CN113302512B - 用于范围模糊减轻的具有多个检测器的激光雷达接收器 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，激光雷达系统包括光源，该光源被配置为发射引导到激光雷达系统的能视域的多个光信号。光信号包括第一光信号和第二光信号，其中在发射第一光信号之后的特定时间间隔发射第二光信号。该激光雷达系统还包括接收器，该接收器被配置为检测接收光信号，该接收光信号包括发射的第一或第二光信号的由位于距激光雷达系统一定距离的目标散射的一部分。在发射第二光信号之后检测接收光信号。接收器包括被配置为检测接收光信号的第一部分的第一检测器和被配置为检测接收光信号的第二部分的第二检测器。

Description

用于范围模糊减轻的具有多个检测器的激光雷达接收器

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年12月5日提交的美国专利申请No.16/210,704和2019年8月29日提交的美国专利申请No.16/554,709的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及激光雷达系统。

背景技术

光检测和测距(激光雷达)是一种可用于测量到远程目标的距离的技术。通常，激光雷达系统包括光源和光接收器。光源可以包括例如发射具有特定工作波长的光的激光器。激光雷达系统的工作波长可位于例如电磁波谱的红外线、可见光或紫外线部分。光源朝向散射光的目标发射光，并且一些散射光在接收器处被接收回。该系统基于与接收的光相关联的一个或多个特性来确定到目标的距离。例如，激光雷达系统可以基于由光源发射的光脉冲行进到目标并返回激光雷达系统的飞行时间来确定到目标的距离。

附图说明

图1示出示例光检测和测距(激光雷达)系统。

图2示出由激光雷达系统产生的示例扫描图案。

图3示出具有示例旋转多面镜的示例激光雷达系统。

图4示出用于激光雷达系统的示例光源视场(FOV_L)和接收器视场(FOV_R)。

图5示出包括多个像素和多条扫描线的示例单向扫描图案。

图6示出示例接收器。

图7示出与接收光信号相对应的示例电压信号。

图8示出示例激光雷达系统和位于激光雷达系统的操作范围内的目标。

图9示出由图8中的激光雷达系统发射的光脉冲和与接收光信号相对应的电压信号。

图10示出示例激光雷达系统和位于激光雷达系统的操作范围之外的目标。

图11示出由图10中的激光雷达系统发射的光脉冲和与接收光信号相对应的电压信号。

图12示出具有两个检测器的示例接收器。

图13示出叠加到两个示例检测器上的接收光的四个示例斑点。

图14示出作为到目标的距离的函数的由图13的检测器产生的示例信号。

图15示出包括两个检测器和两个放大器的示例接收器。

图16示出包括两个检测器和一个放大器的示例接收器。

图17示出示例双单元检测器芯片的顶视图。

图18示出示例双单元检测器芯片的侧视图。

图19示出包括三个检测器的示例多单元检测器芯片的侧视图。

图20示出包括两个检测器和反射镜的示例接收器。

图21示出包括两个检测器和两个棱镜的示例接收器的顶视图。

图22和图23各自示出图21中的示例接收器的侧视图。

图24示出包括两个立方棱镜的示例接收器。

图25示出包括菱形棱镜的示例接收器。

图26示出包括具有部分反射表面的菱形棱镜的示例接收器。

图27示出包括透镜的示例接收器。

图28示出包括弯曲反射表面的示例接收器。

图29示出包括高折射率材料的示例接收器。

图30示出用于确定接收光信号是否与发射的光信号相关联的示例方法。

图31示出示例计算机系统。

具体实施方式

图1示出示例光检测和测距(激光雷达)系统100。在特定实施例中，激光雷达系统100可以被称为激光测距系统、激光雷达系统、LIDAR系统、激光雷达传感器或激光检测和测距(LADAR或激光雷达)系统。在特定实施例中，激光雷达系统100可包括光源110、反射镜115、扫描器120、接收器140或控制器150。光源110可包括例如激光器，该激光器发射具有在电磁波谱的红外线、可见光或紫外线部分中的特定工作波长的光。作为示例，光源110可以包括工作波长在约900纳米(nm)和2000nm之间的激光器。光源110发射输出光束125，该输出光束可以是以任何合适的方式脉冲化或调制以用于给定应用的连续波(CW)。输出光束125顺发射方向引导到远程目标130。作为示例，远程目标130可以位于距激光雷达系统100约1m到1km的距离D处。

一旦输出光束125到达顺发射方向的目标130，目标可以散射或反射来自输出光束125的至少一部分光，并且一些散射或反射的光可以朝向激光雷达系统100返回。在图1的示例中，散射或反射的光由输入光束135表示，该输入光束穿过扫描器120并由反射镜115反射并被引导到接收器140。在特定实施例中，来自输出光束125的光的相对较小部分可返回至激光雷达系统100作为输入光束135。作为示例，输入光束135的平均功率、峰值功率或脉冲能量与输出光束125的平均功率、峰值功率或脉冲能量之比可以约为10^-1、10^-2、10^-3、10^-4、10^-5、10^-6、10^-7、10^-8、10^-9、10^-10、10^-11或10^-12。作为另一示例，如果输出光束125的脉冲具有1微焦(μJ)的脉冲能量，则输入光束135的相应脉冲的脉冲能量可以具有约10纳焦(nJ)、1nJ、100皮焦(pJ)、10pJ、1pJ、100飞焦(fJ)、10fJ、1fJ、100阿焦(aJ)、10aJ、1aJ或0.1aJ的脉冲能量。

在特定实施例中，输出光束125可被称为光信号、激光束、光束、光学束、发射光束、发射光或光束。在特定实施例中，输入光束135可被称为接收光信号、返回光束、接收光束、返回光、接收光、输入光、散射光或反射光。如本文所使用的，散射光可以指被目标130散射或反射的光。作为示例，输入光束135可以包括：来自输出光束125的被目标130散射的光；来自输出光束125的被目标130反射的光；或来自目标130的散射光和反射光的组合。

在特定实施例中，接收器140可接收或检测来自输入光束135的光子并产生一个或多个代表性信号。例如，接收器140可以产生代表输入光束135的输出电信号145，并且电信号145可以被发送到控制器150。在特定实施例中，接收器140或控制器150可以包括处理器、计算系统(例如，ASIC或FPGA)或其它合适的电路。控制器150可以被配置为分析来自接收器140的电信号145的一个或多个特性以确定目标130的一个或多个特性，诸如其距激光雷达系统100顺发射方向的距离。这可以例如通过分析发射光束125或接收光束135的飞行时间或频率或相位完成。如果激光雷达系统100测量T的飞行时间(例如，T表示发射的光脉冲从激光雷达系统100行进到目标130并返回激光雷达系统100的往返飞行时间)，则从目标130到激光雷达系统100的距离D可以表达为D＝c·T/2，其中c是光速(约3.0×10⁸m/s)。作为示例，如果飞行时间被测量为T＝300ns，则从目标130到激光雷达系统100的距离可以被确定为约D＝45.0m。作为另一示例，如果飞行时间被测量为T＝1.33μs，则从目标130到激光雷达系统100的距离可以被确定为约D＝199.5m。在特定实施例中，从激光雷达系统100到目标130的距离D可被称为目标130的距离、深度或范围。如本文所使用的，光速c是指在任何合适介质中(诸如例如在空气、水或真空中)的光速。例如，真空中的光速约为2.9979×10⁸m/s，并且空气(其具有约1.0003的折射率)中的光速约为2.9970×10⁸m/s。

在特定实施例中，光源110可包括脉冲或CW激光器。作为示例，光源110可以是被配置为产生或发射具有约10皮秒(ps)至100纳秒(ns)的脉冲持续时间或脉冲宽度的光脉冲的脉冲激光器。脉冲可以具有约100ps、200ps、400ps、1ns、2ns、5ns、10ns、20ns、50ns、100ns的脉冲持续时间或任何其它合适的脉冲持续时间。作为另一示例，光源110可以是产生具有约1-5ns的脉冲持续时间的脉冲的脉冲激光器。作为另一示例，光源110可以是以约80kHz到10MHz的脉冲重复频率或约100ns到12.5μs的脉冲周期(例如，连续脉冲之间的时间)产生脉冲的脉冲激光器。在特定实施例中，光源110可具有基本上恒定的脉冲重复频率，或者光源110可具有可变或可调节的脉冲重复频率。作为示例，光源110可以是以与约1.56μs的脉冲周期相对应的约640kHz(例如，每秒640,000个脉冲)的基本上恒定的脉冲重复频率产生脉冲的脉冲激光器。作为另一示例，光源110可以具有可以从约200kHz到2MHz变化的脉冲重复频率(其可以被称为重复率)。如本文所使用的，光脉冲可被称为光学脉冲、光脉冲或脉冲。

在特定实施例中，光源110可包括产生具有任何合适平均光功率的自由空间输出光束125的脉冲或CW激光器。作为示例，输出光束125可以具有约1毫瓦(mW)、10mW、100mW、1瓦(W)、10W的平均功率，或任何其它合适的平均功率。在特定实施例中，输出光束125可包括具有任何合适的脉冲能量或峰值光功率的光脉冲。作为示例，输出光束125可以包括具有约0.01μJ、0.1μJ、0.5μJ、1μJ、2μJ、10μJ、100μJ、1mJ的脉冲能量或任何其它合适的脉冲能量的脉冲。作为另一示例，输出光束125可以包括具有约10W、100W、1kW、5kW、10kW的峰值功率或任何其它合适的峰值功率的脉冲。光脉冲的峰值功率(P_peak)可以通过表达式E＝P_peak·Δt与脉冲能量(E)相关，其中Δt是脉冲的持续时间，并且脉冲的持续时间可以被定义为脉冲半峰持续时间的全宽。例如，具有1ns的持续时间和1μJ的脉冲能量的光脉冲具有约1kW的峰值功率。输出光束125的平均功率(P_av)可以通过表达式P_av＝PRF·E与脉冲重复频率(PRF)和脉冲能量相关。例如，如果脉冲重复频率是500kHz，则具有1μJ脉冲的输出光束125的平均功率约为0.5W。

在特定实施例中，光源110可以包括激光二极管，诸如例如法布里-珀罗激光二极管、量子阱激光器、分布式布拉格反射器(DBR)激光器、分布式反馈(DFB)激光器、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、量子点激光二极管、光栅耦合面发射激光器(GCSEL)、板条耦合光波导激光器(SCOWL)、单横模激光二极管、多模大面积激光二极管、激光二极管棒、激光二极管堆栈或锥形条纹激光二极管。作为示例，光源110可以包括铝镓砷(AlGaAs)激光二极管、铟镓砷(InGaAs)激光二极管、铟镓砷磷(InGaAsP)激光二极管或包括铝(Al)、铟(In)、镓(Ga)、砷(As)、磷(P)或任何其它合适材料的任何合适组合的激光二极管。在特定实施例中，光源110可以包括具有在1200nm和1600nm之间的峰值发射波长的脉冲或CW激光二极管。作为示例，光源110可以包括以约1550nm的波长产生光脉冲的电流调制的InGaAsP DFB激光二极管。

在特定实施例中，光源110可以包括脉冲或CW激光二极管，其后是一个或多个光放大级。脉冲激光二极管可以产生由光放大器放大的相对低功率的光种子脉冲。作为示例，光源110可以是光纤激光器模块，该光纤激光器模块包括具有约为1550nm的工作波长的电流调制激光二极管，其后是放大来自激光二极管的种子脉冲的单级或多级掺铒光纤放大器(EDFA)或铒镱共掺光纤放大器(EYDFA)。作为另一示例，光源110可以包括连续波(CW)或准CW激光二极管，其后是外部光调制器(例如，电光幅度调制器)。光调制器可以调制来自激光二极管的CW光以产生发送到光放大器的光脉冲。作为另一示例，光源110可以包括脉冲或CW激光二极管，其后是半导体光放大器(SOA)。SOA可以包括有源光波导，该有源光波导被配置为接收来自激光二极管的光并在光通过波导传播时放大光。SOA可以集成在与激光二极管相同的芯片上，或者SOA可以是一个单独的装置，在其输入端面或输出端面上具有抗反射涂层。

在特定实施例中，光源110可以包括直接发射器激光二极管。直接发射器激光二极管(其可被称为直接发射器)可包括产生随后不被光放大器放大的光的激光二极管。包括直接发射器激光二极管的光源110可以不包括光放大器，并且由直接发射器产生的输出光在被激光二极管发射后可以不被放大。由直接发射器激光二极管产生的光(例如，光脉冲、CW光或频率调制光)可以不经放大而直接作为自由空间输出光束125发射。直接发射器激光二极管可以由向激光二极管提供电流脉冲的电源驱动，并且每个电流脉冲可以导致输出光脉冲的发射。

在特定实施例中，光源110可以包括二极管泵浦固态(DPSS)激光器。DPSS激光器(其可称为固态激光器)可指包括由一个或多个泵浦激光二极管泵浦的固态、玻璃、陶瓷或基于晶体的增益介质的激光器。增益介质可以包括掺杂有稀土离子(例如，钕、铒、镱或镨)的主体材料。例如，增益介质可以包括掺杂有钕(Nd)离子的钇铝石榴石(YAG)晶体，并且增益介质可以被称为Nd:YAG晶体。具有Nd:YAG增益介质的DPSS激光器可以产生在约1300nm和约1400nm之间的波长的光，并且Nd:YAG增益介质可以由具有在约730nm和约900nm之间的工作波长的一个或多个泵浦激光二极管泵浦。DPSS激光器可以是包括可饱和吸收体(例如，充当可饱和吸收体的掺钒晶体)的无源Q开关激光器。可替代地，DPSS激光器可以是包括有源Q开关(例如，声光调制器或电光调制器)的有源Q开关激光器。无源或有源Q开关DPSS激光器可以产生形成激光雷达系统100的输出光束125的输出光脉冲。

在特定实施例中，由光源110发射的输出光束125可以是具有任何合适的光束发散角(诸如例如约0.5至10毫弧度(mrad)的全角光束发散角)的准直光束。输出光束125的发散角可以指随着输出光束125远离光源110或激光雷达系统100行进时光束大小(例如，光束半径或光束直径)增加的角度量度。在特定实施例中，输出光束125可以具有基本上圆形的横截面，其光束发散角由单个发散角值表征。作为示例，具有圆形横截面和2mrad的全角光束发散角的输出光束125在距激光雷达系统100 100m的距离处可以具有约20cm的光束直径或斑点大小。在特定实施例中，输出光束125可以具有由两个发散角值表征的基本上椭圆形的横截面。作为示例，输出光束125可具有快轴和慢轴，其中快轴发散角大于慢轴发散角。作为另一示例，输出光束125可以是具有4mrad的快轴发散角和2mrad的慢轴发散角的椭圆光束。

在特定实施例中，由光源110发射的输出光束125可以是非偏振的或随机偏振的，可以不具有特定的或固定的偏振(例如，偏振可以随时间推移而变化)，或者可以具有特定的偏振(例如，输出光束125可以是线偏振的、椭圆偏振的或圆偏振的)。作为示例，光源110可以产生不具有特定偏振的光或者可以产生线偏振的光。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以包括一个或多个光学部件，该光学部件被配置为反射、聚焦、过滤、成形、修改、转向或引导激光雷达系统100内的光或由激光雷达系统100产生或接收的光(例如，输出光束125或输入光束135)。作为示例，激光雷达系统100可以包括一个或多个透镜、反射镜、滤光器(例如，带通或干涉滤光器)、分束器、偏振器、偏振分束器、波片(例如，半波或四分之一波片)、衍射元件、全息元件、隔离器、耦合器、检测器、光束组合器或准直器。激光雷达系统100中的光学部件可以是自由空间光学部件、光纤耦合光学部件、或自由空间和光纤耦合光学部件的组合。

在特定实施例中，激光雷达系统100可包括望远镜、一个或多个透镜或一个或多个反射镜，它们被配置为将输出光束125或输入光束135扩展、聚焦或准直至所需的光束直径或发散角。作为示例，激光雷达系统100可以包括一个或多个透镜以将输入光束135聚焦到接收器140的光电检测器上。作为另一示例，激光雷达系统100可以包括一个或多个平面镜或曲面镜(例如，凹面镜、凸面镜或抛物面镜)以转向或聚焦输出光束125或输入光束135。例如，激光雷达系统100可以包括离轴抛物面镜以将输入光束135聚焦到接收器140的光电检测器上。如图1中所示，激光雷达系统100可以包括反射镜115(其可以是金属或电介质反射镜)，并且反射镜115可以被配置为使得光束125穿过反射镜115或者沿反射镜115的边缘或侧面穿过并且输入光束135朝向接收器140反射。作为示例，反射镜115(其可称为重叠反射镜、叠加反射镜或光束组合反射镜)可包括输出光束125穿过的孔、槽或孔径。作为另一示例，不是穿过反射镜115，而是可以引导输出光束125在具有输出光束125和反射镜115的边缘之间的间隙(例如，宽度约为0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、5mm或10mm的间隙)的反射镜115旁边通过。

在特定实施例中，反射镜115可以使输出光束125和输入光束135基本上同轴，使得这两个光束沿大致相同的光路(尽管方向相反)行进。输入光束和输出光束基本上同轴可以指光束至少部分重叠或共享公共传播轴，使得输入光束135和输出光束125沿基本上相同的光路(尽管方向相反)行进。作为示例，输出光束125和输入光束135可以彼此平行到小于10mrad、5mrad、2mrad、1mrad、0.5mrad或0.1mrad以内。随着输出光束125跨越能视域扫描，输入光束135可以与输出光束125一起跟随，使得保持两个光束之间的同轴关系。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以包括扫描器120，该扫描器120被配置为跨越激光雷达系统100的能视域扫描输出光束125。作为示例，扫描器120可以包括一个或多个扫描镜，该扫描镜被配置为围绕一个或多个旋转轴以角度方式枢转、旋转、摆动或移动。输出光束125可以由扫描镜反射，并且随着扫描镜枢转或旋转，反射的输出光束125可以以相应的角度方式被扫描。作为示例，扫描镜可以被配置为在30度范围内周期性地前后枢转，这导致输出光束125跨越60度范围来回扫描(例如，扫描镜的Θ度旋转导致输出光束125的2Θ度角扫描)。

在特定实施例中，扫描镜可以附接到扫描器致动器或机构或由其机械驱动，该致动器或机构在特定角度范围内(例如，在5°角度范围、30°角度范围、60°角度范围、120°角度范围、360°角度范围或任何其它合适的角度范围)枢转或旋转反射镜。被配置为枢转或旋转反射镜的扫描器致动器或机构可包括检流计扫描器、共振扫描器、压电致动器、音圈电机、电动机(例如，DC电机、无刷DC电机、同步电机或步进电机)、微机电系统(MEMS)装置或任何其它合适的致动器或机构。作为示例，扫描器120可以包括附接到检流计扫描器的扫描镜，该扫描镜被配置为在30°角度范围内来回枢转。作为另一示例，扫描器120可以包括被配置为在相同方向中连续旋转的多面镜(例如，不是来回枢转，多面镜在顺时针或逆时针方向中连续旋转360度)。多面镜可以耦合或附接到同步电机，该同步电机被配置为以基本上固定的旋转频率(例如，约1Hz、10Hz、50Hz、100Hz、500Hz或1000Hz的旋转频率)旋转多面镜。

在特定实施例中，扫描器120可以被配置为跨越激光雷达系统100的能视域扫描输出光束125(其可以包括由光源110发射的光的至少一部分)。激光雷达系统100的能视域(FOR)可以指激光雷达系统100可以被配置为扫描或捕获距离信息的面积、区域或角度范围。作为示例，具有带有30度扫描范围的输出光束125的激光雷达系统100可被称为具有30度角能视域。作为另一示例，具有在30度范围内旋转的扫描镜的激光雷达系统100可以产生跨越60度范围(例如，60度FOR)扫描的输出光束125。在特定实施例中，激光雷达系统100可具有约10°、20°、40°、60°、120°、360°的FOR或任何其它合适的FOR。

在特定实施例中，扫描器120可被配置为水平和竖直地扫描输出光束125，并且激光雷达系统100可具有沿水平方向的特定FOR和沿竖直方向的另一特定FOR。作为示例，激光雷达系统100可以具有10°到120°的水平FOR和2°到45°的竖直FOR。在特定实施例中，扫描器120可以包括第一扫描镜和第二扫描镜，其中第一扫描镜将输出光束125朝向第二扫描镜引导，并且第二扫描镜将输出光束125朝向激光雷达系统100的顺发射方向引导。作为示例，第一扫描镜可以沿第一方向扫描输出光束125，而第二扫描镜可以沿与第一方向基本上正交的第二方向扫描输出光束125。作为另一示例，第一扫描镜可以沿基本上水平的方向扫描输出光束125，并且第二扫描镜可以沿基本上竖直的方向扫描输出光束125(或者反之亦然)。作为另一示例，第一和第二扫描镜可以各自由检流计扫描器驱动。作为另一示例，第一或第二扫描镜可以包括由电动机驱动的多面镜。在特定实施例中，扫描器120可被称为光束扫描器、光学扫描器或激光扫描仪。

在特定实施例中，一个或多个扫描镜可通信地耦合到控制器150，该控制器150可控制扫描镜以便在顺发射方向或沿所需扫描图案的所需方向中引导输出光束125。在特定实施例中，扫描图案可以指输出光束125被引导所沿的图案或路径。作为示例，扫描器120可以包括两个扫描镜，该扫描镜被配置为跨越60°水平FOR和20°竖直FOR扫描输出光束125。可以控制两个扫描器反射镜遵循基本上覆盖60°×20°FOR的扫描路径。作为示例，扫描路径可导致具有基本上覆盖60°×20°FOR的像素的点云。像素可以大致均匀地跨越60°×20°FOR分布。可替代地，像素可具有特定的非均匀分布(例如，像素可跨越60°×20°FOR的全部或一部分分布，并且像素可在60°×20°FOR的一个或多个特定区域中具有更高密度)。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以包括被配置为发射光脉冲的光源110和被配置为跨越激光雷达系统100的能视域扫描发射的光脉冲的至少一部分的扫描器120。发射的光脉冲中的一个或多个可以被位于激光雷达系统100顺发射方向的目标130散射，并且接收器140可以检测由目标130散射的光脉冲的至少一部分。接收器140可以被称为光接收器、光学接收器、光传感器、检测器、光电检测器或光学检测器。在特定实施例中，激光雷达系统100可包括接收器140，该接收器140接收或检测输入光束135的至少一部分并产生与输入光束135相对应的电信号。作为示例，如果输入光束135包括光脉冲，则接收器140可以产生与由接收器140检测到的光脉冲相对应的电流或电压脉冲。作为另一示例，接收器140可以包括一个或多个雪崩光电二极管(APD)或一个或多个单光子雪崩二极管(SPAD)。作为另一示例，接收器140可以包括一个或多个PN光电二极管(例如，由p型半导体和n型半导体形成的光电二极管结构，其中PN首字母缩写词是指具有p掺杂和n掺杂区域的结构)或一个或多个PIN光电二极管(例如，由位于p型和n型区域之间的未掺杂本征半导体区域形成的光电二极管结构，其中PIN首字母缩写词是指具有p掺杂、本征和n掺杂区域的结构)。APD、SPAD、PN光电二极管或PIN光电二极管可各自称为检测器、光电检测器或光电二极管。检测器可具有活性区域或雪崩倍增区域，其包括硅、锗、InGaAs或AlInAsSb(铝砷化锑化铟)。活性区域可以指检测器可以接收或检测输入光的区域。活性区域可以具有任何合适的大小或直径，诸如例如约10μm、25μm、50μm、80μm、100μm、200μm、500μm、1mm、2mm或5mm的直径。

在特定实施例中，接收器140可以包括执行信号放大、采样、滤波、信号调节、模数转换、时间到数字转换、脉冲检测、阈值检测、上升边缘检测或下降边缘检测的电子电路。作为示例，接收器140可以包括将接收到的光电流(例如，APD响应于接收到的光信号而产生的电流)转换为电压信号的跨阻放大器。电压信号可以被发送到脉冲检测电路，该脉冲检测电路产生模拟或数字输出信号145，该信号对应于接收到的光脉冲的一个或多个光特性(例如，上升边缘、下降边缘、幅度、持续时间或能量)。作为示例，脉冲检测电路可以执行时间到数字的转换以产生数字输出信号145。电输出信号145可以被发送到控制器150进行处理或分析(例如，以确定与接收到的光脉冲相对应的飞行时间值)。

在特定实施例中，控制器150可以电耦合或通信地耦合到光源110、扫描器120或接收器140。作为示例，控制器150可以接收来自光源110的电触发脉冲或边缘，其中每个脉冲或边缘对应于光源110的光脉冲的发射。作为另一示例，控制器150可以向光源110提供指示光源110应该何时产生光脉冲的指令、控制信号或触发信号。控制器150可以发送包括电脉冲的电触发信号，其中每个电脉冲导致光源110的光脉冲的发射。在特定实施例中，由光源110产生的光脉冲的频率、周期、持续时间、脉冲能量、峰值功率、平均功率或波长可以基于由控制器150提供的指令、控制信号或触发脉冲进行调节。在特定实施例中，控制器150可以耦合到光源110和接收器140，并且控制器150可以基于与光源110发射脉冲时和接收器140检测或接收到脉冲的一部分(例如，输入光束135)时相关联的定时信息来确定光脉冲的飞行时间值。在特定实施例中，控制器150可以包括执行信号放大、采样、滤波、信号调节、模数转换、时间到数字转换、脉冲检测、阈值检测、上升边缘检测或下降边缘检测的电路。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以包括一个或多个处理器(例如，控制器150)，该处理器被配置为至少部分地基于发射的光脉冲从激光雷达系统100行进到目标130并返回激光雷达系统100的往返飞行时间，来确定从激光雷达系统100到目标130的距离D。目标130可以至少部分地包含在激光雷达系统100的能视域内并且位于距激光雷达系统100小于或等于激光雷达系统100的操作范围(R_OP)的距离D处。在特定实施例中，激光雷达系统100的操作范围(其可被称为操作距离)可指激光雷达系统100被配置为感测或识别出现在激光雷达系统100的能视域中的目标130的距离。激光雷达系统100的操作范围可以是任何合适的距离，诸如例如25m、50m、100m、200m、500m或1km。作为示例，具有200m操作范围的激光雷达系统100可以被配置为感测或识别距离激光雷达系统100最远200m的各种目标130。激光雷达系统100的操作范围R_OP可以通过表达式R_OP＝c·τ/2与连续光信号的发射之间的时间τ相关。对于具有200m操作范围(R_OP＝200m)的激光雷达系统100，连续脉冲之间的时间τ(可称为脉冲周期)约为脉冲周期τ也可以对应于脉冲行进往返距激光雷达系统100距离R_OP的目标130的飞行时间。此外，脉冲周期τ可以通过表达式τ＝1/PRF与脉冲重复频率(PRF)相关。例如，1.33μs的脉冲周期对应于约752kHz的PRF。

在特定实施例中，激光雷达系统100可用于确定到一个或多个顺发射方向的目标130的距离。通过跨越能视域扫描激光雷达系统100，该系统可用于将距离映射到能视域内的许多点。这些深度映射点中的每一个都可以称为像素或体素。连续捕获的像素集合(可称为深度图、点云或帧)可被渲染为图像或可被分析以识别或检测对象或确定在FOR内的对象的形状或距离。作为示例，点云可以覆盖水平延伸60°并且竖直延伸15°的能视域，并且点云可以包括水平方向中100-2000像素×竖直方向中4-400像素的帧。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以被配置为以约0.1帧每秒(FPS)和约1000FPS之间的任何合适的帧速率重复捕获或生成能视域的点云。作为示例，激光雷达系统100可以以约0.1FPS、0.5FPS、1FPS、2FPS、5FPS、10FPS、20FPS、100FPS、500FPS或1000FPS的帧速率生成点云。作为另一示例，激光雷达系统100可以被配置为以5×10⁵脉冲/秒的速率产生光脉冲(例如，系统可以确定每秒500,000个像素距离)并且扫描1000×50个像素的帧(例如，50,000像素/帧)，这对应于10帧每秒的点云帧速率(例如，每秒10个点云)。在特定实施例中，点云帧速率可以基本上固定，或者点云帧速率可以动态地可调节。作为示例，激光雷达系统100可以以特定帧速率(例如，1Hz)捕获一个或多个点云，并且然后切换以不同的帧速率(例如，10Hz)捕获一个或多个点云。较慢的帧速率(例如，1Hz)可用于捕获一个或多个高分辨率点云，并且较快的帧速率(例如，10Hz)可用于快速捕获多个较低分辨率的点云。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以被配置为感测、识别或确定到能视域内的一个或多个目标130的距离。作为示例，激光雷达系统100可以确定到目标130的距离，其中目标130的全部或部分包含在激光雷达系统100的能视域内。目标130的全部或部分包含在激光雷达系统100的FOR内可以指FOR重叠、包围或封闭目标130的至少一部分。在特定实施例中，目标130可以包括相对于激光雷达系统100移动或静止的对象的全部或部分。作为示例，目标130可以包括人、车辆、摩托车、卡车、火车、自行车、轮椅、行人、动物、道路标志、交通灯、车道标记、路面标记、停车位、塔架、护栏、交通障碍、坑洼、铁路道口、道路内或附近的障碍物、路缘石、道路上或旁边的停车车辆、电线杆、房屋、建筑物、垃圾桶、邮箱、树、任何其它合适的对象的全部或部分，或两个或更多个对象的全部或部分的任何适当组合。在特定实施例中，目标可以被称为对象。

在特定实施例中，光源110、扫描器120和接收器140可一起封装在单个壳体内，其中壳体可指容纳或包含激光雷达系统100的全部或部分的盒子、壳子或外壳。作为示例，激光雷达系统外壳可包含激光雷达系统100的光源110、反射镜115、扫描器120和接收器140。此外，激光雷达系统外壳可包括控制器150。激光雷达系统外壳还可以包括一个或多个电连接，用于向外壳或从外壳传送电力功率或电信号。在特定实施例中，激光雷达系统100的一个或多个部件可远离激光雷达系统外壳定位。作为示例，光源110的全部或部分可以远离激光雷达系统外壳定位，并且由光源110产生的光脉冲可以经由光纤传送到外壳。作为另一示例，控制器150的全部或部分可以远离激光雷达系统外壳定位。

在特定实施例中，光源110可以包括眼睛安全激光器，或者激光雷达系统100可以被归类为眼睛安全激光系统或激光产品。眼睛安全激光器、激光系统或激光产品可以指如下系统，该系统包括具有发射波长、平均功率、峰值功率、峰值强度、脉冲能量、光束大小、光束发散角、曝光时间或扫描输出光束的激光器，使得从系统发射的光对人的眼睛造成伤害的可能性很小或没有。作为示例，光源110或激光雷达系统100可被归类为在所有正常使用条件下都是安全的1类激光产品(如国际电工委员会(IEC)的60825-1标准所规定)或I类激光产品(如美国联邦法规(CFR)第21篇第1040.10节所规定)。在特定实施例中，激光雷达系统100可以是被配置为以约900nm和约2100nm之间的任何合适波长操作的眼睛安全激光产品(例如，具有1类或I类分类)。作为示例，激光雷达系统100可以包括具有在约1200nm和约1400nm之间或在约1400nm和约1600nm之间的工作波长的激光器，并且激光器或激光雷达系统100可以以眼睛安全的方式操作。作为另一示例，激光雷达系统100可以是眼睛安全的激光产品，其包括具有在约1300nm和约1400nm之间的工作波长的扫描激光器。作为另一示例，激光雷达系统100可以是1类或I类激光产品，其包括具有在约1200nm和约1600nm之间的工作波长的激光二极管、光纤激光器或固态激光器。

在特定实施例中，一个或多个激光雷达系统100可以集成到车辆中。作为示例，多个激光雷达系统100可以集成到汽车中以提供围绕汽车的完整的360度水平FOR。作为另一示例，4-10个激光雷达系统100，每个系统具有45度到90度的水平FOR，可以组合在一起以形成提供覆盖360度水平FOR的点云的感测系统。激光雷达系统100可以被定向为使得相邻的FOR具有一定量的空间或角度重叠，以允许来自多个激光雷达系统100的数据组合或缝合在一起以形成单个或连续的360度点云。作为示例，每个激光雷达系统100的FOR可以与相邻FOR具有约1-15度的重叠。在特定实施例中，车辆可以指被配置为运送人或货物的移动机器。例如，车辆可包括，可采取如下形式，或可称为：小汽车、汽车、机动车辆、卡车、公共汽车、货车、拖车、越野车、农用车辆、割草机、建筑设备、叉车、机器人、高尔夫球车、房车、出租车、摩托车、踏板车、自行车、滑板、火车、雪地摩托、船只(例如轮船或小船)、飞机(例如固定翼飞机、直升机或飞船)、无人驾驶飞行器(例如无人机)或航天器。在特定实施例中，车辆可包括为车辆提供推进力的内燃机或电动机。

在特定实施例中，一个或多个激光雷达系统100可以被包括在车辆中作为高级驾驶员辅助系统(ADAS)的一部分以帮助车辆的驾驶员操作车辆。例如，激光雷达系统100可以是ADAS的一部分，其向驾驶员提供信息或反馈(例如，提醒驾驶员注意潜在的问题或危险)或自动控制车辆的一部分(例如，制动系统或转向系统)以避免碰撞或事故。激光雷达系统100可以是车辆ADAS的一部分，其提供自适应巡航控制、自动制动、自动停车、碰撞避让，提醒驾驶员注意危险或其它车辆，将车辆保持在正确的车道上，或在对象或另一车辆处于盲点时提供警告。

在特定实施例中，一个或多个激光雷达系统100可以集成到车辆中作为自主车辆驾驶系统的一部分。作为示例，激光雷达系统100可以向自主车辆的驾驶系统提供关于周围环境的信息。自主车辆驾驶系统可以被配置为引导自主车辆穿过车辆周围的环境并朝向目的地。自主车辆驾驶系统可以包括一个或多个计算系统，该计算系统从激光雷达系统100接收关于周围环境的信息，分析接收到的信息，并向车辆的驾驶系统(例如，方向盘、加速器、制动器或转向灯)提供控制信号。作为示例，集成到自主车辆中的激光雷达系统100可以每0.1秒向自主车辆驾驶系统提供点云(例如，点云具有10Hz的更新率，表示每秒10帧)。自主车辆驾驶系统可以分析接收到的点云以感测或识别目标130及其相应的位置、距离或速度，并且自主车辆驾驶系统可以基于该信息更新控制信号。作为示例，如果激光雷达系统100检测到正在减速或停车的前方车辆，则自主车辆驾驶系统可以发送指令以释放加速器并应用制动器。

在特定实施例中，自主车辆可被称为自主汽车、无人驾驶汽车、自动驾驶汽车、机器人汽车或无人驾驶车辆。在特定实施例中，自主车辆可以指被配置为感测其环境并在很少或没有人工输入的情况下导航或驾驶的车辆。作为示例，自主车辆可以被配置为驾驶到任何合适的位置并在整个行程中控制或执行所有安全关键功能(例如，驾驶、转向、制动、停车)，而驾驶员不希望随时控制车辆。作为另一示例，自主车辆可以允许驾驶员安全地将他们的注意力从特定环境中(例如高速公路上)的驾驶任务上转移开，或者自主车辆可以在除少数环境之外的所有环境中提供对车辆的控制，只需要很少或没有驾驶员的输入或注意力。

在特定实施例中，自主车辆可以被配置为在车辆中有驾驶员的情况下驾驶，或者自主车辆可以被配置为在没有驾驶员的情况下操作车辆。作为示例，自主车辆可包括带有相关控制装置(例如，方向盘、加速踏板和制动踏板)的驾驶员座椅，并且车辆可被配置为驾驶时无人坐在驾驶员座椅上或几乎没有或没有来自坐在驾驶员座椅上的人的输入。作为另一示例，自主车辆可能不包括任何驾驶员座椅或相关联的驾驶员控制装置，并且车辆可以在没有人工输入的情况下执行几乎所有的驾驶功能(例如，驾驶、转向、制动、停车和导航)。作为另一示例，自主车辆可以被配置为在没有驾驶员的情况下操作(例如，车辆可以被配置为在车辆中没有驾驶员的情况下运送人类乘客或货物)。作为另一示例，自主车辆可以被配置为在没有任何人类乘客的情况下操作(例如，车辆可以被配置为在没有任何人类乘客在车辆上的情况下运送货物)。

在特定实施例中，光信号(其可被称为光信号、光波形、光学波形、输出光束或发射光)可包括光脉冲、CW光、幅度调制光、频率调制光或其任何合适的组合。尽管本公开描述或示出产生包括光脉冲的光信号的激光雷达系统100或光源110的示例实施例，但是在适当的情况下，本文描述或示出的实施例也可以应用于其它类型的光信号，包括连续波(CW)光、幅度调制光信号或频率调制光信号。例如，如本文描述或示出的激光雷达系统100可以包括被配置为产生光脉冲的光源110。可替代地，激光雷达系统100可以被配置为作为频率调制连续波(FMCW)激光雷达系统操作并且可以包括被配置为产生CW光或频率调制光信号的光源110。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以是FMCW激光雷达系统，其中来自光源110的发射光(例如，图1或图3中的输出光束125)包括频率调制光。脉冲激光雷达系统是一种类型的激光雷达系统100，其中光源110发射光脉冲，并且到远程目标130的距离由光脉冲行进到目标130并且返回的飞行时间确定。另一类型的激光雷达系统100是频率调制激光雷达系统，其可以被称为频率调制连续波(FMCW)激光雷达系统。FMCW激光雷达系统使用频率调制光来基于接收光(被远程目标散射)的调制频率相对于发射光的调制频率来确定到远程目标130的距离。发射光行进到目标130并返回激光雷达系统的往返时间可以对应于接收的散射光和发射光的一部分之间的频率差。

例如，对于线性啁啾光源(例如，产生频率随时间推移线性改变的频率调制)，发射光和接收光之间的频率差越大，目标130定位越远。频率差可以通过将接收光与发射光的一部分混合(例如，通过将两个光束耦合到检测器上，或通过混合与接收光和发射光相对应的模拟电信号)并确定所得拍频来确定。例如，来自APD的电信号可以使用快速傅立叶变换(FFT)技术来分析以确定发射光和接收光之间的频率差。如果将线性频率调制m(例如，以Hz/s为单位)应用于CW激光器，则往返时间T可通过表达式T＝Δf/m与接收的散射光和发射光之间的频率差Δf相关。此外，从目标130到激光雷达系统100的距离D可以表达为D＝c·Δf/(2m)，其中c是光速。例如，对于具有10¹²Hz/s(或1MHz/μs)的线性频率调制的光源110，如果测量到330kHz的频率差(接收的散射光和发射光之间)，则到目标的距离约为50米(其对应于约330ns的往返时间)。作为另一示例，1.33MHz的频率差对应于位于约200米远的目标。

用于FMCW激光雷达系统的光源110可以是光纤激光器(例如，种子激光二极管，其后是一个或多个光放大器)或直接发射器激光二极管。种子激光二极管或直接发射器激光二极管可以以CW方式操作(例如，通过用基本上恒定的DC电流驱动激光二极管)，并且频率调制可以由外部调制器(例如，电光相位调制器)提供。可替代地，可以通过将DC偏置电流连同电流调制一起施加到种子激光二极管或直接发射器激光二极管来产生频率调制。电流调制在激光二极管中产生相应的折射率调制，这导致激光二极管发射的光的频率调制。电流调制分量(和相应的频率调制)可以具有任何合适的频率或形状(例如，分段线性、正弦、三角波或锯齿)。

图2示出由激光雷达系统100产生的示例扫描图案200。扫描图案200(其可以被称为光学扫描图案、光学扫描路径、扫描路径或扫描)可以表示随着输出光束125跨越FOR的全部或部分扫描而由输出光束125遵循的路径或路线。扫描图案200的每次遍历可对应于单个帧或单个点云的捕获。在特定实施例中，激光雷达系统100可以被配置为沿一个或多个特定扫描图案200扫描输出光束125。在特定实施例中，扫描图案200可以跨越具有任何合适的水平FOR(FOR_H)和任何合适的竖直FOR(FOR_V)的任何合适能视域(FOR)扫描。例如，扫描图案200可以具有由40°×30°、90°×40°或60°×15°的角度尺寸(例如，FOR_H×FOR_V)表示的能视域。作为另一示例，扫描图案200可具有大于或等于10°、25°、30°、40°、60°、90°或120°的FOR_H。作为另一示例，扫描图案200可以具有大于或等于2°、5°、10°、15°、20°、30°或45°的FOR_V。

在图2的示例中，参考线220表示扫描图案200的能视域的中心。在特定实施例中，参考线220可以具有任何合适的定向，诸如例如0°的水平角(例如，参考线220可以是直线向前定向)和0°的竖直角(例如，参考线220可以具有0°的倾角)，或者参考线220可以具有非零水平角或非零倾角(例如，+10°或-10°的竖直角)。在图2中，如果扫描图案200具有60°×15°的能视域，则扫描图案200覆盖相对于参考线220的±30°水平范围和相对于参考线220的±7.5°竖直范围。此外，图2中的光束125相对于参考线220具有约-15°水平和+3°竖直的定向。光束125可以被称为相对于参考线220具有-15°的方位角和+3°的仰角。在特定实施例中，方位角(其可被称为方位角度)可表示相对于参考线220的水平角，并且仰角(其可被称为仰角角度、倾斜角或倾斜角度)可表示相对于参考线220的竖直角度。

在特定实施例中，扫描图案200可以包括多个像素210，并且每个像素210可以与一个或多个激光脉冲或一个或多个距离测量相关联。此外，扫描图案200可以包括多条扫描线230，其中每条扫描线表示跨越能视域的至少一部分的一次扫描，并且每条扫描线230可以包括多个像素210。在图2中，如从激光雷达系统100观看的，扫描线230包括五个像素210并且对应于从右到左跨越FOR的近似水平扫描。在特定实施例中，扫描图案200的周期可以包括总共P_x×P_y像素210(例如，P_x乘P_y像素的二维分布)。作为示例，扫描图案200可以包括具有沿水平方向约100-2,000个像素210和沿竖直方向约4-400个像素210的尺寸的分布。作为另一示例，扫描图案200可以包括沿水平方向的1,000个像素210乘以沿竖直方向的64个像素210的分布(例如，帧大小为1000×64像素)，其中扫描图案200的每个周期总共64,000个像素。在特定实施例中，沿水平方向的像素210的数量可以被称为扫描图案200的水平分辨率，并且沿竖直方向的像素210的数量可以被称为竖直分辨率。作为示例，扫描图案200可以具有大于或等于100个像素210的水平分辨率和大于或等于4个像素210的竖直分辨率。作为另一示例，扫描图案200可以具有100-2000个像素210的水平分辨率和4-400个像素210的竖直分辨率。

在特定实施例中，每个像素210可以与距离(例如，到相关联的激光脉冲从其散射的目标130的一部分的距离)或一个或多个角度值相关联。作为示例，像素210可以与距离值和表示像素210相对于激光雷达系统100的角位置的两个角度值(例如，方位角和仰角)相关联。到目标130的一部分的距离可以至少部分地基于相应脉冲的飞行时间测量来确定。角度值(例如，方位角或仰角)可以对应于输出光束125的角度(例如，相对于参考线220)(例如，当相应的脉冲从激光雷达系统100发射时)或输入光束135的角度(例如，当激光雷达系统100接收到输入信号时)。在特定实施例中，可以至少部分地基于扫描器120的部件的位置来确定角度值。作为示例，与像素210相关联的方位角或仰角值可以从扫描器120的一个或多个相应扫描镜的角位置来确定。

图3示出具有示例旋转多面镜301的示例激光雷达系统100。在特定实施例中，扫描器120可以包括被配置为沿特定方向扫描输出光束125的多面镜301。在图3的示例中，扫描器120包括两个扫描镜：(1)沿Θ_x方向旋转的多面镜301和(2)沿Θ_y方向来回摆动的扫描镜302。来自光源110的输出光束125(其在反射镜115旁边通过)由扫描镜302的反射表面320反射，并且然后由多面镜301的反射表面(例如，表面320A、320B、320C或320D)反射。来自目标130的散射光作为输入光束135返回到激光雷达系统100。输入光束135从多面镜301、扫描镜302和反射镜115反射，该反射镜115将输入光束135引导通过聚焦透镜330并到达接收器140的检测器340。检测器340可以是PN光电二极管、PIN光电二极管、APD、SPAD或任何其它合适的检测器。反射表面320(其可称为反射表面)可包括反射金属涂层(例如，金、银或铝)或反射电介质涂层，并且反射表面320可具有在光源110的工作波长处的任何合适的反射率R(例如，R大于或等于70％、80％、90％、95％、98％或99％)。

在特定实施例中，多面镜301可被配置为分别沿Θ_x或Θ_y方向旋转并沿基本上水平或竖直方向扫描输出光束125。沿Θ_x方向的旋转可以指导致输出光束125沿基本上水平方向扫描的反射镜301的旋转运动。类似地，沿Θ_y方向的旋转可指导致输出束125沿基本上竖直方向扫描的旋转运动。在图3中，反射镜301是沿Θ_x方向旋转并沿基本上水平方向扫描输出光束125的多面镜，并且反射镜302沿Θ_y方向枢转并沿基本上竖直方向扫描输出光束125。在特定实施例中，多面镜301可以被配置为沿任何合适的方向扫描输出光束125。作为示例，多面镜301可以相对于水平或竖直方向以任何合适的角度，诸如例如以相对于水平或竖直方向约0°、10°、20°、30°、45°、60°、70°、80°或90°的角度，来扫描输出光束125。

在特定实施例中，多面镜301可以指在其侧面或面的两个或多个上具有反射表面320的多边对象。作为示例，多面镜可以包括任何合适数量的反射面(例如，2、3、4、5、6、7、8或10个面)，其中每个面包括反射表面320。多面镜301可具有任何合适多边形的横截面形状，诸如例如三角形(具有三个反射表面320)、正方形(具有四个反射表面320)、五边形(具有五个反射表面320)、六边形(具有六个反射表面320)、七边形(具有七个反射表面320)或八边形(具有八个反射表面320)。在图3中，多面镜301具有大致正方形的横截面形状和四个反射表面(320A、320B、320C和320D)。图3中的多面镜301可以称为方形镜、立方镜或四面多面镜。在图3中，多面镜301可以具有类似于立方体、长方体或直角棱镜的形状。此外，多面镜301可具有总共六个侧面，其中四个侧面包括具有反射表面(320A、320B、320C和320D)的面。

在特定实施例中，多面镜301可围绕多面镜301的旋转轴沿顺时针或逆时针旋转方向连续旋转。旋转轴可以对应于垂直于多面镜301的旋转平面并穿过多面镜301的质心的线。在图3中，多面镜301在图的平面中旋转，并且多面镜301的旋转轴垂直于图的平面。电动机可以被配置为以基本上固定的频率(例如，约1Hz(或1转/秒)、10Hz、50Hz、100Hz、500Hz或1000Hz的旋转频率)旋转多面镜301。作为示例，多面镜301可以机械地耦合到电动机(例如，同步电动机)，该电动机被配置为以约160Hz(或9600转/分钟(RPM))的转速旋转多面镜301。

在特定实施例中，随着多面镜301旋转，输出光束125可以从反射表面320A、320B、320C和320D顺序地反射。这导致沿着特定扫描轴(例如，水平或垂直扫描轴)扫描输出光束125以产生一系列扫描线，其中每条扫描线对应于输出光束125从多面镜301的反射表面之一的反射。在图3中，输出光束125从反射表面320A反射离开以产生一条扫描线。然后，随着多面镜301旋转，输出光束125从反射表面320B、320C和320D反射离开，以产生第二、第三和第四相应的扫描线。在特定实施例中，激光雷达系统100可以被配置使得输出光束125首先从多面镜301反射，然后从扫描镜302反射(反之亦然)。作为示例，来自光源110的输出光束125可以首先被引导到多面镜301，在此被多面镜301的反射表面反射，然后输出光束125可以被引导到扫描镜302，在此被扫描镜302的反射表面320反射。在图3的示例中，输出光束125以相反的顺序从多面镜301和扫描镜302反射。在图3中，来自光源110的输出光束125首先被引导到扫描镜302，在此由反射表面320反射，然后，输出光束125被引导到多面镜301，在此被反射表面320A反射。

图4示出激光雷达系统100的示例光源视场(FOV_L)和接收器视场(FOV_R)。激光雷达系统100的光源110可以随着FOV_L和FOV_R由扫描器120跨越能视域(FOR)扫描而发射光脉冲。在特定实施例中，光源视场可以指在特定时刻由光源110照射的角锥。类似地，接收器视场可以指接收器140可在特定时刻在其上接收或检测光的角锥，并且接收器视场外的任何光可能不被接收或检测到。作为示例，随着跨越能视域扫描光源视场，由光源110发射的光脉冲的一部分可以从激光雷达系统100顺发射方向发送，并且光脉冲可以在发射脉冲时FOV_L指向的方向中被发送。光脉冲可以散射离开目标130，并且接收器140可以接收并检测沿着FOV_R或包含在FOV_R内的散射光的一部分。

在特定实施例中，扫描器120可以被配置为跨越激光雷达系统100的能视域扫描光源视场和接收器视场二者。随着扫描器120在描绘出扫描图案200的同时跨越激光雷达系统100的能视域扫描FOV_L和FOV_R，可以发射和检测多个光脉冲。在特定实施例中，光源视场和接收器视场可以相对于彼此同步地被扫描，使得随着FOV_L跨越扫描图案200被扫描，FOV_R以相同的扫描速度遵循基本上相同的路径。此外，FOV_L和FOV_R可以随着它们跨越能视域被扫描保持彼此相同的相对位置。作为示例，FOV_L可以与FOV_R基本上重叠或居中于FOV_R(如图4中所示)，并且可以在整个扫描中保持FOV_L和FOV_R之间的该相对定位。作为另一示例，FOV_R可在整个扫描中落后于FOV_L特定的固定量(例如，FOV_R可在与扫描方向相反的方向中偏离FOV_L)。

在特定实施例中，FOV_L可具有与输出光束125的发散角基本上相同或对应的角大小或范围Θ_L，并且FOV_R可以具有对应于接收器140可以接收和检测光的角度的角度大小或范围Θ_R。在特定实施例中，接收器视场可以是相对于光源视场的任何合适的大小。作为示例，接收器视场可以小于、基本上等于或大于光源视场的角度范围。在特定实施例中，光源视场可具有小于或等于50毫弧度的角度范围，并且接收器视场可具有小于或等于50毫弧度的角度范围。FOV_L可以具有任何合适的角度范围Θ_L，诸如例如约0.1mrad、0.2mrad、0.5mrad、1mrad、1.5mrad、2mrad、3mrad、5mrad、10mrad、20mrad、40mrad或50mrad。类似地，FOV_R可以具有任何合适的角度范围Θ_R，诸如例如约0.1mrad、0.2mrad、0.5mrad、1mrad、1.5mrad、2mrad、3mrad、5mrad、10mrad、20mrad、40mrad，或50mrad。在特定实施例中，光源视场和接收器视场可具有大致相等的角度范围。作为示例，Θ_L和Θ_R二者都可以约等于1mrad、2mrad或4mrad。在特定实施例中，接收器视场可以大于光源视场，或者光源视场可以大于接收器视场。作为示例，Θ_L可约等于3mrad，并且Θ_R可约等于4mrad。作为另一示例，Θ_R可以比Θ_L大约L倍，其中L是任何合适的因子，诸如例如1.1、1.2、1.5、2、3、5或10。

在特定实施例中，像素210可表示或可对应于光源视场或接收器视场。随着输出光束125从光源110传播，输出光束125的直径(以及相应像素210的大小)可以根据光束发散角Θ_L而增加。作为示例，如果输出光束125具有2mrad的Θ_L，则在距激光雷达系统100 100m的距离处，输出光束125可以具有约20cm的大小或直径，并且相应的像素210还可以具有约20cm的相应大小或直径。在距激光雷达系统100 200m的距离处，输出光束125和相应的像素210可以各自具有约40cm的直径。

图5示出包括多个像素210和多条扫描线230的示例单向扫描图案200。在特定实施例中，扫描图案200可以包括任何合适数量的扫描线230(例如，约1、2、5、10、20、50、100、500或1000条扫描线)，并且扫描图案200的每条扫描线230可以包括任何合适数量的像素210(例如，1、2、5、10、20、50、100、200、500、1000、2000或5000个像素)。图5中所示的扫描图案200包括八条扫描线230，并且每条扫描线230包括约16个像素210。在特定实施例中，在两个方向中扫描扫描线230的扫描图案200(例如，交替地从右向左并且然后从左向右扫描)可称为双向扫描图案200，在相同方向中扫描扫描线230的扫描图案200可称为单向扫描图案200。图5中的扫描图案200可称为单向扫描图案200，其中每条扫描线230在基本上相同的方向中(例如，如从激光雷达系统100观看约从左到右)跨越FOR行进。在特定实施例中，单向扫描图案200的扫描线230可以在任何合适的方向中跨越FOR引导，诸如例如从左到右、从右到左、从上到下、从下到上，或相对于水平轴或竖直轴以任何合适的角度(例如，以0°、5°、10°、30°或45°角)。在特定实施例中，单向扫描图案200中的每条扫描线230可以是不直接连接到前一或后一扫描线230的单独线。

在特定实施例中，单向扫描图案200可由包括多面镜(例如，图3的多面镜301)的扫描器120产生，其中每条扫描线230与多面镜的特定反射表面320相关联。作为示例，图3中的多面镜301的反射表面320A可以产生图5中的扫描线230A。类似地，随着多面镜301旋转，反射表面320B、320C和320D可以分别连续地产生扫描线230B、230C和230D。此外，对于多面镜301的后续旋转，扫描线230A'、230B'、230C'和230D'可以分别通过来自反射表面320A、320B、320C和320D的输出光束125的反射而连续产生。在特定实施例中，单向扫描图案200的N条连续扫描线230可对应于N面多面镜的一整圈。作为示例，图5中的四条扫描线230A、230B、230C和230D可以对应于图3中的四面多面镜301的一整圈。此外，多面镜301的后续旋转可产生图5中接下来的四条扫描线230A'、230B'、230C'和230D'。

图6示出示例接收器140。在特定实施例中，激光雷达系统100的接收器140可以包括一个或多个检测器340、一个或多个放大器350或一个或多个比较器370。此外，接收器140可以包括与比较器370中的每个比较器370相关联的一个或多个时间数字转换器(TDC)380。激光雷达系统100的光源110可以发射光信号，并且接收器140可以被配置为检测接收光信号(例如，输入光135)，该接收光信号包括由远程目标130散射的发射光信号的一部分。

图6中所示的示例接收器140包括检测器340，该检测器340被配置为接收输入光信号(输入光135)并产生与接收光信号相对应的光电流i。检测器340可包括APD、PN光电二极管或PIN光电二极管，并且由检测器340产生的光电流i可称为光电流信号或电流信号。检测器340耦合到电子放大器350，该电子放大器350被配置为接收光电流i并产生与接收的光电流相对应的电压信号360。例如，检测器340可以是响应于检测到输入光脉冲而产生光电流脉冲的APD，并且电压信号360可以是与光电流脉冲相对应的模拟电压脉冲。放大器350可以包括被配置为接收光电流i并产生与光电流信号相对应的电压信号的跨阻放大器。此外，放大器350可以包括放大电压信号的电压放大器或对光电流或电压信号进行滤波的电子滤波器(例如，低通滤波器)。

在图6中，由放大器350产生的电压信号360耦合到N个比较器(比较器370-1，370-2，……，370-N)，并且每个比较器被提供有特定阈值或参考电压(V_T1，V_T2，……，V_TN)。例如，接收器140可以包括N＝10个比较器，并且阈值电压可以被设定为0伏和1伏之间的10个值(例如，V_T1＝0.1V、V_T2＝0.2V并且V_T10＝1.0V)。当电压信号360上升到高于或下降到低于特定阈值电压时，比较器可以产生边缘信号(例如，上升或下降电边缘)。例如，当电压信号360上升到阈值电压V_T2以上时，比较器370-2可以产生上升边缘。另外或可替代地，当电压信号360下降到低于阈值电压V_T2时，比较器370-2可以产生下降边缘。

图6中的接收器140包括N个时间数字转换器(TDC 380-1，380-2，……，380-N)，并且每个比较器耦合到TDC之一。每个TDC可以充当定时器，该定时器产生表示从比较器接收到边缘信号时的时间的输出电信号(例如，数字信号、数字字或数字值)。例如，如果电压信号360上升到阈值电压V_T1以上，则比较器370-1可以产生被提供给TDC380-1的输入的边缘信号，并且TDC 380-1可以产生与由TDC 380-1接收到边缘信号时的时间相对应的数字值。数字时间值可以参考发射光脉冲时的时间，并且数字时间值可以对应于光脉冲行进到目标130并返回到激光雷达系统100的往返时间。

图6中的输出电信号可以包括来自从比较器接收边缘信号的TDC中的每个TDC的数字值，并且每个数字值可以表示光源110的光脉冲的发射和来自比较器的边缘信号的接收之间的时间间隔。例如，光源110可以发射由目标130散射的光脉冲，并且接收器140可以接收散射光脉冲的一部分作为输入光信号135。接收器140中的TDC可以重置为零计数，并且当光源110发射光脉冲时，TDC可以开始累积与经过时间相对应的计数(例如，TDC可以根据时钟周期或时钟周期的一部分进行计数)。当TDC 380-1从比较器370-1接收到边缘信号时，TDC 380-1可以停止累积时间计数并且可以产生表示光脉冲的发射和边缘信号的接收之间的时间间隔的数字信号。例如，数字信号可以包括与在光脉冲的发射和边缘信号的接收之间经过的时钟周期数相对应的数字值。来自TDC的输出电信号可以对应于由检测器340检测到的输入光信号135，并且可以包括来自从比较器接收边缘信号的TDC中的每个TDC的数字值。输出电信号可以被发送到控制器150，并且控制器可以至少部分地基于输出电信号来确定到目标130的距离。另外或可替代地，控制器150可以至少部分地基于从TDC接收的输出电信号来确定输入光信号135的光特性。

在特定实施例中，激光雷达系统100的接收器140可包括一个或多个模数转换器(ADC)。作为示例，代替包括多个比较器和TDC，接收器140可以包括从放大器350接收电压信号360并产生与电压信号360相对应的数字化输出电信号的ADC。尽管本公开描述或示出包括一个或多个比较器370和一个或多个TDC 380的示例接收器140，但是接收器140可以另外或可替代地包括一个或多个ADC。作为示例，在图6中，代替N个比较器370和N个TDC 380，接收器140可以包括ADC，该ADC被配置为接收电压信号360并提供包括与电压信号360相对应的数字化值的输出电信号。

图7示出与接收光信号135相对应的示例电压信号360。图7中所示的电压信号360可以是由电子放大器350产生的模拟信号并且可以对应于由图6中的接收器140检测到的光脉冲。y轴上的电压电平对应于相应比较器370-1，370-2，……，370-N的阈值电压V_T1，V_T2，……，V_TN。时间值t₁，t₂，t₃，……，t_N-1对应于电压信号360超过相应阈值电压时的时间，并且时间值t′₁，t′₂，t′₃，……，t′_N-1对应于电压信号360下降到低于相应阈值电压时的时间。例如，在电压信号360超过阈值电压V_T1时的时间t₁，比较器370-1可以产生边缘信号，并且TDC 380-1可以输出与时间t₁相对应的数字值。此外，TDC 380-1可输出与电压信号360下降到低于阈值电压V_T1时的时间t′₁相对应的数字值。可替代地，接收器140可以包括附加的TDC(图6中未示出)，该附加的TDC被配置为产生与电压信号360下降到低于阈值电压V_T1时的时间t′₁相对应的数字值。来自接收器140的输出电信号可包括与时间值t₁，t₂，t₃，……，t_N-1和t′₁，t′₂，t′₃，……，t′_N-1中的一个或多个相对应的一个或多个数字值。此外，输出电信号还可包括与与时间值相关联的阈值电压相对应的一个或多个值。由于图7中的电压信号360不超过阈值电压V_TN，因此相应的比较器370-N可能不产生边缘信号。结果，TDC 380-N可能不产生时间值，或TDC 380-N可能产生指示没有接收到边缘信号的输出电信号。

在特定实施例中，由接收器140产生的输出电信号可对应于或可用于确定由接收器140检测到的接收光信号的光特性。光特性可以指接收光信号的峰值光功率、接收光信号的平均光功率、接收光信号的峰值光强度、接收光信号的能量、接收光信号的持续时间，或接收光信号的形状(例如，脉冲形状)。例如，由接收器140检测到的光脉冲可以具有以下光特性中的一个或多个：在1纳瓦和10瓦之间的峰值光功率；1阿焦耳和10纳焦耳之间的脉冲能量；以及0.1ns和50ns之间的脉冲持续时间。在特定实施例中，接收光信号的光特性可以从由接收器140的一个或多个TDC 380提供的输出电信号确定(例如，如图6中所示)，或者光特性可以从由接收器140的一个或多个ADC提供的输出电信号确定。

在特定实施例中，接收光信号的峰值光功率或峰值光强度可以从由接收器140提供的输出电信号的一个或多个值确定。作为示例，控制器150可以基于电压信号360的峰值电压(V_peak)确定输入光脉冲135的峰值光功率。控制器150可以使用将电压信号360的峰值电压与接收光信号的峰值光功率相关的公式或查找表。在图7的示例中，输入光脉冲的峰值光功率可由阈值电压V_T(N-1)确定，其约等于电压信号360的峰值电压V_peak(例如，阈值电压V_T(N-1)可以与具有10mW的峰值光功率的输入光脉冲135相关联)。作为另一示例，控制器150可以将曲线拟合或插值操作应用于输出电信号的值，以确定电压信号360的峰值电压，并且然后该峰值电压可以用于确定输入光脉冲的峰值光功率。

在特定实施例中，接收光信号的能量可以从输出电信号的一个或多个值确定。例如，控制器150可以执行与电压信号360相对应的数字值的求和以确定电压-信号曲线下的面积，并且电压-信号曲线下的面积可以与输入光脉冲135的脉冲能量相关。作为示例，图7中电压-信号曲线下的近似面积可以通过将曲线细分为M个子部分(其中M约是输出电信号中包括的时间值的数量)并将子部分中的每个子部分的面积相加(例如，使用数值积分技术，诸如黎曼和、梯形规则或辛普森规则)来确定。例如，图7中电压-信号曲线360下的近似面积A可以使用表达式 从黎曼和确定，其中V_Tk是与时间值t_k相关联的阈值电压，并且Δt_k是与时间值t_k相关联的子部分的宽度。在图7的示例中，电压信号360可以对应于具有1皮焦的脉冲能量的接收的光脉冲。

在特定实施例中，接收光信号的持续时间可以从相应电压信号360的持续时间或宽度确定。例如，输出电信号的两个时间值之间的差可以用于确定光脉冲的持续时间。在图7的示例中，与电压信号360相对应的光信号的持续时间可以从差(t′₃-t₃)确定，该差(t′₃-t₃)可以对应于具有2纳秒的脉冲持续时间的接收的光脉冲。用于确定如上所述的接收光信号的光特性的一种或多种方法可以使用包括多个比较器370和TDC380(如图6中所示)的接收器140或使用包括一个或多个ADC的接收器140来实现。

在特定实施例中，由一个或多个接收器140产生的一个或多个输出电信号可用于比较由接收器检测到的两个或更多个光脉冲的光特性。例如，接收器140可以包括两个检测器340，该检测器340被配置为检测两个单独的光脉冲(例如，每个检测器可以检测接收的光脉冲的不同部分)。可以基于与两个脉冲相关联并且由接收器140产生的一个或多个输出电信号来比较两个光脉冲的光特性。例如，控制器150可以确定与两个光脉冲相关联的两个电压信号360的峰值电压。具有较高峰值电压的电压信号360可以对应于具有较高峰值光功率或峰值光强度的光脉冲。不是确定两个光脉冲的光功率或强度的值(例如，通过使用公式或查找表)，控制器150可以比较一个或多个输出电信号的峰值电压值以确定哪个脉冲具有较高峰值光功率或强度。作为另一示例，控制器150可以比较两个电压-信号曲线下的面积以比较两个相应的光脉冲的能量。具有较大面积的电压-信号曲线可以对应于具有较大脉冲能量的光脉冲。不是确定两个光脉冲的脉冲能量的值，控制器150可以比较两个电压-信号曲线的面积以确定哪个脉冲具有较高脉冲能量。

图8示出示例激光雷达系统100和位于激光雷达系统100的操作范围(R_OP)内的目标130A。在特定实施例中，激光雷达系统100可以包括被配置为发射引导到激光雷达系统100的能视域中的多个光脉冲的光源110。图8中的激光雷达系统100发射包括光脉冲400A的输出光束125。光脉冲400A传播到位于距激光雷达系统距离D_A的目标130A，其中D_A小于操作范围R_OP。光脉冲400A由目标130A散射，并且散射光的一部分作为输入光束135传播回激光雷达系统100。输入光束135包括光脉冲410A，该光脉冲410A包括由激光雷达系统100发射并由目标130A散射的光脉冲400A的一部分。激光雷达系统100可以包括检测接收的光脉冲410A的接收器140。此外，激光雷达系统100可以包括控制器150，该控制器150基于光脉冲400A的发射和光脉冲410A的检测之间的时间间隔来确定到目标130A的距离D_A。在特定实施例中，输出光束125可包括或可称为光信号，并且输入光束135可包括或可称为接收光信号。

图9示出由图8中的激光雷达系统100发射的光脉冲400A和400B以及与接收光信号相对应的电压信号360。在特定实施例中，激光雷达系统100可以被配置为发射多个光脉冲，其中在先前发射的光脉冲之后的特定时间间隔发射每个光脉冲。图8中的激光雷达系统100在发射光脉冲400A之后的时间间隔τ发射光脉冲400B。例如，两个连续光脉冲之间的时间间隔τ(其可以称为脉冲周期)可以是约20ns、50ns、100ns、500ns、1μs、2μs、5μs、10μs，或任何其它合适的时间间隔。包括来自光脉冲400A的散射光的接收光信号由激光雷达系统100的接收器140检测，并且接收器140可以产生图9中的相应电压信号360。电压信号360包括电脉冲，该电脉冲在光脉冲400A发射之后的时间间隔T_A产生并且对应于散射光脉冲410A的接收。激光雷达系统100可以基于光脉冲400A的发射和光脉冲410A的检测之间的时间T_A来确定到目标130A的距离D_A。距离D_A可以从表达式D_A＝c·T_A/2确定。例如，如果T_A是1μs，则到目标130A的距离D_A约是150m。此外，图8中的操作范围R_OP(其大于D_A)可以是约200m。

图10示出示例激光雷达系统100和位于激光雷达系统100的操作范围(R_OP)之外的目标130C。图10中的激光雷达系统100发射包括光脉冲400C的输出光束125。光脉冲400C传播到位于距激光雷达系统距离D_C的目标130C，其中D_C大于操作范围R_OP。光脉冲400C由目标130C散射，并且散射光的一部分作为输入光束135传播回激光雷达系统100。输入光束135包括光脉冲410C，该光脉冲410C包括由激光雷达系统100发射并且由目标130C散射的光脉冲400C的一部分。激光雷达系统100可以包括检测接收的光脉冲410C的接收器140。

图11示出由图10中的激光雷达系统100发射的光脉冲400C和400D以及与接收光信号相对应的电压信号360。图10中的激光雷达系统100可以在发射光脉冲400C之后的时间间隔τ发射光脉冲400D。包括来自光脉冲400C的散射光的接收光信号由激光雷达系统100的接收器140检测，该接收器140产生图11中的相应电压信号360。电压信号360包括电脉冲，该电脉冲在光脉冲400C发射之后的时间间隔T_C产生并且对应于散射光脉冲410C的接收。如电压信号360中的电脉冲所指示的，散射光脉冲410C的接收发生在发射光脉冲400D之后的时间ΔT。

在特定实施例中，当到目标130的距离大于激光雷达系统100的操作范围R_OP时，范围模糊事件可能发生。范围模糊事件(其可称为范围模糊或范围环绕)是指激光雷达系统100可能由于接收的光脉冲与哪个发射光脉冲相关联的模糊而确定到目标130的错误距离的情况。在图8和图9中，由于D_A小于操作范围R_OP，因此可以在没有范围模糊的情况下确定到目标130A的距离D_A。如图9中电压信号360中的电脉冲所指示，因为光脉冲410A的接收在后续光脉冲400B的发射之前发生，因此激光雷达系统100可不经历范围模糊。也就是说，图9中的电脉冲可以明确地与发射的光脉冲400A相关联，并且因此，可以无模糊地确定到目标130A的距离D_A。

在图10和图11中，范围模糊事件可能由目标130C位于R_OP(即激光雷达系统100的操作范围)之外产生。在图10中，到目标130C的正确距离可以通过将接收的光脉冲410C(如图11中的电压信号360中的脉冲所指示)与发射的光脉冲400C相关联来确定。例如，到目标130C的正确距离可以从表达式D_C＝c·T_C/2或D_C＝R_OP+c·ΔT/2确定。然而，如果接收的光脉冲410C与随后发射的光脉冲400D错误地相关联，则激光雷达系统100可能确定比实际距离D_C更近的到目标130C的错误距离。由目标130C散射的光脉冲410C在发射光脉冲400D之后的时间ΔT由激光雷达系统100接收。结果，激光雷达系统可能错误地将接收的光脉冲410C(其对应于电压信号360中的脉冲)与随后发射的光脉冲400D相关联，并且从激光雷达系统100到目标130C的距离可能被错误地确定为ΔD＝c·ΔT/2。到目标的正确距离(D_C)比错误距离(ΔD)大了约等于操作距离(R_OP)的量，使得D_C＝ΔD+R_OP。作为示例，如果操作距离R_OP为200m，并且到目标的正确距离D_C为250m，则由于范围模糊，到目标的距离可能错误地被确定为ΔD＝50m。

在特定实施例中，激光雷达系统100的操作范围R_OP可以对应于一距离，在该距离上，激光雷达系统100被配置为检测来自目标130的散射光并确定到目标的距离。此外，操作范围R_OP可以对应于激光雷达系统100可以在没有范围模糊的情况下确定到目标130的距离的距离。激光雷达系统100的操作范围R_OP可以是约25m、50m、100m、150m、200m、250m、500m、1000m或任何其它合适的距离。对于位于小于R_OP的距离的目标130，激光雷达系统100可以在没有范围模糊的情况下确定到目标的距离。如果目标130位于大于R_OP的距离处，则激光雷达系统100可能经历范围模糊并且可能无法确定到目标的正确距离。在图8中，目标130A位于距激光雷达系统100的距离D_A处，其中D_A小于R_OP，并且激光雷达系统100可以在没有范围模糊的情况下确定距离D_A。例如，操作范围可以是200m，并且到目标130A的距离可以被确定为150m。在图10中，目标130C位于距激光雷达系统100的距离D_C处，其中D_C大于R_OP。例如，操作范围可以是200m，并且到目标130C的距离可以是250m。在范围模糊的情况下，激光雷达系统可确定到目标130C的错误距离(例如，50m的错误距离)。

在特定实施例中，激光雷达系统100的操作范围R_OP可以通过表达式R_OP＝c·τ/2与连续脉冲之间的时间τ相关。例如，如果连续脉冲之间的时间是1.33μs，则操作范围可以约为200m。如果目标130位于小于R_OP的距离处，则来自目标的散射光可以在时间τ已经过去之前并且在发射后续脉冲之前由激光雷达系统100接收。结果，激光雷达系统100可以在没有范围模糊的情况下确定到目标130的距离。如果目标130位于操作范围R_OP之外，则可以在发射后续脉冲之后(例如，自发射前一脉冲起已经过的时间间隔τ之后)接收来自目标130的散射光。在图10和图11中，激光雷达系统100可能经历范围模糊并且可能无法确定接收的脉冲410C与先前发射的脉冲400C相关联还是与后续脉冲400D相关联。例如，脉冲400D可在发射脉冲400C之后1.33μs(对应于200m的操作范围)被发射，而散射脉冲410C可在发射脉冲400D之后0.34μs(对应于到目标130C的250m的距离)被接收到。由于范围模糊，激光雷达系统100可能无法确定到目标130的正确距离。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以是脉冲激光雷达系统，该脉冲激光雷达系统被配置为发射具有一种或多种以下光特性的多个光脉冲：在0.1μJ和100μJ之间的脉冲能量；80kHz和10MHz之间的脉冲重复频率；以及0.1ns和50ns之间的脉冲持续时间。作为示例，图1、3、8和10中所示的激光雷达系统100中的一个或多个可以包括光源110，该光源110被配置为发射具有约0.5-1μJ的脉冲能量、约400-800kHz的脉冲重复频率和约2-5ns的脉冲持续时间的光脉冲。在特定实施例中，激光雷达系统100可以是被配置为发射多个光信号的FMCW激光雷达系统，每个光信号包括频率调制光。图1、3、8和10中所示的激光雷达系统100中的一个或多个可以被配置为作为FMCW激光雷达系统操作。

图12示出具有两个检测器340-1和340-2的示例接收器140。在特定实施例中，接收器140可以包括两个或更多个检测器340。图12中的检测器340-1和检测器340-2可以各自包括任何合适类型的检测器，诸如例如雪崩光电二极管(APD)或PIN光电二极管。例如，检测器340-1和340-2可以各自是被配置为检测在1200nm和1600nm之间的激光雷达系统100的一个或多个工作波长下的光的InGaAs APD。两个检测器340-1和340-2可以是包含在单独的封装或芯片中的单独的检测器部件。作为示例，检测器340-1可以是第一检测器芯片的一部分并且检测器340-2可以是与第一检测器芯片分离的第二检测器芯片的一部分。可替代地，两个检测器340-1和340-2可包含在同一封装中或集成到同一芯片中。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以包括扫描器120，该扫描器120被配置为(1)在跨越激光雷达系统100的能视域的扫描方向中扫描输出光束125，以及(2)在跨越激光雷达系统100的能视域的相同扫描方向中扫描接收器140的视场。输出光束125可以包括由激光雷达系统的光源110发射的光信号(例如，光脉冲)，并且接收器140可以检测从接收器FOV的方向朝向激光雷达系统100散射的来自输出光束125的光。在图12中，接收器FOV在扫描方向中跨越能视域扫描，并且从接收器FOV传播回接收器140的光由透镜330聚焦到检测器340-1和340-2上。随着接收器FOV被扫描，聚焦的光形成跨越检测器340-1和340-2移动(在斑点移动的方向中)的斑点或图像。

在特定实施例中，光源110可以发射光脉冲，并且由目标130散射的光脉冲的一部分可以被引导到接收器140并且被聚焦到检测器340-1和340-2上的斑点。接收的光脉冲可以被引导到检测器340-1和340-2，使得接收的光脉冲的第一部分由检测器340-1检测并且接收的光脉冲的第二部分由检测器340-2检测。第一部分和第二部分可以各自具有至少部分取决于从激光雷达系统100到目标130的距离的光功率或能量的量。例如，对于附近的目标130，接收的光脉冲的第一部分可以具有比第二部分更大的能量或峰值功率。此外，对于位于激光雷达系统100的操作范围之外的目标130，接收的光脉冲的第一部分可以具有比第二部分更低的能量或峰值功率。

图13示出叠加到两个示例检测器340-1和340-2上的接收光的四个示例斑点。两个检测器340-1和340-2可以是类似于图12中所示的接收器的接收器140的一部分，并且四个光束斑点(斑点-1、斑点-2、斑点-3和斑点-4)位于相对于两个检测器340-1和340-2的四个不同位置处。该四个斑点表示从位于距激光雷达系统100不同距离处的四个目标130散射的接收光。斑点中每个斑点的大小或位置可取决于相应目标130距激光雷达系统100多远。斑点可随着到相应目标130的距离增加，在斑点移动的方向中(例如，在图13中从左到右)跨越检测器340-1和340-2移动。例如，斑点-1可以表示从相对较近的目标130(例如，位于距激光雷达系统100小于50m的距离的目标)接收的散射光的聚焦斑点，并且斑点-4可以表示从相对较远的目标130(例如，位于激光雷达系统的操作范围之外的目标)接收的散射光的斑点。斑点-2和斑点-3可以各自表示从位于距激光雷达系统100中间距离(例如，50m和操作范围之间的距离)的目标130接收的散射光。

每个斑点的大小可以对应于接收的光如何紧密地聚焦到检测器上，并且接收的光的聚焦可以取决于到相应目标130的距离。例如，来自附近目标的光可以被散焦，来自中间距离目标的光可以被很好地聚焦，并且来自位于操作范围之外的目标的光可以被散焦。可表示从附近目标接收的光的斑点-1被散焦并具有相对较大的斑点大小，而可表示从中间距离目标接收的光的斑点-2被聚焦到相对较小的斑点大小。图13中每个斑点的直径可以对应于在检测器处的聚焦输入光束135的光束直径。例如，斑点直径可以对应于检测器处光束的1/e直径、1/e²直径或半高全宽(FWHM)直径。作为另一示例，斑点-1可以具有约100μm的1/e²直径，并且斑点-2可以具有约40μm的1/e²直径。

由检测器340-1和340-2中的每一个检测器响应于接收到与特定斑点相关联的光而产生的光电流的量可以至少部分地取决于斑点的大小及其在检测器上的位置。例如，斑点-1的约10％可以与检测器340-1重叠，并且检测器340-1可以产生对应于与斑点-1相关联的光的功率或能量的约10％的光电流信号。与特定斑点相关联的光可以延伸超出图13中所示斑点的圆形边界。例如，与斑点-1相关联的光可以具有近似高斯分布，并且由斑点-1表示的光的功率或能量的一部分可以延伸到斑点-1边界之外到检测器340-2。作为示例，与斑点-1相关联的光的约0.01％可以与检测器340-2重叠，并且检测器340-2可以产生对应于与斑点-1相关联的光的功率或能量的约0.01％的光电流信号(例如，来自检测器340-2的信号可以比来自检测器340-1的信号小1000倍)。作为另一示例，与斑点-2相关联的光的约95％可以与检测器340-1重叠，并且与斑点-2相关联的光的约1％可以与检测器340-2重叠(例如，来自检测器340-2的信号可比来自检测器340-1的信号小约95倍)。作为另一示例，斑点-3可以相对于两个检测器340-1和340-2大致居中，并且每个检测器可以产生具有大致相同幅度的光电流。作为另一示例，与斑点-4相关联的光的约70％可以与检测器340-2重叠，并且与斑点-4相关联的光的约1％可以与检测器340-1重叠(例如，来自检测器340-2的信号可比来自检测器340-1的信号大约70倍)。

在特定实施例中，接收器140的一个或多个检测器340可以沿与接收器140的视场的扫描方向相对应的线布置。在图12中，跨越检测器340-1和340-2的斑点移动的方向对应于接收器FOV的扫描方向，尽管方向相反。随着接收器FOV在向上扫描方向中扫描，聚焦的光斑在平行于扫描方向的向下方向中跨越检测器340-1和340-2移动。在图13中，聚焦的光斑从左到右跨越检测器340-1和340-2移动，并且检测器340-1和340-2沿与斑点移动方向相对应的线并排定向。与斑点移动方向相对应的线可以近似平行于与接收器FOV的扫描方向相对应的线。此外，成像到检测器340-1和340-2上的接收器FOV的扫描方向可以对应于跨越检测器的斑点移动方向。

图14示出作为到目标130的距离的函数的由图13的检测器产生的示例信号。图14中的曲线可以对应于每个检测器响应于输入光信号135而产生的信号(例如，光电流)的幅度，其中输入光信号135包括来自输出光信号125的光，该光由位于距激光雷达系统100特定距离的目标130散射。由检测器340-1产生的信号(由实线表示)对于附近的目标相对较大，并且然后随着到目标的距离增加而下降。由检测器340-2产生的信号(由虚线表示)针对近距离和中间距离变化，并且然后随着距离增加而下降。在图14中，y轴上的值可以对应于由检测器340-1和340-2中的每一个检测器检测到的光信号的光特性。例如，在斑点-3处，两个检测器可以检测具有大致相同的光功率或能量的光信号。在斑点-2处，由检测器340-1检测到的光信号部分可具有比由检测器340-2检测到的光信号部分大约100倍的光功率或能量。在斑点-4处，由检测器340-1检测到的光信号部分可具有比由检测器340-2检测到的光信号部分小约100倍的光功率或能量。

图14中的带圈数字1、2、3和4表示图13中的相应光束斑点。斑点-1可以对应于从相对靠近激光雷达系统(例如，20m的距离)定位的目标130散射的光。斑点-1与检测器340-1具有相对较小的重叠(例如，约10％的重叠)，但是由于目标130相对靠近，存在来自目标130的到达检测器340-1的大量散射光。结果，由检测器340-1产生的光电流相对较大，如由检测器340-1从斑点-1的光产生的相对大的信号在图14中所示。斑点-1与检测器340-2具有很小的重叠，并且在图14中，由检测器340-2从斑点-1产生的光电流比由检测器340-1产生的光电流小约1000倍。斑点-2可以对应于从位于距激光雷达系统中间距离(例如，65m的距离)的目标130散射的光。在图14中，由检测器340-2从斑点-2产生的光电流比由检测器340-1产生的光电流小约100倍。斑点-3表示由两个检测器340-1和340产生的光电流大致相等的交叉点。斑点-3可以对应于从位于中间距离(例如，150m)处或在操作范围(例如，200m)处或附近的目标130散射的光。对于位于比与斑点3相对应的距离更近的目标，由检测器340-1产生的光电流大于由检测器340-2产生的光电流。对于位于与斑点-3相对应的距离之外的目标，检测器340-1的光电流小于检测器340-2的光电流。斑点-4可以对应于从位于操作范围处或操作范围之外的目标130散射的光。例如，激光雷达系统100可以具有200m的操作范围，并且斑点-4可以对应于距激光雷达系统100 250m的目标130。由检测器340-2从斑点-4产生的光电流比由检测器340-1产生的光电流大约100倍。

在特定实施例中，接收器140可包括近程检测器和远程检测器。对于从位于小于激光雷达系统100的近程距离的距离的目标散射的输入光135，近程检测器可以产生比远程检测器更大的响应。类似地，对于从位于近程距离之外的目标散射的光，远程检测器可产生比近程检测器更大的响应。在图12和图13的示例中，检测器340-1可以被称为近程检测器，并且检测器340-2可以被称为远程检测器。此外，图14中斑点-3处的交叉点可以对应于距激光雷达系统100的距离约等于近程距离的目标130。对于位于比近程距离更近的目标130，检测器340-1(例如，近程检测器)可以产生比检测器340-2(例如，远程检测器)更大的响应。类似地，对于位于近程距离之外的目标130，检测器340-2可以产生比检测器340-1更大的响应。近程距离可以是约50m、100m、150m、200m、250m、500m的距离或任何其它合适的距离。

在特定实施例中，近程距离可以约等于激光雷达系统100的操作范围。例如，激光雷达系统100可以具有200m的操作范围，并且近程距离(对应于检测器340-1和340-2信号之间的交叉点)可以约等于200m。在特定实施例中，近程距离可以大于或小于激光雷达系统100的操作范围。例如，激光雷达系统100可以具有200m的操作范围，并且近程距离可以约为150m，使得近程距离小于操作范围。

在特定实施例中，可以至少部分地由激光雷达系统100的扫描器120提供检测器响应随着到目标130的距离的变化。例如，扫描器120可以扫描接收器FOV，使得检测器340-1和340-2上接收光的斑点的大小和位置随着到目标130的距离而变化。此外，检测器340-1和340-2可以定位成使得接收光的斑点随着到目标130的距离增加而从检测器340-1移动到检测器340-2。对于位于近程距离内的目标，接收的光的斑点可以基本上朝向或接近检测器340-1引导，使得检测器340-1产生比检测器340-2更大的响应。对于位于近程距离之外的目标，接收的光的斑点可以基本上朝向或接近检测器340-2引导，使得检测器340-2产生比检测器340-1更大的响应。

图15示出包括两个检测器(340-1和340-2)和两个放大器(350-1和350-2)的示例接收器140。在特定实施例中，接收器140可以包括被配置为检测接收光信号的第一部分的第一检测器340-1和被配置为检测接收光信号的第二部分的第二检测器340-2。在图15中，来自输入光束的光可以入射到接收器140的检测器340-1和340-2上，使得输入光束的第一部分135-1由检测器340-1接收，而输入光束的第二部分135-2由检测器340-2接收。第一部分135-1可以被称为输入光135-1，而第二部分135-2可以被称为输入光135-2。输入光135-1可以对应于重叠并由检测器340-1检测到的接收光的斑点的部分，而输入光135-2可以对应于重叠并由检测器340-2检测到的斑点的部分。在图13的示例中，与检测器340-1重叠的斑点-1的部分(例如，斑点-1的约10％)可以对应于输入光135-1，而与检测器340-2重叠的斑点1的部分(例如，斑点-1的约0.1％)可以对应于输入光135-2。对于图13中的斑点2，与检测器340-1重叠的斑点-2的部分(例如，斑点-2的约95％)可以对应于输入光135-1，而与检测器340-2重叠的斑点-2的部分(例如，斑点-2的约1％)可以对应于输入光135-2。对于图13中的斑点-3，与检测器340-1重叠的斑点-3的部分可以对应于输入光135-1，而与检测器340-2重叠的斑点-3的部分可以对应于输入光135-2。对于图13中的斑点-4，与检测器340-1重叠的斑点-4的部分(例如，斑点-4的约1％)可以对应于输入光135-1，而与检测器340-2重叠的斑点-4的部分(例如，斑点-4的约70％)可以对应于输入光135-2。

在图15中，检测器340-1响应于检测到输入光135-1而产生光电流i₁，并且检测器340-2响应于检测到输入光135-2而产生光电流i₂。图15中光电流i₁和i₂的幅度或大小可以对应于相应接收部分135-1和135-2的功率或能量。例如，输入光135-1可以包括接收的散射光脉冲的第一部分，并且检测器340-1可以产生与输入光135-1的脉冲相对应的光电流i₁(例如，光电流i₁的幅度可以与输入光135-1的脉冲的峰值功率成比例)。类似地，输入光135-2可以包括接收的散射光脉冲的第二部分，并且检测器340-2可以产生与输入光135-2的脉冲相对应的光电流i₂。由图15中的检测器340-1和340-2产生的光电流信号的幅度可以随着到目标130的距离而变化，类似于图14中所示的信号随距离的变化。

在图15中，接收器140包括产生与光电流i₁相对应的第一电压信号360-1的第一放大器350-1。此外，接收器140包括产生与光电流i₂相对应的第二电压信号360-2的第二放大器350-2。放大器350-1和350-2可以类似于图6中的放大器350，并且可以各自包括一个或多个跨阻放大器、电压放大器或电子滤波器。例如，放大器350-1可以包括第一跨阻放大器，该第一跨阻放大器接收光电流i₁并产生与光电流i₁相对应的第一电压信号360-1。类似地，放大器350-2可以包括第二跨阻放大器，该第二跨阻放大器接收光电流i₂并产生与光电流i₂相对应的第二电压信号360-2。

图16示出包括两个检测器(340-1和340-2)和一个放大器350的示例接收器140。在特定实施例中，接收器140可以包括第一检测器340-1和第二检测器340-2，其中检测器耦合在一起。在图16中，检测器340-1和340-2耦合在一起，因此它们相应的光电流i₁和i₂相减以产生差光电流(其可以被称为差电流或差电流信号)。如果检测器340-1和检测器340-2产生具有大致相同大小的光电流，则差光电流(i₁-i₂)可以近似为零。零差光电流对应于图13和图14中的斑点-3(例如，交叉点)，在图13和图14中，两个检测器产生大致相同量的光电流。正差光电流(例如，i₁>i₂)对应于比与斑点-3相对应的距离更近的目标130，并且负差光电流(例如，i₁<i₂)对应于位于与斑点-3相对应的距离之外的目标130。图16中的接收器140包括电子放大器350，该电子放大器350接收差光电流并产生与差光电流相对应的电压信号360。

在特定实施例中，接收器140可以包括被配置为检测接收光信号的第一部分的第一检测器340-1和被配置为检测接收光信号的第二部分的第二检测器340-2。接收器140可以产生与接收光信号的第一和第二部分相对应的电信号。例如，图15中的电压信号360-1和360-2可以耦合到一个或多个比较器370和一个或多个TDC 380，类似于图6中所示的比较器370和TDC 380。TDC可以产生与电压信号360-1和360-2相对应的输出电信号，该电压信号360-1和360-2进而分别对应于输入光135-1和输入光135-2。

在特定实施例中，输出电信号可以是包括一个或多个值的数字信号，该一个或多个值对应于接收光信号的第一部分的光特性或接收光信号的第二部分的光特性。例如，图15中的输出电信号可以包括对应于指示电压信号360-1和360-2中的每一个何时超过或下降到低于特定阈值电压的时间值的数字值。时间值可以类似于图7中和上文所述的时间值t₁，t₂，t₃，……，t_N-1或t′₁，t′₂，t′₃，……，t′_N-1。作为另一示例，输出电信号可以包括与电压信号360-1超过或下降到低于特定阈值电压时的时间相对应的数字值。可替代地，输出电信号可包括与电压信号360-2超过或下降到低于特定阈值电压时的时间相对应的数字值。在特定实施例中，输出电信号可以包括与接收光信号的第一部分相对应的第一电信号和与接收光信号的第二部分相对应的第二电信号。第一和第二电信号可以组合成发送到控制器150的一个电信号，或者第一和第二电信号可以作为两个单独的信号(例如，串行或并行)发送到控制器150。在图15中，输出电信号可以包括与电压信号360-1(其进而对应于输入光135-1)相对应的第一电信号和与电压信号360-2(其进而对应于输入光135-2)相对应的第二电信号。在特定实施例中，输出电信号可包括一个或多个模拟信号、一个或多个数字信号，或模拟和数字信号的任何合适的组合。

在特定实施例中，控制器150(其可包括或可称为处理器、FPGA、ASIC、计算机或计算系统)可位于激光雷达系统100内或激光雷达系统100之外。可替代地，控制器150的一个或多个部分可以位于激光雷达系统100内，并且控制器150的一个或多个其它部分可以位于激光雷达系统100之外。在特定实施例中，控制器150的一个或多个部分可以位于激光雷达系统100的接收器140内，并且控制器150的一个或多个其它部分可以位于激光雷达系统100的其它部分中。例如，接收器140可以包括被配置为处理来自接收器140的输出电信号的FPGA或ASIC，并且处理的信号可以被发送到位于激光雷达系统100内别处的计算系统。在特定实施例中，控制器150可以包括逻辑电路、模拟电路或数字电路的任何合适的布置或组合。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以发射第一光信号和第二光信号(例如，图11中的脉冲400C和400D)，其中在第一光信号之后的时间τ发射第二光信号。激光雷达系统100可以包括接收器140，该接收器140被配置为检测接收光信号，该接收光信号包括由目标130散射的发射的第一或第二光信号的一部分。接收器140可以包括两个检测器340-1和340-2，它们分别检测接收光信号的第一和第二部分(例如，在图15中，检测器340-1检测第一部分135-1，并且检测器340-2检测第二部分135-2)。可以在发射第二光信号之后检测接收光信号的第一和第二部分。接收器140可以产生与接收光信号的第一和第二部分相对应的输出电信号，并且接收器140可以向激光雷达系统100的控制器150发送输出电信号。在特定实施例中，控制器150可以被配置为(1)接收来自接收器140的输出电信号，以及(2)至少部分地基于接收电信号确定接收光信号是否与发射的第二光信号(例如，图11中的脉冲400D)相关联。另外或可替代地，控制器150可以被配置为确定接收光信号是否与发射的第一光信号(例如，图11中的脉冲400C)相关联。

在特定实施例中，包括多个检测器340的接收器140可以被配置为减轻激光雷达系统100中的范围模糊。如本文所述的具有多个检测器340的接收器140可以允许激光雷达系统100确定接收的光脉冲与(两个或更多个发射光脉冲的)哪个发射光脉冲相关联。作为示例，提供范围模糊减轻的激光雷达系统100可以被配置为做出以下确定中的一个或多个：(1)确定接收光信号与发射的第一光信号相关联，(2)确定接收光信号与发射的第一光信号不相关联，(3)确定接收光信号与发射的第二光信号相关联，或(4)确定接收光信号与发射的第二光信号不相关联。作为另一示例，提供范围模糊减轻的激光雷达系统100可以被配置为做出以下确定中的一个或多个：(1)确定目标130位于距激光雷达系统100小于激光雷达系统100的操作范围的距离，或(2)确定目标130位于距激光雷达系统100大于操作范围的距离处。不包括具有多个检测器的接收器的其它传统激光雷达系统可能无法减轻范围模糊，或者可能提供到位于激光雷达系统操作范围之外的目标的错误距离。

在特定实施例中，确定接收光信号是否与发射的第一或第二光信号相关联可以包括分析电信号(例如，图15中的输出电信号)以比较接收光信号的第一和第二部分的光特性。分析电信号可以包括确定相应电压信号360-1和360-2的一个或多个峰值、平均值或面积，并且比较第一和第二部分的光特性可以包括比较峰值、平均值或面积。例如，接收光信号可以包括光脉冲，并且控制器150可以通过比较从电信号确定并且与第一和第二部分的能量或峰值功率相对应的值来比较接收信号的第一部分135-1和第二部分135-2的能量或峰值功率。作为示例，具有较高峰值电压V_peak的电压信号可以对应于具有较高峰值光功率的光脉冲部分。作为另一示例，具有电压脉冲下较大面积的电压信号可以对应于具有较高光能量的光脉冲部分。

在特定实施例中，控制器150可以将OC₁(接收光信号的第一部分135-1的光特性)与OC₂(接收光信号的第二部分135-2的光特性)进行比较。光特性OC₁可以包括与第一部分135-1的峰值光功率、平均光功率、峰值光强度或光脉冲能量相对应的一个或多个值(从输出电信号确定)。类似地，光特性OC₂可以包括与第二部分135-2的峰值光功率、平均光功率、峰值光强度或光脉冲能量相对应的一个或多个值(从输出电信号确定)。基于OC₁和OC₂之间的比较，控制器150可以确定相应的接收光信号与发射的第二光信号还是发射的第一光信号相关联。

由于来自检测器340-1和340-2的信号的大小可以随着到目标130的距离而变化(例如，如图14中所示)，比较OC₁和OC₂可以允许控制器150确定接收光信号是否从位于小于或大于激光雷达系统100的操作范围的距离的目标130散射。例如，如果目标130位于激光雷达系统100的操作范围内，则控制器150可以确定(1)接收光信号与发射的第二光信号(即，最近发射的光信号)相关联，或(2)接收光信号与发射的第一光信号(即，先前发射的光信号)不相关联。在该情况下，当接收光信号被检测到时，第一光信号已经行进了至少τ的时间间隔，这将对应于位于激光雷达系统100的操作范围之外的目标。因此，如果目标130被确定位于激光雷达系统的操作范围内(基于OC₁和OC₂的比较)，则第一光信号可以被排除在考虑之外，并且接收光信号可以被确定为与发射的第二光信号相关联。作为另一示例，如果目标130位于激光雷达系统100的操作范围之外，则控制器150可以确定(1)接收光信号与发射的第二光信号不相关联，或(2)接收光信号与发射的第一光信号相关联。在图10和图11的示例中，目标130C位于激光雷达系统100的操作范围之外，并且接收光信号410C与发射的第一光信号400C相关联。第二光信号400D可以被排除在考虑之外，因为该考虑将指示位于激光雷达系统100的操作范围内的目标。

在特定实施例中，比较OC₁与OC₂可以包括确定OC₁是否大于OC₂。如果OC₁大于OC₂，则处理器150可以确定(1)接收光信号与发射的第二光信号相关联，或(2)接收光信号与发射的第一光信号不相关联。OC₁大于OC₂可以对应于接收光信号从位于小于与图14中的交叉点相关联的距离的距离的目标130散射。交叉点对应于目标距离，其中OC₁约等于OC₂，并且激光雷达系统100可以被配置为使得与交叉点相关联的距离约等于激光雷达系统100的操作范围。如果OC₁大于OC₂，则相应的目标130位于小于操作范围的距离，这指示接收光信号包括来自发射的第二光信号(而不是来自发射的第一光信号)的散射光。在特定实施例中，如果OC₂大于OC₁，则处理器150可以确定(1)接收光信号与发射的第二光信号不相关联，或(2)接收光信号与发射的第一光信号相关联。OC₂大于OC₁可以对应于接收光信号从位于大于操作范围的距离的目标130散射，这指示接收光信号包括来自发射的第一光信号(而不是来自发射的第二光信号)的散射光。

在特定实施例中，比较OC₁与OC₂可以包括确定比值OC₁/OC₂是否超过特定阈值r。如果OC₁/OC₂大于r，则处理器150可以确定(1)接收光信号与发射的第二光信号相关联，或(2)接收光信号与发射的第一光信号不相关联。另外或可替代地，如果OC₁/OC₂小于r，则处理器150可以确定(1)接收光信号与发射的第二光信号不相关联，或(2)接收光信号与发射的第一光信号相关联。r的值可以被设定为10^-3、10^-2、10^-1、1、10、10²、10³或任何其它合适的值。例如，如果r＝1，则OC₁/OC₂大于1可以对应于接收光信号从位于小于与图14中的交叉点(斑点-3)相关联的距离的距离的目标130散射。对于r＝1，激光雷达系统100的操作范围可以被近似设定为与交叉点相关联的距离。如上所述，确定比值OC₁/OC₂是否超过1对应于确定OC₁是否大于OC₂。

在特定实施例中，r的值可以基于激光雷达系统100的操作范围来设定。例如，如果激光雷达系统100的操作范围被设定为与交叉点相关联的距离，则r可以被设定为1。这允许激光雷达系统确定接收光信号从位于操作范围内还是操作范围外的目标散射(基于OC₁/OC₂的比值是大于还是小于1)。作为另一示例，如果激光雷达系统100的操作范围对应于与图14中的斑点-2相关联的距离，则r可以被设定为100，因为在该距离处比值OC₁/OC₂约为100。作为另一示例，如果激光雷达系统100的操作范围对应于与图14中的斑点-4相关联的距离，则r可以被设定为0.01，因为在该距离处比值OC₁/OC₂约为0.01。如果OC₁/OC₂>0.01，则控制器150可以确定(1)到目标的距离小于操作范围，和/或(2)接收光信号与发射的第二光信号相关联。如果OC₁/OC₂<0.01，则控制器150可以确定(1)到目标的距离大于操作范围，和/或(2)接收光信号与发射的第一光信号相关联。

激光雷达系统100可以被配置为发射第一光信号和第二光信号，其中在第一光信号之后的时间τ发射第二光信号。连续脉冲之间的时间τ可以通过表达式R_OP＝c·τ/2与激光雷达系统100的操作范围R_OP相关。接收器140可以检测接收光信号，该接收光信号包括由目标130散射的发射的第一或第二光信号的光信号的一部分。在特定实施例中，处理器150可以被配置为至少部分地基于从接收器140接收的电信号来确定接收光信号是否与发射的第二光信号相关联。接收光信号与发射的第二光信号相关联可以指接收光信号包括来自发射的第二光信号的散射光并且包括很少或不包括来自发射的第一光信号的散射光。此外，接收光信号与发射的第二光信号相关联可以对应于到目标130的距离D小于激光雷达系统100的操作范围。在特定实施例中，响应于确定接收光信号与发射的第二光信号相关联，处理器150可以确定到目标130的距离。例如，到目标130的距离可以从表达式D＝c·T/2确定，其中T是第二光信号的发射和接收光信号的检测之间的时间间隔。时间T对应于第二光信号行进到目标130并返回到激光雷达系统100的往返时间。由于到目标130的距离小于操作范围(例如，D<R_OP)，这意味着往返时间T小于τ。

在特定实施例中，处理器150可以被配置为至少部分地基于从接收器140接收的电信号来确定接收光信号是否与发射的第一光信号相关联。作为示例，激光雷达系统100可以发射第一光信号和第二光信号，其中在第一光信号之后的时间τ发射第二光信号。接收器140可以检测接收光信号，该接收光信号包括由目标130散射的发射的第一或第二光信号的一部分。处理器150可以确定接收光信号是否与发射的第一光信号相关联。接收光信号与发射的第一光信号相关联可以指接收光信号包括来自发射的第一光信号的散射光并且包括很少或不包括来自第二光信号的散射光。在特定实施例中，接收光信号与发射的第一光信号相关联可以对应于到目标130的距离大于激光雷达系统100的操作范围的范围模糊事件。图10和图11示出示例范围模糊事件，其中到目标130C的距离D_C大于操作范围R_OP。此外，范围模糊事件对应于往返时间T_C大于连续脉冲之间的时间τ。

在特定实施例中，响应于确定接收光信号与发射的第一光信号相关联，处理器150可以被配置为忽略相应的电信号。作为示例，处理器150可以从接收器140接收电信号，并且基于接收的信号，处理器150可以确定接收光信号与发射的第一光信号相关联。该确定可以指示范围模糊事件已经发生，其中目标130位于激光雷达系统100的操作范围之外。在做出确定之后，处理器150可以通过如下方式忽略电信号：(1)避免确定到目标130的距离，(2)擦除或忽略与电信号相关联的数据，或(3)指示接收器140重置并等待后续光信号的接收。

在特定实施例中，响应于确定接收光信号与发射的第一光信号相关联，处理器150可以被配置为确定到目标130的距离，光信号从该目标130散射。接收光信号与发射的第一光信号相关联可对应于到目标的距离大于激光雷达系统100的操作范围的范围模糊事件。例如，在图10和图11中，到目标130C的距离D_C可以从表达式D_C＝R_OP+ΔD确定，其中R_OP是操作范围(根据表达式R_OP＝c·τ/2，其对应于第一和第二光信号的发射之间的时间间隔τ)。距离ΔD可从表达式ΔD＝c·ΔT/2确定，其中ΔT对应于第二光信号的发射与接收器140对接收光信号的检测之间的时间间隔。在该情况下，接收器140可以在发射第二光信号时重置由TDC 380累积的时间值，并且结果，接收器140可以提供时间数据，使得可以确定ΔT。可替代地，接收器140或控制器150可以确定与时间间隔T_C相对应的值，并且到目标130C的距离D_C可以从表达式D_C＝c·T_C/2确定。

在特定实施例中，激光雷达系统100可以发射第一光信号、第二光信号和第三光信号。第二光信号可以在第一光信号之后的时间τ1发射，并且第三光信号可以在第二光信号之后的时间τ2发射，其中τ1和τ2可以是相同的时间间隔或不同的时间间隔。激光雷达系统100可以包括接收器140，该接收器140被配置为检测接收光信号，该接收光信号包括由目标130散射的发射的第一、第二或第三光信号的一部分。接收器140可以包括两个检测器340-1和340-2，它们分别检测接收光信号的第一部分和第二部分。可以在发射第三光信号之后检测接收光信号的第一和第二部分。接收器140可以产生与接收光信号的第一和第二部分相对应的输出电信号，并且接收器140可以向激光雷达系统100的控制器150发送输出电信号。在特定实施例中，处理器150可以被配置为(1)从接收器140接收输出电信号，以及(2)至少部分地基于接收的电信号确定接收光信号是否与发射的第一光信号、发射的第二光信号或发射的第三光信号相关联。接收光信号与第三光信号相关联可以对应于到目标130的距离D小于激光雷达系统100的操作范围R_OP(例如，D＜R_OP)。接收光信号与第二光信号相关联可对应于到目标130的距离大于R_OP且小于2R_OP(例如，R_OP<D<2R_OP)的范围模糊事件。接收光信号与第一光信号相关联可以对应于到目标130的距离大于2R_OP(例如，D>2R_OP)的范围模糊事件。

在特定实施例中，可以使用一个或多个电信号来帮助将输入光束135对准到接收器140中。例如，在图12或图15中，电压信号360-1、电压信号360-2或输出电信号可用于(1)将输入光束135对准到接收器140中，(2)将输入光束135-1相对于检测器340-1对准，或(3)将输入光束135-2相对于检测器340-2对准。对准输入光束135可以包括调节图12中的透镜330的位置或定向；调节输入光束135相对于接收器140的角度或位置(例如，通过调节反射镜或其它光学部件的定向)；调节输入光束135-1或135-2的角度或位置(例如，通过调节反射镜或其它光学部件的定向)；或调节检测器340-1或340-2的位置或定向。可以执行输入光束135的对准以调节或设定与交叉点相关联的距离。例如，如果与交叉点相关联的所需距离是150m，则来自激光雷达系统100的光信号可以被引导到位于约150米远的目标。然后，可以调节输入光束135的对准直到与检测器340-1和340-2相关联的信号(例如，分别为电压信号360-1和360-2)大致相等。这可以指示输入光束135在检测器340-1和340-2之间大致相等地分开(例如，类似于图13中的斑点-3)。调节输入光束135的对准可以在激光雷达系统100的组装或制造期间执行。例如，在执行调节程序之后，透镜330、检测器340-1、检测器340-2或用于执行调节的另一光学部件(例如，反射镜)可以(例如，用环氧树脂)固定到位。另外或可替代地，可以在已经组装或部署激光雷达系统100之后执行调节输入光束135的对准(例如，以补偿机械或热未对准)。作为示例，激光雷达系统100可以包括用于调节输入光束135的对准的可调节光学部件(例如，可以手动调节或使用电机或致动器自动调节的反射镜)。

图17示出示例双单元检测器芯片500的顶视图。在特定实施例中，接收器140可以包括设置在单个检测器芯片500上或之中的两个检测器340-1和340-2。并非将两个单独的检测器设置在单独的封装或单独的芯片中，两个检测器340-1和340-2可以一起制造，使得它们是同一芯片500的一部分。包括双单元检测器芯片500的接收器140可以是激光雷达系统100的一部分，该激光雷达系统100被配置为基于由两个检测器340-1和340-2产生的信号来减轻范围模糊。例如，图12、图15或图16中所示的接收器140可以包括双单元检测器芯片500，其中检测器340-1和340-2一起集成到芯片500中。

双单元检测器芯片500可以具有任何合适的芯片宽度(例如，约100μm、200μm、400μm、600μm、1mm、2mm、5mm或10mm的芯片宽度)以及任何合适的芯片长度(例如，约100μm、200μm、400μm、600μm、1mm、2mm、5mm或10mm的芯片长度)。例如，图17中的双单元检测器芯片500可以具有约400μm的宽度和约400μm的长度。双单元检测器芯片500中的检测器340-1和340-2可各自具有任何合适的检测器宽度(例如，约10μm、20μm、50μm、100μm、200μm、500μm、或1mm的检测器宽度)和任何合适的检测器长度(例如，约10μm、20μm、50μm、100μm、200μm、500μm或1mm的检测器长度)。例如，图17中的检测器340-1和340-2可以各自具有约50μm的宽度和约80μm的长度。双单元检测器芯片500中的检测器340-1和340-2可以由任何合适的间隙(例如，具有约1μm、2μm、5μm、10μm、20μm、50μm、100μm、200μm或500μm的宽度的间隙)隔开。例如，图17中的检测器340-1和340-2可以由约10μm的间隙隔开。作为另一示例，图17中的检测器340-1和340-2可以由小于100μm的间隙隔开。作为另一示例，图17中的检测器340-1和340-2可以由约1μm和约100μm之间的间隙隔开。

图18示出示例双单元检测器芯片500的侧视图。双单元检测器芯片500包括设置在基板材料510上的检测器340-1和检测器340-2。例如，检测器340-1和340-2可以各自是InGaAs APD，并且基板材料510可以包括磷化铟(InP)。在特定实施例中，双单元检测器芯片500中的检测器340-1和340-2中的每一个检测器可以具有用于它们相应的阳极和阴极的单独的电连接。可替代地，检测器340-1和340-2可具有公共阳极或公共阴极。在图18中，检测器340-1和340-2被配置为分别具有公共阳极520和用于阴极530-1和530-2的单独电连接。阳极520可以包括InP，并且基板510和阳极520都可以对输入光135-1和135-2基本上透明，该输入光135-1和135-2可以具有在1200nm和1600nm之间的波长。

在图18中，输入光135-1入射在检测器340-1上，并且输入光135-2入射在检测器340-2上。随着到目标130的距离增加，聚焦到检测器上的输入光的斑点可以在图18中所示的方向中移动。对于附近的目标130，输入光的斑点可以被定向成使得输入光135-1比输入光135-2具有更大的功率或能量。对于位于特定距离之外的目标，输入光135-1可以比输入光135-2具有更少的功率或能量。

图19示出包括三个检测器340-1a、340-1b和340-2的示例多单元检测器芯片500的侧视图。在特定实施例中，接收器140可以包括两个或更多个检测器340。作为示例，接收器140可以包括两个、三个、四个、五个或任何其它合适数量的检测器340。检测器340可以设置在单独的封装或者单独的芯片中，或者检测器340可以设置在单个封装或单个检测器芯片500上或之中。检测器340可以沿与接收器的视场的扫描方向相对应的线彼此相邻地布置。在图19的示例中，三个检测器(340-1a、340-1b和340-2)一起集成在单个多单元检测器芯片500中。此外，三个检测器沿与跨越检测器的斑点移动方向相对应的线(其进而对应于接收器FOV的扫描方向)布置。图19中所示的多单元检测器芯片500可以类似于图17或图18中所示的双单元检测器芯片500。图19中的检测器340-1a、340-1b和340-2可以各自具有任何合适的尺寸，并且可以各自包括任何合适类型的检测器，诸如例如APD或PIN光电二极管。

在特定实施例中，接收器140可以包括作为激光雷达系统100的一部分的多单元检测器芯片500，该激光雷达系统100被配置为基于由检测器340响应于检测到输入光束135而产生的信号来减轻范围模糊。在图19中，来自输入光束的光(例如，来自远程目标的散射光)可以入射到检测器上，使得输入光束的第一部分135-1a由检测器340-1a接收，输入光束的第二部分135-1b由检测器340-1b接收，并且输入光束的第三部分135-2由检测器340-2接收。检测器340-1a、340-1b和340-2可以各自响应于相应的输入光135-1a、135-1b和135-2而产生光电流，以及由检测器中的每个检测器产生的光电流的幅度或量可以随着到目标130的距离而变化。从相对较近的目标130(例如，位于距激光雷达系统100小于50m的目标)接收的散射光可以主要被引导到检测器340-1a，并且来自位于中间距离(例如，在50m和近程距离之间)的目标130的散射光可以主要被引导到检测器340-1B。如果目标130位于近程距离之外，则接收的散射光可以主要被引导到检测器340-2。

在特定实施例中，接收器140的一个或多个检测器340可以被配置为作为近程检测器操作，并且接收器140的一个或多个其它检测器340可以被配置为作为远程检测器操作。此外，可以将来自一个或多个近程检测器的信号与来自一个或多个远程检测器的信号进行比较，以确定接收光信号是否与发射的第一光信号(例如，图11中的脉冲400C)或发射的第二光信号(例如，图11中的脉冲400D)相关联。在图19中，检测器340-1a和340-1b可以被配置为作为近程检测器操作，并且检测器340-2可以被配置为作为远程检测器操作。对于位于近程距离内的目标130，来自目标的散射光可以主要被引导到近程检测器340-1a和340-1b，并且由检测器340-1a或340-1b(单独地或组合)产生的光电流可大于由远程检测器340-2产生的光电流。对于位于近程距离之外的目标130，来自目标的散射光可以主要被引导到远程检测器340-2，并且由检测器340-2产生的光电流可以大于由检测器340-1a或340-1b(单独地或组合)产生的光电流。

在特定实施例中，与检测器340-1a和340-1b相关联的一个或多个电信号(例如，光电流或电压信号)可以与与检测器340-2相关联的电信号进行比较以确定接收光信号是否与发射的第一光信号或发射的第二光信号相关联。比较来自检测器的电信号可以包括组合来自检测器340-1a和340-1b的光电流或电压信号(例如，通过直接添加光电流或电压信号或通过添加光电流或电压信号作为加权和)。然后可以将与来自检测器340-1a和340-1b的组合信号相关联的一个或多个值与与来自检测器340-2的信号相关联的一个或多个相应值进行比较，以确定接收光信号是否与发射的第一光信号或发射的第二光信号相关联。

在特定实施例中，与多单元检测器芯片500中的每个检测器340相关联的电子增益可被配置为具有特定值。与每个检测器340相关联的增益可以近似相等，或者一个或多个检测器可以与一个或多个不同增益值相关联。例如，在图19中，与检测器340-1a相关联的增益可以被配置为低于与检测器340-1b相关联的增益。与检测器340相关联的电子增益可取决于一个或多个因素，包括(1)检测器面积，(2)检测器反向偏置，或(3)电子放大器增益。具有较大横截面积(例如，检测器长度×检测器宽度)的检测器可以捕获更多的入射光，该更多的入射光对应于更大的有效增益。此外，检测器的增益可取决于施加到检测器的反向偏置电压，其中较大的反向偏置电压导致较大的增益。在特定实施例中，多单元检测器芯片500中的每个检测器340可以耦合到具有特定电子增益的相应电子放大器350。在图19中，三个检测器340-1a、340-1b和340-2可各自耦合到具有大致相同电子增益的三个相应放大器，或者放大器中的一个或多个可具有不同的电子增益。例如，电子放大器可以被配置为使得检测器340-1a放大器的增益低于检测器340-1b放大器的增益。检测器340-1a可以主要接收来自相对较近的目标的散射光，而检测器340-1b可以主要接收来自中间距离目标的散射光。结果，对于相对较近的目标130，输入光135-1a可具有相对较大的光功率或能量，并且为了避免损坏电子放大器或使电子放大器饱和，检测器340-1a可以耦合到具有相对较低增益的放大器。由于检测器340-1b可以从更远的目标接收散射光，因此输入光135-1b可以具有较小的光功率或能量，并且因此检测器340-1b可以耦合到具有更高增益的放大器。另外或可替代地，基于检测器的面积或反向偏置，与检测器340-1a相关联的增益可以被配置为低于与检测器340-1b相关联的增益。例如，检测器340-1a可以小于检测器340-1b，导致与检测器340-1b相比，检测器340-1a的有效增益较低。作为另一示例，施加到检测器340-1a的反向偏置电压可小于施加到检测器340-1b的反向偏置电压，导致检测器340-1a的增益较低。

图20示出包括两个检测器(340-1和340-2)和反射镜600的示例接收器140。在特定实施例中，接收器140可以包括被配置为检测输入光135-1(其包括输入光信号135的第一部分)的第一检测器340-1和被配置为检测输入光135-2(其包括输入光信号135的第二部分)的第二检测器340-2。此外，接收器140可包括光学组件，该光学组件被配置为从输入信号135分离出第二部分135-2并将第二部分135-2引导到第二检测器340-2。另外或可替代地，接收器140可以包括光学组件，该光学组件被配置为从输入信号135分离出第一部分135-1并将第一部分135-1引导到第一检测器340-1。在特定实施例中，从输入信号135分离出第一部分135-1或第二部分135-2的光学组件可以包括任何合适的光学部件，诸如例如一个或多个反射镜、棱镜(例如，直角棱镜、立方棱镜或菱形棱镜)、透镜、曲面镜或高折射率材料。

在图20中，光学组件包括反射镜600，该反射镜600从输入信号135分离出第二部分135-2并且反射第二部分135-2，使得它被引导到第二检测器340-2。第一部分135-1包括输入光135的未被反射镜600反射并且被引导到第一检测器340-1的部分。随着到目标130的距离增加，输入光束135在图20中所示的斑点移动方向中移动。对于附近的目标130，输入光束135可以被引导，使得输入光135-1具有比输入光135-2更大的功率或能量。对于位于特定距离之外的目标，输入光束135可以被引导，使得输入光135的更大部分由反射镜600分离出并且被引导到检测器340-2。结果，对于位于特定距离之外的目标，输入光135-1可比输入光135-2具有更少的功率或能量。在图20中，检测器340-1和340-2分别设置在单独的检测器芯片500-1和500-2中。接收器140可以包括两个单独的检测器芯片500-1和500-2，它们由任何合适的检测器间隔距离(例如，约100μm、200μm、500μm、1mm、2mm、5mm、10mm或20mm的距离)隔开。

在特定实施例中，接收器140的光学组件可包括一个或多个反射镜。作为示例，代替使用单个反射镜600(如图20中所示)，光学组件可以包括用于分离出输入光135-2的第一反射镜和用于将输入光135-2引导到检测器340-2的第二反射镜。在特定实施例中，接收器140的光学组件可包括一个或多个反射镜，该反射镜被配置为分离出输入光135-1并将输入光135-1引导到检测器340-1。作为示例，除了图20中的反射镜600之外或代替它，光学组件可以包括一个或多个反射镜，该反射镜从输入光信号135分离出输入光135-1并将输入光135-1引导到检测器340-1。

图21示出包括两个检测器(340-1和340-2)和两个棱镜(610-1和610-2)的示例接收器140的顶视图。位于检测器340-1上方并与之相邻的棱镜610-1包括反射表面620-1(例如，反射金属涂层或反射电介质涂层)。位于检测器340-2上方的棱镜610-2包括反射表面620-2。棱镜610-1和610-2可以各自使用环氧树脂或粘合剂(例如，紫外线固化粘合剂)固定到相应检测器芯片500-1和500-2的顶表面。环氧树脂或粘合剂可以对输入光135-1和135-2基本上透明。

图22和图23各自示出图21中的示例接收器140的侧视图。在特定实施例中，接收器140的光学组件可包括两个棱镜610-1和610-2。第一棱镜610-1可以包括反射表面620-1，该反射表面620-1将输入光135-2与输入光束135分开并且将输入光135-2引导到第二棱镜610-2。第二棱镜610-2可以包括反射表面620-2，该反射表面620-2将输入光135-2引导到检测器340-2。反射表面620-2可以包括反射金属或电介质涂层，或者反射表面620-2可以通过棱镜610-2和周围环境之间的界面处的全内反射来提供。被引导到检测器340-1的输入光135-1包括输入光束135的未被棱镜610-1的反射表面620-1反射的部分。随着到目标130的距离增加，输入光束135在图22和图23中所示的斑点移动方向中移动。图22中的输入光束135可以表示从附近目标130散射的光，其中输入光135-1具有比输入光135-2更大的功率或能量。图23中的输入光束135可以表示从位于特定距离之外的目标130散射的光，其中输入光束135的更大部分由棱镜610-1分离出并被引导到检测器340-2。因此，对于位于特定距离之外的目标，输入光135-1可具有比输入光135-2更少的功率或能量。

图24示出包括两个立方棱镜(630-1和630-2)的示例接收器140。接收器140的光学组件可包括一个或多个立方棱镜，而不是使用三角形或直角棱镜(如图21-23中所示)。在图24中，光学组件包括立方棱镜630-1和立方棱镜630-2。第一立方棱镜630-1包括反射表面620-1，该反射表面620-1分离出输入光135-2并将输入光135-2引导到第二立方棱镜630-2。第二立方棱镜630-2包括反射表面620-2，该反射表面620-2将输入光135-2引导到检测器340-2。被引导到检测器340-1的输入光135-1包括输入光束135的未被棱镜630-1的反射表面620-1反射的一部分。图24中所示的立方棱镜630-1和630-2可以允许易于组装和制造。例如，相应的立方棱镜630-1和630-2的水平顶表面635-1和635-2可以允许使用拾放机或真空处理工具拾取和精确定位棱镜。此外，顶表面635-1可以包括在输入光束135的波长处具有低反射率(例如，在1540-1560nm处小于0.5％的反射率)的抗反射涂层。

图25示出包括菱形棱镜640的示例接收器140。接收器140的光学组件可以包括菱形棱镜640，而不是使用两个棱镜(如图21-24中所示)。菱形棱镜640的反射表面620-1和620-2可以包括反射金属涂层或反射电介质涂层。可替代地，反射表面620-1或620-2可通过输入光135-2在表面620-1或620-2处的全内反射来提供。在图25中，菱形棱镜640的第一反射表面620-1分离出输入光135-2并将输入光135-2引导到第二反射表面620-2。第二反射表面620-2反射输入光135-2以将其引导到检测器340-2。被引导到检测器340-1的输入光135-1包括输入光束135的未被棱镜630-1的反射表面620-1反射的部分。图25中所示的菱形棱镜640可以允许便于组装和制造。例如，水平顶表面635可以允许使用拾放机或真空处理工具拾取和精确定位菱形棱镜640。此外，顶表面635可以包括在输入光束135的波长处具有低反射率的抗反射涂层。

图26示出包括具有部分反射表面620-1的菱形棱镜640的示例接收器140。在特定实施例中，接收器140的光学组件可包括部分反射的反射表面620-1。部分反射表面620-1可以反射任何合适百分比(例如，约10％、20％、50％、70％或90％)的入射输入光束135并且可以透射任何合适百分比(例如，约90％、80％、50％、30％或10％)的入射输入光束135。例如，图26中的反射表面620-1可以具有约50％的反射率，使得输入光束135的约一半作为输入光束135-2被反射，并且输入光束135的约一半作为输入光束135-1被透射。部分反射表面620-1可以被配置为将反射光引导到检测器340-1或340-2。在图26中，部分反射表面620-1将反射光(作为输入光束135-2)引导到检测器340-2，并且将透射光(作为输入光束135-1)引导到检测器340-1。

在特定实施例中，接收器140的光学组件可包括具有部分反射表面620-1的菱形棱镜640。在图26中，输入光束135的一部分被部分反射表面620-1反射以产生输入光束135-2。输入光束135-2传播通过菱形棱镜640并且由反射表面620-2朝向检测器340-2反射。部分反射表面620-1可以包括部分反射金属或电介质涂层(例如，反射约50％的输入光束135并透射约50％的输入光束135的金、银或铝涂层)。反射表面620-2可以包括反射大于90％的输入光135-2的反射金属或电介质涂层。可替代地，反射表面620-2可以通过在菱形棱镜640和周围环境之间的界面处的全内反射来提供。

在特定实施例中，光学组件可包括附接到另一光学部件的菱形棱镜640。图26中的菱形棱镜640附接到棱镜610(例如，使用环氧树脂或粘合剂)，并且棱镜/菱形-棱镜光学组件可以提供到检测器芯片500-1和500-2的牢固附接。在图26中，棱镜610可以固定到检测器芯片500-1的顶表面，并且菱形棱镜640的右端可以固定到检测器芯片500-2的顶表面。棱镜610的底表面可以提供平坦表面以允许光学组件牢固地附接到检测器芯片500-1的顶表面。

在图26的示例中，输入光束被部分反射表面620-1分成两束：输入光束135-1和输入光束135-2。菱形棱镜640以及检测器340-1和340-2可以被定位成使得对于附近的目标130，引导到检测器340-1的输入光135-1的量大于引导到检测器340-2的输入光135-2的量。随着到目标130的距离增加，输入光束135在图26中所示的斑点移动方向中移动。目标距离的增加(以及输入光束斑点的相应移动)导致入射到检测器340-1上的输入光135-1的量减少，并且入射到检测器340-2上的输入光135-2的量增加。可以基于检测器340-1和340-2响应于接收的输入光信号135产生的信号来确定目标130是否位于小于或大于激光雷达系统100的操作范围的距离。

图27示出包括透镜650的示例接收器140。在特定实施例中，接收器140的光学组件可以包括被配置为聚焦输入光135-1或输入光135-2的聚焦元件。在图27中，光学组件包括用作聚焦元件以将输入光135-2聚焦到检测器340-2上的透镜650。输入光135-2可以是在其传播时发散的光束，并且在没有聚焦元件的情况下，输入光束135-2的斑点大小可大于检测器340-2的面积。透镜650可以聚焦输入光束135-2，使得检测器340-2接收来自输入光束135-2的大部分或全部光。另外或可替代地，光学组件可以包括将输入光135-1聚焦到检测器350-1上的聚焦元件。

图28示出包括弯曲反射表面670的示例接收器140。在图28中，接收器140的光学组件包括用作输入光135-2的聚焦元件的弯曲反射表面670。弯曲反射表面670可以包括具有任何合适形状(例如，球形、抛物面形或椭圆形)的反射金属或电介质涂层。弯曲反射表面670可以聚焦输入光束135-2，使得检测器340-2接收来自输入光束135-2的大部分或全部光。

图29示出包括高折射率材料680的示例接收器140。在特定实施例中，接收器140的光学组件可以包括减小输入光束135-2的角发散度的高折射率材料680。当输入光束135-2进入高折射率材料680时，光束135-2可以由高折射率材料680折射，并且可以减小光束的角发散度。光束的角发散度的减小可以允许检测器340-2接收来自输入光束135-2的大部分或全部光。高折射率材料680可以由对在1200nm和1600nm之间的激光雷达系统100的一个或多个工作波长处的光基本上透明的任何合适的材料制成。例如，高折射率材料680可以由玻璃(例如，熔融石英或火石玻璃)或半导体材料(例如，硅、砷化镓、AlGaAs、磷化镓、磷化铟或硒化锌)制成。高折射率材料680可以在激光雷达系统100的一个或多个工作波长处具有任何合适的折射率，诸如例如约1.5、2.0、2.5、3.0、3.5或4.0的相对高的折射率。图25或图26中所示的菱形棱镜640可以由具有相对高折射率的材料制成。

图30示出用于确定接收光信号是否与发射的光信号相关联的示例方法3000。图30中所示的方法3000可以对应于用于减轻范围模糊的方法。例如，在图10和图11中，激光雷达系统100可以发射第一光脉冲400C和第二光脉冲400D，并且方法3000可以用于确定接收的光脉冲410C是否与第二光脉冲相关联。该方法可以开始于步骤3010，其中可以发射多个光信号，光信号包括第一光信号和第二光信号。例如，第一和第二光信号可以各自包括由激光雷达系统100的光源110发射并被引导到激光雷达系统100的能视域中的光脉冲。第二光脉冲可以在第一光脉冲之后的特定时间间隔τ发射。在步骤3020处，可以检测接收光信号(例如，输入光束135)，其中接收光信号包括由目标130散射的发射的第一或第二光信号的一部分。可以由接收器140检测到接收光信号，并且可以在发射第二光信号之后检测接收光信号。接收器140可以包括被配置为检测接收光信号的第一部分135-1的第一检测器340-1和被配置为检测接收光信号的第二部分135-2的第二检测器340-2。在步骤3030处，可以接收与接收光信号的第一和第二部分相对应的电信号。例如，接收器140可以产生输出电信号并将其发送到激光雷达系统100的控制器150，并且控制器150可以接收输出电信号。输出电信号可包括一个或多个模拟信号、一个或多个数字信号、或模拟和数字信号的任何合适的组合。在步骤3040处，控制器150可以确定接收光信号是否与发射的第二光信号相关联，此时该方法可以结束。例如，控制器150可以从接收器140接收输出电信号，并且至少部分地基于接收电信号，控制器150可以确定接收光信号是否与发射的第二光信号相关联。另外或可替代地，控制器150可以确定接收光信号是否与发射的第一或第二光信号相关联。

下面描述涉及具有包括两个或更多个检测器的接收器的激光雷达系统的各种示例方面。

1.一种激光雷达系统，包括:光源，其被配置为发射被引导到激光雷达系统的能视域中的多个光信号，光信号包括第一光信号和第二光信号，其中，在发射第一光信号之后的特定时间间隔发射第二光信号；接收器，其被配置为检测接收光信号，该接收光信号包括发射的第一光信号或第二光信号的由位于距激光雷达系统一定距离的目标散射的一部分，其中，在发射第二光信号之后检测接收光信号，以及其中，接收器包括：第一检测器，其被配置为检测接收光信号的第一部分；以及第二检测器，其被配置为检测接收光信号的第二部分；以及处理器，其被配置为：从接收器接收与接收光信号的第一和第二部分相对应的电信号；以及至少部分地基于接收的电信号确定(i)接收光信号是否与发射的第一光信号相关联，或(ii)接收光信号是否与发射的第二光信号相关联。

2.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，第一和第二检测器被配置为具有公共阳极和用于它们相应阴极的单独电连接。

3.根据方面2所述的激光雷达系统，其中，阳极被配置为对接收光信号的波长的光基本上透明。

4.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，第一和第二检测器各自被配置为具有用于它们相应的阳极和阴极的单独电连接。

5.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，第一和第二检测器包含在单个封装中或一起集成到单个检测器芯片中。

6.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，接收器进一步包括第三检测器，该第三检测器被配置为检测接收光信号的第三部分。

7.根据方面6所述的激光雷达系统，其中，由处理器从接收器接收的电信号进一步对应于接收光信号的第三部分。

8.根据方面6所述的激光雷达系统，其中，第一、第二和第三检测器一起集成在单个检测器芯片中。

9.根据方面6所述的激光雷达系统，其中，第一、第二和第三检测器沿与接收器的视场的扫描方向相对应的线布置。

10.根据方面6所述的激光雷达系统，其中，检测器中的每个检测器与电子增益的特定值相关联。

11.根据方面6所述的激光雷达系统，其中：第一检测器与第一电子增益相关联；第二检测器与大于或等于第一电子增益的第二电子增益相关联；并且第三检测器与大于或等于第二电子增益的第三电子增益相关联。

12.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，光源包括直接发射器激光二极管。

13.根据方面12所述的激光雷达系统，其中，直接发射器激光二极管被配置为将多个光信号作为自由空间光束直接发射。

14.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，光源包括：脉冲或连续波激光二极管；以及半导体光放大器(SOA)，其中，SOA包括有源光波导，该有源光波导被配置为接收来自激光二极管的光并在光通过波导传播时对其放大。

15.根据方面14所述的激光雷达系统，其中，激光二极管和SOA一起集成在单个芯片上或单个芯片中。

16.根据方面14所述的激光雷达系统，其中，激光二极管和SOA是分离的装置，其中，SOA包括具有抗反射涂层的输入面或输出面。

17.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，响应于确定接收光信号与发射的第一光信号相关联，处理器进一步被配置为至少部分地基于第一光信号的发射和接收光信号由接收器检测到的时间之间的时间间隔，确定从激光雷达系统到目标的距离。

18.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，确定接收光信号是否与发射的第一光信号相关联包括分析接收的电信号以将接收光信号的第一部分的光特性OC₁与接收光信号的第二部分的相应光特性OC₂进行比较，其中，光特性OC₁和OC₂各自对应于峰值光功率、平均光功率、峰值光强度或光脉冲能量。

19.根据方面18所述的激光雷达系统，其中，处理器被配置为如果OC₁小于OC₂，则确定接收光信号与发射的第一光信号相关联。

20.根据方面18所述的激光雷达系统，其中，处理器被配置为如果比值OC₁/OC₂小于特定阈值，则确定接收光信号与发射的第一光信号相关联。

21.根据方面1所述的激光雷达系统，其中：光信号进一步包括在第二光信号之后的另一特定时间间隔发射的第三光信号；接收光信号包括发射的第一、第二或第三光信号的由目标散射的一部分；在发射第三光信号之后检测接收光信号；并且处理器进一步被配置为至少部分地基于接收的电信号确定接收光信号是否与发射的第一光信号、发射的第二光信号或发射的第三光信号相关联。

22.根据方面21所述的激光雷达系统，其中：接收光信号与发射的第一光信号相关联对应于范围模糊事件，其中，到目标的距离大于激光雷达系统的操作范围的两倍；接收光信号与发射的第二光信号相关联对应于范围模糊事件，其中，到目标的距离在操作范围和操作范围的两倍之间；并且接收光信号与发射的第三光信号相关联对应于到目标的距离小于操作范围。

23.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，接收器进一步包括光学组件，该光学组件被配置为将接收光信号的第一部分引导到第一检测器或将接收光信号的第二部分引导到第二检测器。

24.根据方面23所述的激光雷达系统，其中，光学组件包括具有部分反射表面的菱形棱镜，该部分反射表面被配置为透射接收光信号的第一部分并反射接收光信号的第二部分。

25.根据方面1所述的激光雷达系统，进一步包括扫描器，该扫描器包括：第一反射镜，其被配置为沿第一方向扫描包括多个光信号的输出光束；以及多面镜，其被配置为沿与第一方向基本上正交的第二方向扫描输出光束。

26.根据方面1所述的激光雷达系统，进一步包括扫描器，该扫描器被配置为跨越激光雷达系统的能视域扫描光源的视场和接收器的视场，其中，光源视场和接收器视场相对于彼此同步扫描，其中，光源视场的扫描速度和接收器视场的扫描速度大致相等。

27.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，激光雷达系统是包括高级驾驶员辅助系统(ADAS)的车辆的一部分，该高级驾驶员辅助系统被配置为辅助车辆的驾驶员操作车辆。

28.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，激光雷达系统是自主车辆的一部分，该自主车辆包括被配置为引导自主车辆通过周围环境朝向目的地的自主车辆驾驶系统，其中，激光雷达系统被配置为向自主车辆驾驶系统提供有关周围环境的信息。

29.根据方面1所述的激光雷达系统，其中，激光雷达系统是脉冲激光雷达系统，其中，多个光信号包括光脉冲。

图31示出示例计算机系统3100。在特定实施例中，一个或多个计算机系统3100可以执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。在特定实施例中，一个或多个计算机系统3100可以提供在此描述或示出的功能。在特定实施例中，在一个或多个计算机系统3100上运行的软件可以执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤，或者可以提供本文描述或示出的功能。特定实施例可包括一个或多个计算机系统3100的一个或多个部分。在特定实施例中，计算机系统可包括或可称为处理器、控制器、计算装置、计算系统、计算机、通用计算机或数据处理设备。在此，在适当的情况下，对计算机系统的引用可包括一个或多个计算机系统。

计算机系统3100可以采用任何合适的物理形式。例如，计算机系统3100可以是嵌入式计算机系统、片上系统(SOC)、单板计算机系统(SBC)、台式计算机系统、膝上型或笔记本计算机系统、大型机、计算机系统的网格、服务器、平板计算机系统或其中两个或更多个的任何合适组合。作为另一示例，计算机系统3100的全部或部分可以与各种装置组合、耦合或集成到各种装置中，各种装置包括但不限于：照相机、摄像机、个人数字助理(PDA)、移动电话、智能电话、电子阅读装置(例如电子阅读器)、游戏机、智能手表、时钟、计算器、电视监视器、平板显示器、计算机监视器、车辆显示器(例如里程表显示器或仪表板显示器)、车辆导航系统，激光雷达系统、ADAS、自动驾驶车辆、自动驾驶车辆驾驶系统、驾驶舱控制器、照相机视图显示器(例如，车辆中的后视照相机的显示器)、眼镜或头戴式显示器。在适当的情况下，计算机系统3100可以包括一个或多个计算机系统3100；是单一的或分布式的；跨越多个位置；跨越多台机器；跨越多个数据中心；或驻留在云中，其可包括一个或多个网络中的一个或多个云部件。在适当的情况下，一个或多个计算机系统3100可以在没有实质空间或时间限制的情况下执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。作为示例，一个或多个计算机系统3100可以实时或以批处理模式执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。在适当的情况下，一个或多个计算机系统3100可以在不同时间或在不同位置执行本文描述或示出的一种或多种方法的一个或多个步骤。

如图31的示例中所示，计算机系统3100可包括处理器3110、存储器3120、存储装置3130、输入/输出(I/O)接口3140、通信接口3150或总线3160。计算机系统3100可包括在任何合适的布置中的任何合适数量的任何合适的部件。

在特定实施例中，处理器3110可以包括用于执行指令的硬件，诸如构成计算机程序的那些。作为示例，为了执行指令，处理器3110可以从内部寄存器、内部高速缓存、存储器3120或存储装置3130取得(或获取)指令；解码并执行它们；并且然后将一个或多个结果写入内部寄存器、内部高速缓存、存储器3120或存储装置3130。在特定实施例中，处理器3110可包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部高速缓存。在适当的情况下，处理器3110可以包括任何合适数量的任何合适的内部高速缓存。作为示例，处理器3110可以包括一个或多个指令高速缓存、一个或多个数据高速缓存、或者一个或多个转换后备缓冲器(TLB)。指令高速缓存中的指令可以是存储器3120或存储装置3130中指令的副本，并且指令高速缓存可以加速处理器3110对那些指令的取得。数据高速缓存中的数据可以是存储器3120或存储装置3130中的数据的副本，用于在处理器3110处执行以操作的指令；在处理器3110处执行的先前指令的结果，以供在处理器3110处执行的后续指令访问或写入存储器3120或存储装置3130；或其它合适的数据。数据高速缓存可以加速处理器3110的读取或写入操作。TLB可以加速处理器3110的虚拟地址转换。在特定实施例中，处理器3110可以包括用于数据、指令或地址的一个或多个内部寄存器。在适当的情况下，处理器3110可以包括任何合适数量的任何合适的内部寄存器。在适当的情况下，处理器3110可以包括一个或多个算术逻辑单元(ALU)；可以是多核处理器；或者可以包括一个或多个处理器3110。

在特定实施例中，存储器3120可以包括用于存储供处理器3110执行的指令或供处理器3110操作的数据的主存储器。作为示例，计算机系统3100可以将指令从存储装置3130或另一个源(诸如例如，另一个计算机系统3100)加载到存储器3120。处理器3110然后可以将指令从存储器3120加载到内部寄存器或内部高速缓存。为了执行指令，处理器3110可以从内部寄存器或内部高速缓存中取得指令并对它们进行解码。在指令执行期间或之后，处理器3110可将一个或多个结果(其可为中间或最终结果)写入内部寄存器或内部高速缓存。处理器3110然后可以将这些结果中的一个或多个写入存储器3120。一个或多个存储器总线(其可以各自包括地址总线和数据总线)可以将处理器3110耦合到存储器3120。总线3160可以包括一个或多个存储器总线。在特定实施例中，一个或多个存储器管理单元(MMU)可以驻留在处理器3110和存储器3120之间并且促进处理器3110请求的对存储器3120的访问。在特定实施例中，存储器3120可以包括随机存取存储器(RAM)。在适当的情况下，该RAM可以是易失性存储器。在适当的情况下，该RAM可以是动态RAM(DRAM)或静态RAM(SRAM)。在适当的情况下，存储器3120可以包括一个或多个存储器3120。

在特定实施例中，存储装置3130可以包括用于数据或指令的大容量存储装置。作为示例，存储装置3130可以包括硬盘驱动器(HDD)、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线(USB)驱动器或这些中的两个或更多个的组合。在适当的情况下，存储装置3130可以包括可移除或不可移除(或固定)介质。在适当的情况下，存储装置3130可以在计算机系统3100的内部或外部。在特定实施例中，存储装置3130可以是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储装置3130可以包括只读存储器(ROM)。在适当的情况下，该ROM可以是掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除PROM(EPROM)、电可擦除PROM(EEPROM)、闪存或这些中的两个或更多个的组合。在适当的情况下，存储装置3130可以包括促进处理器3110和存储装置3130之间的通信的一个或多个存储控制单元。在适当的情况下，存储装置3130可以包括一个或多个存储装置3130。

在特定实施例中，I/O接口3140可以包括硬件、软件或二者，为计算机系统3100和一个或多个I/O装置之间的通信提供一个或多个接口。在适当的情况下，计算机系统3100可以包括这些I/O装置中的一个或多个。这些I/O装置中的一个或多个可以实现人与计算机系统3100之间的通信。作为示例，I/O装置可以包括键盘、小键盘、麦克风、监视器、鼠标、打印机、扫描仪、扬声器、照相机、触控笔、平板计算机、触摸屏、轨迹球、另一个合适的I/O装置，或这些中的两个或更多个的任何合适的组合。I/O装置可以包括一个或多个传感器。在适当的情况下，I/O接口3140可以包括使处理器3110能够驱动这些I/O装置中的一个或多个I/O装置的一个或多个装置或软件驱动器。在适当的情况下，I/O接口3140可以包括一个或多个I/O接口3140。

在特定实施例中，通信接口3150可以包括硬件、软件或二者，其提供用于计算机系统3100和一个或多个其它计算机系统3100或一个或多个网络之间的通信(诸如例如基于分组的通信)的一个或多个接口。作为示例，通信接口3150可以包括用于与以太网或其它基于有线的网络或无线NIC(WNIC)通信的网络接口控制器(NIC)或网络适配器；用于与无线网络(诸如WI-FI网络)通信的无线适配器；或用于使用光纤通信或自由空间光通信进行通信的光发射器(例如，激光器或发光二极管)或光接收器(例如，光电检测器)。计算机系统3100可以与自组织网络、个人区域网(PAN)、车载网络(IVN)、局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)或互联网的一个或多个部分、或这些中的两个或更多个的组合通信。这些网络中的一个或多个网络的一个或多个部分可以是有线的或无线的。作为示例，计算机系统3100可以与无线PAN(WPAN)(诸如例如BLUETOOTH WPAN)、WI-FI网络、全球微波接入互通(WiMAX)网络、蜂窝电话网络(诸如例如，全球移动通信系统(GSM)网络)、或其它合适的无线网络、或这些中的两个或更多个的组合通信。作为另一示例，计算机系统3100可以使用基于100吉比特以太网(100GbE)、10吉比特以太网(10GbE)或同步光网络(SONET)的光纤通信进行通信。在适当的情况下，计算机系统3100可以包括用于这些网络中的任何网络的任何合适的通信接口3150。在适当的情况下，通信接口3150可以包括一个或多个通信接口3150。

在特定实施例中，总线3160可以包括将计算机系统3100的组件彼此耦合的硬件、软件或二者。作为示例，总线3160可以包括加速图形端口(AGP)或其它图形总线、控制器局域网(CAN)总线、增强型工业标准架构(EISA)总线、前端总线(FSB)、HYPERTRANSPORT(HT)互连、工业标准架构(ISA)总线、INFINIBAND互连、低引脚数(LPC)总线、存储器总线、微通道架构(MCA)总线、外围组件互连(PCI)总线、PCI-Express(PCIe)总线、串行高级技术附件(SATA)总线、视频电子标准协会本地总线(VLB)或另一合适的总线或这些中的两个或更多个的组合。在适当的情况下，总线3160可以包括一个或多个总线3160。

在特定实施例中，结合本文公开的实施方式描述的各种模块、电路、系统、方法或算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或硬件和软件的任何合适的组合。在特定实施例中，计算机软件(其可被称为软件、计算机可执行代码、计算机代码、计算机程序、计算机指令或指令)可用于执行本文描述或示出的各种功能，并且计算机软件可被配置为由计算机系统3100执行或控制其操作。作为示例，计算机软件可以包括被配置为由处理器3110执行的指令。在特定实施例中，由于硬件和软件的可互换性，各种示意性逻辑块、模块、电路或算法步骤已根据功能进行了一般性描述。此类功能是否以硬件、软件或硬件和软件的组合来实现可取决于特定应用或强加于整个系统的设计约束。

在特定实施例中，计算装置可用于实现本文公开的各种模块、电路、系统、方法或算法步骤。作为示例，本文公开的模块、电路、系统、方法或算法的全部或部分可以由通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器(DSP)、ASIC、FPGA、任何其它合适的可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其任何合适的组合实现或执行。通用处理器可以是微处理器，或者任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可以实现为计算装置的组合，例如DSP和微处理器的组合，多个微处理器，与DSP核结合的一个或多个微处理器，或者任何其它此类配置。

在特定实施例中，本文描述的主题的一个或多个实施方式可以被实现为一个或多个计算机程序(例如，编码或存储在计算机可读非暂态存储介质上的计算机程序指令的一个或多个模块)。作为示例，本文公开的方法或算法的步骤可以在可以驻留在计算机可读非暂态存储介质上的处理器可执行软件模块中实现。在特定实施例中，计算机可读非暂态存储介质可包括可用于存储或传输计算机软件并且可由计算机系统访问的任何合适的存储介质。在此，计算机可读非暂态存储介质或媒介可以包括一个或多个基于半导体的或其它集成电路(IC)(诸如例如，现场可编程门阵列(FPGA)或专用IC(ASIC))、硬盘驱动器(HDD)、混合硬盘驱动器(HHD)、光盘(例如，压缩光盘(CD)、CD-ROM、数字多功能光盘(DVD)、蓝光光盘或激光光盘)、光盘驱动器(ODD)、磁光盘、磁光驱动器、软盘、软盘驱动器(FDD)、磁带、闪存、固态驱动器(SSD)、RAM、RAM驱动器、ROM、安全数字卡或驱动器，任何其它合适的计算机可读非暂态存储介质，或这些中的两个或更多个的任何合适组合(在适当情况下)。在适当的情况下，计算机可读非暂态存储介质可以是易失性、非易失性或易失性和非易失性的组合。

在特定实施例中，本文在单独实施方式的上下文中描述的某些特征也可以组合并在单个实施方式中实现。相反，在单个实施方式的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施方式中实现。此外，虽然特征可以在上面描述为以某些组合起作用并且本身甚至最初要求保护，但在一些情况下，要求保护的组合中的一个或多个特征可以从组合中删除，并且要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。

虽然在附图中可以将操作描述为以特定顺序发生，但这不应被理解为要求以所示的特定次序或顺序执行此类操作，或者要求执行所有操作。此外，附图可以以流程图或序列图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程或方法。然而，未描绘的其它操作可并入示意性示出的示例过程或方法中。例如，一个或多个附加操作可以在任何所示操作之前、之后、同时或之间执行。此外，在适当的情况下，可以重复图中描绘的一个或多个操作。此外，图中描绘的操作可以以任何合适的顺序执行。此外，虽然特定组件、装置或系统在本文中被描述为执行特定操作，但是任何合适的组件、装置或系统的任何合适的组合可用于执行任何合适的操作或操作的组合。在某些情况下，可以执行多任务或并行处理操作。此外，本文描述的实施方式中各个系统部件的分离不应理解为在所有实施方式中都需要这种分离，并且应该理解，所描述的程序部件和系统可以一起集成在单个软件产品中或打包成多个软件产品。

已经结合附图描述了各种实施例。然而，应当理解，这些图不一定按比例绘制。作为示例，图中描绘的距离或角度是说明性的并且可能不一定与所示装置的实际尺寸或布局具有精确关系。

本公开的范围包括本领域普通技术人员将理解的对在此描述或示出的示例实施例的所有改变、替换、变化、变更和修改。本公开的范围不限于本文描述或示出的示例实施例。此外，尽管本公开将本文中的各个实施例描述或示出为包括特定组件、元件、功能、操作或步骤，但是这些实施例中的任何一个实施例可包括本领域普通技术人员将理解的本文任何地方描述或示出的任何组件、元件、功能、操作或步骤的任何组合或排列。

如本文所使用的，术语“或”应被解释为包括或意指任何一个或任何组合，除非另有明确说明或上下文另有说明。因此，在本文中，表述“A或B”是指“A、B或A和B二者”。作为另一示例，在本文中，“A、B或C”是指以下中的至少一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C。如果元素、装置、步骤或操作的组合在某些方面本质上是相互排斥的，则会出现此定义的例外。

如本文所使用的，诸如但不限于“约”、“基本上”或“大约”的近似词是指这样一种条件，当如此修改时被理解为不一定是绝对的或完美的，但将被认为对本领域普通技术人员而言足够接近，以保证将所述状况指定为存在。描述可以变化的程度将取决于可以进行多大的改变，并且本领域的普通技术人员仍然认识到修改的特征具有未修改的特征所需的特性或能力。一般而言，但以前述讨论为前提，本文中通过诸如“约”的近似词修饰的数值可能与所述值相差±0.5％、±1％、±2％、±3％、±4％、±5％、±10％、±12％或±15％。

如本文所使用的，术语“第一”、“第二”、“第三”等可用作它们前面的名词的标签，并且这些术语可能不一定暗示特定排序(例如，特定空间、时间或逻辑顺序)。作为示例，系统可以被描述为确定“第一结果”和“第二结果”，并且术语“第一”和“第二”可能不一定暗示在第二结果之前确定第一结果。

如本文所使用的，术语“基于”和“至少部分地基于”可用于描述或呈现影响确定的一个或多个因素，并且这些术语可能不排除可能影响确定的附加因素。确定可以仅基于所呈现的那些因素或者可以至少部分地基于那些因素。短语“基于B确定A”表示B是影响A的确定的因素。在一些情况下，其它因素也可能有助于确定A。在其它情况下，A可能仅基于B确定。

Claims (30)

1.一种激光雷达系统，包括：

光源，其被配置为发射被引导到所述激光雷达系统的能视域中的多个光信号，所述光信号包括第一光信号和第二光信号，其中，在发射所述第一光信号之后的特定时间间隔发射所述第二光信号；

接收器，其被配置为检测接收光信号，所述接收光信号包括发射的第一光信号或第二光信号的由位于距所述激光雷达系统一定距离的目标散射的一部分，其中，在发射所述第二光信号之后检测所述接收光信号，以及其中，所述接收器包括：

第一检测器，其被配置为检测所述接收光信号的第一部分；以及

第二检测器，其被配置为检测所述接收光信号的第二部分；以及处理器，其被配置为：

从所述接收器接收与所述接收光信号的所述第一部分和第二部分相对应的电信号；

分析所述接收的电信号以将所述接收光信号的所述第一部分的光特性OC₁与所述接收光信号的所述第二部分的相应光特性OC₂进行比较，以确定所述接收光信号是否与所述发射的第二光信号相关联。

2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述处理器进一步被配置为确定所述接收光信号是否与所述发射的第一光信号相关联。

3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中，与所述发射的第一光信号相关联的所述接收光信号对应于范围模糊事件，其中，到所述目标的距离大于所述激光雷达系统的操作范围。

4.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中，响应于确定所述接收光信号与所述发射的第一光信号相关联，所述处理器进一步被配置为忽略所述接收的电信号。

5.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中，响应于确定所述接收光信号与所述发射的第一光信号相关联，所述处理器进一步被配置为至少部分地基于如下来确定从所述激光雷达系统到所述目标的距离：

与所述第一光信号和所述第二光信号的发射之间的所述特定时间间隔相关联的第一距离；以及

与所述第二光信号的发射和所述接收光信号由所述接收器检测到的时间之间的时间间隔相关联的第二距离。

6.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，与所述发射的第二光信号相关联的接收光信号对应于小于所述激光雷达系统的操作范围的到所述目标的距离。

7.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，响应于确定所述接收光信号与所述发射的第二光信号相关联，所述处理器进一步被配置为至少部分地基于在所述第二光信号的发射和所述接收光信号由所述接收器检测到的时间之间的时间间隔确定从所述激光雷达系统到所述目标的距离。

8.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述光特性OC₁和OC₂各自对应于峰值光功率、平均光功率、峰值光强度或光脉冲能量。

9.根据权利要求8所述的激光雷达系统，其中，所述处理器被配置为如果OC₁大于OC₂，则确定所述接收光信号与所述发射的第二光信号相关联。

10.根据权利要求8所述的激光雷达系统，其中，所述处理器被配置为如果比值OC₁/OC₂超过特定阈值，则确定所述接收光信号与所述发射的第二光信号相关联。

11.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中：

所述光信号进一步包括在所述第二光信号之后的另一特定时间间隔发射的第三光信号；

所述接收光信号包括发射的第一、第二或第三光信号的由所述目标散射的一部分；

在发射所述第三光信号之后检测所述接收光信号；以及

所述处理器被配置为确定所述接收光信号是否与所述发射的第一光信号、所述发射的第二光信号或所述发射的第三光信号相关联。

12.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中：

所述第一检测器是近程检测器，所述近程检测器被配置为如果到所述目标的距离小于所述激光雷达系统的近程距离，则对所述接收光信号产生比所述第二检测器更大的响应；以及

所述第二检测器是远程检测器，所述远程检测器被配置为如果到所述目标的距离大于所述近程距离，则产生比所述第一检测器更大的响应。

13.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述激光雷达系统进一步包括扫描器，所述扫描器被配置为：

在跨越所述激光雷达系统的能视域的扫描方向中扫描包括所述多个光信号的输出光束；以及

在跨越所述激光雷达系统的能视域的所述扫描方向中扫描所述接收器的视场，使得：

对于从位于所述激光雷达系统的近程范围内的目标接收的散射光，所述第一检测器产生比所述第二检测器更大的响应；以及

对于从位于所述近程距离之外的目标接收的散射光，所述第二检测器产生比所述第一检测器更大的响应。

14.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述第一检测器和所述第二检测器沿与所述接收器的视场的扫描方向相对应的线布置。

15.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述第一检测器和所述第二检测器设置在单个检测器芯片上或之中，其中，所述第一检测器和所述第二检测器由小于100微米的间隙隔开。

16.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述第一检测器是第一检测器芯片的一部分，并且所述第二检测器是与所述第一检测器芯片分离的第二检测器芯片的一部分。

17.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述第一检测器和所述第二检测器中的每一个检测器包括雪崩光电二极管(APD)或PIN光电二极管。

18.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中：

检测所述接收光信号的所述第一部分包括所述第一检测器产生与所述接收光信号的所述第一部分相对应的第一电流信号；以及

检测所述接收光信号的所述第二部分包括所述第二检测器产生与所述接收光信号的所述第二部分相对应的第二电流信号。

19.根据权利要求18所述的激光雷达系统，其中，所述接收器进一步包括：

第一跨阻放大器，其被配置为产生与所述第一电流信号相对应的第一电压信号；以及

第二跨阻放大器，其被配置为产生与所述第二电流信号相对应的第二电压信号。

20.根据权利要求18所述的激光雷达系统，其中：

所述第一检测器和所述第二检测器耦合在一起，因此将所述第一检测器和所述第二检测器的相应的电流信号相减以产生差电流信号；以及

所述接收器进一步包括被配置为产生与所述差电流信号相对应的电压信号的跨阻放大器。

21.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述接收电信号是数字信号，所述数字信号包括与所述接收光信号的所述第一部分的光特性和所述接收光信号的所述第二部分的光特性相对应的一个或多个值。

22.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述接收电信号包括与所述接收光信号的所述第一部分相对应的第一电信号和与所述接收光信号的所述第二部分相对应的第二电信号。

23.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述接收器进一步包括光学组件，所述光学组件被配置为从所述接收光信号中分离出所述接收光信号的所述第二部分并将所述第二部分引导到所述第二检测器。

24.根据权利要求23所述的激光雷达系统，其中，所述光学组件包括被配置为反射所述第二部分以将所述第二部分引导到所述第二检测器的反射镜。

25.根据权利要求23所述的激光雷达系统，其中，所述光学组件包括第一棱镜和第二棱镜，其中：

所述第一棱镜被配置为分离所述接收光信号的所述第二部分并将所述第二部分引导到所述第二棱镜；以及

所述第二棱镜被配置为将所述第二部分引导到所述第二检测器。

26.根据权利要求23所述的激光雷达系统，其中，所述光学组件包括光学聚焦元件，所述光学聚焦元件被配置为聚焦所述接收光信号的所述第二部分。

27.根据权利要求23所述的激光雷达系统，其中，所述光学组件包括具有相对高折射率的光学材料，具有相对高折射率的所述光学材料被配置为减少所述接收光信号的所述第二部分的角发散量。

28.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述激光雷达系统是脉冲激光雷达系统，其中，所述多个光信号包括具有以下特性的光脉冲：

0.1μJ和100μJ之间的脉冲能量；

80kHz和10MHz之间的脉冲重复频率；以及

0.1ns和50ns之间的脉冲持续时间。

29.根据权利要求1所述的激光雷达系统，其中，所述激光雷达系统是频率调制连续波(FMCW)激光雷达系统，其中，所述多个光信号中的每一个光信号都包括频率调制光。

30.一种方法，包括：

由激光雷达系统的光源发射被引导到所述激光雷达系统的能视域中的多个光信号，所述光信号包括第一光信号和第二光信号，其中，在发射所述第一光信号之后的特定时间间隔发射所述第二光信号；

由所述激光雷达系统的接收器检测接收光信号，所述接收光信号包括发射的第一光信号或第二光信号的由位于距所述激光雷达系统一定距离的目标散射的一部分，其中，在发射所述第二光信号之后检测到所述接收光信号，以及其中，检测所述接收光信号包括：

由所述接收器的第一检测器检测所述接收光信号的第一部分；以及

由所述接收器的第二检测器检测所述接收光信号的第二部分；

由所述激光雷达系统的处理器接收与所述接收光信号的所述第一部分和所述第二部分相对应的电信号；

由所述处理器分析所述接收的电信号以将所述接收光信号的所述第一部分的光特性OC₁与所述接收光信号的所述第二部分的相应光特性OC₂进行比较，以确定所述接收光信号是否与所述发射的第二光信号相关联。