CN114690339A - 具有用于减少串扰的滤光器和挡板的Lidar接收器 - Google Patents
具有用于减少串扰的滤光器和挡板的Lidar接收器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114690339A CN114690339A CN202111651128.0A CN202111651128A CN114690339A CN 114690339 A CN114690339 A CN 114690339A CN 202111651128 A CN202111651128 A CN 202111651128A CN 114690339 A CN114690339 A CN 114690339A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- optical
- receiver module
- optical receiver
- filter
- 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.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 188
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 8
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/24—Coupling light guides
- G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
- G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
- G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
- G02B6/4206—Optical features
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/60—Receivers
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Measurement Of Optical Distance (AREA)
Abstract
示例光接收器模块可以包括具有多个孔的孔阵列,所述多个孔配置为从光接收器模块的环境接收光并将接收到的光透射为沿着相应光轴的多个发散光束。示例光接收器模块还包括多个透镜元件,所述多个透镜元件配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束。示例光接收器模块可以另外地包括光学耦合到所述多个透镜元件的滤光器。光接收器模块还包括多个检测器器件,所述多个检测器器件配置为检测相应准直光束的至少一部分。
Description
技术领域
本公开涉及可提供减少通道之间的串扰的方法的多通道光接收器模块、系统和相关方法。
背景技术
由于接收器通道之间的光串扰或干扰,多通道光检测和测距(LIDAR 或Lidar)装置可能受到不利影响。因此,需要能够减少或消除通道之间的光串扰的光接收器模块、系统和方法。
发明内容
在一些示例中,这样的示例可以包括配置为与自动驾驶车辆一起使用的 lidar系统。
在第一方面,提供一种光接收器模块。光接收器模块包括具有多个孔的孔阵列,所述多个孔配置为从光接收器模块的环境接收光并将接收到的光透射为沿着相应光轴的多个发散光束。光接收器模块还包括多个透镜元件,所述多个透镜元件配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束。光接收器模块另外地包括光学耦合到所述多个透镜元件的滤光器。滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度的入射角度入射的光。光接收器模块还包括多个检测器器件,所述多个检测器器件配置为检测相应准直光束的至少一部分。
在第二方面,提供一种lidar系统。lidar系统包括光发射器模块。光发射器模块包括配置为发射光脉冲的至少一个光发射器器件。光发射器模块还包括至少一个光波导,所述至少一个光波导配置为朝向lidar系统的环境传输光脉冲的至少一部分。lidar系统包括光接收器模块。光接收器模块包括孔阵列。孔阵列包括多个孔,所述多个孔配置为1)从lidar系统的环境接收光,以及2)将所接收到的光透射为沿着相应光轴的多个发散光束。光接收器模块还包括多个透镜元件,所述多个透镜元件配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束。光接收器模块还包括光学耦合到所述多个透镜元件的滤光器。滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度的入射角度入射的光。光接收器模块包括多个检测器器件,所述多个检测器器件配置为检测相应准直光束的至少一部分。
在第三方面,提供一种车辆。该车辆包括具有光接收器模块的lidar系统。光接收器模块包括具有多个孔的孔阵列,所述多个孔配置为1)从lidar 系统的环境接收光,以及2)将接收到的光透射为沿着相应光轴的多个发散光束。光接收器模块还包括多个透镜元件,所述多个透镜元件配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束。光接收器模块还包括光学耦合到所述多个透镜元件的滤光器。滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度的入射角度入射的光。光接收器模块还包括多个检测器器件,所述多个检测器器件配置为检测相应准直光束的至少一部分。
通过阅读以下详细描述并适当参照附图,其它的方面、实施方式和实现方式对于本领域普通技术人员将变得明显。
附图说明
图1示出根据一示例实施方式的光接收器模块。
图2A示出根据一示例实施方式的光谱功率波形。
图2B示出根据一示例实施方式的滤波器透射波形。
图3示出根据一示例实施方式的图1的光接收器模块的一部分。
图4示出根据一示例实施方式的lidar系统。
图5A示出根据一示例实施方式的车辆。
图5B示出根据一示例实施方式的车辆。
图5C示出根据一示例实施方式的车辆。
图5D示出根据一示例实施方式的车辆。
图5E示出根据一示例实施方式的车辆。
具体实施方式
这里描述了示例方法、装置和系统。应当理解,词语“示例”和“示例性的”在这里用来表示“用作示例、实例或说明”。这里被描述为“示例”或“示例性”的任何实施方式或特征不一定被解释为比其它实施方式或特征优选或有利。在不脱离这里呈现的主题的范围的情况下,可以利用其它实施方式,并且可以进行其它改变。
因此,这里描述的示例实施方式并不意味着是限制性的。本公开的方面,如在这里一般性描述的并在附图中示出的,可以以多种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计,所有这些都在这里被考虑到。
此外,除非上下文另外地建议,每个附图中示出的特征可以彼此结合地使用。因此,附图通常应当被视为一个或更多个总体实施方式的组成方面,应理解,并非所有示出的特征对于每个实施方式都是必要的。
I.概述
lidar系统包括发射器模块和接收器模块。在lidar系统中,发射器模块可以包括一个或更多个光发射器器件,其配置为发射红外波长范围(例如, 850nm、905nm或1550nm)的光脉冲。在这样的系统中,接收器模块可以包括对应于多个接收通道的一个或更多个检测器器件(例如,SiPM检测器)。利用多个接收通道可以提供获得更高分辨率点云和/或更长距离能力的方式。
多通道lidar系统的性能可由于接收器通道之间的光串扰或干扰而受到不利影响。在一些情况下,以直角(例如,基本上平行于lidar系统的光轴) 进入收集光学器件和接收器模块的入射光线可以被lidar接收器模块有效地接收。然而,相对于光轴以非直角到达的光可能被光学元件朝向相邻的接收器通道反射或折射,这可能将噪声引入到来自相应接收器通道的检测器信号中。在一些实施方式中,光学元件可以包括对应于所述多个接收器通道和/ 或检测器器件的多个透镜区域。
在一些实施方式中,光学元件可以被引入到接收器光路中以优先地接受 /传输以接近垂直的入射角度入射的光并拒绝以离轴入射角度入射的光。在一些实施方式中,光学元件可以包括第一表面和相对的第二表面。在这样的情况下,第一表面可以配置为朝向相应的接收器检测器准直入射光。此外,第二表面可以包括滤光器,该滤光器配置为接受基本上准直的光并拒绝从离轴角度入射的光。在各种实施方式中,滤光器可以包括窄带通滤光器,该窄带通滤光器配置为有效地通过光的波长(例如,849nm至851nm、904nm至 906nm或1549nm至1551nm)并拒绝其它波长。滤光器可以包括多层电介质滤波器(例如布拉格叠层)。在另一些实施方式中,滤光器可以包括衍射光学元件。在示例实施方式中,滤光器可以位于接收器模块的多个针孔孔径(pinhole aperture)附近。在一些实施方式中,带通波长窗口越窄,接受角锥越窄。在这样的情况下,可以有效地防止离轴光进入接收器通道和/或检测器器件。
另外地或可选地,光学元件可以包括在相应透镜区域之间的光学不透明区域或带。作为一示例,光学元件可以由玻璃或塑料形成。光学不透明区域可以通过蚀刻相应透镜区域之间的通道(例如,光学元件厚度的80%深度) 来形成。随后,间隙可以用光吸收材料填充并被抛光。在这样的情况下,光学不透明区域可以防止杂散光在相邻的接收器通道之间相互作用。
在一些示例中,准直器小透镜阵列可以沿着光学元件的表面设置并被布置为接收透射通过孔板或孔阵列的发散光。在一个实现方式中,准直器小透镜阵列可以包括沉积在分隔器基板的表面上的基本上透明的环氧树脂材料。准直器小透镜阵列可以配置为准直从系统的环境接收的发散光(或减少该发散光的发散)。
来自小透镜阵列的准直光可以朝向布置为接收准直光的一个或更多个光检测器传输。在一些示例中,该系统可以配置为接收多个空间分离的光信号并将所述多个光信号导向相应的光检测器阵列。例如,设置在孔基板上的不透明材料可以限定多个光学窗口(例如,不透明材料中的间隙),每个光学窗口与在分隔器基板上的相应准直器小透镜对准,准直器小透镜将入射光准直并导向相应的光检测器。
为了减轻通过该系统传输的相邻光信号之间的干扰,相应光通道可以通过设置在相邻的准直透镜之间的不透明壁来光学隔离。例如,不透明壁可以对应于在分隔器基板上的被不透明材料(例如,黑色涂料等)填充的被蚀刻区域以光学隔离朝向与相应光检测器对准的单独接收通道传播的入射光。
II.示例光接收器模块
图1示出根据一示例实施方式的光接收器模块100。光接收器模块100 可以包括lidar系统的一部分,该lidar系统配置为捕获关于场景的信息。在特定实施方式中,光接收器模块100可以帮助向自动驾驶车辆、机器人或配置为导航其环境的其它类型的车辆提供lidar功能。
光接收器模块100包括孔阵列110。孔阵列110包括多个孔112,该多个孔112配置为接收来自光接收器模块100的环境10的光(例如,接收光 14)。该多个孔112还配置为将接收到的光透射为沿着相应光轴116的多个发散光束114。
光接收器模块100还包括多个透镜元件120。所述多个透镜元件120配置为准直相应发散光束114以形成沿着相应光轴116的准直光束122。所述多个透镜元件120可以包括多个微透镜,该多个微透镜可以设置为一维或二维阵列。在这样的情况下,微透镜可以包括凸球面透镜或非球面透镜。另外地或可选地,所述多个透镜元件120可以包括菲涅尔透镜或微菲涅尔透镜。此外,一些实施方式可以包括梯度折射率(GRIN)透镜。其它类型的准直光学元件也是可能的并被考虑到。
光接收器模块100另外地包括光学耦合到所述多个透镜元件120的滤光器130。在这样的情况下,滤光器130配置为拒绝相对于相应光轴116以入射角度132大于阈值角度134的角度入射的光。在一些实施方式中,阈值角度134可以小于18度。另外地或可选地,阈值角度134可以是在5度和10 度之间的角度、在10度和15度之间的角度、在15度和20度之间的角度或在20度和25度之间的角度。其它阈值角度也是可能的并被考虑到。
光接收器模块100还包括多个检测器器件140,所述多个检测器器件140 配置为检测相应准直光束122的至少一部分。
在各种实施方式中,所述多个检测器器件140的至少一部分可以包括硅光电倍增管(SiPM)器件。其它类型的光电检测器器件是可能的并被考虑到。作为一非限制性示例,检测器器件140可以每个包括一个或更多个半导体结 (例如,p-n结光电二极管),其配置为检测光子并响应性地产生电荷和电流。在一些示例中,检测器器件140可以设置为二维阵列(例如,检测器元件的矩形或正方形阵列)。将理解,检测器器件140的其它布置被考虑到并且是可能的。在一些实施方式中,检测器器件140可以包括有源像素传感器(APS) 或智能传感器。智能传感器可以在同一集成电路中结合图像传感器和图像处理器的功能。在各种实施方式中,智能传感器可以在同一集成电路封装中包括一个或更多个处理器。在一些实施方式中,检测器器件140可以包括无源像素传感器(PPS)。在可选的示例中,检测器器件140可以包括电荷耦合器件(CCD)图像传感器或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。
在一些示例中,所述多个孔112中的每个孔可以限定相应的光通道。例如,准直光束122对应于相应的光通道。
另外地或可选地,光接收器模块100还可以包括至少一个光分隔器160。在这样的情况下,至少一个光分隔器160包括不透明材料。光分隔器160配置为光学隔离相应光通道。
在各种示例中,光接收器模块100可以包括分隔器基板170。在这样的情况下,至少一个光分隔器160的不透明材料可以沿着分隔器基板170的第一表面172设置。在一些示例中,该不透明材料可以包括黑色涂料或配置为吸收或反射光的另外的材料。另外地或可选地,滤光器130可以沿着分隔器基板170的第二表面174设置。
在示例实施方式中,至少一个光分隔器160可以包括多个光挡板162,所述多个光挡板162配置为光学隔离相应的准直光束122。
在一些实施方式中,光接收器模块100还可以包括主透镜180。在这样的情况下,主透镜180可以光学耦合到孔阵列110。在一些实施方式中,主透镜180可以由各种可见和/或红外光透射材料形成,诸如玻璃、聚碳酸酯等。
在一些示例中,光接收器模块100另外地包括控制器150。控制器150 包括存储器154和至少一个处理器152。在一些实施方式中,控制器150可以通过通信接口155通信地联接(例如,无线地或有线地)到光接收器模块 100的各种元件。例如,控制器150可以通过通信接口155以有线或无线的方式通信联接到所述多个检测器器件140和/或这里描述的其它元件。至少一个处理器152配置为执行存储在存储器154中的指令从而执行操作。例如,该操作可以包括使用光接收器模块100的各种方法和/或模式。在一些实施方式中,该操作可以包括从所述多个检测器器件140接收指示环境10中的物体12的信息。
图2A和图2B示出关于滤光器130的信息,滤光器130可以配置为选择性地透射期望波长范围内的光。在一些实施方式中,滤光器130可以是吸收滤波器、干涉滤波器或二向色滤波器。滤光器130的一些示例可以包括带通滤波器。然而,滤光器130可以可选地包括带阻、长通或短通滤波器。在一些示例实施方式中,滤光器130可以是带通滤波器,其配置为通过约905nm 的光波长。例如,滤光器130可以配置为使期望波长范围内的光通过。期望的波长范围可以在890nm至910nm之间。其它期望的波长范围是可能的并被考虑到。例如,期望的波长范围可以更宽(例如,880nm至920nm)或更窄(例如,895nm至905nm)。其它中心波长也是可能的并被考虑到。例如,滤光器130可以以1080nm或其它波长为中心。
在一些实施方式中,滤光器130可以包括热塑性材料。另外地或可选地,滤光器130可以包括多个薄膜层。例如,滤光器130可以基于多个光学涂层形成。在这样的情况下,滤光器130可以包括里昂滤波器或法布里-珀罗干涉滤波器。另外地或可选地,滤光器130可以包括布拉格叠层或分布式布拉格反射器(DBR)。
图2A示出根据一示例实施方式的光谱功率波形200。光谱功率波形200 可以示出可入射在光接收器模块100上的光的光谱功率强度。例如,光谱功率波形200可以包括环境太阳和黑体辐射202。光接收器模块100的各种光学元件可以配置为透射或拒绝环境太阳和黑体辐射202的各种光谱成分。
作为一示例,光接收器模块100的主透镜180或另一外部窗口可以包括主透镜/外部窗口透射特性204。作为一示例,主透镜/外部窗口透射特性204 可以对约800nm至1000nm之间的光是基本上透明的。
另外地或可选地,滤光器130可以包括滤光器透射特性206。如上所述,滤光器130可以包括滤光器透射特性206,其基本上透射具有在890nm至 910nm之间的波长的光。主透镜/外部窗口透射特性204和滤光器透射特性 206可以配置为减少入射到检测器器件140上的光子的总量和/或通过隔离由相应的光发射器模块(例如,光发射器模块410)发射的光的波长来实现更好的信噪比。
图2B示出根据一示例实施方式的滤波器透射波形220。滤光器130可以基于光相对于光轴和/或滤光器表面的入射角度而提供不同的光谱透射特性。例如,在场景224中,以18度的锥角照射在滤光器130上的光可以受到成角度的透射特性228的影响。成角度的透射特性228可以透射在880nm 和910nm之间的光。
另外地或可选地,对于场景222,沿着基本上垂直(例如,零度)的入射角度照射在滤光器130上的光可以以正常的透射特性229透射通过该滤光器。对于在890nm和910nm之间的光,正常透射特性229可以具有“更尖锐”或更突然的透射特性。换句话说,滤光器130可以具有正常的透射特性 229,其具有尖锐的开(cut-on)/关(cut-off)波长分布和非常小的光谱“衰减(rolloff)”。
图3示出根据一示例实施方式的图1的光接收器模块100的部分300。部分300可以包括具有孔112a和112b的孔阵列110。接收光14可以与孔112a 和112b相互作用从而沿着相应光轴116a和116b形成发散光束114a和114b。
发散光束114a和114b可以与透镜元件120a和120b相互作用。透镜元件120a和120b可以沿着分隔器基板170的第一表面172设置。透镜元件120a 和120b可以配置为提供准直光束122a和122b。准直光束122a和122b可以与滤光器130相互作用,该滤光器130可以拒绝具有在890nm至910nm之间的波长的光。如这里所述的,其它波长和波长范围是可能的。
准直的过滤光302a和302b可以照射在检测器器件140a和140b上。进而,检测器器件140a和140b可以提供指示环境10中的物体12的信息。另外地或可选地,相应光通道(例如,光通道310和320)可以通过光分隔器 160隔离,该光分隔器160可以由各种不透明材料形成。例如,光分隔器160a、 160b和160c可以沿着分隔器基板170的第一表面172设置、沿着分隔器基板170的第二表面174设置或者设置在分隔器基板170的第一表面172和第二表面174之间。在一示例实施方式中,光分隔器160a、160b和160c可以由植入材料、黑色涂料材料、被蚀刻的通道或配置为防止光通道(例如,光通道310)内的光与相邻的光通道(例如,光通道320)相互作用的另一种材料或结构形成。
另外地或可选地,光通道310和320可以通过光挡板162a、162b和162c 光学隔离。尽管这里描述了各种光挡板或不透明结构,但是将理解,光学不透明结构的其它布置和/或类型是可能的并被考虑到。
III.示例Lidar系统
图4示出根据一示例实施方式的lidar系统400。lidar系统400包括光发射器模块410。光发射器模块410包括配置为发射光脉冲416的至少一个光发射器器件412。
光发射器模块410还包括至少一个光波导414,该至少一个光波导414 配置为朝向lidar系统400的环境10发射光脉冲416的至少一部分。
lidar系统400还包括光接收器模块,诸如参照图1、图2A、图2B和图3示出和描述的光接收器模块100。光接收器模块包括孔阵列(例如,孔阵列110),其包括多个孔(例如,孔112)。所述多个孔配置为接收来自lidar 系统400的环境10的光(例如,接收光14)。所述多个孔还配置为将接收的光透射为沿着相应光轴(例如,相应光轴116)的多个发散光束(例如,发散光束114)。
光接收器模块还包括多个透镜元件(例如,透镜元件120),所述多个透镜配置为准直相应发散光束以形成沿着相应光轴的准直光束(例如,准直光束122)。
光接收器模块还包括光学耦合到所述多个透镜元件的滤光器(例如滤光器130)。在这样的情况下,滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度(例如,阈值角度134)的入射角度(例如,入射角度132)入射的光。在一些实施方式中,该阈值角度可以小于18度。另外地或可选地,该阈值角度可以是30度、20度、15度、10度或更小。将理解,其它阈值角度是可能的并被考虑到。
光接收器模块另外地包括多个检测器器件(例如,检测器器件140),其配置为检测相应准直光束的至少一部分。在一些示例中,所述多个检测器器件的至少一部分可以包括硅光电倍增管(SiPM)器件。其它类型的光电检测器器件也是可能的并被考虑到,包括但不限于有源像素传感器(APS)、电荷耦合器件(CCD)、光敏电阻器和/或光电二极管器件。
在一些示例中,lidar系统400包括至少一个光分隔器(例如,光分隔器 (们)160)。在这样的情况下,至少一个光分隔器可以由不透明材料形成。此外,光分隔器可以配置为光学隔离相应光通道。相应光通道可以包括例如光接收器模块的各种元件(例如,相应的孔、透镜元件、滤光器和/或检测器器件),其配置为检测来自环境的特定区域的光脉冲。
在各种示例中,lidar系统400还包括分隔器基板(例如,分隔器基板 170)。在这样的情况下,至少一个分隔器的不透明材料可以沿着分隔器基板的第一表面(例如,第一表面172)设置。
在一些实施方式中,滤光器可以沿着分隔器基板的第二表面(例如,第二表面174)设置。
在示例实施方式中,至少一个光分隔器可以包括多个光挡板(例如,光挡板162),其配置为光学隔离相应的准直光束。
在各种示例中,lidar系统400可以包括主透镜(例如,主透镜180)。在这样的情况下,主透镜光学耦合到光发射器模块和光接收器模块。
IV.示例车辆
图5A、图5B、图5C、图5D和图5E示出根据一示例实施方式的车辆 500。在一些实施方式中,车辆500可以是半自主或全自主车辆。尽管图5A、图5B、图5C、图5D和图5E将车辆500示出为汽车(例如,客货车),但是将理解,车辆500可以包括另外类型的自动驾驶车辆、机器人或无人驾驶飞机,其能够使用传感器和关于其环境的其它信息在其环境内导航。
在一些示例中,车辆500可以包括一个或更多个传感器系统502、504、506、508、510和512。在一些实施方式中,传感器系统502、504、506、508、 510和/或512可以包括光接收器模块100和/或lidar系统400,如关于图1 和图4示出和描述的。换句话说,这里在其它地方描述的装置和系统可以联接到车辆500和/或可以结合车辆500的各种操作来使用。作为一示例,光接收器模块100和/或lidar系统400可以用于车辆500的自动驾驶或其它类型的导航、规划、感知和/或测绘操作。
在一些示例中,所述一个或更多个装置或系统可以设置在车辆500上的各种位置,并可以具有对应于车辆500的内部和/或外部环境的视野。
尽管所述一个或更多个传感器系统502、504、506、508、510和512被示出在车辆500的某些位置上,但是将理解,更多或更少的传感器系统可以与车辆500一起使用。此外,与图5A、图5B、图5C、图5D和图5E所示的传感器系统的位置相比,这样的传感器系统的位置可以被调整、修改或以其它方式改变。
车辆500可以包括lidar系统(例如,lidar系统400),其可以包括光接收器模块(例如,光接收器模块100)。光接收器模块包括孔阵列(例如,孔阵列110),其包括配置为从lidar系统的环境(例如,环境10)接收光的多个孔(例如,孔112)。孔阵列还配置为将接收到的光(例如,接收光14) 透射为沿着相应光轴(例如,相应光轴116)的多个发散光束(发散光束114)。
在各种示例中,光接收器模块还包括多个透镜元件(例如,透镜元件 120),其配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束(例如,准直光束122)。
光接收器模块还包括光学耦合到所述多个透镜元件的滤光器(例如,滤光器130)。滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度(例如,阈值角度134)的入射角度(例如,入射角度132)入射的光。
光接收器模块还包括多个检测器器件(例如,检测器器件140),其配置为检测相应准直光束的至少一部分。
车辆500还可以包括分隔器基板(例如,分隔器基板170)。在各种示例中,光分隔器配置为光学隔离相应光通道,其中分隔器基板包括不透明材料,其中该不透明材料沿着分隔器基板的第一表面设置,以及其中滤光器沿着分隔器基板的第二表面设置。
一个或更多个传感器系统502、504、506、508、510和/或512可以包括其它lidar传感器。例如,其它lidar传感器可以包括相对于给定平面(例如, x-y平面)布置在一定角度范围内的多个光发射器器件。例如,传感器系统 502、504、506、508、510和/或512中的一个或更多个可以配置为绕垂直于给定平面的轴线(例如z轴)扫描从而测量车辆500周围的环境的特性。基于检测到反射光脉冲的各个方面(例如,经过的飞行时间、偏振、强度等),可以确定关于环境的信息。
在一示例实施方式中,传感器系统502、504、506、508、510和/或512 可以配置为提供可与车辆500的环境内的物理物体相关的相应点云信息。尽管车辆500和传感器系统502、504、506、508、510和512被示出为包括某些特征,但是将理解,其它类型的传感器系统在本公开的范围内被考虑到。
尽管这里描述和示出了具有单个光发射器器件的lidar系统,但是具有多个光发射器器件的lidar系统(例如,在单个激光管芯上的具有多个激光条的光发射器器件)也被考虑到。例如,由一个或更多个激光二极管发射的光脉冲可以关于该系统的环境被可控地引导。光脉冲的发射角度可以通过扫描装置(诸如,例如机械扫描镜和/或旋转电机)来调节。例如,扫描装置可以围绕给定轴线往复运动地旋转和/或围绕垂直轴线旋转。在另一实施方式中,光发射器器件可以朝向自旋的棱镜反射镜发射光脉冲,这可以基于当与每个光脉冲相互作用时棱镜反射镜角度的角度而使得光脉冲发射到环境中。另外地或可选地,扫描光学器件和/或其它类型的光电机械器件可以扫描关于环境的光脉冲。尽管图5A-图5E示出附接到车辆500的各种lidar传感器,但是将理解,车辆500可以结合其它类型的传感器。
在一些实施方式中,一个或更多个传感器系统502、504、506、508、510 和/或512可以包括图像传感器。例如,车辆500可以包括相机系统,该相机系统包括配置为提供视野图像的图像传感器。在各种示例中,图像传感器包括多个检测器元件。
附图所示的特定布置不应被视为限制。应当理解,其它实施方式可以包括给定附图中所示的或多或少的每个元件。此外,示出的元件中的一些可以被组合或省略。此外,说明性的实施方式可以包括附图中未示出的元件。
表示信息处理的步骤或块可以对应于能够配置为执行这里描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。可选地或另外地,表示信息处理的步骤或块可以对应于模块、段、或程序代码的一部分(包括相关数据)。程序代码可以包括可由处理器执行的一个或更多个指令,用于实现方法或技术中的特定逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以存储在任何类型的计算机可读介质上,诸如包括磁盘、硬盘驱动器或其它存储介质的存储装置。
计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质,诸如短时间存储数据的计算机可读介质,如寄存器存储器、处理器高速缓存和随机存取存储器(RAM)。计算机可读介质还可以包括存储程序代码和/或数据更长时间的非暂时性计算机可读介质。因此,计算机可读介质可以包括二级或永久长期存储装置,如例如只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、紧凑盘只读存储器 (CD-ROM)。计算机可读介质也可以是任何其它易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被认为是例如计算机可读存储介质或有形存储器件。
尽管已经公开了各种示例和实施方式,但是其它示例和实施方式对于本领域技术人员将是明显的。各种公开的示例和实施方式是为了说明的目的,而不旨在进行限制,真正的范围由所附权利要求来指示。
Claims (20)
1.一种光接收器模块,包括:
孔阵列,包括多个孔,所述多个孔配置为从所述光接收器模块的环境接收光并将所接收到的光透射为沿着相应光轴的多个发散光束;
多个透镜元件,配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束;
滤光器,光学耦合到所述多个透镜元件,其中所述滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度的入射角度入射的光;以及
多个检测器器件,配置为检测相应准直光束的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的光接收器模块,其中所述阈值角度小于18度。
3.根据权利要求1所述的光接收器模块,其中所述多个检测器器件的至少一部分包括硅光电倍增管(SiPM)器件。
4.根据权利要求1所述的光接收器模块,其中所述多个孔中的每个孔限定相应的光通道。
5.根据权利要求1所述的光接收器模块,其中所述准直光束对应于相应的光通道。
6.根据权利要求1所述的光接收器模块,还包括至少一个光分隔器,其中所述至少一个光分隔器包括不透明材料,其中所述光分隔器配置为光学隔离相应的光通道。
7.根据权利要求6所述的光接收器模块,还包括分隔器基板,其中所述至少一个分隔器的所述不透明材料沿着所述分隔器基板的第一表面设置。
8.根据权利要求7所述的光接收器模块,其中所述滤光器沿着所述分隔器基板的第二表面设置。
9.根据权利要求6所述的光接收器模块,其中所述至少一个光分隔器包括多个光挡板,所述多个光挡板配置为光学隔离相应准直光束。
10.根据权利要求1所述的光接收器模块,还包括主透镜,其中所述主透镜光学耦合到所述孔阵列。
11.一种lidar系统,包括:
光发射器模块,包括:
至少一个光发射器器件,配置为发射光脉冲;以及
至少一个光波导,配置为朝向所述lidar系统的环境传输所述光脉冲的至少一部分;以及
光接收器模块,包括:
孔阵列,包括多个孔,所述多个孔配置为从所述lidar系统的所述环境接收光并将所接收到的光透射为沿着相应光轴的多个发散光束;
多个透镜元件,配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束;
滤光器,光学耦合到所述多个透镜元件,其中所述滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度的入射角度入射的光;以及
多个检测器器件,配置为检测相应准直光束的至少一部分。
12.根据权利要求11所述的lidar系统,其中所述阈值角度小于18度。
13.根据权利要求11所述的lidar系统,其中所述多个检测器器件的至少一部分包括硅光电倍增管(SiPM)器件。
14.根据权利要求11所述的lidar系统,还包括至少一个光分隔器,其中所述至少一个光分隔器包括不透明材料,其中所述光分隔器配置为光学隔离相应的光通道。
15.根据权利要求14所述的lidar系统,还包括分隔器基板,其中所述至少一个分隔器的所述不透明材料沿着所述分隔器基板的第一表面设置。
16.根据权利要求15所述的lidar系统,其中所述滤光器沿着所述分隔器基板的第二表面设置。
17.根据权利要求14所述的lidar系统,其中所述至少一个光分隔器包括多个光挡板,所述多个光挡板配置为光学隔离相应准直光束。
18.根据权利要求11所述的lidar系统,还包括主透镜,其中所述主透镜光学耦合到所述光发射器模块和所述光接收器模块。
19.一种车辆,包括:
lidar系统,包括光接收器模块,其中所述光接收器模块包括:
孔阵列,包括多个孔,所述多个孔配置为从所述lidar系统的环境接收光并将所接收到的光透射为沿着相应光轴的多个发散光束;
多个透镜元件,配置为准直相应发散光束以沿着相应光轴形成准直光束;
滤光器,光学耦合到所述多个透镜元件,其中所述滤光器配置为拒绝以相对于相应光轴的大于阈值角度的入射角度入射的光;以及
多个检测器器件,配置为检测相应准直光束的至少一部分。
20.根据权利要求19所述的车辆,还包括分隔器基板,其中光分隔器配置为光学隔离相应的光通道,其中所述分隔器基板包括不透明材料,其中所述不透明材料沿着所述分隔器基板的第一表面设置,以及其中所述滤光器沿着所述分隔器基板的第二表面设置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202017138022A | 2020-12-30 | 2020-12-30 | |
US17/138,022 | 2020-12-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114690339A true CN114690339A (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=82137278
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111651128.0A Pending CN114690339A (zh) | 2020-12-30 | 2021-12-30 | 具有用于减少串扰的滤光器和挡板的Lidar接收器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114690339A (zh) |
-
2021
- 2021-12-30 CN CN202111651128.0A patent/CN114690339A/zh active Pending
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11994618B2 (en) | Rotating compact light ranging system | |
KR102657365B1 (ko) | 휘도 향상된 광학 이미징 송신기 | |
US9992477B2 (en) | Optical system for collecting distance information within a field | |
WO2019113368A1 (en) | Rotating compact light ranging system | |
KR102445653B1 (ko) | 노이즈를 저감시키기 위한 옵틱 모듈 및 이를 이용하는 라이다 장치 | |
KR102445652B1 (ko) | 라이다 장치 | |
US20230047931A1 (en) | Coaxial lidar system using a diffractive waveguide | |
CN114690339A (zh) | 具有用于减少串扰的滤光器和挡板的Lidar接收器 |
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 |