CN113366337B - 包括收发器阵列的激光雷达系统 - Google Patents

包括收发器阵列的激光雷达系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113366337B
CN113366337B CN202080011372.8A CN202080011372A CN113366337B CN 113366337 B CN113366337 B CN 113366337B CN 202080011372 A CN202080011372 A CN 202080011372A CN 113366337 B CN113366337 B CN 113366337B
Authority
CN
China
Prior art keywords
lens
detectors
light sources
light
focal plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080011372.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113366337A (zh
Inventor
罗杰·大卫·库鲁姆博
裴军
马克·A·麦克德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cepton Technologies Inc
Original Assignee
Cepton Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cepton Technologies Inc filed Critical Cepton Technologies Inc
Publication of CN113366337A publication Critical patent/CN113366337A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113366337B publication Critical patent/CN113366337B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/0295—Constructional arrangements for removing other types of optical noise or for performing calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S17/894—3D imaging with simultaneous measurement of time-of-flight at a 2D array of receiver pixels, e.g. time-of-flight cameras or flash lidar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/4808—Evaluating distance, position or velocity data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4814—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone
    • G01S7/4815—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of transmitters alone using multiple transmitters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4816—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements of receivers alone
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4817—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements relating to scanning
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/483—Details of pulse systems
    • G01S7/486—Receivers
    • G01S7/4865—Time delay measurement, e.g. time-of-flight measurement, time of arrival measurement or determining the exact position of a peak
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/497—Means for monitoring or calibrating
    • G01S7/4972—Alignment of sensor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

一种激光雷达系统，包括第一透镜、第二透镜、位于第一透镜的焦平面处的第一组光源和第一组检测器、和位于第二透镜的焦平面处的第二组光源和第二组检测器。第二组检测器中的每个检测器位于第二透镜的焦平面上的、与第一组光源的对应光源的位置光学共轭的相应检测器位置处，第一组检测器中的每个检测器位于第一透镜的焦平面上的、与第二组光源的对应光源的位置光学共轭的相应检测器位置处。

Description

包括收发器阵列的激光雷达系统
相关申请的交叉引用
本申请是于2019年1月29日提交的美国临时申请号为62/798,407的名为“包括收发器阵列的激光雷达系统(LIDAR SYSTEM INCLUDING A TRANSCEIVER ARRAY)”以及于2020年1月28日提交的美国非临时申请号为16/775,166的名为“包括收发器阵列的激光雷达系统(LIDAR SYSTEM INCLUDING A TRANSCEIVER ARRAY)”的PCT申请，并且根据35U.S.C.119(e)要求这两件美国申请的权益和优先权，这两件美国申请的全部内容通过引用并入本文，以用于所有目的。
背景技术
三维传感器可以应用到自动驾驶车辆、无人机、机器人、安保应用等领域中。激光雷达(LiDAR)传感器可以获得适合于这些应用的高角度分辨率。激光雷达传感器可以包括用于发射激光束的激光源和用于检测反射激光束的检测器。需要这样的改进的激光雷达传感器，其可以以相对高的激光功率操作但仍然可以满足眼睛安全要求。还需要这样的激光雷达部件的改进配置，其将有助于更容易进行光学对准并提供其它优点。
发明内容
根据一些实施例，一种激光雷达系统，包括：具有第一光轴的第一透镜；大致位于所述第一透镜的焦平面处的第一组光源和第一组检测器；具有与所述第一光轴大致平行的第二光轴的第二透镜；和大致位于所述第二透镜的焦平面处的第二组光源和第二组检测器。所述第二组检测器中的每个相应检测器位于所述第二透镜的所述焦平面上的、与所述第一透镜的所述焦平面上的所述第一组光源的对应光源的相应位置光学共轭的相应检测器位置处，使得所述第二组检测器的所述相应检测器检测由所述第一组光源的所述对应光源发射的并且从所述第一透镜和所述第二透镜前方的一个或多个对象反射的光束；以及所述第一组检测器中的每个相应检测器位于所述第一透镜的所述焦平面上的、与所述第二透镜的所述焦平面上的所述第二组光源的对应光源的相应位置光学共轭的相应检测器位置处，使得所述第一组检测器的所述相应检测器检测由所述第二组光源的所述对应光源发射的并且从所述一个或多个对象反射的光束。
根据一些实施例，提供了一种操作激光雷达系统的方法。该激光雷达系统包括第一透镜、第二透镜、第一组光源、第二组光源、第一组检测器和第二组检测器。该方法包括：在第一时刻，利用所述第一组光源发射第一组光脉冲；利用所述第一透镜向一个或多个对象投射所述第一组光脉冲，所述第一组光脉冲由所述一个或多个对象反射；利用所述第二透镜将由所述一个或多个对象反射的所述第一组光脉冲聚焦到所述第二组检测器上；利用所述第二组检测器检测由所述第二透镜聚焦的所述第一组光脉冲；在所述第一时刻之后的第二时刻，利用所述第二组光源发射第二组光脉冲；利用所述第二透镜向所述一个或多个对象投射所述第二组光脉冲，所述第二组光脉冲由所述一个或多个对象反射；利用所述第一透镜将由所述一个或多个对象反射的所述第二组光脉冲聚焦到所述第一组检测器上；以及利用所述第一组检测器检测由所述第一透镜聚焦的所述第二组光脉冲。
根据一些实施例，提供了一种对准激光雷达系统的方法。该激光雷达系统包括第一透镜、第二透镜、第一组光源、第二组光源、第一组检测器和第二组检测器。所述方法包括：将所述第一组光源和所述第一组检测器布置为大致位于所述第一透镜的焦平面处的第一收发器阵列；将所述第二组光源和所述第二组检测器布置为大致位于所述第二透镜的焦平面处的第二收发器阵列；利用所述第一组光源发射第一组光束；利用所述第一透镜向屏幕投射所述第一组光束，从而在所述屏幕上形成第一组光斑；利用所述第二组光源发射第二组光束；利用所述第二透镜向所述屏幕投射所述第二组光束，从而在所述屏幕上形成第二组光斑；调整所述第一透镜相对于所述第一收发器阵列的位置以及调整所述第二透镜相对于所述第二收发器阵列的位置，直到所述第一组光斑和所述第二组光斑在所述屏幕上形成预定图案，使得所述第一组检测器中的每个相应检测器与所述第二组光源中的对应光源光学共轭，并且使得所述第二组检测器中的每个相应检测器与所述第一组光源中的对应光源光学共轭。
附图说明
图1示意性地例示了根据一些实施例的用于三维成像的激光雷达传感器。
图2示意性地例示了根据一些实施例的示例性激光雷达系统。
图3示意性地例示了根据一些实施例的扫描激光雷达系统。
图4示意性地示出了图3所例示的激光雷达系统中的光束的示例性光学路径。
图5示意性地例示了根据一些实施例的扫描激光雷达系统。
图6示意性地示出了根据一些实施例的光源和检测器的配置。
图7示出了根据一些实施例的激光雷达系统中的两个收发器阵列的示例性布置。
图8例示了根据一些实施例的扫描激光雷达系统的示意性截面图。
图9是根据一些实施例的例示了操作激光雷达系统的方法的简化流程图。
图10是根据一些实施例的例示了对准激光雷达系统的方法的简化流程图。
具体实施方式
一些激光雷达系统包括用于将由激光源发射的出射激光束进行准直或投射的第一透镜以及用于将返回激光束聚焦到光检测器上的第二透镜。该激光雷达系统可以包括位于第一透镜后方的激光源阵列和位于第二透镜后方的相应的光检测器阵列。在这种配置中，由于激光源集中在单个透镜后方，所以激光源的操作功率将受到眼睛安全要求的限制。此外，激光源和检测器的组装密度将受到激光源与检测器之间的较大装置(包括相关联的电路)尺寸的限制。
根据本发明的一些实施例，激光雷达系统可以包括两个透镜和两个收发器阵列，每个收发器阵列位于每个相应透镜后方。每个收发器阵列包括一个或多个激光源和一个或多个光检测器。因此，每个透镜既用作用于将由一个或多个激光源发射的光束进行投射的发射透镜，又用作用于将返回光束聚焦到一个或多个光检测器上的接收透镜。
图1示出了根据本发明的一些实施例的用于三维成像的激光雷达传感器100的示意图。激光雷达传感器100包括发射透镜130和接收透镜140。激光雷达传感器100包括激光源110a，该激光源110a基本上设置在发射透镜130的后焦平面上。激光源110a可操作成从发射透镜130的后焦平面中的相应发射位置发射激光脉冲120。发射透镜130被配置成将激光脉冲120准直并将其导向到设置在激光雷达传感器100前方的对象150。对于给定的激光源110a的发射位置，准直的激光脉冲120’以对应的角度被导向对象150。
准直的激光脉冲120’的一部分122从对象150朝向接收透镜140反射。接收透镜140被配置成将从对象150反射的激光脉冲的一部分122’聚焦到接收透镜140的焦平面中的对应的检测位置上。激光雷达传感器100还包括检测器160a，该检测器160a基本上设置在接收透镜140的焦平面处。检测器160a被配置成在对应的检测位置处接收并检测从所述对象反射的激光脉冲120的一部分122’。所述光电检测器160a的对应的检测位置与激光源110a的相应发射位置共轭。
激光脉冲120可以具有短持续时间，例如10ns脉冲宽度。激光雷达传感器100还包括处理器190，该处理器190耦合至激光源110a和检测器160a。处理器190被配置成确定从发射到检测的激光脉冲120的渡越时间(time of flight，TOF)。由于激光脉冲120以光速行进，激光雷达传感器100与对象150之间的距离可以基于所确定的渡越时间来确定。
跨视场(FOV)扫描激光束120’的一种方式是在发射透镜130的后焦平面中相对于发射透镜130横向移动激光源110a。例如，激光源110a可以被光栅扫描到(raster scannedto)如图1所例示的发射透镜130的后焦平面中的多个发射位置。激光源110a可以在多个发射位置处发射多个激光脉冲。在相应的发射位置处发射的每个激光脉冲由发射透镜130准直并且以相应的角度导向对象150，并撞击在对象150的表面上的对应点处。因此，随着激光源110a在发射透镜130的后焦平面中的一定区域内被光栅扫描，在对象150上的对应的对象区域被扫描。光电检测器160a可以被光栅扫描以被定位到接收透镜140的焦平面中的多个对应的检测位置，如图1所例示的。光电检测器160a的扫描通常与激光源110a的扫描同步执行，使得光电检测器160a与激光源110a在任意给定时间总是彼此光学共轭的。
通过确定在相应发射位置处的每一个激光脉冲的渡越时间，可以确定从激光雷达传感器100到对象150的表面上的每一个对应点的距离。在一些实施例中，处理器190可以与位置编码器联接，该位置编码器在每一个发射位置处检测激光源110a的位置。基于所述发射位置，可以确定准直的激光脉冲120’的角度。基于到激光雷达传感器100的角度和距离，可以确定对象150的表面上的对应点的X-Y坐标。因此，基于从激光雷达传感器100到对象150的表面上的各个点的已测量的距离，可以构建对象150的三维图像。在一些实施例中，所述三维图像可以被表示为点云，也即对象150的表面上的点的X、Y、Z坐标的集合。
在一些实施例中，返回激光脉冲122’的强度被测量并且用于调整来自相同发射点的后续的激光脉冲的功率，以便避免检测器的饱和、提高眼安全性或者减少整体的能量损耗。通过改变激光脉冲的持续时间、改变施加到激光器的电压或电流或者改变存储在用于为激光器供能的电容中的电荷，可以改变激光脉冲的功率。在后面的情况中，通过改变充电时间、充电电压或者到电容器的充电电流，可以改变存储在电容中的电荷。在一些实施例中，所述强度也可以用于向图像添加其它维度。例如，所述图像可以包含X、Y和Z坐标，还可以包含反射率(或者亮度)。
基于激光源110a的扫描范围以及发射透镜130的焦距，激光雷达传感器100的角视场(angular field of view，AFOV)可以被估算为：
Figure BDA0003184813000000041
其中，h为沿着一定方向的激光源110a的扫描范围，f为发射透镜130的焦距。对于给定的扫描范围h，更短的焦距将产生更宽的AFOW。对于给定的焦距f，更大的扫描范围将产生更宽的AFOW。在一些实施例中，激光雷达传感器100可以包括多个激光源，所述多个激光源在发射透镜130的后焦平面处被设置为阵列，使得可以在保持每一个独立的激光雷达传感器的扫描范围相对小的同时获得更大的总AFOV。相应地，激光雷达传感器100可以包括多个光电检测器，所述多个光电检测器在接收透镜140的焦平面处被设置为阵列，每一个光电检测器与相应激光源共轭。例如，如图1所例示的，激光雷达传感器100可以包括第二激光源110b和第二光电检测器160b。在其他的实施例中，激光雷达传感器100可以包括四个激光源和四个光电检测器，或者八个激光源和八个光电检测器。在一个实施例中，激光雷达传感器100可以包括被布置为4×2阵列的八个激光源以及被布置为4×2阵列的八个光电检测器，使得激光雷达传感器100在水平方向上具有的AFOV可以比其在竖直方向上的AFOV更宽。根据各个实施例，激光雷达传感器100的总AFOV可以在大约5度到大约15度的范围，或者在大约15度到大约45度的范围，或者在大约45度到大约90度的范围，这取决于发射透镜的焦距、每一个激光源的扫描范围以及激光源的数量。
激光源110a可以被配置成以紫外光、可见光、近红外波长范围发射激光脉冲。每一种激光脉冲的能量可以为微焦耳量级，对于KHz范围内的重复率，通常被认为是人眼安全的。对于在大于约1500nm的波长操作的激光源，由于眼睛不能聚焦在这些波长上，因此能量等级可以更高。光电检测器160a可以包括硅雪崩光电二极管、光电倍增器、PIN二极管或者其它半导体传感器。
激光雷达传感器100的角分辨率可以被有效地衍射限制，其可以被估算为：
θ＝1.22λ/D，
其中，λ为激光脉冲的波长，D为透镜孔径的直径。角分辨率也可以取决于激光源110a的发射区域的大小以及透镜130和140的像差。根据相应实施例，激光雷达传感器100的角分辨率的范围可以是从大约1mrad(毫弧度)到大约20mrad(大约0.05度至1.0度)，这取决于透镜的类型。
图2示意性地例示了示例性激光雷达系统200。激光雷达系统200可以包括两个透镜：发射透镜230和接收透镜240。发射透镜230和接收透镜240中的每一者可以是包括多个透镜元件的组合透镜。发射透镜230和接收透镜240可以安装在透镜支架220中。在本文中，透镜支架220以及与之附接的发射透镜230和接收透镜240可称为透镜组件。
激光雷达系统200还可以包括一个或多个光源210(例如，激光源)和一个或多个检测器260(例如，四个光源210和四个检测器260，如图2所示)。光源210可以安装在光电板250上，并且位于发射透镜230的后方(例如，在发射透镜230的焦平面上)。检测器260可以安装在光电板250上，并且位于接收透镜240的后方(例如，在接收透镜240的焦平面上)。在本文中，光电板250以及安装在其上的激光源210和检测器260可称为光电组件。
如以上参考图1所讨论的，每个相应的光源210a和相应检测器260a定位在光电板250上，使得每个相应的光源210a的位置与对应的检测器260a的位置光学共轭。因此，由相应光源210a发射的光束可以由发射透镜230投射或准直，并从激光雷达系统200前方的对象反射；并且反射的光束可以由接收透镜240聚焦到对应的检测器260a上。
在一些实施例中，透镜组件可以凭借一对挠曲件270a和270b柔性地附接至基座202，如图2所例示的。该对挠曲件270a和270b中的每一者的一端附接至基座202，另一端附接至透镜组件220。该对挠曲件270a和270b可以耦合至致动器204(在本文中也称之为驱动机构)，例如音圈马达。致动器204可以由控制器206控制，以使该对挠曲件270a和270b如平行四边形那样向左或向右偏斜，从而使透镜组件220如图2中的双向箭头所指示的向左或向右移动。发射透镜230的横向移动可以致使由激光源210发射的激光束在整个激光雷达系统200前方的视场上被扫描。当包括发射透镜230和接收透镜240的整个透镜组件220作为单个单元移动时，随着透镜组件220被扫描，激光源210和检测器260之间的光学共轭关系得以维持。
虽然图2示出了用于移动透镜组件220的两个杆状挠曲件270a和270b，但是也可以使用其它挠曲机构或台架。例如，可以使用弹簧、空气轴承等。在一些实施例中，驱动机构204可以包括音圈马达(voice coil motor，VCM)、压电致动器等。在高扫描频率下，该对挠曲件270a和270b以及驱动机构204可以以其谐振频率或该谐振频率附近操作，以便使功率需求最小化。
在其它实施例中，可以通过其它方式实现扫描。例如，可以利用包围发射透镜230、接收透镜240、光源210和检测器260的旋转平台来实现扫描。可替代地，可以使用旋转多面反射镜或一个或多个振动反射镜。
激光雷达系统200可以包括多个光源210和多个检测器260。多个光源210可以布置为一维阵列或二维阵列(例如，在二维阵列的情况下，可以在垂直于纸面的方向上彼此偏移的一行或多行)。类似地，多个检测器260也可以布置为一维阵列或二维阵列。
在如图2所例示的光电板250上的光源210和检测器260的布置将具有某些缺点。例如，为了确保眼睛安全，每个光源210的允许功率将被限制，这是因为由所有光源210发射的光束在由发射透镜230投射之后将在空间上集中。
另外，在光电板250上的光源210或检测器260的最大组装密度将受到光源210与检测器260之间的较大装置尺寸的限制。例如，假设每个检测器260(包括相关联的电路)具有比每个光源210的尺寸更大的尺寸，并且多个检测器260被尽可能紧密地组装，使得相邻检测器260之间的空间最小。为了保持多个光源210与对应的检测器260的共轭关系，多个光源210需要以相同的密度组装，即使光源210并没有被尽可能紧密地组装。
图3示意性地例示了根据一些实施例的扫描激光雷达系统300。类似于图2所例示的激光雷达系统200，激光雷达系统300还包括两个透镜：第一透镜330和第二透镜340。第一透镜330和第二透镜340可以安装在透镜支架320中。第一透镜330具有第一光轴332，第二透镜340具有与第一光轴332大致平行的第二光轴342。激光雷达系统300还包括多个光源310和多个检测器360。光源310和检测器360可以安装在光电板350上。
这里，不是在图2所例示的激光雷达系统200中那样，在一个透镜后方具有所有的光源310以及在另一个透镜后方具有所有的检测器360，而是第一组光源310a和第一组检测器360a定位在第一透镜330的焦平面上，并且第二组光源310b和第二组检测器360b定位在第二透镜340的焦平面上。第一透镜310后方的第一组光源310a和第一组检测器360a可以称为第一收发器阵列。类似地，第二透镜340后方的第二组光源310b和第二组检测器360b可以称为第二收发器阵列。因此，第一透镜330和第二透镜340中的每一者同时用作发射透镜和接收透镜。因此，第一透镜330和第二透镜340可以称为收发器透镜。
第二组检测器360b中的每个相应检测器360b位于第二透镜340的焦平面上的相应检测器位置处，该相应检测器位置与第一透镜330的焦平面上的第一组光源310a的对应光源310a的相应位置光学共轭，使得第二组检测器360b的相应检测器360b检测由第一组光源310a的对应光源310a发射的并且从第一透镜330和第二透镜340前方的一个或多个对象(图3未示出)反射的光束。
类似地，第一组检测器360a中的每个相应检测器360a位于第一透镜330的焦平面上的相应检测器位置处，该相应检测器位置与第二透镜340的焦平面上的第二组光源310b的对应光源310b的相应位置光学共轭，使得第一组检测器360a的相应检测器360a检测由第二组光源310b的对应光源310b发射的并且从一个或多个对象反射的光束。
为了说明每对光源310和检测器360之间的共轭关系，图4示意性地例示了图300所例示的激光雷达系统300中的光束的示例性光学路径。为了简单起见，仅示出了位于第一透镜330后方的第一组光源310a中的一个光源310a和第一组检测器360a中的一个检测器360a；类似地，仅示出了位于第二透镜340后方的第二组光源310b中的一个光源310b和第二组检测器360b中的一个检测器360b。由光源310a发射的光束由第一透镜330向对象410(例如，房屋)投射，并由对象410反射。反射的光束由第二透镜340接收并且被聚焦到检测器360b上。由光源310b发射的光束由第二透镜340向对象410投射，并且由对象410反射。反射的光束由第一透镜330接收并且被聚焦到检测器360a上。
因此，在图3所例示的激光雷达系统300中，第一透镜330和第二透镜340中的每一者同时用作发射透镜和接收透镜。第一透镜330用作第一组光源360a的发射透镜，并且用作第一组检测器360a的接收透镜。第二透镜340用作第二组光源360b的发射透镜，并且用作第二组检测器360b的接收透镜。
激光雷达系统300可以提供一些优点。例如，如果由两个透镜330和340投射的光束比人眼的孔径间隔更远，光源310可以以更高的功率水平操作，并且仍然满足确保眼睛安全的要求，因为光源310被划分在两个透镜330和340之间，而不是全部设置在一个透镜(例如，图2所例示的激光雷达系统200中的透镜)之后。
另外，光源310和检测器360可以被更密集地组装在光电板350上。如以上参考图2所讨论的，在激光雷达系统200中的光源210和检测器260的布置中，最大组装密度受到光源210与检测器260之间的更大装置尺寸的限制。相反，在图3所例示的激光雷达系统300中，可以通过将光源310和检测器360间隔开来实现更高的组装密度。因此，激光雷达系统300通过光源310和检测器360的更高组装密度可以提供更高的横向空间分辨率。作为示例，假设每个图像平面的大小为12mm×6mm，并且每个光源310具有1mm×1mm的横向尺寸，而每个检测器360具有2mm×2mm的横向尺寸。在图2所例示的激光雷达系统200中，在图像平面处最多可以将6×3＝18个检测器260组装成阵列；因此，在图像平面处最多可以将6×3＝18个光源210组装成阵列。相反，在图3所例示的激光雷达系统300中，可以在每个图像平面上组装8×4个装置(分别包括光源310和检测器360)。
此外，与图2所例示的激光雷达系统200相比，图3所例示的激光雷达系统300可以提供更容易的光学系统对准。在激光雷达系统200中，发射透镜230可能需要相对于光源210被精确对准，并且接收透镜240可能需要相对于检测器260被精确对准。通过接通光源210并校准投射光束的位置，可以容易地检查发射透镜230的对准。另一方面，接收透镜240的对准可能存在更多问题。例如，如果检测器260放置在滤波器或其它次级光学器件后方，则成像的斑点可能不容易被看到。相反，在激光雷达系统300中，通过将光源310放置在两个透镜330和340后方，通过打开光源310，可以容易地将两个透镜330和340相对于光源310和检测器360阵列进行对准。
根据一些实施例，在操作中，可以激发第一透镜310后方的一个或多个光源330a。发射的光束可以被第二透镜340后方的对应的检测器360b反射和接收。然后，可以激发第二透镜340后方的一个或多个激光器310b。发射的光束可以被第一透镜330后方的对应的检测器360a反射和接收。可以顺序地激发光源310，或者可以同步(例如，同时)地激发两个或更多个光源310。光源310(例如，激光源)的激发可能伴随有大的电磁干扰(electromagneticinterference，EMI)脉冲和一些杂散光，其可能瞬时性地干扰同一透镜后方的附近检测器的操作。在一些实施例中，为了使这种干扰最小化，可以在第一透镜330后方的第一收发器阵列与第二透镜340后方的第二收发器阵列之间放置EMI屏蔽件和光屏蔽件。在一些其它实施例中，可以同时激发第一透镜330和第二透镜340两者后方的光源310。为了使干扰最小化，可以在收发器阵列内的相邻光源310和检测器360之间放置EMI屏蔽件和光屏蔽件，以提供电磁和光学隔离。
图5示意性地例示了根据一些实施例的扫描激光雷达系统500。激光雷达系统500类似于图3所例示的激光雷达系统300，不同之处在于：除了第一组光源310a被一起定位在第一透镜330的焦平面的一侧上以及第一组检测器360a被一起定位在第一透镜330的焦平面的另一侧上；类似地，第二组光源310b被一起定位在第二透镜340的焦平面的一侧上，第二组检测器360b被一起定位在第二透镜340的焦平面的另一侧上。
可以使用各种安装技术来安装光源310和检测器360。在一些实施例中，光源310和检测器360可以安装在平面化印刷电路板(printed circuit board，PCB)上，在本文中，该平面化印刷电路板可称为光电板350。在一些实施例中，可以使用两个分离的PCB板：一个用于位于第一透镜330后方的光源310a和检测器360a，另一个用于位于第二透镜340后方的光源310b和检测器360b。
图6示意性地例示了根据一些实施例的光源610和检测器660的配置。这里，一个或多个光源610安装在收发器片602的一侧上；并且一个或多个检测器660安装在收发器片602的另一侧上。一个或多个收发器片602可以安装在印刷电路板650上，以形成收发器模块600。在一些其它实施例中，一些收发器片602可以仅具有光源610，而一些其它收发器片602可以仅具有检测器660。在一些其它实施例中，光源610可以放置在表面安装封装中，随后该表面安装封装安装在光电板650上。检测器660可以放置在相同的表面安装封装中，或者放置在单独的表面安装封装中。根据一些实施例，可以以不同的高度安装阵列中的光源610以满足任意透镜场曲率。另外，可以以不同的角度安装阵列中的光源610，使得光源610基本上指向透镜的中心。类似地，也可以以不同的高度和/或不同的角度安装阵列中的检测器660。
光源和检测器在阵列中的布置也可以具有不同的配置。例如，如图3所例示的，光源310可以被布置成交替的行，由检测器360的交替的行隔开。可替代地，光源310和检测器360可以被布置成棋盘样式。作为另一示例，如图5所例示的，光源310可以编组在一侧，并且检测器360可以编组在另一侧。也可以使用六边形图案。
为了使每个检测器360与对应的光源310匹配，用于第一透镜330的光源和检测器布置可以是用于第二透镜340的布置的翻转或旋转形式。图7示出了根据一些实施例的示例性布置。激光雷达系统700包括分别位于第一透镜330和第二透镜340后方的第一收发器模块600a和第二收发器模块600b。第二收发器模块600b相对于第一收发器模块600a旋转180度。
根据一些实施例，扫描激光雷达系统可以相对于收发器阵列扫描透镜组件，或者同时扫描透镜组件和收发器阵列。图8例示了根据一些实施例的扫描激光雷达系统800的示意性截面图。激光雷达系统800可以包括固定基座810、柔性地附接至固定基座810的第一平台820、以及柔性地附接至固定基座810的第二平台850。激光雷达系统800还可以包括附接至第一平台820的透镜组件。该透镜组件可以包括安装在透镜支架830中的第一透镜844和第二透镜842。第一透镜844和第二透镜842中的每一者可以包括单个透镜元件，或者包括多个透镜元件，如图8所例示的。第一透镜844可以在第一方向上(例如，在Z轴的方向上)限定第一光轴、以及限定第一焦平面(例如，在X-Y平面上)。第二透镜842可以限定与第一光轴大致平行的第二光轴、以及限定第二焦平面(例如，在X-Y平面上)。在一些实施例中，第一透镜844和第二透镜842可具有大致相同的焦距，使得第一焦平面和第二焦平面是大致共面的。
激光雷达系统800还可以包括附接至第二平台850的收发器阵列。该收发器阵列可以包括安装在第二平台850上的多个光源860和多个检测器870。第二平台850可以是例如印刷电路板(PCB)，该印刷电路板包括用于驱动一个或多个光源860和一个或多个检测器870的电路。类似于图3所例示的激光雷达系统300，第一组光源860a和第一组检测器870a可以位于第一透镜844后方；第二组光源860b和第二组检测器870b可以位于第二透镜842后方。第二平台850可以柔性地附接至固定基座810，并且被定位成在第一光轴或第二光轴的方向(例如，在Z方向上)上远离第一平台820，使得光源860和检测器870大致位于第一透镜844的第一焦平面处或第二透镜842的第二焦平面处。
在一些实施例中，第一平台820可以凭借第一组挠曲件822柔性地附接至固定基座810，使得可以利用第一致动器882(在本文也称为驱动机构)在第一平面(例如，X-Y平面)中扫描第一平台820。第二平台850可以凭借第二组挠曲件852柔性地附接至固定基座810，使得可以利用第二致动器884在第二平面(例如，X-Y平面)中扫描第二平台850。第一致动器882和第二致动器884中的每一者可以包括音圈和磁体、压电马达等。在一些实施例中，第一组挠曲件822和第二组挠曲件852可以包括杆弹簧，该杆弹簧在一个维度或二个维度上是柔性的。杆弹簧可以形成为在两个正交维度中具有稍微不同的谐振频率。也可以使用其它类型的二维挠曲件。在一些实施例中，可以分别以第一组挠曲件822的谐振频率和第二组挠曲件852的谐振频率来驱动第一致动器882和第二致动器884。可替代地，可以仅在一个维度上分别以第一组挠曲件822的谐振频率和第二组挠曲件852的谐振频率来驱动第一致动器882和第二致动器884。
激光雷达系统800还可以包括耦合至第一致动器882和第二致动器884的控制器890。控制器可以被配置成扫描第一平台820和/或第二平台850。在一些实施例中，可以沿着X轴扫描第一平台820，并且可以沿着Y轴扫描第二平台850，或者反之亦然，从而有效地实现两个维度扫描。在一些其它实施例中，可以以两个维度扫描第一平台820和第二平台850两者。扫描图案可以是光栅扫描图案、利萨如(Lissajous)扫描图案等。在一些实施例中，在任何时刻第二平台850的运动可以与第一平台820的运动大致相对，如图8中的箭头所示的。以这种方式，由透镜组件的运动所引起的任何振动可以将由电光组件的运动所引起的任何振动大致抵消到一定程度。因此，激光雷达系统800可以赋予外部框架最小的净振动。
图9是根据一些实施例的例示了操作激光雷达系统的方法900的简化流程图。该激光雷达系统包括第一透镜、第二透镜、第一组光源、第二组光源、第一组检测器、和第二组检测器。
方法900包括：在902，在第一时刻，利用所述第一组光源发射第一组光脉冲；以及在904，利用所述第一透镜向一个或多个对象投射所述第一组光脉冲。所述第一组光脉冲由所述一个或多个对象反射。
方法900还包括：在906，利用所述第二透镜将由所述一个或多个对象反射的所述第一组光脉冲聚焦到所述第二组检测器上；以及在908，利用所述第二组检测器检测由所述第二透镜聚焦的所述第一组光脉冲。
方法900还包括：在910，在所述第一时刻之后的第二时刻，利用所述第二组光源发射第二组光脉冲；以及在912，利用所述第二透镜向所述一个或多个对象投射所述第二组光脉冲，所述第二组光脉冲由所述一个或多个对象反射。
方法900还包括：在914，利用所述第一透镜将由所述一个或多个对象反射的所述第二组光脉冲聚焦到所述第一组检测器上；以及在916，利用所述第一组检测器检测由所述第一透镜聚焦的所述第二组光脉冲。
应当理解，图9中所示的特定步骤提供了根据本发明的一些实施例的操作激光雷达系统的特定方法。也可以根据替代性实施例来执行其它步骤序列。例如，本发明的替代性实施例可以以不同的顺序来执行上述步骤。此外，图9所示的各个步骤可以包括多个子步骤，这些子步骤可以以适合于该各个步骤的各种顺序来执行。此外，可根据特定应用添加或移除附加步骤。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替代。
图10是根据一些实施例的例示了对准激光雷达系统的方法1000的简化流程图。该激光雷达系统包括第一透镜、第二透镜、第一组光源、第二组光源、第一组检测器、和第二组检测器。
方法1000包括：在1002，将所述第一组光源和所述第一组检测器布置为大致位于所述第一透镜的焦平面处的第一收发器阵列；以及在1004，将所述第二组光源和所述第二组检测器布置为大致位于所述第二透镜的焦平面处的第二收发器阵列。
方法1000还包括：在1006，利用所述第一组光源发射第一组光束；在1008，利用所述第一透镜向屏幕投射所述第一组光束，从而在所述屏幕上形成第一组光斑；在1010，利用所述第二组光源发射第二组光束；以及在1012，利用所述第二透镜向所述屏幕投射第二组光束，从而在所述屏幕上形成第二组光斑。
方法1000还包括：在1014，调整所述第一透镜相对于所述第一收发器阵列的位置以及调整所述第二透镜相对于所述第二收发器阵列的位置，直到所述第一组光斑和所述第二组光斑在所述屏幕上形成预定图案，使得所述第一组检测器中的每个相应检测器与所述第二组光源中的对应的光源光学共轭，并且使得所述第二组检测器中的每个相应检测器与所述第一组光源中的对应的光源光学共轭。
应当理解，图10中所示的特定步骤提供了根据本发明的一些实施例的对准激光雷达系统的特定方法。也可以根据替代性实施例来执行其它步骤序列。例如，本发明的替代性实施例可以以不同的顺序来执行上述步骤。此外，图10所示的各个步骤可以包括多个子步骤，这些子步骤可以以适合于该各个步骤的各种顺序来执行。此外，可根据特定应用添加或移除附加步骤。本领域的普通技术人员将认识到许多变型、修改和替代。
还应当理解，本文描述的示例和实施例仅用于说明性目的，并且本领域技术人员将意识到根据这些示例和实施例的各种修改或改变，并且这些修改或改变将包括在所附权利要求的范围以及本申请的精神和界限之内。

Claims (20)

1.一种激光雷达系统，包括：
具有第一光轴的第一透镜；
大致位于所述第一透镜的焦平面处的第一组光源和第一组检测器；
具有与所述第一光轴大致平行的第二光轴的第二透镜；和
大致位于所述第二透镜的焦平面处的第二组光源和第二组检测器；
其中：
大致位于具有所述第一光轴的所述第一透镜的所述焦平面上的所述第一组检测器中的每个相应检测器与大致位于具有所述第二光轴的所述第二透镜的所述焦平面上的所述第二组光源的相应光源光学共轭，使得所述第一组检测器的所述相应检测器检测由所述第二组光源的所述相应光源发射的并且从一个或多个对象反射的光束；并且
大致位于具有所述第二光轴的所述第二透镜的所述焦平面上的所述第二组检测器中的每个相应检测器与大致位于具有所述第一光轴的所述第一透镜的所述焦平面上的所述第一组光源的相应光源光学共轭，使得所述第二组检测器的所述相应检测器检测由所述第一组光源的所述相应光源发射的并且从所述一个或多个对象反射的光束。
2.根据权利要求1所述的激光雷达系统，还包括平台，其中，所述第一组光源、所述第一组检测器、所述第二组光源和所述第二组检测器安装在所述平台上。
3.根据权利要求2所述的激光雷达系统，还包括：
基座；
第一组挠曲件，其将所述平台柔性地附接至所述基座；和
驱动机构，其被配置成凭借所述第一组挠曲件在与所述第一透镜的所述第一光轴大致垂直的第一平面中扫描所述平台，从而相对于所述第一透镜扫描所述第一组光源和所述第一组检测器，并且相对于所述第二透镜扫描所述第二组光源和所述第二组检测器。
4.根据权利要求3所述的激光雷达系统，其中，所述第一组挠曲件在一个维度或两个维度上是柔性的。
5.根据权利要求3所述的激光雷达系统，还包括：
透镜支架，其中，所述第一透镜和所述第二透镜安装在所述透镜支架上；和
第二组挠曲件，其将所述透镜支架柔性地附接至所述基座；
其中，所述驱动机构还被配置成凭借所述第二组挠曲件在与所述第一透镜的所述第一光轴大致垂直的第二平面中扫描所述透镜支架，从而横向地相对于所述平台扫描所述第一透镜和所述第二透镜。
6.根据权利要求5所述的激光雷达系统，其中，所述透镜支架是以第一维度扫描的，并且所述平台是以与所述第一维度正交的第二维度扫描的。
7.根据权利要求5所述的激光雷达系统，还包括：
控制器，其被配置成使所述驱动机构扫描所述透镜支架和所述平台，使得所述透镜支架和所述平台在任意时刻相对于彼此沿相对方向移动。
8.根据权利要求2所述的激光雷达系统，还包括：
基座，其中，所述平台附接至所述基座；
透镜支架，其中，所述第一透镜和所述第二透镜安装在所述透镜支架上；
一组挠曲件，其将所述透镜支架柔性地附接至所述基座；和
驱动机构，其被配置成凭借所述一组挠曲件在与所述第一透镜的所述第一光轴大致垂直的平面中扫描所述透镜支架，从而相对于所述第一组光源、所述第一组检测器、所述第二组光源和所述第二组检测器扫描所述第一透镜和所述第二透镜。
9.根据权利要求2所述的激光雷达系统，其中：
所述第一组光源包括多个光源；
所述第二组光源包括多个光源；
所述第一组检测器包括多个检测器；
所述第二组检测器包括多个检测器；
所述第一组光源和所述第一组检测器定位在所述第一透镜的所述焦平面上作为一维阵列或二维阵列；并且
所述第二组光源和所述第二组检测器定位在所述第二透镜的所述焦平面上作为一维阵列或二维阵列。
10.根据权利要求9所述的激光雷达系统，其中：
所述第一组光源的所述多个光源与所述第一组检测器的所述多个检测器互相间隔；并且
所述第二组光源的所述多个光源与所述第二组检测器的所述多个检测器互相间隔。
11.根据权利要求9所述的激光雷达系统，其中：
所述第一组光源的所述多个光源作为第一编组定位在所述平台上的第一区域处；
所述第一组检测器的所述多个检测器作为第二编组定位在所述平台上的第二区域处；
所述第二组光源的所述多个光源作为第三编组定位在所述平台上的第三区域处；并且
所述第二组检测器的所述多个检测器作为第四编组定位在所述平台上的第四区域处。
12.根据权利要求2所述的激光雷达系统，还包括：
附接至所述平台的第一板，所述第一板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第一板的所述第一表面和所述第二表面大致平行于所述第一透镜的所述第一光轴，其中，所述第一组光源附接至所述第一板的所述第一表面，并且所述第一组检测器附接至所述第一板的所述第二表面；和
附接至所述平台的第二板，所述第二板具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，所述第二板的所述第一表面和所述第二表面大致平行于所述第二透镜的所述第二光轴，其中，所述第二板的所述第一表面面向所述第一板的所述第二表面，所述第二组光源附接至所述第二板的所述第二表面，并且所述第二组检测器附接至所述第二板的所述第一表面。
13.根据权利要求1所述的激光雷达系统，还包括：
控制器，其耦合至所述第一组光源、所述第二组光源、所述第一组检测器和所述第二组检测器，所述控制器被配置成：
在第一时刻，使所述第一组光源中的一个或多个光源发射第一组光脉冲，其中，所述第一组光脉冲由所述第一透镜向所述一个或多个对象投射并且由所述一个或多个对象反射；
使所述第二组检测器中的一个或多个检测器检测由所述一个或多个对象反射的并由所述第二透镜聚焦的所述第一组光脉冲；
在所述第一时刻之后的第二时刻，使所述第二组光源中的一个或多个光源发射第二组光脉冲，其中，所述第二组光脉冲由所述第二透镜向所述一个或多个对象投射并且由所述一个或多个对象反射；以及
使所述第一组检测器中的一个或多个检测器检测由所述一个或多个对象反射的并由所述第一透镜聚焦的所述第二组光脉冲。
14.一种操作激光雷达系统的方法，所述激光雷达系统包括第一透镜、第二透镜、第一组光源、第二组光源、第一组检测器和第二组检测器，所述方法包括：
在第一时刻，利用所述第一组光源发射第一组光脉冲；
利用所述第一透镜向一个或多个对象投射所述第一组光脉冲，所述第一组光脉冲由所述一个或多个对象反射；
利用所述第二透镜将由所述一个或多个对象反射的所述第一组光脉冲聚焦到所述第二组检测器上；
利用所述第二组检测器检测由所述第二透镜聚焦的所述第一组光脉冲；
在所述第一时刻之后的第二时刻，利用所述第二组光源发射第二组光脉冲；
利用所述第二透镜向所述一个或多个对象投射所述第二组光脉冲，所述第二组光脉冲由所述一个或多个对象反射；
利用所述第一透镜将由所述一个或多个对象反射的所述第二组光脉冲聚焦到所述第一组检测器上；以及
利用所述第一组检测器检测由所述第一透镜聚焦的所述第二组光脉冲；
其中：
所述第一组检测器中的每个相应检测器大致位于具有第一光轴的所述第一透镜的焦平面上并且与大致位于具有第二光轴的所述第二透镜的所述焦平面上的所述第二组光源的相应光源光学共轭；并且
所述第二组检测器中的每个相应检测器大致位于具有所述第二光轴的所述第二透镜的所述焦平面上并且与大致位于具有所述第一光轴的所述第一透镜的所述焦平面上的所述第一组光源的相应光源光学共轭。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一透镜和所述第二透镜被安装在透镜支架上，所述第一组光源和所述第一组检测器被布置为位于所述第一透镜的焦平面上的第一收发器阵列，所述第二组光源和所述第二组检测器被布置为位于所述第二透镜的焦平面上的第二收发器阵列，所述第一收发器阵列和所述第二收发器阵列附接至平台，所述方法还包括：
在与所述激光雷达系统的光轴大致垂直的平面中相对于所述透镜支架扫描所述平台，从而相对于所述第一透镜和所述第二透镜扫描所述第一收发器阵列和所述第二收发器阵列。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述透镜支架固定地附接至基座，并且所述平台凭借一组挠曲件柔性地附接至所述基座，并且其中，扫描所述平台是凭借所述一组挠曲件执行的。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述平台凭借第一组挠曲件柔性地附接至基座，并且所述透镜支架凭借第二组挠曲件柔性地附接至所述基座，并且其中，扫描所述平台是凭借所述第一组挠曲件执行的，所述方法还包括：
凭借所述第二组挠曲件相对于所述平台扫描所述透镜支架。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，扫描所述平台包括以二个维度扫描所述平台。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一透镜和所述第二透镜被安装在透镜支架上，所述第一组光源和所述第一组检测器被布置为位于所述第一透镜的焦平面上的第一收发器阵列，所述第二组光源和所述第二组检测器被布置为位于所述第二透镜的焦平面上的第二收发器阵列，所述第一收发器阵列和所述第二收发器阵列附接至平台，所述方法还包括：
在与所述激光雷达系统的光轴大致垂直的平面中相对于所述平台扫描所述透镜支架，从而相对于所述第一收发器阵列和所述第二收发器阵列扫描所述第一透镜和所述第二透镜。
20.一种对准激光雷达系统的方法，所述激光雷达系统包括第一透镜、第二透镜、第一组光源、第二组光源、第一组检测器和第二组检测器，所述方法包括：
将所述第一组光源和所述第一组检测器布置为大致位于具有第一光轴的所述第一透镜的焦平面处的第一收发器阵列；
将所述第二组光源和所述第二组检测器布置为大致位于具有大致平行于所述第一光轴的第二光轴的所述第二透镜的焦平面处的第二收发器阵列；
其中：
所述第一组检测器中的每个相应检测器大致位于具有所述第一光轴的所述第一透镜的所述焦平面上，使得与大致位于具有所述第二光轴的所述第二透镜的所述焦平面上的所述第二组光源的相应光源光学共轭；并且
所述第二组检测器中的每个相应检测器大致位于具有所述第二光轴的所述第二透镜的所述焦平面上，使得与大致位于具有所述第一光轴的所述第一透镜的所述焦平面上的所述第一组光源的相应光源光学共轭；
利用所述第一组光源发射第一组光束；
利用所述第一透镜向屏幕投射所述第一组光束，从而在所述屏幕上形成第一组光斑；
利用所述第二组光源发射第二组光束；
利用所述第二透镜向所述屏幕投射所述第二组光束，从而在所述屏幕上形成第二组光斑；以及
调整所述第一透镜相对于所述第一收发器阵列的位置以及调整所述第二透镜相对于所述第二收发器阵列的位置，直到所述第一组光斑和所述第二组光斑在所述屏幕上形成预定图案，使得所述第一组检测器中的每个相应检测器与所述第二组光源中的对应光源光学共轭，并且使得所述第二组检测器中的每个相应检测器与所述第一组光源中的对应光源光学共轭。
CN202080011372.8A 2019-01-29 2020-01-29 包括收发器阵列的激光雷达系统 Active CN113366337B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962798407P 2019-01-29 2019-01-29
US62/798,407 2019-01-29
US16/775,166 2020-01-28
US16/775,166 US10935637B2 (en) 2019-01-29 2020-01-28 Lidar system including a transceiver array
PCT/US2020/015572 WO2020160084A1 (en) 2019-01-29 2020-01-29 Lidar system including a transceiver array

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113366337A CN113366337A (zh) 2021-09-07
CN113366337B true CN113366337B (zh) 2022-11-08

Family

ID=71732401

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080011372.8A Active CN113366337B (zh) 2019-01-29 2020-01-29 包括收发器阵列的激光雷达系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10935637B2 (zh)
EP (1) EP3918367A4 (zh)
JP (1) JP2022523493A (zh)
KR (1) KR20210120041A (zh)
CN (1) CN113366337B (zh)
WO (1) WO2020160084A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9529079B1 (en) * 2015-03-26 2016-12-27 Google Inc. Multiplexed multichannel photodetector
US11556000B1 (en) 2019-08-22 2023-01-17 Red Creamery Llc Distally-actuated scanning mirror
US11747611B2 (en) 2020-12-16 2023-09-05 Stmicroelectronics (Research & Development) Limited Compact line scan mems time of flight system with actuated lens
DE102021203464A1 (de) 2021-04-08 2022-10-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betrieb eines LiDAR-Systems
KR20230036930A (ko) 2021-09-08 2023-03-15 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 건조 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105659108A (zh) * 2013-08-20 2016-06-08 谷歌公司 具有共享发射/接收路径的旋转光检测和测距平台的设备和方法
CN106443634A (zh) * 2016-10-31 2017-02-22 上海博未传感技术有限公司 一种固态激光雷达系统
CN109073369A (zh) * 2016-03-25 2018-12-21 Fogale 纳米技术公司 用于以可变空间分辨率对晶片等对象进行2d/3d检测的共焦色差装置和方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828643A (en) * 1995-06-20 1998-10-27 Sankyo Seiki Mfg. Co., Ltd. Optical pickup head apparatus
US6137105A (en) * 1998-06-02 2000-10-24 Science Applications International Corporation Multiple parallel source scanning device
AU2001268062A1 (en) * 2000-05-16 2001-11-26 Air Fiber, Inc. Multi-channel optical transceiver
US7129508B2 (en) * 2002-01-18 2006-10-31 Honeywell International Inc. Compact VCSEL sensor with multiple sensing capabilities
CN101688774A (zh) 2006-07-13 2010-03-31 威力登音响公司 高精确度激光雷达系统
US10063849B2 (en) 2015-09-24 2018-08-28 Ouster, Inc. Optical system for collecting distance information within a field
US9715611B2 (en) * 2015-12-19 2017-07-25 International Business Machines Corporation Monolithic integrated focal array plane and apparatus employing the array
WO2018094341A1 (en) 2016-11-21 2018-05-24 Autonetra Inc. Scanning lidar system using a curved rotating surface
US10845466B2 (en) 2016-12-23 2020-11-24 Cepton Technologies, Inc. Mounting apparatuses for optical components in a scanning lidar system
CN113466882A (zh) 2017-07-05 2021-10-01 奥斯特公司 光测距装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105659108A (zh) * 2013-08-20 2016-06-08 谷歌公司 具有共享发射/接收路径的旋转光检测和测距平台的设备和方法
CN109073369A (zh) * 2016-03-25 2018-12-21 Fogale 纳米技术公司 用于以可变空间分辨率对晶片等对象进行2d/3d检测的共焦色差装置和方法
CN106443634A (zh) * 2016-10-31 2017-02-22 上海博未传感技术有限公司 一种固态激光雷达系统

Also Published As

Publication number Publication date
US10935637B2 (en) 2021-03-02
KR20210120041A (ko) 2021-10-06
EP3918367A1 (en) 2021-12-08
CN113366337A (zh) 2021-09-07
EP3918367A4 (en) 2023-01-18
WO2020160084A1 (en) 2020-08-06
US20200241113A1 (en) 2020-07-30
JP2022523493A (ja) 2022-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113366337B (zh) 包括收发器阵列的激光雷达系统
US11822020B2 (en) Scanning lidar systems with moving lens assembly
CN111433630B (zh) 用于在两个维度上扫描激光雷达系统的方法和设备
CN110088569B (zh) 用于激光雷达系统的扫描设备和方法
US11300684B2 (en) Scanning lidar systems for three-dimensional sensing
CN103038664B (zh) 主动照明扫描成像器
US11686818B2 (en) Mounting configurations for optoelectronic components in LiDAR systems
EP3717937A2 (en) Optical designs and detector designs for improved resolution in lidar systems
US20210382151A1 (en) Scanning lidar systems with scanning fiber
KR20160019112A (ko) 스캐닝 엔진에 대한 모듈식 광학계
US20240159875A1 (en) Systems, methods, and devices for combining multiple optical component arrays
US20210302543A1 (en) Scanning lidar systems with flood illumination for near-field detection
WO2023225391A1 (en) Multi-source lidar
EP2534510A2 (en) Light generator

Legal Events

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