲激光器的实施例中，控制器238可以监视输出光脉冲的定时，并将这些定时与阵列210测量的信号脉冲的定时进行比较。例如，控制器238可以基于光的速度和光脉冲的行进时间(其可以通过比较定时来计算)来估计设备200与物体298之间的距离。在一种实施方式中，在平台294的旋转期间，发射器240可以发射光脉冲(例如，光202)，并且系统290可以检测所发射的光脉冲的反射。然后，设备200(或处理来自设备200的数据的另一计算机系统)可以基于对发射的光脉冲及其检测到的反射的一个或多个特性(例如，定时、脉冲长度、光强度等)的比较，产生所扫描的环境的三维(3D)表示。
在一些实施方式中，控制器238可被配置为解决视差(例如，由于激光发射器240和透镜230未位于空间中的相同位置处所导致)。通过解决视差，控制器238可以提高输出光脉冲的定时与阵列210测量的信号脉冲的定时之间的比较的精度。
在一些实施方式中，控制器238可以调制由发射器240发射的光202。例如，控制器238可以改变发射器240的投射(例如，指向)方向(例如，通过致动安装发射器240的机械台，诸如例如平台294)。作为另一个示例，控制器238可以调制由发射器240发射的光202的定时、功率或波长。在一些实施方式中，控制器238还可以控制设备200的其他操作方面，诸如沿着光202的传播路径添加或去除滤波器(例如，滤波器132)、调整设备200的各种组件(例如，阵列210、不透明材料220(和其中的光圈)、透镜230等)的相对位置，以及其他可能性。
在一些实施方式中，控制器238还可以调整材料220内的光圈(未示出)。在一些实施例中，光圈可以是可从不透明材料内限定的多个光圈中选择的。在这样的实施例中，MEMS反射镜可以位于透镜230和不透明材料220之间，并且可以是可由控制器238调整的以将来自透镜230的聚焦的光指引至多个光圈之一。在一些实施例中，各种光圈可以具有不同的形状和大小。在另外其他的实施例中，光圈可以由虹膜(iris)(或其他类型的光阑)限定。虹膜可由控制器238扩展或收缩，例如以控制光圈的大小或形状。
因此，在一些示例中，LIDAR设备200可以修改系统290的配置以获得关于物体298和/或场景的附加或不同信息。在一个示例中，控制器238可以响应于确定由系统290从场景接收的背景噪声当前相对较低(例如，在夜间期间)而选择较大的光圈。例如，较大的光圈可以允许系统290检测原本在光圈外部的被透镜230聚焦的光202的一部分。在另一个示例中，控制器238可以选择不同的光圈位置来拦截光202的一部分。在又一个示例中，控制器238可以调整光圈和光检测器阵列210之间的距离。通过这样做，例如，也可以调整阵列210中的检测区域的横截面面积(即，阵列210处的光202的横截面面积)。例如，在图1A中，通过阵列110上的阴影指示阵列110的检测区域。
然而，在一些情形下，系统290的配置可被修改的程度可以取决于各种因素，诸如LIDAR设备200或系统290的大小以及其他因素。例如，返回参考图1A，阵列110的大小可以取决于光102从光圈120a的位置到阵列110的位置的发散程度。因此，例如，阵列110的最大垂直和水平范围可以取决于可用于在LIDAR设备内容纳系统100的物理空间。类似地，例如，阵列110与光圈120a之间的距离的可用值范围也可能受限于采用系统100的LIDAR设备的物理限制。因此，本文描述了用于空间有效的噪声限制系统的示例实施方式，该系统增加了在其中光检测器能够拦截来自场景的光并减小背景噪声的检测区域。
在一些情形下，在发射器240和透镜230具有不同的物理位置的情况下，物体298的扫描表示可能容易受到视差的影响，该视差与发射器240发射的光202的传输路径和入射在透镜230上的反射的光202的接收路径之间的空间偏移相关联。因此，本文描述了用于减少和/或减轻这种视差的影响的示例实施方式。在一个示例中，设备200可以可替代地在系统290内包括发射器240，使得LIDAR 200的LIDAR传输路径和接收路径是共同对准的(例如，两个路径都传播通过透镜230)。
注意，针对设备200的组件所示的各种功能块可以以不同于所示布置的各种方式重新分布、重新布置、组合和/或分离。
图3A是根据示例实施例的包括波导360的系统300的图示。在一些实施方式中，系统300可以与设备200一起使用，以代替或者附加于发射器240和系统290。如图所示，系统300可以测量场景内物体398反射的光302，分别类似于系统100、物体198和光102。此外，如图所示，系统300包括光检测器阵列310、不透明材料320、光圈320a、透镜330和光源340，它们可以分别与阵列110、材料120、光圈120a、透镜130和发射器140类似。为了示例，光圈320a被示出为具有与光圈120a的形状(矩形)不同的形状(椭圆形)。其他光圈形状是可能的。
如图所示，系统300还包括沿聚焦的光302的传播路径(通过光圈320a传输)布置的波导360(例如，光波导等)。例如，如图所示，聚焦的光302的第一部分被投射到波导360上(例如，阴影区域)，并且聚焦的光302的第二部分被投射到阵列310上。
图3B示出了系统300的截面图。如图3B中最佳显示的，聚焦的光302的至少一部分可以从透镜330传播到阵列310，而不传播通过波导360。如图3A和3B中所示，波导360被布置成接收由光源340发射并投射到波导360的侧面360a上的发射的光304。
为此，波导360可以由玻璃基板(例如，玻璃板等)、光致抗蚀剂材料(例如，SU-8等)或至少部分地对光304的一个或多个波长透明的任何其他材料形成。此外，在一些示例中，波导360可以由具有与围绕波导360的材料不同的折射率的材料形成。因此，波导360可以在波导360的一个或多个边缘、侧面、壁等处经由内部反射(例如，全内反射、受抑全内反射等)引导在其中传播的光的至少一部分。例如，波导360可以沿着波导360的长度在侧面360c、360d和/或其他侧面处经由内部反射将入射在侧面360a上的发射的光304朝向侧面360b(与侧面360a相对)引导。
此外，如图3A和3B中所示，系统300还包括反射镜350。反射镜350可以包括具有适合于(至少部分地)反射光304的波长的反射率特性的任何反射材料。为此，示例反射材料的非穷举性列表包括金、铝、其他金属或金属氧化物、合成聚合物、混合颜料(例如，纤维状粘土和染料等)，以及其他示例。
反射镜350可以朝向波导360的侧面360c以偏移角390倾斜(例如，与侧面360a的取向相比)。例如，侧面360a和侧面360c之间的角度392可以大于反射镜350和侧面360c之间的角度390。在一个实施例中，反射镜350的偏移或倾斜角390为45°，并且侧面360a和侧面360c之间的角度392为90°。然而，其他角度是可能的。通常，反射镜350沿着在波导360内部传播的引导的光304(在侧面360a处接收并朝向侧面360b引导)的至少一部分的路径放置。在所示的实施例中，反射镜350设置在波导360的侧面360b上。例如，波导360可以形成为使得侧面360c与侧面360b之间的角度390不同于侧面360c与侧面360a之间的角度392。然后可以将反射镜350设置在侧面360b上(例如，经由化学气相沉积、溅镀、机械耦合或另外的工艺)。然而，在其他实施例中，反射镜350可以可替代地设置在波导360内部(例如，在侧面360a和360b之间)。
如以上所指出的，波导360可以朝向侧面360b、在波导360内部例如经由全内反射引导发射的光304的至少一部分。例如，如图3B中最佳地显示的，波导360可以在侧面360a和360b之间垂直地(例如，沿纵长方向)延伸。在一些示例中，侧面360c可以对应于波导360的相对较高折射率的介质(例如，光致抗蚀剂、环氧树脂等)与邻近侧面360c的相对较低折射率的介质(例如，空气、真空、光学粘合剂、玻璃等)之间的界面。因此，例如，如果引导的光304以小于临界角(例如，其可以基于在侧面360c处的邻近材料的折射率的比率等)传播到侧面360c，则入射到侧面360c上的引导的光(或其一部分)可以被反射回到波导360中。类似地，以小于临界角入射在侧面360d上的引导的光也可以反射回到波导360中。因此，例如，波导360可以经由侧面360c和360d处的内部反射来控制引导的光的发散。类似地，波导360可以在波导360的两个相对侧面之间延伸穿过图3B的图示中的页面，以控制引导的光304的发散。
因此，(在侧面360a处接收的)发射的光304的至少一部分可以到达倾斜的侧面360b。反射镜350(例如，设置在侧面360b上)然后可以将引导的光304的至少一部分朝向侧面360c反射并使其离开波导360。例如，可以选择偏移角或倾斜角390，使得来自反射镜350的反射的光304以大于临界角朝向侧面360c的特定区域传播。结果，反射的光304可以(至少部分地)传输通过侧面360c，而不是反射(例如，经由全内反射等)回到波导360中。此外，在所示的实施例中，光圈320a可以位于邻近侧面360c的特定区域处，并且因此可以使光304朝向透镜330传输。透镜330然后可以将光304朝向场景指引。
然后，发射的光304可以从场景中的一个或多个物体(例如，物体398)反射，并且返回到透镜330(例如，作为来自场景的光302的一部分)。透镜330然后可以使光302(包括所发射的光束的反射)通过光圈320a聚焦。
如在图3A中最佳显示的，聚焦的光302的第一部分可以聚焦到波导360上(例如，阴影区域)。在一些情况下，聚焦的光302的第一部分可以传播通过波导360的透明区域(例如，从侧面360c到侧面360d，然后从波导360出来朝向阵列310，而不被反射镜350拦截。)然而，在一些示例中，聚焦的光302的第一部分可以至少部分地被反射镜350拦截，然后被反射离开阵列310(例如，在波导360内部被引导等)。为了减轻这种情况，在一些实施方式中，反射镜350可以被配置为相对于光圈320a和/或在反射镜350的位置处聚焦的光302的投射区域具有较小的大小。在这些示例中，聚焦的光302的更大的部分可邻近反射镜350(和/或波导360)传播以继续朝向阵列310传播。可替代地，反射镜350可以由部分地或选择性地反射材料(例如，半反射镜、二向色反射镜等)形成，该材料使入射到其上的聚焦的光302的至少一部分传输通过反射镜350，朝向阵列310传播。
如以上所指出的，附加于或者代替传输器240和系统290，系统300可以与LIDAR设备200一起使用。在这样的实施方式中，系统300可以从与系统300接收聚焦的光302的位置(例如，光圈320a)相同的位置(例如，光圈320a)发射光304。因为发射的光304的传输路径和聚焦的光302的接收路径是共同对准的(例如，两个路径都是来自光圈320a的视点)，所以系统300可不太容易受到视差的影响。继而，采用系统300的LIDAR设备可以产生不易受与视差相关的误差影响的被扫描场景的表示(例如，数据点云等)。
注意，所示的系统300的组件和特征的大小、位置、取向和形状不一定是按比例绘制的，而是仅出于描述方便而示出为如图所示。还应注意，系统300可以包括比所示出的组件更少或更多的组件，并且所示出的组件中的一个或多个可以被不同地布置、物理地组合和/或物理地划分为分离的组件。
在第一实施例中，阵列310、光圈320a和波导360的相对布置可以变化。在第一示例中，不透明材料320(以及因此光圈320a)可以可替代地设置在阵列310和波导360之间。例如，波导360可以放置成与不透明材料320的相对侧邻近，同时仍然沿着与传输通过光圈320a的聚焦的光302的传播路径重叠的路径传输发射的光304。在第二示例中，阵列310可以可替代地设置在波导360和不透明材料320之间。例如，阵列310可以包括光圈(例如，空腔等)，发射的光304通过光圈朝向光圈320a(和透镜330)传播。
在第二实施例中，阵列310可以由单个光检测器而不是多个光检测器替换。
在第三实施例中，波导360和光圈320a之间的距离可以变化。在一示例中，波导360可以沿着不透明材料320(例如，与不透明材料320接触等)布置。例如，侧面360c可以与光圈320a基本共面或在光圈320a近端。然而，在其他示例中(如图所示)，波导360可以被放置成与不透明材料320(和光圈320a)相距一定距离(例如，一间隙等)。
在第四实施例中，系统300可以可选地包括致动器，该致动器在扫描场景时移动透镜330、不透明材料320和/或波导360以实现特定的光学配置(例如，焦点配置等)。更一般地，可以根据系统300的各种应用来调整系统300的光学特性。
在第五实施例中，光圈320a的位置和/或取向可以变化。在一示例中，光圈320a可沿着透镜330的焦平面设置。在另一个示例中，光圈320a可以平行于透镜330的焦平面设置，但是距透镜330的距离与焦平面和透镜330之间的距离不同。在又一个示例中，光圈320a可以相对于透镜330的焦平面以偏移取向布置。例如，系统300可以(例如，经由致动器)旋转不透明材料320(和/或波导360)以调整光302和/或304进入光圈320a的入射角。通过这样做，例如，控制器(例如，控制器238)可以进一步取决于各种因素，诸如透镜330的透镜特性、系统300的环境以及其他因素，来控制系统300的光学特性(例如，以减少从被扫描场景的特定区域等到达的噪声/干扰)。
在第六实施例中，波导360可以可替代地具有圆柱形状或任何其他形状。另外，在一些示例中，波导360可以被实现为刚性结构(例如，平板波导)或被实现为柔性结构(例如，光纤)。
图4A示出了根据示例实施例的包括多个波导460、462、464、466的系统400的第一截面图。为了说明的目的，图4A示出了x-y-z轴，其中z轴延伸穿过页面。系统400可以类似于系统100、290和/或300，并且可以与设备200一起使用，以代替或附加于系统290和传输器240。例如，波导460沿着页面表面的侧面可以类似于波导360的侧面360c。
如图所示，系统400包括光学元件434；传输器440，其包括一个或多个类似于光源340的光源；多个反射镜450、452、454、456，每个反射镜可以类似于反射镜350；以及多个波导460、462、464、466，每个波导可以类似于波导360。
光学元件434可置于传输器440和波导460、462、464、466之间，并且可以被配置为重定向、聚焦、准直和/或以其他方式调整发射的光404的光学特性。为此，光学元件434可包括诸如透镜、反射镜、柱面透镜、光滤波器等的光学元件的任何组合。
在一个示例中，光学元件434可包括柱面透镜和/或其他光学元件，其被配置为(至少部分地)准直和/或指引(例如，由传输器440发射的)光束404作为光部分404a、404b、404c、404d朝向波导460、462、464、466。在该示例中，光学元件434可以通过准直光束而将来自发射的光部分404a的相对较大量的能量传输到波导460中。可替代地或附加地，在该示例中，光学元件434可以以适合于(一个或多个)光束404a的特定入射角(例如，小于波导460的临界角等)将发射的光部分404a指引到波导460中，以便在波导460内部被引导(例如，经由全内反射等)。
在所示的实施例中，光学元件434可以被实现为置于传输器440与波导460、462、464、466之间的单个光学元件。例如，光学元件434可以被实现为被布置为柱面透镜以至少部分地准直光束404a、404b、404c、404d的光纤。在其他实施例中，光学元件434可以可替代地实现为多个物理上分离的光学元件(例如，多个柱面透镜)，以及其他可能性。
传输器440可以被配置为发射光404，分别类似于光源340和发射的光304。为此，传输器440可以包括一个或多个光源(例如，激光棒、LED、二极管激光器等)。
在第一实施例中，传输器440可以包括传输光404的单个光源。例如，光部分404a、404b、404c、404d中的每一个可以源自单个光源。例如，通过这种布置，单个光源可以用于驱动系统400的四个不同的传输通道。
在第二实施例中，传输器440中的给定光源可用于驱动少于或多于四个传输通道。例如，传输器440可以包括提供光部分404a、404b的第一光源和提供光部分404c、404d的第二光源。在一种实施方式中，单个光源可以用于驱动八个传输通道。
在第三实施例中，传输器440可以包括用于驱动每个传输通道的单独的光源。例如，第一光源可以发射光部分404a，第二光源可以发射光部分404b，第三光源可以提供光部分404c，并且第四光源可以发射光部分404d。
无论传输器440中的光源的数量如何，发射的光束404a、404b、404c、404d然后都可以沿着分离的传输路径朝向系统400的环境传播。举例来说，(一个或多个)光束404a可以传输通过波导460的第一侧面(例如，类似于波导360的侧面360a)。然后，波导460可以将光404a在波导460的纵长方向上朝向反射镜450所在的波导460的第二相对侧面(例如，类似于侧面360b)引导。反射镜450然后可以将引导的光404a反射出页面(沿z轴)并朝向场景。因此，光部分404a可以限定与上述传输路径相关联的第一传输通道(例如，LIDAR传输通道等)。
类似地，(一个或多个)光束404b可以限定与由波导462和反射镜452限定的传输路径相关联的第二传输通道；(一个或多个)光束404c可以限定与由波导464和反射镜454限定的传输路径相关联的第三传输通道；并且(一个或多个)光束404d可以限定与由波导466和反射镜456限定的光的传输路径相关联的第四传输通道。通过这种布置，系统400可以朝向场景发射光束的图案。
图4B示出了系统400的第二截面图，其中z轴也指向页面外。如图4B中所示，系统400还包括不透明材料420，其可以类似于系统300的不透明材料320。不透明材料420可以限定多个光圈，由光圈420a、420b、420c和420d例示，每个光圈可以类似于光圈320a。例如，光圈420a可以与波导460的输出端(例如，光404a离开波导460的位置)对准(例如，邻近、重叠等)。例如，光圈420a可以在z轴方向上与反射镜450重叠。类似地，光圈420b可以与波导462的输出端对准，光圈420c可以与波导464的输出端对准，并且光圈420d可以与波导466的输出端对准。因此，光圈420a、420b、420c、420d中的每一个可以与发射的光部分404a、404b、404c、404d的各自的传输路径共同对准，并且因此可以限定系统400的四个传输通道的位置。
另外，在一些示例中，与入射在不透明材料320上的聚焦的光302类似，来自场景的(例如，传播进入到图4B中的页面中的)聚焦的光可以被投射到不透明材料420上。为此，系统400可以在光圈420a、420b、420c、420d的各个位置处提供与投射在不透明材料420上的聚焦的光的各个部分相关联的多个接收通道。
例如，传输通过光圈420a的聚焦的光的第一部分可以被与第一接收通道相关联的第一光检测器拦截，传输通过光圈420b的聚焦的光的第二部分可以被与第二接收通道相关联的第二光检测器拦截，传输通过光圈420c的聚焦的光的第三部分可以被与第三接收通道相关联的第三光检测器拦截，并且传输通过光圈420d的聚焦的光的第四部分可以被与第四接收通道相关联的检测器拦截。
通过这种布置，系统400可以获得场景的一维(1D)图像(例如，像素或LIDAR数据点等的水平布置)。例如，1D图像中的第一像素或数据点可以基于来自与光圈420a相关联的第一接收通道的数据，并且1D图像中的第二像素可以基于来自与光圈420b相关联的第二接收通道的数据。另外，通过这种布置，每个传输通道可以与传输路径相关联，该传输路径与相应的接收通道所关联的接收路径共同对准(通过相应的光圈)。因此，系统400可以通过提供由光圈420a、420b、420c、420d的位置限定的成对的共同对准的传输/接收通道来减轻视差的影响。
尽管在图4A中将波导460、462、464、466示出为处于水平(例如，沿x-y平面)布置，但是在一些示例中，系统400可以包括处于不同布置的波导。在第一示例中，可以可替代地或附加地将波导垂直地(例如，沿着y-z平面)布置以获得场景的垂直1D图像(或LIDAR数据点的线)表示。在第二示例中，波导可以可替代地水平和垂直地布置(例如，作为二维网格)以获得场景的二维(2D)图像(或LIDAR数据点的2D网格)。
图4C示出了系统400的第三截面图，其中z轴也指向页面外。例如，图4B中所示的系统400的一个或多个组件可以被放置在图4A中所示的一个或多个组件的上方或下方(例如，沿z轴)。
如图所示，系统400还包括安装由410、412、414、416例示的多个接收器的支撑结构470。此外，如图所示，系统400还包括一个或多个遮光罩472。
接收器410、412、414和416中的每一个都可以包括与阵列110、210和/或310中的任何一个中的光检测器类似的一个或多个光检测器。接收器410、412、414、416可以被布置为拦截分别通过光圈420a、420b、420c、420d(在图4B中示出)传输的聚焦的光。在一个实施例中，接收器410、412、414、416可以被放置成分别与反射镜450、452、454、456(即，波导460、462、464、466的输出端)(例如，在z轴的方向上)重叠。在一些示例中，接收器410、412、414、416中的每一个都可以包括彼此并联连接的光检测器的相应阵列(例如，SiPM，MPCC等)。在其他示例中，每个接收器可以包括单个光检测器。
支撑结构470可以包括印刷电路板(PCB)，接收器410、412、414、416的光检测器安装到该印刷电路板。举例来说，第一组(一个或多个)光检测器可以限定与接收器410相关联的第一接收通道；第二邻近组可以限定与接收器412相关联的第二接收通道；第三邻近组可以限定与接收器414相关联的第三接收通道；并且第四组可以限定与接收器416相关联的第四接收通道。可替代地或附加地，结构470可以包括不同类型的固体材料，其具有适合于支撑接收器410、412、414、416的材料特性。
(一个或多个)遮光罩472可以包括围绕接收器410、412、414、416布置的一种或多种光吸收材料(例如，黑碳、黑铬、黑塑料等)。为此，例如，(一个或多个)遮光罩472可以防止(或减少)来自外部源的光(例如，环境光等)到达接收器410、412、414、416。可替代地或附加地，例如，(一个或多个)遮光罩472可以防止或减少与接收器410、412、414、416相关联的接收通道之间的串扰。因此，在该示例中，(一个或多个)遮光罩472可以被配置为使系统400的接收器410、412、414、416等彼此光学分离。如图所示，例如，(一个或多个)遮光罩472可以成形为蜂窝结构配置，其中蜂窝结构的每个单元屏蔽第一接收器(例如，接收器410)的光检测器以防止光朝向第二邻近接收器(例如，接收器412)中的光检测器传播。通过这种布置，系统400可以支持光检测器的多个阵列(例如，沿着结构470的表面)的空间高效的布置，其中每个阵列都与系统400中的相应波导对准。(一个或多个)遮光罩472的其他形状和/或布置(例如，矩形单元、其他形状的单元等)是可能的。
图4D示出了系统400的第四截面图，其中y轴指向穿过页面。如图所示，波导460包括侧面460a和460b，其可以分别类似于波导360的侧面360a和360b。此外，如图所示，系统400还包括透镜430，光滤波器432，多个基板474、476，设置在基板474和476之间的材料478，支撑结构480以及多个粘合剂482、484。
透镜430可以类似于透镜330。例如，透镜430可以将来自场景的光朝向不透明材料420聚焦。然后，聚焦的光402的各个部分可以分别通过光圈420a、420b、420c、420d(在图4B中示出)传输。例如，在图4D中，聚焦的光402的一部分402a可以通过光圈420a传输到波导460和接收器410上。如图4D中所示，波导460可以与透镜430相距第一距离，而接收器410可以与透镜430相距第二(更大的)距离。此外，如图4D中所示，发射的光部分404a可以由反射镜450反射以穿过光圈420a并朝向透镜430。
光滤波器432可以类似于光滤波器132。举例来说，光滤波器432可包括被配置为使(例如，不同于发射的光404的波长等的)光402的波长衰减的一个或多个设备。在一些示例中，基板476(和滤波器434)可以水平地延伸(穿过页面；沿着y轴)以类似地使朝向波导462、464和466(在图4A中示出)传播的光衰减。如图4D中所示，滤波器432可以设置在基板476的给定侧面上(例如，在基板476和接收器410之间)。
在另一实施例中，滤波器432可以可替代地设置在基板476的相对侧上(在基板474、476之间)，或者沿着光402的传播路径在系统400中的任何其他位置处(即，在接收器410处检测到光402a之前)。在又一个实施例中，基板476可以由具有滤波器432的滤光特性的材料形成。因此，在该实施例中，可以从系统400中省略滤波器432(即，可以由基板476来执行滤波器432的功能)。在又一个实施例中，滤波器432可以被实现为多个(例如，较小的)滤波器，每个滤波器被设置在基板476和相应的一个接收器之间。例如，第一滤波器可用于衰减朝向接收器410传播的光，并且第二分离的滤波器可用于衰减朝向接收器412传播的光，等等。返回参考图4C，举例来说，每个滤波器可以设置在遮光罩472的蜂窝结构的单元410、412、414、416等的每个中(或与之邻近)。
基板474和476可以由配置为使光的至少一些波长(例如，光404的波长等)传输通过各个基板的任何透明材料形成。在一实施例中，基板474和476可以包括玻璃晶片。
材料478可以由具有适合于限定波导460周围的光学介质的光学特性的任何光学材料形成。例如，材料478可以包括具有比波导460(和波导462、464、466)的折射率低的折射率的气体、液体或固体材料。在一些示例中，材料478可以包括将基板474和476彼此耦合的光学粘合剂。在这些示例中，材料478可以被配置为将波导460支撑在相对于透镜430(和/或光圈420a)的特定位置。
如以上所指出的，在一些示例中，材料478可以包括将系统400的两个或更多个组件彼此机械地附接的粘合材料。在一个示例中，材料478(配置为光学粘合剂)可以以液体形式设置在两个特定的组件之间，然后可以固化成固体形式以将两个特定的组件彼此附接。为此，示例光学粘合剂可以包括光聚合物或其他聚合物，其可以从透明、无色的液体形式转变成固体形式(例如，响应于暴露于紫外线或其他能量源)。
如图所示，材料478可以设置在基板476和478之间并与基板476和478接触。另外，如图所示，材料478与波导460的一个或多个侧面接触。如上文所指出的，材料478可以具有比波导460的材料更低的折射率。与材料478邻近的波导460的壁、侧面等处的折射率之间的差异可导致在波导460内部的引导的光在波导460与材料478之间的(一个或多个)界面处内部反射回到波导460中。在一种实施方式中，系统400的波导可以设置在基板474上，然后材料478可以设置在基板474上和波导上，以将波导支撑和/或维持在特定的相对布置中，然后基板476可以设置在材料478上以将基板474与基板476附接。
支撑结构480可以由与结构470类似的材料(例如，PCB、固体平台等)形成。如图所示，结构480可以被配置为安装传输器440的平台。例如，结构480可实现为PCB，传输器440的一个或多个光源(例如，激光棒等)安装在该PCB上。为此，结构480可以可选地包括用于传输功率和信号以操作传输器440的布线或其他电路。在一些示例中，结构470可以类似地包括用于传输功率和/或与接收器410通信信号以操作接收器410的布线和/或电路。
粘合剂482、484可以由适合于将系统400的至少两个组件彼此附接或以其他方式耦合的任何粘合材料形成。示例粘合材料的非穷举性列表包括非反应性粘合剂、反应性粘合剂、基于溶剂的粘合剂(例如，溶解的聚合物等)、聚合物分散粘合剂(例如，聚乙酸乙烯酯等)、压敏粘合剂、接触粘合剂(例如，橡胶、聚氯丁二烯、弹性体等)、热粘合剂(例如，热塑性塑料、乙烯-醋酸乙烯酯等)、多组分粘合剂(例如，热固性聚合物、聚酯树脂-聚氨酯树脂、多酚-聚氨酯树脂、丙烯酸聚合物-聚氨酯树脂等)、单组分粘合剂、紫外线(ultraviolet，UV)光固化粘合剂、光固化材料(light curing material，LCM)、热固化粘合剂(例如，热固性环氧树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等)以及湿固化粘合剂(例如，氰基丙烯酸酯、氨基甲酸酯等)以及其他。
在一些示例中，粘合剂482、484可以包括光学粘合材料(例如，对于光404的至少一些波长透明的材料)，类似于材料478。在其他示例中，粘合剂482、484可以包括不透明和/或以其他方式衰减或阻止至少一些波长的光的粘合剂材料。
基板474和476之间(且包括基板474和476)的组件的组装可一起提供波导的“芯片”组装。例如，基板474可以限定系统400的芯片组装的顶侧，并且基板476、粘合剂482和结构480可以一起限定芯片组装的底侧。
另外，在所示的示例中，光学元件434可以设置在其上安装了波导460的基板474的相同表面上。然而，在其他示例中，光学元件434可以设置在芯片组装内部的不同表面上。在第一示例中，光学元件434可以安装在结构480上。在第二示例中，光学元件434可以被安装在波导460的侧面460a上和/或附接到波导460的侧面460a。在第三示例中，尽管未示出，但是基板476可以可替代地进一步水平(例如，沿着x轴)延伸以与光学元件434的位置重叠(例如，结构480可以在水平方向上更窄等)。在该示例中，光学元件434可以设置在基板476上。在第四示例中，光学元件434可以可替代地设置在芯片组装内部的另一支撑结构(未示出)上。其他示例是可能的。
另外，传输器440也可以被包括在芯片组装内部。例如，如图所示，粘合剂482可以将传输器440和/或结构480耦合(例如附接)到基板476上。此外，例如，粘合剂484可以将结构480(和/或传输器440)耦合或附接到基板474。
通过将传输器440和光学元件434设置在芯片组装内部，系统400可以屏蔽和/或防止对这些光学组件的损坏。另外，例如，系统400的芯片组装可以以相对于彼此的特定相对布置来支撑和/或维持这些光学组件。通过这样做，例如，则系统400可能不太容易受到在不经意地改变了这些组件的特定相对布置(例如，如果这些组件中的一个与其他组件不同地移动)的情况下可能发生的校准和/或未对准错误的影响。
如在图4A中最佳显示的，在一些示例中，波导462、464、466可以类似于波导460(例如，在x-y平面中水平布置)设置在基板474上。此外，在一些示例中，系统400可以在相同水平面中(例如，设置在基板474上等)包括附加的(或更少的)波导。此外，返回参考图4C，这些附加的波导可以类似地对准蜂窝状遮光结构472的各个单元。
在一些示例中，系统400可以包括沿着与波导460、462、464、466所位于的平面不同的水平面安装的波导。不同水平面中的波导可以与系统400的附加接收器对准。例如，附加的接收器可以设置在图4C所示的(一个或多个)蜂窝状遮光罩472的各个单元内。此外，不透明材料420可以包括与这些附加波导对准的附加光圈。通过这种布置，系统400可以对透镜430的焦平面的附加区域成像以提供二维(2D)扫描图像(或LIDAR数据点的2D网格)。可替代地或附加地，系统400的整个组装可以旋转或移动以产生场景的2D扫描图像。
在一个示例中，不透明材料420可以沿着透镜430的焦平面限定光圈的栅格，并且栅格中的每个光圈可以为与透镜430的FOV的各个部分相关联的接收通道传输光。在一个实施例中，不透明材料420可包括四行64个光圈，其中每行水平(例如，沿y轴)邻近的光圈与另一行光圈分离一垂直偏移(例如，沿z轴)。因此，在该实施例中，系统400可以提供4*64＝256个接收通道和256个共同对准的传输通道。在其他实施例中，系统400可以包括不同数量的传输/接收通道(以及因此不同数量的相关联的光圈)。
在一些实施方式中，系统400可以在使用多个传输和接收通道扫描周围环境的同时绕轴旋转。例如，返回参考图2，系统400可以安装在类似于平台294的旋转平台上，该平台在系统400传输光脉冲并检测其反射(经由光圈420a、420b、420c、420d等)的同时(例如，使用致动器296等)绕轴旋转。在该示例中，控制器(例如，控制器238)或其他计算机系统可以接收使用系统400的共同对准的传输/接收通道收集的LIDAR数据，然后处理LIDAR数据以产生系统400的环境的3D表示。在一个实施方式中，系统400可以被用在车辆中，并且3D表示可以被用来便利车辆的各种操作(例如，检测和/或识别车辆周围的物体，便利车辆在环境中的自主导航，经由显示器向车辆的用户显示3D表示等)。
注意，对于系统400的各种组件，图4A至4D中所示的各种大小、形状和位置(例如，邻近波导之间的距离等)不一定是按比例绘制的，而是仅出于描述方便而示出为如图所示。
图5示出了根据示例实施例的另一系统500的截面图。例如，系统500可以类似于系统100、290、300和/或系统400。为了便于描述，图5显示了x-y-z轴，其中y轴指向页面外。为此，图5中所示的系统500的截面图可以类似于图4C中所示的系统400的截面图。
如图5中所示，系统500包括接收器510，不透明材料520，光圈520a、光滤波器532，光学元件534，传输器540，反射镜550，具有侧面560a和560b的波导560，支撑结构570，一个或多个遮光罩572，基板574、576，材料578，支撑结构580以及粘合剂582、584，它们可以分别类似于系统400的接收器410，不透明材料420，光圈420a，光滤波器432，光学元件434，传输器440，反射镜450，波导460，侧面460a和460b，支撑结构470，(一个或多个)遮光罩472、基板474、476，材料478，支撑结构480和粘合剂482、484。为此，聚焦的光502、聚焦的光部分502a、发射的光504和发射的光部分504a可以分别类似于聚焦的光402、聚焦的光部分402a、发射的光404和发射的光部分404a。
如上文所指出的，本文的示例系统可以采用透镜、波导和(一个或多个)光检测器的各种布置来限定共同对准的发射/接收路径。
在第一示例布置中，系统400(如图4D中最佳显示的)包括置于波导460和透镜430之间的光圈420a。在该示例中，发射的光404a和聚焦的光402a两者都传输通过相同的光圈420a，并且因此可以与共同对准的传输/接收路径相关联。
在第二示例布置中，系统500(如图5中所示)包括置于波导560和接收器510之间的光圈520a。因此，在系统500中，聚焦的光502a传输通过光圈520a，但是发射的光504a不传输通过光圈520a。然而，在系统500中，波导560的输出端(例如，反射镜550所处的位置)可以介于光圈520a和透镜530之间(例如，沿着聚焦的光502a的传播路径)以从与传输通过光圈520a的聚焦的光502a相同或类似视点指引发射的光504a。因此，发射的光504a的传输路径和聚焦的光502a的接收路径也可以被共同对准(即使发射的光504a和聚焦的光502a没有传输通过同一光圈)。
在第三示例布置中，接收器510可以可替代地设置在波导560和不透明材料520之间。例如，接收器510可以包括空腔，其中发射的光504a可以通过该空腔朝向光圈520a传播。
在第四示例布置中，接收器510和波导560可以可替代地放置在距透镜530相同的距离处。例如，返回参考图3A，可以用波导360替换阵列310的一个或多个光检测器(例如，光检测器的一个或多个列、行或其他组)，使得反射镜350将发射的光304指引向用于将聚焦的光302朝向阵列310传输的相同光圈320a。
在第五示例布置中，可以从系统500中省略基板576，并且可以将不透明材料520(例如，针孔阵列)可代替地设置在滤波器532或(一个或多个)遮光罩572上。例如，返回参考图4B，由不透明材料420限定的光圈阵列可以可替代地设置在图4C中所示的(一个或多个)遮光罩472的蜂窝状挡板结构上。
其他示例布置是可能的。因此，在各种示例中，系统500可以包括相比于所示的那些更多、更少或不同的组件。此外，在不脱离本公开的范围的情况下，各种组件的布置可以变化。
注意，为了便于描述，从图5的图示中省略了系统500的一些组件。例如，尽管未示出，但是系统500还可包括多个波导和/或一个或多个其他组件，诸如系统100、290、300、400和/或设备200的任何组件。例如，类似于系统400的波导460、462、464、466，系统500可以包括以水平布置(沿x-y平面)设置在基板574上的多个波导。
图6示出了根据示例实施例的另一系统600。系统600可以类似于系统100、290、300、400和/或500，并且可以与LIDAR设备200一起使用，以代替或附加于传输器240和系统290。为了便于描述，图6显示了x-y-z轴，其中z轴指向穿过页面。为此，图6中所示的系统600的截面图可以类似于图4A中所示的系统400的截面图。
如图所示，系统600包括传输器640，光学元件634，多个反射镜650、652、654、656，和波导660，它们可以分别类似于系统400的传输器440，光学元件434，反射镜450、452、454、456，和波导460。此外，如图所示，系统600还包括反射器690和692。
传输器640可以经由光学元件634将光604发射到波导660中，分别类似于传输器440、光学元件434、光404和波导460。
然而，如图6中所示，波导660包括多个输出端660b、660c、660d和660e。因此，例如，系统600可以呈现用于通过使用单个波导660而不是使用多个波导460、462、464、466来提供多个传输/接收通道的可替代实施例。
例如，输出端660b、660c、660d、660e中每一个可以类似于波导460的侧面460b。输出端660b可包括倾斜的反射镜650(设置在其上)，该反射镜650将发射的光604的第一部分反射出页面(例如，通过波导660的给定侧面，类似于侧面360c)。类似地，发射的光604的第二部分可以被反射镜652反射并在输出端660c处被传输出波导660；发射的光604的第三部分可以被反射镜654反射并在输出端660d处被传输出波导660；并且发射的光604的第四部分可以被反射镜656反射并且在输出端660e处被传输出波导660。
另外，尽管未示出，但是系统600还可以包括多个光圈，其至少部分地与输出端660b、660c、660d、660e的位置(沿z轴)重叠，与如图4B中所示的光圈420a、420b、420c、420d相对于波导460、462、464、466的输出端的布置类似。此外，系统600还可以包括与光圈(并因此与输出端660b、660c、660d、660e)共同对准的多个接收器(未示出)，类似于图4C的接收器410、412、414、416。
因此，波导660可以用于将来自发射的光604的能量分配到四个不同的传输路径中，该四个不同的传输路径与跟输出端660b、660c、660d、660e(例如，在z轴方向上)重叠的接收路径共同对准。为此，例如，光源640可以用于使用单个波导660而不是使用四个分离的波导来驱动系统600的四个分离的传输通道。
例如，波导660可以从输入端660a沿纵长方向延伸到输出端660b、660c、660d、660e。此外，如图所示，波导660可以包括从输入端660a延伸到波导660的第二纵长部分“b”的第一纵长部分“a”；第二纵长部分“b”可以从波导660的第一纵长部分“a”延伸到第三纵长部分“c”；并且第三纵长部分“c”可以从第二纵长部分“b”延伸到输出端660b、660c、660d、660e。
另外，系统600可以包括沿着第一纵长部分“a”的相对侧布置的反射器690、692。反射器690、692可以被实现为反射镜或其他反射材料，其被配置为反射入射在其上的发射的光604的波长。为此，反射器690、692的示例反射材料的非穷举性列表包括金、铝、其他金属或金属氧化物、合成聚合物、混合颜料(例如，纤维状粘土和染料等)以及其他示例。
在一个实施例中，反射器690、692可包括两个平行反射镜，其设置在第一波导部分“a”的水平侧面上(例如，沿着两个平行的x-z平面)或与其邻近。在该实施例中，反射器690和692可以一起为进入波导660的发射的光604提供均化器。例如，反射器690、692可以反射(水平地)入射在其上的发射的光604。结果，相对于在输入端660处的发射的光604的能量分布，进入波导660的第二部分“b”的发射的光604的能量可以更均匀地分布(即，均匀化)。通过这样做，例如，发射的光604的能量可以在与输出端660b、660c、660d、660e相关联的传输通道之间更均匀地分布。
在一些实施例中，系统600可以附加地或可替代地包括沿着波导660的其他侧面设置的反射器，以垂直地(例如，沿z轴)以及水平地(例如，沿y轴)均匀化发射的光604。例如，两个平行的反射器可以类似地沿着波导660的两个其他侧面(例如，与页面的表面平行的侧面)布置，以垂直地均匀化发射的光604。
在一些实施方式中，附加于或代替使用反射器690和692，可以以多种不同的方式使发射的光604均匀化。
在第一实施方式中，系统600可以可替代地被配置为不具有反射器690和692。例如，波导部分“a”可以被配置为具有足够大的长度，以允许即使没有反射器690和692也可以经由全内反射使发射的光604均匀化。
在第二实施方式中，波导器660的一个或多个侧面(例如，反射器690和692被显示为在其上设置的侧面和/或波导部分“a”的一个或多个其他侧面)可以可替代地或附加地逐渐变窄(例如，渐缩或渐尖)以在从侧面660a到第二波导部分“b”的较短距离(例如，与在侧面不逐渐变窄的实施方式相比更短的波导部分“a”的长度)内实现对发射的光608的更佳的均匀性。
在第三实施方式中，系统600可以包括一个或多个反射镜，这些反射镜折叠发射的光604的路径，以在从侧面660a到第二波导部分“b”的较短距离(例如，与不存在一个或多个反射镜的实施方式相比更短的波导部分“a”的长度)实现发射的光604的改善的均匀性。用于使发射的光604均匀化的其他实施方式也是可能的。
在一些示例中，如图所示，第二纵长部分“b”中的波导660的宽度可以逐渐增加，以控制在第二部分“b”内部朝向第三部分“c”引导的发射的光604的(水平地)发散。以此方式，波导660可以在朝向输出端660b、660c、660d、660e引导被引导的光的各个部分之前允许发射的光604的(水平地)发散。为此，第二部分“b”的长度可以被选择为足以允许来自第一波导部分“a”的发射的光604在于波导部分“c”中的波导660的分离的分支之间被划分之前水平地(例如，在y轴方向上)发散。
在第三纵长部分“c”中，波导660可以包括多个细长构件(例如，分支等)，该多个细长构件彼此远离地延伸以限定发射的光604的各个部分朝向输出端660b、660c、660d、660e的分离的传输路径。在所示的示例中，波导660具有四个细长构件(例如，分支等)。第一细长构件可对应于波导660的从波导部分“b”延伸到输出端660b的部分；第二细长构件可对应于波导660的从波导部分“b”延伸到输出端660c的部分；第三细长构件可对应于波导660的从波导部分“b”延伸到输出端660d的部分；并且第四细长构件可对应于波导660的从波导部分“b”延伸到输出端660e的部分。
通过这种布置，波导660可以将发射的光604的第一部分经由第一细长构件朝向端部660b引导；将发射的光604的第二部分经由第二细长构件朝向端部660c引导；将发射的光604的第三部分经由第三细长构件朝向端部660d引导；将发射的光604的第四部分经由第四细长构件朝向端部660e引导。此外，例如，(经由相应的细长构件引导的)发射的光604的相应部分然后可以被反射镜650、652、654、656反射出页面(例如，在z轴方向上)，并且朝向场景。
因此，通过这种布置，波导660可以被配置为分束器，其将发射的光604的部分分裂成若干个部分，该若干个部分被引导通过波导660的相应的细长构件(例如，分支)朝向相应的输出端。可替代地或附加地，在一些实施方式中，细长构件可以朝向一个或多个附加的细长构件(未示出)延伸，而不是终止于输出端处。例如，第一细长构件(与输出端660b相关联)可以将其中的引导的光分裂成多个分支(例如，细长构件)，该多个分支终止于若干个输出端而不是单个输出端660b。因此，在该示例中，波导660可以将(在其中引导的)光604分离到附加的输出端中，以限定系统600的附加的传输(和/或接收)通道。此外，在一些示例中，从第一细长构件延伸的每个附加分支可以类似地分裂成更多分支，等等。类似地，第二、第三和/或第四细长构件(分别与输出端660c、660d、660e相关联)可以可替代地或附加地朝向波导660的多个分支延伸，而不是分别终止于在输出端660c、660d、660e处。
因此，注意，仅出于示例的目的，波导660被显示为具有一个输入端和四个输出端。在不脱离本公开的范围的情况下，波导660的各种可替代实施方式是可能的。在一示例中，更少或更多的细长构件可以从波导部分“b”延伸。在另一示例中，波导部分“c”中的一个或多个细长构件可以被分裂成多个分离的分支，而不是终止于相应的输出端处。其他示例是可能的。
例如，通过这些布置中的任何一个，波导660可以因此被配置为使用相同的光源(例如，光源640)来驱动多个传输通道。此外，在一些示例中，由波导660限定的每个传输通道可以在基本上类似的时间(例如，以网格图案等)朝向系统600的环境传输相应的光脉冲(例如，相应的光脉冲可以源自单个光脉冲，该单个光脉冲被波导660分裂)。
在一些实施方式中，波导660的细长构件的至少一部分的横截面面积可以在其中引导光的传播方向上逐渐减小。例如，如图所示，第一细长构件可在输出端660b附近具有逐渐减小的横截面面积。通过这种配置，例如，在输出端660b处离开波导660的发射的光604的第一部分中的光线的角展度可以大于在输出端660b附近没有渐窄(即，逐渐减小的横截面面积)的情况下的角展度。可替代地，在另一个实施例中，输出端660b附近的渐窄可以在相反的方向上(例如，逐渐增大输出端660b附近的第一细长构件的横截面面积)。在该实施例中，在输出660b处离开波导660的发射的光604的第一部分中的光线的角展度可以小于在输出端660b附近没有渐窄的情况下的角展度。因此，在一些实施方式中，系统600可以被配置为通过使波导660的侧壁逐渐变窄来控制传输的光信号中的光线的角展度。通过该过程，例如，可以选择传输的光线的角展度以匹配透镜(未示出)的数值孔径，所述透镜诸如例如将传输的光线朝向系统600的环境指引的透镜130、230、330、430、530和/或630中的任何一个。
如图所示，第二、第三和第四细长构件在各自的输出端660c、660d、660e附近也可以具有逐渐减小的宽度(例如，波导660的壁渐缩)。然而，与上面的讨论一致，在输出端660c、660d、660e附近的波导660的壁可以可替代地渐宽(例如，逐渐增大横截面面积等)，以取决于系统600的特定配置(例如，透镜特性等)以其他方式控制输出光束的角展度。
注意，系统600可以包括相比于所示的那些更少、更多和/或不同的组件。例如，尽管波导660被显示为包括四个细长构件，该四个细长构件限定了延伸穿过四个输出端660b、660c、660d、660e的四个传输路径，但是波导660可以可替代地包括更少或更多的输出端(以及相关的细长构件)。在一实施例中，波导660可将发射的光604朝向八个输出端指引。在该实施例中，单个光源640可以驱动系统600的八个分离的传输通道(与八个相应的接收通道共同对准)。此外，在该实施例中，系统600可以包括耦合到32个光源的32个波导。因此，在该实施例中，系统600可以限定使用32个光源(例如，激光器等)驱动的32*8＝256个共同对准的传输/接收通道。其他配置是可能的。
III.示例方法和计算机可读介质
图7是根据示例实施例的方法700的流程图。方法700呈现了例如可以与系统100、290、300、400、500、600和/或设备200一起使用的方法的实施例。方法700可以包括如块702-708中的一个或多个所示出的一个或多个操作、功能或动作。尽管以顺序的次序示出了这些框，但是在一些情况下，这些块可以并行地和/或以与本文所述的顺序不同的次序来执行。而且，各种块可以基于期望的实施方式被组合成更少的块、被划分成附加的块和/或被移除。
另外，对于本文公开的方法700以及其他过程和方法，流程图示出了本实施例的一种可能的实施方式的功能和操作。就这一点而言，每个块可以表示模块、段、制造或操作过程的一部分或程序代码的一部分，其包括可由处理器运行以实现过程中特有逻辑功能或步骤的一个或多个指令。程序代码可以存储在任何类型的计算机可读介质上，例如诸如包括磁盘或硬盘驱动器的存储设备。该计算机可读介质可以包括非暂时性计算机可读介质，例如，诸如像寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)那样在短时间段内存储数据的计算机可读介质。计算机可读介质还可以包括非暂时性介质，诸如辅助或永久性长期存储，例如像只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其他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有形存储设备。另外，对于本文公开的方法700以及其他过程和方法，图7中的每个块可以表示被连线以执行该过程中的特有逻辑功能的电路。
在块702处，方法700涉及朝向波导(例如360)的第一侧面(例如360a)(例如，经由光源340)发射光(例如，304)。在块704处，方法700涉及在波导内部将发射的光从第一侧面引导至与第一侧面相对的波导的第二侧面(例如360b)。在框706处，方法700涉及将引导的光朝向波导的第三侧面(例如360c)反射(例如，经由反射镜350)。在一些示例中，反射的光的至少一部分可以朝向场景传播出第三侧面。例如，返回参考图3A和3B，反射的光304可以通过光圈320a和透镜330朝向场景(例如，物体398)传播。在框708处，方法700涉及经由透镜(例如330)将从场景传播的光(例如302)聚焦到波导和光检测器(例如，阵列310中包括的任何光检测器等)上。
IV.结论
上面的详细描述参照附图描述了所公开的系统、设备和方法的各种特征和功能。尽管本文已经公开了各个方面和实施例，但是其他方面和实施例将是显而易见的。本文所公开的各个方面和实施例仅出于说明的目的，并不意图进行限制，其真实范围由所附权利要求指示。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
发射光的光源；
波导，其将发射的光从波导的第一侧面朝向与第一侧面相对的波导的第二侧面引导，其中波导具有在第一侧面和第二侧面之间延伸的第三侧面；
反射镜，其将引导的光朝向波导的第三侧面反射，其中，反射的光的至少一部分朝向场景传播出所述波导；
光检测器；以及
透镜，其将来自场景的光朝向波导和光检测器聚焦。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述透镜将聚焦的光的第一部分聚焦到所述波导上，并且将聚焦的光的第二部分邻近所述波导聚焦，其中，所述波导距所述透镜第一距离，并且其中，所述光检测器距所述透镜第二距离。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述聚焦的光的至少一部分从所述透镜传播到所述光检测器，而不通过所述波导传播。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括限定光圈的不透明材料，其中，所述聚焦的光的至少一部分通过所述光圈朝向所述光检测器传输。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述不透明材料置于所述透镜与所述波导之间，并且其中，所述反射的光的至少一部分通过所述光圈朝向所述场景传播。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述不透明材料置于所述波导与所述光检测器之间。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述反射镜与所述波导的第三侧面成第一角度，其中，所述波导的第一侧面与所述波导的第三侧面成第二角度，并且其中，所述第一角度小于所述第二角度。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波导的第二侧面朝向所述第三侧面倾斜，并且其中，所述反射镜设置在所述第二侧面上。
9.根据权利要求1所述的系统，还包括：
第一基板，其中，所述波导的第三侧面设置在所述第一基板上；
第二基板；以及
设置在所述第一基板和所述第二基板之间的给定材料，其中，所述给定材料与所述第一基板、所述第二基板和所述波导接触，并且
其中，所述波导具有的折射率大于所述给定材料的给定折射率。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述波导包括光致抗蚀剂，并且其中，所述给定材料包括将所述第一基板耦合到所述第二基板的粘合剂。
11.根据权利要求1所述的系统，还包括：
设置在所述波导和所述光检测器之间的光滤波器，其中所述光滤波器使朝向光检测器传播的光衰减。
12.一种系统，包括：
发射光的光源；
波导，其具有输入端和与输入端相对的一个或多个输出端，其中，所述波导将发射的光从所述输入端引导至所述一个或多个输出端，并且其中，所述波导具有从所述输入端延伸至所述一个或多个输出端的给定侧面；
一个或多个反射镜，其将引导的光的至少一部分朝向所述波导的给定侧面反射，其中，反射的光传播出所述波导；
透镜，其将传播出所述波导的反射的光朝向场景指引；以及
一个或多个光检测器阵列，其中，所述透镜将来自所述场景的光朝向所述波导和所述一个或多个光检测器阵列聚焦。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述一个或多个输出端包括至少第一端和第二端，其中，所述波导包括多个细长构件，所述多个细长构件包括至少第一细长构件和第二细长构件，其中，所述第一细长构件将所述发射的光的第一部分朝向第一端引导，并且其中，所述第二细长构件将所述发射的光的第二部分朝向第二端引导。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述一个或多个反射镜包括至少第一反射镜和第二反射镜，并且
其中，所述波导将所述发射的光的第一部分经由所述第一细长构件朝向所述第一反射镜引导，并将所述发射的光的第二部分经由所述第二细长构件朝向所述第二反射镜引导。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一细长构件的至少一部分的横截面面积在于所述第一细长构件内部引导的所述发射的光的第一部分的传播方向上逐渐减小。
16.根据权利要求12所述的系统，还包括：
不透明材料，其限定包括至少第一光圈和第二光圈的多个光圈，其中，所述透镜将聚焦的光的第一部分聚焦到所述第一光圈中，并将聚焦的光的第二部分聚焦到所述第二光圈中，并且
其中，所述一个或多个光检测器阵列包括至少第一光检测器阵列和第二光检测器阵列，其中，所述聚焦的光的第一部分经由所述第一光圈朝向所述第一光检测器阵列传播，并且其中，所述聚焦的光的第二部分经由所述第二光圈朝向所述第二光检测器阵列传播。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述一个或多个反射镜朝向所述第一光圈反射所述发射的光的第一部分，并且朝向所述第二光圈反射所述发射的光的第二部分。
18.根据权利要求12所述的系统，还包括：
一个或多个反射器，其中，所述波导从所述输入端沿纵长方向延伸至所述一个或多个输出端，并且其中，所述一个或多个反射器设置在所述波导的一纵长部分上。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述波导的所述纵长部分邻近所述输入端，并且其中，所述一个或多个反射器沿着所述波导的所述纵长部分的至少两个相对的侧面设置。
20.一种方法，包括：
朝向波导的第一侧面发射光；
在所述波导内部将发射的光从所述第一侧面引导至与所述第一侧面相对的所述波导的第二侧面；
将引导的光朝向所述波导的第三侧面反射，其中，反射的光的至少一部分朝向场景传播出所述波导的第三侧面；以及
经由透镜将来自所述场景的光聚焦到所述波导和光检测器上。
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