CN117157554A - 幅移键控lidar - Google Patents
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Abstract
根据各个方面，提供了一种LIDAR模块(200)，该LIDAR模块(200)包括：发光设备(202)，其被配置成根据多个部分信号的组合发射光信号(204)；以及一个或更多个处理器(206)，其被配置成：对符号序列(208)进行编码，其中，符号序列(208)中的每个符号与多个部分信号的相应的组合相关联，并且根据所编码的符号序列(208)控制发光设备(202)组合多个部分信号以发射光信号(204)。
Description
各个方面涉及LIDAR(“光检测和测距”)系统及其方法(例如，在LIDAR系统中发射光的方法)。
光检测和测距是例如在自主驾驶领域中用于提供关于自动或部分自动车辆的周围环境的详细信息的感测技术。光用于扫描场景并确定在场景中存在的对象的属性(例如，位置、速度、运动方向等)。LIDAR系统通常使用所发射的光的飞行时间(ToF)来测量到对象的距离。LIDAR系统可以被配置为脉冲LIDAR系统，其中发射具有可调幅度和/或可调脉冲形状的光脉冲以实现更复杂的功能，例如在WO 2020 182 591 A1中描述的。
本描述的各个方面涉及用于调制从LIDAR模块发射的光(例如，光信号)的方法。本文中描述的调制策略可以提供对所发射的光的属性的高度自由度和高度控制，以能够在LIDAR模块中简单并且成本有效地实现高级功能(例如，数据传输等)。根据各个方面，调制可以作为多个部分信号(例如，部分电信号和/或部分光信号)的受控组合来执行，这些部分信号一起有助于提供所发射的光信号。控制部分信号如何彼此组合可以实现控制所发射的光信号的属性。在各个方面，部分信号的组合可以根据将被编码在所发射的光信号中的符号序列来执行。根据符号序列的部分信号的组合可以使得能够用所发射的光信号传输信息，从而针对LIDAR模块提供光学通信信道。
术语“LIDAR模块”可以在本文中用于描述针对LIDAR应用而配置的设备。本文中使用的“LIDAR模块”可以被配置成基于LIDAR方法(例如，基于光例如激光的发射和检测)来执行场景的监测。“模块”可以被理解为包括共同定义模块的功能的多个部分(例如，多个部件)的实体。说明性地，模块可以被理解为被配置成执行复杂功能的实体，该复杂功能需要一起交互的多个部分的贡献。“LIDAR模块”在本文中也可以被称为“LIDAR系统”、“LIDAR传感器”、“LIDAR产品”，或者简称为“系统”或“产品”。
LIDAR模块的“部件”(本文中也称为LIDAR模块的“元件”)可以被理解为单独有助于更大实体(例如，模块)的操作的单个部分。部件可以理解为被配置成例如以有限的范围执行简单(例如，通用)功能的单个部分。部件本身可以包括提供部件的简单功能的多个部件(子元件或子部件)。包括多个子部件的部件可以被理解为子模块(本文中也称为子系统)，例如被配置成实现与单个部件相比更复杂的功能(经由子部件的交互)的子模块。例如，部件可以是激光二极管阵列，并且单个激光二极管可以是阵列的子部件。作为另一示例，激光二极管本身可以理解为部件，并且形成激光二极管的各个部分(例如，半导体衬底、电连接等)可以理解为激光二极管的子部件。在下文中，对子系统或子模块的引用可以理解为应用于包括多个子部件的部件。
术语“LIDAR光”可以在本文中用于描述由LIDAR模块(例如，由LIDAR模块的发光设备)发射的光。“LIDAR光”可以被理解为用于照明LIDAR模块的视场(并且在一些方面，用于实现附加功能，例如数据通信)的光。“LIDAR光”可以包括例如由发光二极管(例如由发光二极管阵列)发射的非相干光。在各个方面，“LIDAR光”可以包括例如由激光二极管(例如，由激光二极管阵列)发射的激光。“LIDAR光”在本文中也可以被称为“LIDAR信号”。术语“LIDAR脉冲”可以在本文中用于描述所发射的LIDAR光中的光脉冲(例如，激光脉冲)。
术语“调制”在本文中可以用于描述物理量随时间的有意修改(例如，充电电压、放电电流、发射光强度等)以提供调制信号。调制信号可以相对于非调制信号不同在于，调制信号的至少一个属性随时间变化，例如信号水平、脉冲之间的时间、相位等。说明性地，术语“调制”可以在本文中用于描述信号(例如，所发射的光信号)的至少一个属性随时间的受控变化。
表述“信号水平”在本文中可以用于描述与信号(例如，与光信号、电流信号、电压信号等)或信号的一部分(例如，与峰)相关联的参数。本文中使用的“信号水平”可以包括功率水平、电流水平、电压水平或幅度水平(在本文中也称为幅度)中的至少一个。
根据各个方面，提供了不同的方法来实现调制。各个方面涉及“电调制”，电调制可以描述在电水平上执行的调制，例如控制(调制)用于驱动光源的电信号(例如，电流、电压、功率)。各个方面涉及“光学调制”，光学调制可以描述在光学水平上执行的调制，例如通过使用一个或更多个光学部件来控制光信号的一个或更多个属性。
术语“二进制编码调制”在本文中可以用于描述包括将二进制符号(例如，逻辑“0”和逻辑“1”)编码至光信号上、例如编码至光脉冲上的调制。“二进制编码调制”可以作为光学调制、通过调制光本身来执行，和/或作为电调制、通过调制然后用于生成光(例如，借助于激光二极管)的电量(例如，电压或电流)来执行，如下面进一步详细描述的。
根据各个方面，所发射的光信号的调制(例如，幅度的调节，例如激光功率的调制)也可以适当地照明将被分析的场景(说明性地，LIDAR模块的视场)。所发射的光的调制可以确保场景被充分照亮，而不会过度照明场景，例如在高反射率对象和测量之间产生的串扰的上下文中可能是关键的方面。避免过度照明可以允许防止LIDAR模块的接收器(例如，一些接收器元件，例如一个或更多个检测器像素)的饱和。饱和否则会劣化幅度分辨率，并且在某些情况下会劣化接收器动态，因为饱和接收器元件可能需要一些时间才能返回到正常操作模式。在各个方面，例如在LIDAR模块包括照明场景的不同部分的多个光源的情况下和/或在LIDAR模块包括用于顺序照明场景的不同部分的扫描系统的情况下，可以提供所发射的光的角度相关调制(例如，角度相关强度调制)。角度相关调制可以在场景的照明中提供微调。因此，在LIDAR模块被配置为闪光(FLASH)LIDAR模块的情况下以及在LIDAR模块被配置为扫描LIDAR模块的情况下，可以提供视野的改善照明。
根据各个方面，所发射的光信号的调制可以使LIDAR模块中的通信能力成为可能，例如，LIDAR系统可以被配置成经由幅度调制进行通信。例如，可以使用调制信号来传送信息。在通信技术中，这样的信号可以被称为基带信号。作为示例，调制信号可以包括随时间变化的符号序列。可以通过(例如，从预定义的一组符号中)选择与一定量数据(例如，一定数量的位)对应的符号来传送信息。在一定量的时间内生成(或传输)一定数量的符号(每个符号与一定数量的位对应)可以理解为每次生成(或传输)一定量的数据，也称为数据速率。在各个方面，在本文中描述的LIDAR模块中提供的通信方案中，符号(例如，来自预定义的一组符号)可以与LIDAR脉冲(例如，来自一组可能的脉冲形状)对应。车辆中数据通信的替选方法可以包括用于传输数据而不是利用LIDAR模块的单独系统，例如专用LiFi或无线电通信系统。本文中描述的方法可以提供用于在车辆(例如，在自主或部分自主汽车中)中提供数据通信功能的更紧凑或更便宜的解决方案。
根据各个方面，随时间调节LIDAR信号的幅度的可能性还可以包括创建脉冲序列(例如，包括一个或更多个光脉冲的序列，例如在脉冲之间具有不活动的时间段)。脉冲序列可以被配置成创建允许LIDAR信号彼此区分的独特模式。说明性地，在一些方面，脉冲序列可以理解为与LIDAR信号相关联的唯一特征，使得包括不同脉冲序列的不同LIDAR信号可以彼此区分。例如，LIDAR信号可以与附近的其他LIDAR系统发射的LIDAR信号区分开来。作为另一示例，源自安装在同一车辆(例如，同一汽车)上的若干个LIDAR传感器的LIDAR信号可以彼此区分，以用于并发操作。作为又一示例，由车辆自己的LIDAR传感器发射的信号可以与由(例如，另一车辆的)另一LIDAR传感器发射的信号区分开来，从而提供外来串扰检测和缓解。独特的图案可以附加地或可替选地应用于相同LIDAR传感器的单个部件、单个子部件、甚至单个像素。在部件、子部件或像素的视场(和/或发射场)具有部分或全部交叠的情况下，单个部件、子部件或像素的独特的图案可以允许并发操作。独特的图案还可以允许细化单个部件、子部件或像素的检测结果。
在LIDAR应用的上下文中，特别是在汽车领域中的使用，线性、动态和能量效率方面可以在确保LIDAR模块的可靠和成本有效的操作中发挥重要作用。
根据各个方面，可以提供控制信号(说明性地，幅度的设置值)与(例如，激光脉冲的)所发射的光信号的所生成的幅度之间的高线性度。在用于通信目的的幅度调制的情况下，高线性度可以确保低误码率和/或控制环路稳定性。说明性地，具有非线性元件的控制回路可能更难稳定，例如由于这样的控制回路更容易振荡和/或变得不稳定的趋势。高线性度通常可以通过复杂的电路系统和/或校准来实现，这二者都与高成本相关，因此使得这样的系统昂贵(线性度要求越高，系统越昂贵)。本文中描述的调制策略可以提供用于在LIDAR系统的控制信号与所发射的光信号之间提供高线性度的成本有效的解决方案。高线性度可以理解为控制信号和所发射的光信号彼此具有基本上(例如，精确)线性关系。
根据各个方面，可以提供功率级的高动态，这可以实现具有高数据速率的通信，并且可以提供很小的幅度误差(例如，在幅度的设置值(例如来自幅度控制)与所发射的光的幅度之间)。当从高幅度到低幅度时，功率级的高动态可以允许短的建立时间，反之亦然。高动态可以理解为电路被配置成提供具有非常高幅度的脉冲，随后是具有非常低幅度的脉冲，反之亦然。
根据各个方面，本文中描述的LIDAR模块可以提供高能量效率(同时提供高线性度和高动态性能)，这在车辆的上下文中可能是重要方面，其中由(过度)功率损耗引起的加热可能对车辆的整体性能有问题。在常规的RF电路系统(例如，RF功率放大器电路系统)中，作为示例，高线性度和高动态性能可以通过如下来实现：在线性模式下操作晶体管，使用与静态电流相比的高偏置电流/电压和低幅度。这种配置可以包括布置多个功率级，所有这些都导致低能量效率、伴随用于散热的冷却概念的努力和成本的昂贵电路、以及不适合于整个功率级(以及因此整个LIDAR系统)的小型化的大尺寸。本文中描述的调制策略可以以能量有效的方式实现调制光信号的发射。在某些方面，本文中描述的LIDAR系统可以包括具有高线性度和高动态范围的能量有效的发射器。在某些方面，本文中描述的LIDAR系统的配置可以提供发射非常快的光脉冲，例如具有纳秒范围或皮秒范围内的脉冲宽度。
在传输光(例如，激光)的系统用于数据通信的应用中，鲁棒通信可能是重要方面(无论除了数据通信之外光是否用于测距)。例如，鲁棒通信可以理解为低误码率(BER)。假设给定的通信信道，例如希望使用相应的LIDAR模块彼此通信的两个车辆之间的雾状空气，通过使用适当的发射器、接收器和编码方案可以实现低误码率。本文中描述的策略可能有助于解决这些方面中的一些或所有方面，同时特别考虑能源效率的方面。
根据各个方面，LIDAR系统可以包括：发光设备，其被配置成按照(例如，根据)多个部分信号的组合发射光信号；以及一个或更多个处理器，其被配置成：对符号序列进行编码，其中，每个符号与多个部分信号的相应的组合相关联，并且根据所编码的符号序列控制发光设备组合多个部分信号以发射光信号。LIDAR模块可以说明性地适用于发射一系列调制光脉冲。LIDAR模块可以被配置为具有动态可调幅度的脉冲LIDAR模块，其中，所发射的光信号的动态调节可以通过光学和/或电的方式来实现。在各个方面，可以提供二进制编码通信方案(例如，二进制功率调制系统和对应的操作方案可以在LIDAR模块中实现)，例如利用幅移键控的值离散通信方案。LIDAR模块可以被配置成实现具有内置冗余的编码。
根据各个方面，LIDAR系统可以包括：发光设备，其被配置成根据多个部分光信号的组合发射光信号；以及一个或更多个处理器，其被配置成：对符号序列进行编码，每个符号与多个部分光信号的相应的组合相关联，并且根据所编码的符号序列控制发光设备光学组合多个部分光信号以发射光信号(说明性地，根据将被编码在所发射的光信号中的所编码的符号序列光学组合多个部分光信号)。
根据各个方面，可以提供一种在LIDAR系统中发射光的方法，该方法包括：对符号序列进行编码，每个符号与多个部分信号的相应的组合相关联；以及根据所编码的符号序列控制多个部分信号的组合以发射光信号(说明性地，根据将被编码在所发射的光信号中的所编码的符号序列控制多个部分光信号的组合)。
在本描述的上下文中，可以参考用于车辆应用的实现(例如，在LIDAR模块被安装或将被安装在车辆中的情况下)。本文中描述的方法可以提供实现用于至少部分自主车辆中的LIDAR模块的高级功能。然而，可以理解的是，LIDAR模型的应用不限于汽车环境，并且LIDAR模型还可以应用于其他应用和市场，例如专业、工业、消费者等。
本文中使用的术语“处理器”可以理解为允许处理数据的任何种类的技术实体。可以根据由处理器执行的一个或更多个特定功能来处理数据。此外，本文中使用的处理器可以被理解为任何种类的电路，例如任何种类的模拟或数字电路。处理器因此可以是或包括模拟电路、数字电路、混合信号电路、逻辑电路、处理器、微处理器、中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、集成电路、专用集成电路(ASIC)等或其任何组合。将在下面更详细地描述的各个功能的任何其他种类的实现方式也可以被理解为处理器或逻辑电路。应当理解，本文中详细描述的处理器或逻辑电路中的任何两个(或更多个)可以被实现为具有等效功能等的单个实体，并且相反，本文中详细描述的任何单个处理器或逻辑电路可以被理解为具有等效功能等的两个(或更多个)单独实体。
除非明确规定，术语“发送”包含直接发送和间接发送(例如，经由一个或更多个中间点)。类似地，术语“接收”包括直接接收和间接接收。此外，术语“发送”、“接收”、“通信”和其他类似术语包含物理传输(例如，无线电信号的传输)和逻辑传输(例如，数字数据通过逻辑软件级连接的传输)。本文中使用的术语“计算”包含经由数学表达式/公式/关系的“直接”计算和经由查找或哈希表和其他数组索引或搜索操作的“间接”计算。
如本文中使用的，“存储器”或“存储设备”被理解为在其中可以存储数据或信息以供检索的计算机可读介质(例如，非暂态计算机可读介质)。因此，本文中包括的对“存储器”或“存储设备”的引用可以被理解为是指易失性或非易失性存储器，包括随机存取存储器(“RAM”)、只读存储器(“ROM”)、闪存、固态存储设备、磁带、硬盘驱动、光学驱动、3D XPointTM等或其任何组合。寄存器、移位寄存器、处理器寄存器、数据缓冲器等在本文中也可以包括术语“存储器”或“存储设备”。术语“软件”是指任何类型的可执行指令，包括固件。
在附图中，提供了指示发光设备的各种部件的符号，其中与不同部分信号(发光设备的不同分支)相关联的部件由与该部件相关联的对应字母和与相应的分支相关联的对应数字来表示。说明性地，符号X1可以用于表示第一支路(BR1)的部件“X”，符号X2可以用于表示第二支路(BR2)的部件“X”，等等。作为示例，符号C1可以用于表示第一支路的电容器，符号D1可以用于表示第一支路的二极管，符号B1可以用于表示在第一支路提供的控制信号，等等。具有对应符号的其他部件将在下面进一步详细描述。在支路包括多于一个相同类型的部件(例如，多于一个的电容器、多于一个的二极管等)的情况下，符号可以用表示该部件的另一数字来扩展，例如，符号X11可以用于表示第一支路(BR1)的第一部件“X”，符号X12可以用于表示第一支路(BR1)的第二部件“X”，等等。
在附图中，在不同的视图中，相似的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在说明本文中公开的原理上。在以下描述中，将参照以下附图描述本文中公开的各个方面，在附图中：
图1A、图1B和图1C各自以示意图示出了根据各个方面的相应的发光设备；
图2以示意图示出了根据各个方面的LIDAR模块；
图3A和图3B各自示出了根据各个方面表示相应的光信号的相应曲线图；
图3C和图3D各自示出了根据各个方面表示相应的光脉冲的相应曲线图；
图3E示出了根据各个方面的表示光脉冲的曲线图；
图4A和图4B各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图4C和图4D各自示出了根据各个方面示出根据加性光学方法发射的光信号的曲线图；
图4E和图4F各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图5A以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图5B、图5C、图5D、图5E各自以示意图示出了根据各个方面的相应的光吸收设备；
图5F以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图5G、图5H和图5I各自以示意图示出了根据各个方面的光吸收设备；
图5J以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图6A、图6B和图6C各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F、图7G和图7H各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图7I示出了根据各个方面的光信号的时间图；
图7J以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图7K示出了根据各个方面的光信号的时间图；
图8A以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图8B、图8C和图8D各自示出了根据各个方面的光信号的相应时序图；
图8E(表示为图8EA和图8EB)以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图8F(表示为图8FA和图8FB)示出了根据各个方面的光信号和驱动电路的控制的时序图；
图8G和图8H各自示出了根据各个方面的光信号的相应时序图；
图9A、图9B和图9C各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图10A以示意图示出了根据各个方面的激光二极管驱动电路；
图10B、图10C、图10D、图10E、图10F、图10G、图10H、图10I各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图11以示意图示出了根据各个方面的电流源；
图12A以示意图示出了根据各个方面的基本脉冲单元；
图12B和图12C(表示为图12CA和图12CB)各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备；
图13A以示意图示出了根据各个方面的LIDAR发射器；
图13B、图13C、图13D、图13E和图13F各自以示意图示出了根据各个方面的集成光电部件的机械布置；并且
图14A、图14B、图14C、图14D、图14E、图14F、图14G、图14H各自以示意图示出了根据各个方面的二维光电部件的机械布置。
以下详细描述参考附图，附图以说明的方式示出了可以实践本文中公开的方面的具体细节和实现方式。对这些方面进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实践所公开内容的实现方式。在不脱离所公开的实现方式的范围的情况下，可以利用其他方面，并且可以进行结构、逻辑和电改变。各个方面不一定是相互排斥的，因为一些方面可以与一个或更多个其他方面组合以形成新的方面。结合方法描述了各个方面，并且结合设备(例如，LIDAR模块、一个或更多个处理器、发光设备等)描述了各个方面。然而，应当理解，结合方法描述的方面可以类似地应用于设备，反之亦然。
图1A、图1B和图1C各自以示意图示出了根据各个方面的相应的发光设备100a、100b、100c。图1A至图1C示出了用于发射调制激光脉冲的可能方法。
发光设备100a、100b、100c中激光脉冲的发射可以基于将一个或更多个电容器108重复放电至一个或更多个激光二极管106中。所发射的激光脉冲的幅度可以通过修改脉冲电容器108被充电到的电压(说明性地，在用于生成先前激光脉冲的放电之后电容器可以被充电到的电压)的设置值来改变。此外，在放电阶段期间，从电容器108流过激光二极管106的电流可以被限制到某个幅度或根据设置值被调制。
图1A至图1C中的发光设备100a、100b、100c可以被配置成发射具有可变幅度的激光脉冲，并且可以被配置成提供用于改变幅度的可变电容器充电电压(例如，通过DC源102)和用于调制流经激光二极管106的电流的可变电阻(例如，通过可控电阻器104)，从而调制所发射的激光脉冲的形状。
在图1A和图1B的配置中，发光设备100a、100b可以包括电容器108，该电容器108被配置成(经由电容器108的放电)向激光二极管106提供能量。电容器108可以经由可控电阻器104放电至激光二极管106中，可控电阻器104可以被控制(例如，通过控制电路110)以调节到达激光二极管106的电流量。控制电路110可以被配置成调制在可控电阻器104处提供的控制电压，以整形在激光二极管106处提供的电流，从而整形所发射的激光脉冲。
发光设备100a、100b可以包括充电电路112，该充电电路112被配置成控制电容器108的充电。在图1A和图1B的配置中，充电电路112可以包括可控DC源102和充电电阻器114。DC源102的电压可以由控制电路110控制，例如，控制电路110可以被配置成根据激光脉冲的期望的幅度设置可控DC源102的电压。
在图1B中的配置中，可以通过改变电容器充电电压和串联电阻的调制来发射具有可变形状的激光脉冲。发光设备100b可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)116，作为可控电阻器104的示例性实现方式。
作为关于改变和/或调制与激光二极管串联的充电电压和电阻的附加或可替选的方法，放电电容器108的容量可以改变和/或调制以调制脉冲形状。图1C中的发光设备100c所示的可能性可以包括将电容器分成多个较小的电容器，即所谓的“电容器组”。在这种配置中，电子设备，例如晶体管，可以用于通过导通和关断电容器组的电容器中的一些电容器来创建“有效电容器”。说明性地，在图1C的配置中，有效放电电容器可以通过使用多个开关和分成多个较小电容器(例如，在图1C的示例性配置中的第一电容器至第三电容器108-1、108-2、108-3)的电容器来改变。发光设备100c可以包括用于每个电容器的晶体管，例如图1C中配置中的第一晶体管至第三晶体管118-1、118-2、118-3，以控制各个电容器108-1、108-2、108-3对生成激光脉冲的贡献。
晶体管118-1、118-2、118-3和电容器108-1、108-2、108-3可以形成彼此并联连接的多个晶体管-电容器对，并且可以被控制以单独向激光二极管106提供电力。每个电容器108-1、108-2、108-3可以具有相关联的充电电路(例如，图1C中配置中的第一充电电路至第三充电电路112-1、112-2、112-3)，每个充电电路包括相应的DC源102-1、102-2、102-3和充电电阻器114-1、114-2、114-3。每个电容器108-1、108-2、108-3的充电电压可以由控制电路110通过相应的可控DC源102-1、102-2、102-3单独设置。
通过控制电路110对晶体管118-1、118-2、118-3的控制可以包括对相应栅极-源极电压的调制，以创建到激光二极管电流106的电流，从而提供期望的激光脉冲形状，例如，以创建由晶体管118-1、118-2、118-3的漏极电流的受控总和提供的电流。作为示例，晶体管118-1、118-2、118-3中的每个晶体管可以携带将被提供给激光二极管106的电流的相同部分(例如，晶体管可以用作可控电阻器)。作为另一示例，晶体管118-1、118-2、118-3中的每个晶体管可以用作开关，以完全导通或完全关断相应电容器对在激光二极管106处提供的电流的贡献。
各个方面可以与关于图1A至图1C描述的方法的更高级的策略相关。本文中描述的发光可以基于根据将被编码在所发射的光信号中的符号序列控制部分信号的组合。此外，在一些方面(例如参见图4A至图5J)，所发射的光信号可以通过部分光信号的光学组合而不是通过电信号的组合来提供，这可以提供用于提供期望的调制的更简单和更快的策略。
图2以示意图示出了根据各个方面的LIDAR模块200。应当理解，为了说明的目的，可以简化图2中的表示，并且LIDAR模块200可以包括相对于所示的部件的附加部件(例如，检测器、一个或更多个其他传感器等)。
LIDAR模块200可以包括被配置成发射光204(例如光信号204)的发光设备202。发光设备202可以被配置成按照(例如，根据)多个部分信号(例如，部分电信号和/或部分光信号，如下面进一步详细描述的)的组合来发射光信号204。说明性地，发光设备202可以包括被配置成提供相应的电信号的一个或更多个电部件和/或被配置成提供相应的光信号(换句话说，相应的光学信号)的一个或更多个光学部件，所述光信号可以彼此组合以提供所发射的光信号204。
光信号204可以具有预定的波长，例如在可见光范围内(例如，在从大约380nm至大约700nm的范围内)、红外和/或近红外范围内(例如，在从大约700nm至大约5000nm的范围内，例如在从大约860nm至大约1600nm的范围内，或者例如在905nm或1550nm处)、或者紫外范围内(例如，在从大约100nm至大约400nm的范围内)。
在各个方面，发光设备202可以包括被配置成发射光的光源210。在一些方面，所发射的光信号204的信号水平的适配可以包括光源210的适配，如下面进一步详细描述的。光源210可以包括任何合适类型的光源，以提供期望的信号水平和期望的波长范围内的光。作为示例，光源210可以包括一个或更多个发光二极管。作为另一示例，光源210可以包括一个或更多个激光二极管(例如，一个或更多个边缘发射激光二极管，或者一个或更多个垂直腔表面发射激光二极管)。光源210可以被配置为光源的阵列或堆叠(例如，发光二极管或激光二极管的一维阵列或二维阵列，或激光二极管的堆叠)。
在各个方面，发光设备202可以包括被配置成驱动光源210的驱动电路212。在一些方面，所发射的光信号204的信号水平的适配可以包括驱动电路212的适配，如下面进一步详细描述的。驱动电路212可以被配置成向光源210提供电信号(例如，电流、电压或功率)以驱动光的发射(例如，光源210可以被配置成响应于从驱动电路212接收的电信号以发射光)。在各个方面，驱动电路212可以包括多个驱动电路，每个驱动电路被配置成向光源210提供相应的电信号。在这种配置中，不同的驱动电路可以被分配给不同的功能。作为示例，可以分配至少一个驱动电路来为与所发射的光信号204相关联的测距操作提供相应的电信号(说明性地，用于引起用于调查场景(例如，LIDAR模块200的视场)的光发射)。测距操作可以包括确定(例如，测量或计算)所发射的光信号204的飞行时间(例如，所发射的光信号204的至少一个光脉冲的飞行时间)。作为另一示例，可以分配至少一个驱动电路来提供用于与所发射的光信号204相关联的数据传输的相应的电信号(例如，用于对所发射的光信号204中的符号序列208进行编码)。
LIDAR模块200可以包括一个或更多个处理器206(例如，作为控制电路的一部分)，所述处理器206被配置成向发光设备202提供用于控制光信号204的发射的指令(示例性地，控制部分信号的组合)。一个或更多个处理器206可以被配置成对符号序列208进行编码，例如，一个或更多个处理器206可以被配置成确定(例如，生成、计算)用于根据符号序列208控制发光设备202的指令。在各个方面，对符号序列进行编码可以包括以可以作为指令提供给发光设备202的方式生成表示符号序列208的数字信号。例如，一个或更多个处理器206可以包括微处理器、微控制器、分立逻辑门、可编程逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)和/或专用集成电路(ASIC)。在各个方面，一个或更多个处理器206可以是发光设备202的部分。
在各个方面，符号序列中的符号可以表示可以经由所发射的光信号204传输的数据或数据的一部分。符号可以理解为通信信道的输入，例如，作为由LIDAR模块200定义的光学通信信道的某个(调制的)光强度输入。
符号序列208可以被配置成携带将被传输的数据。说明性地，符号序列208可以对将经由所发射的光信号204光学传输的数据进行编码。数据可以包括例如识别LIDAR模块200的信息(例如，与LIDAR模块200唯一相关联的信息)。作为另一示例，附加地或可替选地，数据可以包括表征所发射的光信号204(例如，将由系统自身所发射的光信号204引起的所接收的光信号与由其他LIDAR模块引起的其他光信号(所谓的外来信号)区分开来)的信息。在各个方面，符号序列208的至少一部分可以唯一地与LIDAR模块200相关联，例如，符号序列208的至少一部分可以表示唯一地标识LIDAR模块200的数据(例如，LIDAR模块200的序列号)。附加地或可替选地，符号序列208的至少一部分可以唯一地与发光设备202相关联，例如，符号序列208的至少一部分可以表示唯一地标识发光设备202的数据(例如，发光设备202的标识符，例如标识符和序列号的组合)。应当理解，符号序列208的一部分也可以唯一地与LIDAR模块200的其他部件(例如，检测器、控制电路等)相关联。
符号序列208的至少一个符号(例如，每个符号)可以与多个部分信号的相应组合相关联。说明性地，至少一个(例如，每个)符号可以由多个部分信号的相应组合来表示(例如，由根据该组合发射的相应的光信号来表示)。根据与符号相关联的多个部分信号的组合发射的光信号204(或光信号204的一部分，例如光脉冲)可以表示该符号(例如，可以在接收器侧进行解码，以从光信号204中提取所传输的符号)。
一个或更多个处理器206可以被配置成按照(例如，根据)所编码的符号序列208控制发光设备202组合多个部分信号以发射光信号204。一个或更多个处理器202可以被配置成生成控制发光设备202的指令，并且该指令可以表示如何组合部分信号(例如，哪些部分信号、在哪个时间点、持续多长时间等)以所发射的光信号204表示符号序列208的方式发射光信号204。
在下文中，描述用于发射光信号204的不同方法，其可以被表征为“电方法”和“光学方法”。LIDAR模块200(例如，发光设备202)可以根据“电方法”、或者根据“光学方法”、或者根据“电方法”和“光学方法”的组合来配置。说明性地，在一些方面，多个部分信号可以包括多个部分光信号，并且多个部分信号的组合可以包括多个部分光信号的光学组合(参见图4A至图5J)。在一些方面，多个部分信号可以附加地或可替选地包括多个部分电信号，并且多个部分信号的组合可以包括多个部分电信号的电组合(参见图6A至图8H)。
在电方法和光学方法的上下文中，将描述两种实现方式，其可以被表征为“加性组合”和“减性组合”。说明性地，多个部分信号的组合可以包括多个部分信号的加性组合和/或多个部分信号的减性组合。如上所述，各种实现方式可以彼此组合，例如，发光设备202可以被配置成提供部分电信号的加性组合，和/或部分电信号的减性组合，和/或部分光信号的加性组合，和/或部分光信号的减性组合，如下面进一步详细描述的。
控制部分信号的组合以发射光信号204可以提供对光信号204的调制，例如用于在其中对符号序列208进行编码。根据各个方面，所发射的光信号204可以包括一个或更多个光脉冲(例如，一个或更多个激光脉冲)。一个或更多个光脉冲可以表示所编码的序列208，例如，每个光脉冲可以与符号序列208的相应的一个或更多个符号相关联(例如，可以表示相应的一个或更多个符号)。
可以提供各种可能性来将符号序列208编码成所发射的光信号204的一个或更多个光脉冲。作为示例，至少一个(例如，每个)光脉冲可以与符号序列208的相应的一个符号相关联，例如，光脉冲与符号之间可以存在一对一的对应关系。作为另一示例，至少一个(例如，每个)光脉冲可以与符号序列208的相应的多个符号相关联，例如，光脉冲与符号之间可以存在一对多的对应关系。作为另一个示例，多个光脉冲的子集可以与符号序列208的相应的一个符号相关联，例如，光脉冲和符号之间可以存在多对一的对应关系。因此，符号可以由单个光脉冲、光脉冲的一部分、或者由所发射的光信号204的(子)多个光脉冲来表示。
对部分信号的组合的控制可以提供生成具有可调节特性的光脉冲，例如，可调节幅度和/或可调节脉冲形状和/或脉冲之间可调节时序。
图3A和图3B示出了根据各个方面表示相应的光信号302a、302b的相应图形300a、300b。光信号302a、302b可以随时间(t，沿着水平轴304，例如以纳秒表示)和根据信号水平(例如，幅度，沿着垂直轴306，例如以任意单位a.u表示)来表示。光信号302a、302b可以是关于图2描述的光信号204的示例，例如，本文中关于光信号302a、302b描述的方面可以应用于光信号204。应当理解，图3A和图3B中的光信号302a、302b是可以利用本文中描述的策略发射的光信号的示例性表示，并且被提供以示出光信号可以具有的各种属性，但是可以提供所发射的光信号的其他配置(例如，具有更多或更少的光脉冲、具有不同的幅度水平、具有脉冲之间的不同时序等)。还应当理解，幅度是表示所发射的光信号302a、302b的信号水平的示例性参数，并且其他参数可以用于表示光信号，例如所发射的光信号302a、302b的(光学)功率或(光学)能量。
光信号302a、302b可以包括一个或更多个光脉冲308a、308b，例如n个光脉冲308a、308b(例如，光脉冲序列)。在图3A的示例性配置中，光信号302a可以包括第一光脉冲308a-1、第二光脉冲308a-2、第三光脉冲308a-3、第四光脉冲308a-4、…和第n光脉冲308a-n(例如，在相应的第一时间点至第n时间点t1、t2、t3、t4、…、tn发射的)。在图3B的示例性配置中，光信号302b可以包括第一光脉冲308b-1、第二光脉冲308b-2、第三光脉冲308b-3、…和第n光脉冲308b-n(例如，在相应的第一时间点至第n时间点t1、t2、t3、…、tn发射的)。应当理解，光信号300a、300b可以包括任何合适数量的光脉冲308a、308b，例如根据将被编码的符号序列。作为数值示例，光信号302a、302b可以包括从1到100的范围内、例如从2到10的范围内的多个光脉冲308a、308b。
光脉冲308a、308b可以具有幅度(也称为脉冲高度)。幅度可以是或可以表示与光脉冲相关联的信号水平的最大值。换句话说，幅度可以是或可以表示与光脉冲相关联的信号水平的幅度。说明性地，幅度可以是或可以表示与相对于参考信号水平(例如基本信号水平，例如0)评估的光脉冲相关联的信号水平。幅度也可以称为峰值幅度。根据脉冲形状，每个光脉冲302a、302b可以具有与其相关联的一个或更多个信号水平(例如，一个或更多个幅度水平)，如下面进一步详细描述的。
可以通过控制部分信号的组合来调节光脉冲308a、308b的形状，以发射光信号300a、300b。在各个方面，如图3A所示(也参见图3C中的图形300c)，光脉冲308a可以包括单个部分，例如，光脉冲308a可以是单个准矩形脉冲。在各个方面，如图3B所示(也参见图3D中的图形300d)，光脉冲308b可以包括多个脉冲部分(例如，在图3D的示例性配置中的三个脉冲部分310-1、310-2、310-3)，例如，脉冲308b可以由多个脉冲部分(本文中也称为脉冲部段、子脉冲或驼峰)组成。在各个方面，光信号302a、302b可以包括：包括单个脉冲部分的光脉冲和包括多个脉冲部分的光脉冲的组合。包括多个脉冲部分的光脉冲300b可以理解为包括一个或更多个局部最小值和一个或更多个局部最大值的光脉冲。
在光脉冲300b包括多个脉冲部分的情况下，每个脉冲部分可以具有相应的信号水平，例如相应的幅度。在图3D的示例性配置中，光脉冲300b可以包括具有第一信号水平(第一幅度A11)的第一脉冲部分310-1、具有第二信号水平(第二幅度A12)的第二脉冲部分310-2和具有第三信号水平(第三幅度A13)的第三脉冲部分310-3。
光脉冲308a、308b的信号水平可以根据与该光脉冲308a、308b相关联的一个或更多个符号来选择，例如幅度本身可以用于传送信息。说明性地，光脉冲308a、308b的信号水平可以由与光脉冲308b相关联的一个或更多个符号来定义。在光脉冲308b包括多个脉冲部分的情况下，可以根据光脉冲308所表示的符号选择多个脉冲部分的单个信号水平，例如，多个脉冲部分的信号水平可以由与光脉冲308b相关联的一个或更多个符号来定义。作为示例，与一个或更多个第一符号相关联的第一光脉冲(例如，光脉冲308a-1)可以具有第一信号水平，与一个或更多个第二符号相关联的第二光脉冲(例如，光脉冲308a-2)可以具有第二信号水平，并且第一信号水平可以不同于第二信号水平。
附加地或可替选地，光脉冲308a、308b的形状可以根据与光脉冲308a、308b相关联的一个或更多个符号来选择，例如，该形状可以用于传送信息(例如，光脉冲308a、308b的形状可以与和光脉冲308a、308b相关联的一个或更多个符号相关联)。说明性地，光脉冲308a、308b的形状可以由与光脉冲308a、308b相关联的一个或更多个符号来定义。在光脉冲308b包括多个脉冲部分的情况下，多个脉冲部分可以限定光脉冲的形状。作为示例，光脉冲308a、308b(或脉冲部分)可以具有矩形脉冲形状、准矩形脉冲形状或高斯脉冲形状中的一种作为脉冲形状。在下文中，为了简单起见，可以参考准矩形脉冲部分。然而，应当理解，本文中描述的方面，例如下面描述的电方法和光学方法，可以应用于任何合适的脉冲形状(也参见图3E)，例如通过适当调节(例如，电路系统的)部件。光信号302a可以包括具有若干个单个准矩形脉冲的LIDAR脉冲串(train)，并且光信号302b可以包括由若干个脉冲组成的LIDAR脉冲串，每个脉冲由多个准矩形脉冲部段组成，但是应当理解，这些配置仅仅是示例，并且可以提供具有不同形状的脉冲(或子脉冲)。
光脉冲308a、308b可以具有脉冲宽度Tp(也称为脉冲长度或持续时间)。在一些方面，脉冲宽度Tp可以被确定为脉冲的所谓的半高全宽(FWHM)。在光脉冲300b包括多个脉冲部分的情况下，总脉冲持续时间Tp可以根据子脉冲的持续时间计算。子脉冲i可以具有持续时间Tp,i，并且子脉冲之间的“间隙”可以本身被认为是子脉冲(只要“间隙”逻辑上属于同一脉冲，例如作为图3D中的脉冲部分310-2)。考虑到每个光脉冲的子脉冲的总数h(从驼峰开始)，光脉冲的总持续时间可以计算为
(1)Tp＝∑i＝hTp，i
作为数值示例，光信号302a、302b的至少一个(例如，每个)光脉冲308a、308b可以具有在1ps至1ms的范围内的(总)持续时间，例如在10ps至10μs的范围内，例如在100ps至100ns的范围内，例如在200ps至25ns的范围内。在图3A的示例性配置中，光脉冲308a可以具有12ns(纳秒)的脉冲持续时间Tp。
光信号302a、302b中的连续光脉冲308a、308b之间的距离可以根据期望的数据速率和/或根据发光设备(例如，发光设备202)的能力来调节。作为数值示例，重复时间TR(连续光脉冲308a、308b之间的中心到中心的距离)可以在100ns至2μs(微秒)的范围内，例如在500ns至1.5μs的范围内(例如，在图3A的示例性配置中为1.1μs)。重复时间可以在光信号302a、302b内保持恒定，或者可以在整个光信号302a、302b内变化。在各个方面，可以根据编码在光信号302a、302b中的符号序列选择变化的重复时间，例如，重复时间的变化可以用于对光信号302a、302b中的信息进行编码。
光信号302a、302b可以具有由光脉冲302a、302b的单个持续时间和重复时间的持续时间定义的总持续时间TT。作为数值示例，光信号302a、302b的总持续时间可以在1ps至100ms的范围内，例如在10ps至1ms的范围内，例如在100ps至10μs的范围内，例如在200ps至2.5μs的范围内。在图3A的示例性配置中，光信号302可以具有1ms(毫秒)的总脉冲串持续时间TT。
LIDAR应用中相关的持续时间可以在不同的数量级上。各个方面可以基于这样的认识，即这样的差异通常可能与电路和所使用的技术相关。特定用例或应用的最佳脉冲持续时间TP可能取决于若干个因素，例如包括可用的技术、所需的精度、允许的成本、能量消耗和系统复杂性。对于与LIDAR模块(例如，LIDAR模块200)相关的应用和技术，即使考虑未来二十年的技术改进，3ps(皮秒)至800μs(微秒)的脉冲持续时间也可以在相关范围内，例如在300ps至8μs的范围内，例如在10ns至500ns的范围内。
在这方面，图3E示出了示出与图3A至图3D中示出的光脉冲308a、308b相比长多于一个数量级的若干个光脉冲308e-1、308e-2、308e-3、308e-4的曲线图300e。与光脉冲308a、308b相比，光脉冲308e-1、308e-2、308e-3、308e-4可以具有不同的形状，以示出可以由本文中描述的LIDAR模块(例如，由发光设备202)提供的其他可能的形状。在图300e中，光脉冲308e-1、308e-2、308e-3、308e-4可以被归一化为幅度1。为了表示清晰，第二光脉冲308e-2和第四光脉冲308e-4相对于第一光脉冲308e-1和第三光脉冲308e-3用偏移(例如，10ns)来表示。
第一光脉冲308e-1可以是正弦脉冲，例如可以具有正弦第一部分和正弦第二部分。第二光脉冲308e-2可以具有带有不同形状特性的第一部分和第二部分，例如可以具有正弦第一部分和指数第二部分。第三光脉冲308e-3可以具有线性第一部分和正弦第二部分。第四光脉冲308e-4可以是指数脉冲，例如可以具有指数第一部分和指数第二部分。应当理解，图3E中的形状特性的组合仅仅是示例，并且可以提供具有不同形状特性或形状特性的不同组合的光脉冲(例如，根据符号序列的编码，例如符号序列208的编码)。
根据各个方面，符号序列的编码和光信号的发射(例如，符号序列208的编码和光信号204的发射)可以基于所谓的“二进制光幅度调制”(或者更一般地，所发射的光信号的信号水平的二进制调制)。可以控制多个部分信号的组合，以提供所发射的光信号的随时间变化的期望的信号水平(例如，在不同的光脉冲中，参见图3A，和/或在相同的光脉冲中，参见图3B)。
组合哪些部分信号以及以何种方式组合可以定义所发射的光信号的调制，并且可以表示所编码的符号序列。作为示例，与符号相关联的多个部分信号的组合可以包括多个部分信号的子集的组合(例如，只有可用的部分信号中的一些信号可以被组合以发射表示该符号的光信号或光信号的一部分)。作为另一示例，与符号相关联的多个部分信号的组合可以包括多个部分信号的所有部分信号的组合(例如，所有可用的部分信号可以被组合以发射表示该符号的光信号或光信号的一部分)。
仅作为示例，表1描述了在8个等距功率阶跃中LIDAR脉冲的幅度在零光(最小幅度)与全光(最大幅度)之间的变化。作为数值示例，峰值激光功率可以在0W与10.5W之间变化。表1描述了不同的光水平(说明性地，不同的光学功率水平)。表1可以描述具有控制三个部分信号B1、B2、B3的组合的8个强度水平(从第0水平至第7水平)的光脉冲(例如，激光脉冲)的生成。
| 水平 | B3 | B2 | B1 | 光学发射脉冲功率(W) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1.5 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 3 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 4.5 |
| 4 | 1 | 0 | 0 | 6 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 7.5 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 9 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 10.5 |
表1
如上所述，可以提供不同的方法来发射作为多个部分信号的组合的光信号(例如，光信号204)，例如“光学方法”和“电方法”，这将在以下描述。图4A至图4F示出了“加性光学方法”；图5A至图5J示出了“减性光学方法”；图6A至图6C示出了“减性电方法”；图7A至图7J示出了“加性电方法”。在下文中，描述示例性实现方式，以说明如何将本文中描述的原理付诸实践。应当理解，附图中所示的配置是示例性的，并且可以提供具有附加的、较少的或可替选的部件的布置来提供多个部分信号的组合(例如，提供多个部分电信号的组合的电部件的其他配置和/或提供多个部分光信号的组合的光学部件的其他配置)。
图4A和图4B各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备400。发光设备400可以被配置为发光设备202，例如，发光设备400可以是关于图2描述的发光设备202的示例性配置。
发光设备400可以包括多个部分光源402，例如在图4A和图4B的示例性配置中的第一部分光源至第三部分光源402-1、402-2、402-3(统称为部分光源402)。每个部分光源402可以被配置成发射光，例如可以被配置成发射相应的部分光信号404(例如，在图4A和图4B的示例性配置中的第一部分光信号至第三部分光信号404-1、404-2、404-3，统称为部分光信号404)。说明性地，被配置成发射相应的部分光信号404的多个部分光源402可以被理解为被配置成发射作为由单个(部分)光源发射的单个(部分)光信号的光学组合的光信号406的发光设备400。光信号406可以是光信号204的示例，并且部分光信号404可以是关于图2描述的部分信号的示例。多个部分光源402可以是LIDAR模块的光源的示例，例如LIDAR模块200的光源210的示例。
多个部分光源402可以包括提供具有期望的功率范围内的光学功率的光信号的任何合适的光源。作为示例，多个部分光源402可以包括至少一个发光二极管。作为另一示例，多个部分光源402可以包括至少一个激光二极管。多个部分光源402可以各自包括相同类型的光源(例如，每个光源可以是发光二极管或激光二极管)，或者可以包括不同类型的光源(例如，作为示例，一个部分光源可以包括发光二极管，并且另一部分光源可以包括激光二极管)。在图4A和图4B的示例性配置中，发光设备400可以包括三个激光二极管412-1、412-2、412-3、D1、D2、D3)。
在各个方面，每个部分光源402可以包括被配置成驱动部分光源402(例如，相应的二极管D1、D2、D3)的相应的驱动电路410(例如，图4A和图4B中的第一驱动电路至第三驱动电路410-1、410-2、410-3、DE1、DE2、DE3，也称为驱动器电子设备)。相应的驱动电路410可以被配置成接收描述如何控制相关联的光源的一个或更多个指令，并且根据所接收的指令来驱动相关联的(例如，连接的)光源。多个驱动电路410可以是LIDAR模块的驱动电路的示例，例如LIDAR模块200的驱动电路212的示例。
图4A和图4B中的配置可以提供生成期望的信号水平，例如幅度水平和/或功率水平(例如，激光功率水平)，用于提供所发射的光信号406的调制。
在各个方面，多个部分光源402中的每个部分光源402可以被配置成以与由其他部分光源402发射的其他部分光信号404的信号水平不同的信号水平(例如，相应的幅度或光学功率)发射相应的部分光信号404。说明性地，每个部分光源402可以与相应的(例如，唯一的)信号水平相关联，使得部分光信号404(一些或所有部分光信号404)的组合可以提供所发射的光信号406的随时间变化的期望的信号水平。在图4A和图4B的示例性布置中，发光设备400可以被配置成光学地组合三个基本相同但具有不同的光水平的电路的光输出404。
与不同的部分光源402相关联的相应的信号水平可以根据所发射的光信号406的信号水平的期望的范围(例如，考虑例如眼睛安全规则)来选择。
在各个方面，可以为不同的部分光源404的光通量提供因子二。说明性地，多个部分光源402中的至少一个部分光源402(例如，第二部分光源402-2)可以被配置成发射的光通量是多个部分光源402中的至少一个其他部分光源402(例如，第一部分光源402-1)的光通量的两倍。相对于图4A和图4B的配置，第二部分光源402-2可以被配置成发射的光通量是第一部分光源402-1的两倍，并且第三部分光源402-3可以被配置成发射的光通量是第二部分光源402-2的光通量的两倍。第四部分光源将被配置成发射的光通量是第三部分光源402-3的光通量的两倍，等等。不同的部分光源404的光通量因子可以根据期望的操作来选择，例如，在其他方面，可以提供因子三，或者因子五，作为其他示例。
在各个方面，控制发光设备400组合多个部分信号可以包括控制哪些部分光源402发射相应的部分光信号404。发光设备400可以包括(或者可以连接至)一个或更多个处理器414(例如，被配置为一个或更多个处理器206)，所述处理器414被配置成通过控制哪些部分光源402发射相应的部分光信号404来控制部分光信号404的组合。说明性地，所发射的光信号406的期望的信号水平可以通过选择部分光源402来控制，部分光源402的输出组合提供该信号水平。在各个方面，一个或更多个处理器414可以是控制电路(CTL)的一部分。
发光设备400可以包括发射器光学布置408，该发射器光学布置408被配置成接收部分光信号404，并且将部分光信号404组合在一起以发射光信号406。发射器光学布置408可以包括合适的光学部件(例如，一个或更多个镜、一个或更多个透镜、一个或更多个光束组合器等)，所述光学部件被配置成沿着相同方向引导所接收的部分光信号404(使得所接收的部分光信号404交叠以提供光信号406)。
在示例性场景中，在组合光学设备(发射器光学布置408)以75％的电-光效率从多达三个激光源(二极管412-1至412-3)形成单个光束(光信号406)的情况下，则第一激光二极管可以被配置成生成2W，第二激光二极管可以被配置成生成4W，并且第三激光二极管可以被配置成生成8W的激光功率(光学功率)。可以假设不同“分支”的光学效率是相同的，例如，可以假设光学效率可以是75％，而与生成光的“分支”无关。光学效率可以通过考虑光通过初级光学设备和次级光学设备离开半导体直至生成“最终光脉冲”的点(例如，在包括发光设备400的LIDAR模块、例如LIDAR模块200的正前方)之后的所有光损失来确定。
可以用表2中的示例性数值来示出考虑上述场景的加性光学方法。
| 水平 | B3 | B2 | B1 | 累计所生成的光学功率(W) | 光学发射脉冲功率(W) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 2 | 1.5 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 4 | 3 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 6 | 4.5 |
| 4 | 1 | 0 | 0 | 8 | 6 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 10 | 7.5 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 12 | 9 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 14 | 10.5 |
表2
表2中的期望的光水平“Level”可以由一个或更多个处理器414(例如，由控制电路(CTL))确定，例如取决于场景等。在光水平的3位表示的情况下，期望的光水平的二进制表示可以与信号B1至B3(其可以理解为由一个或更多个处理器414提供给光源402的相应控制信号)相同。根据图4A和图4B中示出的配置，其中与BR1相比，分支BR2贡献了两倍的光量，并且与BR2相比，分支BR3贡献了两倍的光量，信号B1至B3可以直接选择相关联的光源402(例如，激光二极管412-1至412-3、D1至D3)是否将由相应的驱动电路410-1至410-3、DE1至DE3(本文中也称为驱动器电子设备)提供电力。说明性地，在关于B1至B3的表2中，“0”可以指示相应的分支、例如相应的部分光源402关断，并且“1”可以指示相应的分支、例如相应的部分光源402导通。信号B1至B3可以确定相应的分支BR1至BR3是否对整体光生成有贡献。所生成的光然后可以由发射器光学布置408(本文中也称为光学元件或光学子系统OX1)组合(例如，准直)。
根据各个方面，一个或更多个处理器414可以被配置成通过在部分光源402处(例如，在相应的驱动电路410处)提供相应的信号来控制部分光信号404的组合。一个或更多个处理器414可以被配置成生成选通信号416(如图4B所示，也参见图4E和图4F)，该选通信号表示部分光源根据所编码的符号序列(例如，序列208)激活。选通信号416的使用可以提供各个分支之间的同步。说明性地，各个控制信号(B1、B2、B3)可以以不是时序关键的方式施加，并且选通信号416Q(例如，选通信号Q的正边缘或负边缘)可以确保光源(例如，激光二极管)同时被激发。在各个方面，如图4E和图4F所示，选通信号416可以包括多个选通信号，例如针对每个部分光源402一个选通信号(例如，在该示例性配置中，与第一部分光源402-1相关联的第一选通信号Q1、与第二部分光源402-2相关联的第二选通信号Q2、以及与第三部分光源402-3相关联的第三选通信号Q3)。一个或更多个处理器414可以被配置成通过使用选通信号416来控制部分光源402。选通信号416可以理解为指示多个部分光源402是否发射相应的部分光信号404的控制信号(或多个控制信号，参见图4E和图4F)。图4B、图4E和图4F可以说明性地示出“加性光学二进制功率调制”的概念，其中选通信号416Q和选通在驱动器电子设备内部实现。
图4C和图4D各自示出了根据各个方面示出根据加性光学方法发射的光信号422c、422d的曲线图420c、420d。光信号422c、422d可以根据随时间(例如，以纳秒为单位，沿水平轴424)变化的信号水平(例如，以W为单位的功率水平，沿垂直轴426)来表示。
图4C和图4D中所示的光信号422c、422d是可以关于图4A和图4B描述的由发光设备400发射的可能的光信号的示例。应当理解，光信号422c、422d是为了说明的目的而示出的，并且还可以提供具有不同配置(例如，不同数量的脉冲、不同的信号水平等)的光信号。光信号422c、422d可以包括一个或更多个光脉冲428c、428d(例如，用于图4C中的光信号422c的第一光脉冲至第六光脉冲428c-1、428c-2、428c-3、428c-4、428c-5、428c-6，以及用于图4D中的光信号422d的第一光脉冲和第二光脉冲428d-1、428d-2)。说明性地，图4C和图4D示出了由所描述的设置生成的示例脉冲串。仅作为示例，图4C中的脉冲串可以包括具有等间隔(等距)功率水平的若干个单个准矩形脉冲428c，并且图4D中的脉冲串可以包括各自由具有等间隔(等距)功率水平的多个准矩形脉冲部段组成的若干个脉冲。光信号422c、422d(脉冲串)可以与图3A至图3E中描述的两种类型的脉冲串一致。光信号422c、422d(脉冲串)可以是所发射的光信号406的示例，并且可以被配置为关于图3A至图3E描述的光信号302a、302b(例如，光脉冲428c、428d可以被配置为光脉冲308a、308b、308e-1至308e-4)。
除了在曲线图420c、曲线图420d中示出的所生成的光水平之外，图4C和图4D还示出了在发光设备400的部分光源404处提供的示例性选通信号。图4C和图4D示出了与在部分光源处提供的相应的选通信号相关联的多个曲线图。考虑到图4A、图4B、图4E和图4F的示例性配置，第一曲线图430c-1、430d-1示出了设置在第一部分光源402-1处的(第一)选通信号432c-1、432d-1，第二曲线图430c-2、430d-2示出了设置在第二部分光源402-2处的(第二)选通信号432c-2、432d-2，第三曲线图430c-3、430d-3示出了设置在第三部分光源402-3处的(第三)选通信号432c-3、432d-3。图4C和图4D中所示的选通信号可以是关于图4A、图4B、图4E和图4F描述的选通信号416的示例。
如图4C和图4D所示，选通信号可以采用第一值(例如，逻辑“0”)来指示相关联的部分光源不发射相应的光信号(说明性地，关断相关联的部分光源)，并且可以采用第二值(例如，逻辑“1”)来指示相关联的部分光源发射相应的光信号(说明性地，导通相关联的部分光源)。在图4C的示例性场景中，在时间t0处仅第三部分光源404-3可以发光，在时间t1处仅第一部分光源404-1和第二部分光源404-2可以发光，等等。在图4D的示例性场景中，在时间t1处，可以提供选通信号的第一组合以发射第一光脉冲428d-1(在第一光脉冲428d-1的持续时间内导通和关断相关联的部分光源以实现期望的调制)，并且在时间t2处，可以提供选通信号的第二组合以发射第二光脉冲428d-2。
选通信号432c-1至432c-3、432d-1至432d-3、Q1至Q3的波形可以定义相应的分支是否在任何时间点对整体光生成有贡献。由于在LIDAR应用中，时序可能是关键的，这些信号的生成可能起着重要的作用。
关于表2，可以通过使用选通信号Q选通或掩蔽从信号B1至B3生成单个选通信号432c-1至432c-3、432d-1至432d-3、Q1至Q3。选通信号Q可以由一个或更多个处理器414生成，例如通过使用以1/TR的频率运行的时钟，其中TR是如上所述的重复时间。说明性地，一个或更多个处理器414可以被配置成通过使用与确定发光设备400的重复率的时钟信号相同的时钟信号来生成选通信号416。
时钟可以触发具有脉冲串持续时间TT的定时器(单稳态触发器)。选通可以如图4B所示在驱动器电子设备内部执行，或者如图4E和图4F所示在驱动器电子设备外部执行。
图4E和图4F各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备400。图4E和图4F示出了发光设备400的可能配置，以实现驱动器电子设备外部的选通(例如，通过与门的快速开关)。
根据各个方面，如图4E所示，每个部分光源402可以与相应的开关434相关联。发光设备400可以包括多个开关434，每个开关与相应的部分光源402耦接(例如，每个开关提供相关联的部分光源402与电源之间的可开关连接，未示出)。在图4E的示例性配置中，发光设备400可以包括与部分光源402-1、402-2、402-3中的相应一个部分光源相关联的第一开关至第三开关434-1、434-2、434-3。选通信号416可以包括针对每个开关与电源(例如，电源可以是LIDAR模块、例如LIDAR模块200的控制电路的一部分)连接或断开连接相关联的部分光源的相应指令。
使用图4E中的配置，可以通过信号控制开关434，例如通过相应的信号控制开关434-1至434-3、S1至S3，实现由一个信号选通另一信号，以生成单独的选通信号Q1至Q3。
在各个方面，开关434可以被配置成快速开关。作为示例，如图4F所示，可能的实现方式可以包括使用逻辑门。说明性地，至少一个开关434(在一些方面，每个开关434)可以被实现为逻辑门436，诸如与门(例如，在该示例性配置中的第一与门至第三与门436-1、436-23、436-3、G1至G3)。与门是用于加性光学方法的快速开关的示例，并且其他类型的逻辑门可以提供用于以快速方式选择性地导通或关断部分光源的相同功能。
在关于图4A至图4E描述的发光设备400的配置中，可以(光学地)增加几个分支的光学功率，以创建具有期望的信号水平(例如，期望的幅度)的光输出(光信号406)。该方法可以被称为“加性光学二进制功率调制”，因为整体光输出可以通过以二进制方式添加具有强度的光来组成，以创建期望的光输出。
将参照图5A至图5J描述被称为“减性光学方法”的不同的方法。除了增加光，初始光束也可以被“分割”成多个光束(例如，强度分布以二进制方式布置)。通过在光路的相应“分支”中吸收或重定向光束中的一些光束，可以实现“减性光功率调制”。
减性光学方法可以用表3中的示例性数值来说明(例如，假设与关于表2描述的相同的功率水平和效率)，例如对于使用三个分支和75％效率生成8个强度水平的示例性场景。
| 水平 | B3 | B2 | B1 | 累计所生成的光学功率(W) | 光学发射脉冲功率(W) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 14 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 14 | 1.5 |
| 2 | 0 | 1 | 0 | 14 | 3 |
| 3 | 0 | 1 | 1 | 14 | 4.5 |
| 4 | 1 | 0 | 0 | 14 | 6 |
| 5 | 1 | 0 | 1 | 14 | 7.5 |
| 6 | 1 | 1 | 0 | 14 | 9 |
| 7 | 1 | 1 | 1 | 14 | 10.5 |
表3
图5A以示意图示出了根据各个方面的发光设备500。发光设备500可以被配置为图2中描述的发光设备202，例如，发光设备500可以是发光设备202的示例性配置(例如，关于图4A至图4F描述的配置的附加或替选)。图5A示出了“减性光学二进制功率调制”的概念。
发光设备500可以包括被配置成发射光(例如，光信号，本文中也称为“光束”，或简称为“束”)的光源502。光源502可以被配置为光源202和/或关于图2和图4A至图4F中描述的(部分)光源402之一。光源502可以是LIDAR模块的光源的示例，例如LIDAR模块200的光源210的示例。作为示例，光源502可以包括被配置成发射激光的激光二极管504(D1)。光源502还可以包括被配置成驱动激光二极管504的驱动电路506(DE1)，例如被配置为关于图2和图4A至图4F描述的驱动电路212、410。驱动电路506可以是LIDAR模块的驱动电路的示例，例如LIDAR模块200的驱动电路212的示例。
发光设备500可以包括光束分割设备508，该光束分割设备508被配置成将由光源502发射的光分割成多个部分光信号510。光束分割设备508可以被配置成接收由光源502(例如，由激光二极管504)发射的光，并且将所接收的光分布至多个分支中，每个分支与相应的部分光信号510相关联。
在图5A的配置中，发光设备500可以包括或可以连接至一个或更多个处理器512(例如，被配置为一个或更多个处理器206和/或一个或更多个处理器414)。在各个方面，一个或更多个处理器512可以是LIDAR模块(例如，LIDAR模块200)的控制电路的一部分。一个或更多个处理器512可以被配置成例如经由控制信号514(CS)来控制光源502(例如，驱动电路506)。控制信号514可以被配置成控制光源502(例如，激光二极管504)是否生成光。
发光设备500还可以包括光学布置520(本文中也称为光学布置OX1)，该光学布置520被配置成吸收或重定向多个部分光信号510中的一个或更多个部分光信号。说明性地，光学布置520可以被配置成通过光学地控制哪个(以及多少个)部分光信号510有助于生成由发光设备500发射的光信号516来提供部分光信号510的期望的组合。光学布置520可以被配置成根据将被编码在所发射的光信号516中的符号序列(例如，根据所编码的符号序列208)来吸收或重定向多个部分光信号510中的一个或更多个部分光信号。在各个方面，一个或更多个处理器512可以被配置成控制光学布置520，以控制部分光信号510的组合，如下面进一步详细描述的。
光学布置520可以包括一个或更多个光学部件，以提供光学“减性”功能。在图5A的示例性配置中，光学布置520可以包括初级光学设备522、光吸收设备524和次级光学设备526。应当理解，本文中描述的光学布置520的配置是示例性的，以说明减性光学方法，并且光学布置520可以包括相对于所示的部件的附加的、较少的或可替选的部件，只要整体配置提供控制部分光信号510的组合以提供所发射的光信号516。
初级光学设备522可以被光学地布置在光吸收设备524的上游，并且可以被配置成收集由光源502发射的光(例如，可以被配置成收集由光束分割设备508分割的多个部分光信号510)。初级光学设备510可以是光学布置520的第一元件(相对于入射光的最光学上游元件)。
次级光学设备526可以被光学地布置在光吸收设备524的下游，并且可以被配置成组合部分光信号(未被光吸收设备524吸收或重定向的部分光信号)以提供所发射的光信号516。
光吸收设备524可以是被配置成接收多个部分光信号510(例如，由初级光学设备522收集的)的可控光吸收设备。光吸收设备524可以被配置成可控地吸收或重定向部分光信号510中的一个或更多个部分光信号。
说明性地，关于图2的描述，控制发光设备500组合多个部分信号可以包括根据所编码的符号序列(例如，序列208)控制光吸收设备524。作为示例，光吸收设备524可以包括液晶设备(例如，液晶偏振光栅)或数字镜设备。下面将进一步详细描述光吸收设备524的配置。
以说明的方式，光学布置520的操作可以描述如下。初级光学设备522可以收集由光源502发射的光。此后，光可以被光吸收设备524(本文中也称为光吸收元件LAE)部分或完全吸收或重定向。光吸收设备524可以例如通过类似于LCD(液晶显示器)、DMD(数字镜设备，也称为数字光处理设备(DLP)设备)或LCPG(液晶偏振光栅)的液晶设备/元件/矩阵来实现。DMD和LCPG可以被配置(例如，被控制)成重定向所接收的光(例如，朝向光吸收区域)。光吸收设备524可以由一个或更多个处理器512例如经由信号线518(Q1、…、Qn)控制。剩余的光然后被次级光学设备526(SO)收集，并最终被引导和形成，创建离开发光设备500(例如，离开LIDAR模块)的光束516。
在下文中，一般可以参照光吸收设备524的光吸收区域或光吸收段。光吸收区域或光吸收段可以描述被配置成直接吸收光的部分(例如，在光吸收设备524包括液晶设备/元件/矩阵的情况下)和被配置成将光重定向至光吸收区域上的部分(例如，在光吸收设备524包括DLP或LCPG的情况下)。
图5B、图5C、图5D、图5E各自以示意图示出了根据各个方面的相应的光吸收设备530b、530c、530d、530e。这些光吸收设备530b、530c、530d、530e可以是光吸收设备524的示例性配置。
光吸收设备530b、530c、530d、530e可以包括(例如，可以被分成)多个段532b、532c、532d、532e。每个段532b、532c、532d、532e可以被配置成在第一状态下吸收或重定向撞击至该段上的光(例如，部分光信号510)，并且被配置成在第二状态下透射撞击至该段上的光(例如，部分光信号510)。说明性地，段532b、532c、532d、532e可以被理解为可切换的光吸收区域，其可以被控制在“吸收状态”与“透明状态”之间，以确定部分光信号510是否有助于整体光信号516的发射。光吸收区域可以与多个部分光信号510沿着其传播的多个分支相关联。
一个或更多个处理器512可以被配置成根据将被编码在所发射的光信号516中的符号序列(例如，根据编码序列208)控制多个段532b、532c、532d、532e处于相应的第一状态或第二状态。一个或更多个处理器512可以被配置成控制多个段532b、532c、532d、532e，以根据部分光信号510的期望的组合吸收、重定向各个部分光信号510或让各个部分光信号510通过。
在各个方面，一个或更多个处理器512可以被配置成向光吸收设备530b、530c、530d、530e提供选通信号(例如，多个选通信号Q1、…、Qn)(例如，每个段或每个光吸收区域的一个选通信号)，以控制多个段532b、532c、532d、532e的切换。说明性地，一个或更多个处理器可以被配置成生成表示哪些段532b、532c、532d、532e在第一状态下切换以及哪些段532b、532c、532d、532e在第二状态下切换的选通信号，并且可以被配置成通过使用选通信号(例如，经由信号线518提供)来控制光吸收设备530b、530c、530d、530e。
段532b、532c、532d、532e的数量和配置(例如，尺寸)可以根据光源502发射的光来调节。应当理解，图5B至图5E中所示的段532b、532c、532d、532e的数量和配置是示例性的，并且只要可以确保对所发射的光的期望的控制范围，就可以提供其他数量/配置。
在各个方面，段的数量可以根据光吸收设备532b、532c、532d、532e(例如，液晶设备/元件/矩阵、DMD、LCPG等)的所选择的实现方式。仅作为数值示例，多个段532b、532c、532d、532e可以包括从2到20的范围内的多个段，例如从4到16的范围内的多个段。应当理解，多个段532b、532c、532d、532e可以包括任何合适数量的段，例如，取决于实现方式，也可以超过50个、或超过100个、或超过1000个段。
图5B和图5C可以涉及在矩形光束的情况下的光吸收设备530b、530c的配置。
在矩形光束具有均匀的强度分布(说明性地，在整个矩形光束上恒定的强度)的情况下，可以提供具有段的规则分布的光吸收设备530b。例如，如图5B所示，具有四个可控区域(四个可控段532b A1至A4)的光吸收设备530b可以提供具有16个强度水平的光的调制。十六个水平可以包括“无光”水平和“全光”水平。在图5B和图5C的配置中，至少一个段532b、532c(例如，每个段532b、532c)可以具有矩形形状。
“二进制概念”可以如下来提供，通过选择矩形段532b的长度(例如，第一段532b-1A1的第一长度L1、第二段532b-2A2的第二段L2、第三段532b-3A3的第三长度L3和第四段532b-4A4的第四长度L4，假设针对每个段的相同的宽度W(相同的高度))，
L4＝2x L3，
L3＝2x L3，
L2＝2x L1。
第二段532b-2的长度L2可以是第一段532b-1的长度L1的两倍。第三段532b-3的长度L3可以是第二段532b-2的长度L2的两倍。第四段532b-4的长度L4可以是第三段532b-3的长度L3的两倍，等等。换句话说，在一些方面，不同的段532b可以具有不同的表面积(例如，以因子2变化)。第一段532b-1可以具有第一表面积，第二段532b-2可以具有第二表面积，第三段532b-3可以具有第三表面积，等等。第二表面积可以大于第一表面积，第三表面积可以大于第二表面积，等等。作为示例，第二表面积可以是第一表面积的至少两倍大(例如，正好两倍大)，第三表面积可以是第二表面积的至少两倍大(例如，正好两倍大)，等等。
作为示例性场景，可以针对光吸收设备530b包括LCD的情况描述减性方法。一个或更多个处理器508(例如，控制电路)可以控制4个强度位(以提供16个水平)。强度位B1至B4可以被分配给相应的区域532b1、532b-2、532b-3、532b-4(A1至A4)。使位B1至B4“导通”(例如，该位的逻辑值为“1”)可以包括使对应的控制线Q1至Q4(例如，控制线518的对应线)“导通”，从而使相应的区域A1至A4在相应的脉冲持续时间TP内“导通”。在该脉冲时间期间，LCD的相应区域(“导通”区域)可以对光透明。在其他时间点(当“关断”时)，这些区域可以吸收入射光。
在矩形光束不均匀的情况下(例如，在其具有不均匀的强度分布的情况下)，矩形段532c的分布可以相应地适配，如图5C所示。可以提供包括具有相同尺寸的段的光吸收设备530c(例如，LCD)。作为示例，如图5C所示，光吸收设备530c可以包括构成光吸收区域A1至A4的15个部段。说明性地，光吸收设备530c可以包括多个段532c，并且被设置在光吸收设备530c的不同部分中的段532c可以彼此相关联以(实际上)形成光吸收区域。一个或更多个第一段532c-1可以形成第一光吸收区域A1，一个或更多个第二段532c-2可以形成光吸收区域A2，等等。在沿着矩形的长轴的线性强度梯度的情况下，图5C所示的布局可以提供具有匹配强度水平的强度调制光。
在图5C的配置中，根据各个方面，段532c可以具有相同的长度(L1)。多个段中的每个段532c具有与多个段中的其他段532c相同的表面积(第一表面积可以等于第二表面积、等于第三表面积等)，例如假设针对每个段相同的宽度W。光吸收区域的总表面积可以由相关段532c的数量来限定。
图5D和图5E可以涉及在圆形光束的情况下的光吸收设备530d、530e的配置。在这种配置中，至少一个段530d、530e可以具有圆形形状(例如，光吸收设备530d、530e的中心段)。至少一个段530d、530e可以具有环形形状(例如，每个段，或者除了中心段之外的每个段，作为示例)。
在具有均匀的强度分布(整个光束上的恒定强度)的圆形光束的情况下，光吸收设备500d可以如图5D所示成形。在具有不均匀的(换句话说，不均一的)强度分布的圆形光束的情况下，光吸收设备500e可以如图5E所示成形。
对于具有覆盖n位(说明性地，具有n个分支)的动态范围的外半径R的光吸收设备530d，可以根据以下公式选择用于同心段中的每个同心段的n个半径Rk，
(2)其中k∈{1,…,n}
通过根据等式(2)选择半径，分别限定的区域A1、…、An可以提供二进制顺序A2＝2x A1，A3＝2 x A2、…、An＝2 x A(n-1)。说明性地，如关于图5B所描述的，在图5D的配置中，第一段532d-1可以具有第一表面积，第二段532d-2可以具有第二表面积，第三段532d-3可以具有第三表面积，等等。第二表面积可以大于第一表面积，第三表面积可以大于第二表面积，等等。作为示例，第二表面积可以是第一表面积的至少两倍大(例如，正好两倍大)，第三表面积可以是第二表面积的至少两倍大(例如，正好两倍大)，等等。第一段532d-1可以具有第一半径R1，第二段532d-2可以具有第二半径R2，等等。
如上面关于图5C中的矩形布置所描述的，在光分布不同于均匀分布的情况下，例如由于制造中的公差，可以提供将环(段532e)细分为更小的环(例如，具有相同的表面积，参见图5E)，然后这些更小的环共同创建区域A1至An。说明性地，光吸收设备530e可以包括多个段532e，并且设置在光吸收设备530e的不同部分中的段532e可以彼此相关联以(实际上)形成光吸收区域。一个或更多个第一段532e-1可以形成第一光吸收区域A1，一个或更多个第二段532e-2可以形成光吸收区域A2，等等。
对于具有覆盖n位(说明性地，具有n个分支)的动态范围的外半径R的光吸收设备530e，可以根据以下公式选择同心段的2n-1个半径Rk，
(3)其中k∈{1,…,2n-1}
通过根据等式(3)的选择，可以提供如图5E所示的配置(例如，对于示例性情况n＝3)。根据等式(3)限定的半径可以提供相同区域的段532e(例如，环)。这些区域可以以二进制方式集中在一起，以构成区域A1至An。由段532e形成的光吸收区域的整体表面积可以继续遵循二进制顺序A2＝2 x A1、A3＝2 x A2、…、An＝2 x A(n-1)。第一段532e-1可以具有第一半径R1，第二段532e-2可以具有第二半径R2，等等。
在各个方面，光吸收设备可以包括被配置成独立于其状态而吸收光的段，例如可以包括被配置成仅吸收撞击在其上的光的光吸收区域。这种配置例如在图5E中示出，其中光吸收设备530e包括(第四)段532e-4(提供第四光吸收区域A4)，其被配置成独立于其状态来吸收光。(第四)段532e-4可以用于通过用作孔径来限制光束。
将参照图5F至图5J描述发光设备和光吸收设备(例如，发光设备500和光吸收设备524)的其他可能配置。
图5F以示意图示出了根据各个方面的发光设备500。
通常，成本有效的光吸收元件可能具有较差的时间反应性，例如关于可实现的切换速度的较差的时间反应性。这种较差的时间反应性也可以被称为较差的动态性能。在各个方面中，如图5F所示，可以经由选通信号534(Q)电地执行选通(经由选通信号线534提供)。说明性地，在一些方面，一个或更多个处理器512可以被配置成向光源502(例如，向驱动电路506)提供选通信号534。在这种配置中，驱动电路506(驱动电路506)可以具有合适的时间反应性(例如，实现通过激光二极管504，D1的电流的快速上升和下降时间)。
在电地实现选通的情况下，在控制光吸收元件520时，可以省去“无光”水平，例如状态B1＝B2＝B3＝0，因为它可以由光源502直接提供，例如，可以通过将选通信号534恒定地保持在限定该状态的水平(例如，恒定地为零)来实现创建无光输出。
否则冗余状态B1＝B2＝B3＝0然后可以用于几乎无成本地将动态范围扩展一个水平。对于具有八个强度水平和电选通的示例性情况，该方法在
表4和图5G至图5I中示出。
| 水平 | B3 | B2 | B1 | Q | 累计所生成的光学功率(W) | 光学发射脉冲功率(W) |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 14 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 0-＞1-＞0 | 14 | 1.31 |
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0-＞1-＞0 | 14 | 2.63 |
| 3 | 0 | 1 | 0 | 0-＞1-＞0 | 14 | 3.94 |
| 4 | 0 | 1 | 1 | 0-＞1-＞0 | 14 | 5.25 |
| 5 | 1 | 0 | 0 | 0-＞1-＞0 | 14 | 6.56 |
| 6 | 1 | 0 | 1 | 0-＞1-＞0 | 14 | 7.88 |
| 7 | 1 | 1 | 0 | 0-＞1-＞0 | 14 | 9.19 |
| 8 | 1 | 1 | 1 | 0-＞1-＞0 | 14 | 10.50 |
表4
图5G、图5H和图5I各自以示意图示出了根据各个方面的光吸收设备530g、530h、530i。这些光吸收设备530g、530h、530i可以是光吸收设备524的示例性配置。光吸收设备530g、530h、530i可以包括多个段532g、532h、532i。
在各个方面，光吸收设备530g、530h、530i可以包括被配置成独立于其状态而透光的段532g-0、532h-0、532i-0，例如，光吸收设备可以包括作为布置的一部分的透光区域A0。说明性地，光吸收设备530g、530h、530i可以被配置为关于图5C至图5E描述的光吸收设备530c、530d、530e，加上透明段532g-0、532h-0、532i-0。在各个方面，透明段532g-0、532h-0、532i-0可以是中心段(例如，可以设置在光吸收设备530g、530h、530i的几何中心)。在各个方面，如图5G所示，透明段532g-0可以具有与其他段相同的长度L1和宽度W(以及相同的面积)。
作为示例，区域A0可以通过液晶设备的始终导通并且具有与区域A1相同大小的区域来实现。通过液晶设备而不是通过“整体”实现A0，液晶设备在其导通的区域中固有的少量吸收也适用于区域A0。这可以提供制造公差不会损害所提出方案的二进制性质的优点。
附加区域A0的存在可以将可用分辨率增加一个状态。这可以提供相对于先前概述的方法(例如，在图5B至图5D中所示)的改进，在n较小的情况下(说明性地，在位数小、例如小于3位的情况下)改进可能是大的。作为数值示例，对于具有从0到3的原始状态的n＝2(步长为33％)的分辨率改进可以改进到步长为25％。作为另一数值示例，对于n＝4，改进可以从1/(2n–1)＝1/7＝14.29％的步长到1/(2n)＝1/8＝12.5％。
如图5H所示，在具有均匀的强度分布的圆形光束的情况下，光吸收设备530h可以如关于图5D所示的光吸收设备530d描述的成形。如图5I所示，在具有不均匀的强度分布的圆形光束的情况下，光吸收设备530i可以如关于图5E所示的光吸收设备530e描述的成形。
对于光吸收设备530h，可以根据以下公式选择半径，
(4)其中k∈{0,…,n}
透明段532i-0可以具有半径R0，第一段532i-1可以具有第一半径R1，第二段532i-2可以具有第二半径R2，等等。
对于光吸收设备530i，可以根据以下公式选择半径，
(5)其中k∈{0,…,2n-1}
透明段532i-0可以具有半径R0，第一段532i-1可以具有第一半径R1，第二段532i-2可以具有第二半径R2，等等。
表5和表6分别示出了对于选项1(图5D和图5H所示的光吸收设备530d(无电选通)、530h(具有电选通))和对于选项2(图5E和图5I所示的光吸收设备530e(无电选通)、530i(具有电选通))，对于n＝3和n＝4的比率Rk/R的示例性数值。
表5
| 电选通 | 否 | 否 | 是 | 是 |
| 选项 | 1 | 2 | 1 | 2 |
| k | ||||
| 0 | - | - | 0.25 | 0.25 |
| 1 | 0.258199 | 0.258199 | 0.353553 | 0.353553 |
| 2 | 0.447214 | 0.365148 | 0.5 | 0.433013 |
| 3 | 0.68313 | 0.447214 | 0.707107 | 0.5 |
| 4 | 1 | 0.516398 | 1 | 0.559017 |
| 5 | - | 0.57735 | - | 0.612372 |
| 6 | - | 0.632456 | - | 0.661438 |
| 7 | - | 0.68313 | - | 0.707107 |
| 8 | - | 0.730297 | - | 0.75 |
| 9 | - | 0.774597 | - | 0.790569 |
| 10 | - | 0.816497 | - | 0.829156 |
| 11 | - | 0.856349 | - | 0.866025 |
| 12 | - | 0.894427 | - | 0.901388 |
| 13 | - | 0.930949 | - | 0.935414 |
| 14 | - | 0.966092 | - | 0.968246 |
| 15 | - | 1 | - | 1 |
表6
在各个方面，透明段532g-0、532h-0、532i-0(A0)可以由一个或更多个处理器512(例如，由控制电路)寻址，例如，一个或更多个处理器512可以被配置成控制透明段532g-0、532h-0、532i-0吸收光。这可以改善光吸收设备530g、530h、530i内部的热扩散。光吸收设备530g、530h、530i内所吸收的光的能量可以导致光吸收设备的加热。由于升高的温度可能会缩短元件寿命，适当的热管理是重要的，并且与对于具有矩形形状区域的光吸收设备相比，对于具有圆形形状区域的光吸收设备可能甚至更关键。
图5J以示意图示出了根据各个方面的发光设备500。
在图5J中的发光设备500的配置中，透明段(例如，关于图5G至图5I描述的透明段532g-0、532h-0、532i-0(A0))可以由一个或更多个处理器512经由相应的(专用的)信号线518-0(B0)寻址。
每当设置不均匀的功率水平(说明性地，将关断区域A1的功率水平)时，一个或更多个处理器512可以被配置成定期翻转A0和A1(例如，基于系统时钟，或者以整个图像的一行的重复频率)。说明性地，一个或更多个处理器512可以被配置成交替地导通和关断A0和A1，使得两个区域中的一个是透明的，而另一个是吸收的。
附加的或可替选的选项，在某些方面，A0可能只有A1的一半大小。与经由B0的寻址相结合，这可以提供具有双倍分辨率的设置。改进的分辨率可能会“换取”稍差的热行为。
作为关于图4A至图5J描述的“光学方法”的附加或替选，发光设备可以根据“电方法”来配置，用于提供具有期望的调制的所发射的光信号，如下面进一步详细描述的。关于图6A至图6C描述了“减性电方法”，关于图7A至图7K描述了“加性电方法”。应当理解，图6A至图7K所示的发光设备的配置是示例性的，以说明电方法的原理，并且发光设备可以包括相对于所示元件的附加的、较少的或可替选的部件，被配置成提供期望的“减性”或“加性”功能。
图6A、图6B和图6C各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备600a、600b、600c。发光设备600a、600b、600c可以被配置为图2中描述的发光设备202，例如，发光设备600a、600b、600c可以是发光设备202的示例性配置(例如，关于图4A至图5J描述的配置的附加或替选)。
发光设备600a、600b、600c可以包括被配置成发射光(例如，光信号)的光源602a、602b、602c。光源602a、602b、602c可以被配置为图2中描述的光源210，例如，作为关于图4A至图4F描述的(部分)光源402之一。作为示例，光源602a、602b、602c可以是或可以包括被配置成发射激光的激光二极管(D1)(或多个激光二极管，例如激光二极管的阵列或堆叠)。
电方法可以包括用于驱动光源602a、602b、602c的驱动电路的适配。
发光设备600a、600b、600c可以包括(适配的)驱动电路604a、604b、604c，驱动电路被配置成驱动光源602a、602b、602c，例如被配置成向光源602a、602b、602c提供电信号。所发射的光信号的信号水平可以取决于提供给光源602a、602b、602c的电信号的信号水平。说明性地，用于驱动光源602a、602b、602c的电信号的调制可以提供所发射的光信号的期望的调制。驱动电路604a、604b、604c可以是LIDAR模块的驱动电路的示例，例如LIDAR模块200的驱动电路212的示例。
取决于驱动电路604a、604b、604c的配置，电信号可以包括电流信号(例如，电流脉冲)、电压信号(例如，电压脉冲)或功率信号(例如，功率脉冲)，如下面进一步详细描述的。功率信号或功率脉冲可以理解为传送至光源602a、602b、602c的每单位时间的能量。
发光设备600a、600b、600c可以包括一个或更多个处理器606a、606b、606c，一个或更多个处理器606a、606b、606c被配置成控制驱动电路604a、604b、604c，例如控制电信号的调制。一个或更多个处理器606a、606b、606c可以被配置为一个或更多个处理器206(和/或一个或更多个处理器414、512)，例如可以是一个或更多个处理器206的示例性配置。
在各个方面，驱动电路604a、604b、604c可以被配置成使得电信号被分割成多个部分电信号。控制发光设备600a、600b、600c组合多个部分信号可以包括一个或更多个处理器606a、606b、606c被配置成控制驱动电路604a、604b、604c组合多个部分电信号。说明性地，一个或更多个处理器606a、606b、606c可以被配置成控制哪些部分电信号有助于驱动光源602a、602b、602c发射光信号。
在各个方面，驱动电路604a、604b、604c可以包括被配置成生成电信号的电能源608a、608b、608c。作为示例，电能源608a、608b、608c可以是或包括电流源(图6A)、电压源(图6B)或电源(图6C，例如RF电源)。驱动电路604a、604b、604c可以包括分割电路610a、610b、610c，分割电路被配置成将电信号分割成多个部分电信号。
以说明的方式，类似于“减性光学二进制功率调制”的光学方法，可以提供“减性电二进制功率调制”，其中电脉冲源生成脉冲，脉冲在施加至光源(例如，激光二极管)之前以二进制方式电/电子衰减。
对于被配置成将脉冲(例如，电流、电压、功率)连续分割成两个相同幅度的脉冲的电路和系统，可以存在各种可能性。在下文中，关于图6A至图6C，提供了分割电路610a、610b、610c的可能配置，但是应当理解，其他配置也是可能的。
根据所选择的输出水平，第一脉冲要么对输出信号有贡献，要么被忽略(例如，短路或开路，或者在电阻中耗散)。第二脉冲可以进一步分割成两个脉冲。嵌套/连续分割可以根据应用所需的位数(和分辨率)执行多次。
说明性地，分割电路610a、610b、610c可以被配置成使得第一部分电信号和第二部分电信号彼此处于第一关系，并且使得第二部分电信号和第三部分电信号彼此处于第一关系(并且第四部分电信号和第三部分电信号处于第一关系，等等)。作为示例，第一关系可以包括第一部分电信号具有是第二部分电信号的第二信号水平的二分之一小的第一信号水平(例如，第一幅度)(并且第二信号水平是第三信号水平的二分之一小，等等)。应当理解，作为其他示例，可以提供其他“分割”(其他关系)，例如三分之一或四分之一关系，作为其他示例。
可能存在两种方法来处理该连续分割动作的“最后”“第二脉冲”。
作为第一选项，最后第二脉冲可以与“最后”“第一脉冲”相同地处理，因此选择性地(例如，取决于信号状态“B0”)对输出有贡献或没有贡献。这种配置可以实现关断来自所有分支的所有贡献。使用这种配置，例如通过控制信号线B0、…、Bn(换句话说，可以通过命令信号线B0、…、Bn关断输出)，可以在输出端提供具有零幅度的脉冲。
作为第二选项，最后第二脉冲可以在任何情况下对输出信号有贡献。在这种配置中，可以省去最后第二脉冲的路径中的“开关电路”，从而降低成本和复杂性。这种布置可以包括选通脉冲源以完全关断脉冲(说明性地，生成具有零幅度的脉冲)，例如经由命令脉冲发生器传递脉冲的信号Q的“消隐”。
对于第一选项和第二选项两者，输出脉冲可以在零与全脉冲之间以全脉冲的1/((2n)-1)的步长变化。可以假设全脉冲的幅度基本上等于最初生成的脉冲的幅度减去电路系统的无意损耗。
作为示例性实现方式，在一些方面，分割电路610a、610b可以包括一个或更多个变压器612a、612b，如图6A和图6B所示。一个或更多个变压器612a、612b可以适于提供电信号的所期望的分割。例如，一个或更多个变压器612a、612b的至少一个变压器可以具有1：1的绕组比。例如，一个或更多个变压器612a、612b的至少一个变压器可以具有2：1：1的绕组比。一个或更多个变压器612a、612b的绕组比可以根据将被提供的分割适配。
作为另一示例性实现方式，在一些方面，分割电路610c可以包括一个或更多个功率分割器614c，如图6C所示。每个功率分割器614c可以与相应的部分电信号相关联。在各个方面，每个功率分割器614c可以与相应的可调相位和可调衰减电路624c(AA1至AA3)相关联，其被配置成延迟和/或衰减相应的部分电信号，如下面进一步详细描述的。可以(另外)为最后第二脉冲提供可调相位和可调衰减电路624c AA0。
在各个方面，分割电路610a、610b、610c可以包括多个开关616a、616b、616c(S1、…、S4)。多个开关616a、616b、616c可以被配置成连接或断开连接与部分电信号之一相关联的相应的电路径。说明性地，多个开关616a、616b、616c可以被配置成允许或防止相应的电信号对光源602a、602b、602c处提供的电信号的生成有贡献。
一个或更多个处理器606a、606b、606c可以被配置成通过控制多个开关616a、616b、616c来控制多个部分电信号的组合。一个或更多个处理器606a、606b、606c可以被配置成经由多个信号线628a、628b、628c(例如，每个开关一个信号线，说明性地每“位”一个信号线)来控制多个开关616a、616b、616c。
在各个方面，一个或更多个处理器606a、606b、606c可以被配置成生成表示哪些开关606a、606b、606c将被激活以连接相应的电路径的选通信号(Q)，并且可以被配置成通过使用选通信号来控制多个开关606a、606b、606c。说明性地，分割电路610a、610b、610c可以沿着每个电路径提供具有相应的信号水平的相应的部分电信号(例如，其中不同部分电信号之间的因子为2)，并且控制开关616a、616b、616c可以提供控制哪些部分电信号有助于驱动光源602a、602b、602c以提供所发射的光信号的期望的调制。一个或更多个处理器606a、606b、606c可以被配置成经由选通信号线630a、630b、630c提供选通信号(Q)。在各个方面，选通信号线630a、630b、630c也可以由一个或更多个处理器606a、606b、606c用于提供(到电能源608a、608b、608c的)触发信号，并且也可以理解为触发信号线。
图6A中的示例性配置示出了通过电流分割的具有n＝2的减性电二进制功率调制。驱动电路604a可以生成具有3个幅度水平的脉冲，并且附加的(第四)水平可以为零(说明性地，根本没有光输出)。在图6A中的配置中，可以选择具有n＝2位的步长的脉冲幅度，导致总共4个可能的水平。
由来自一个或更多个处理器606a(控制CTL)的信号Q触发，电流源608a(I1)可以生成脉冲。在图6A的曲线图618a中示出了这样的脉冲的示例性脉冲波形。
绕组比为1：1的第一变压器612a(TR2)可以将输入电流分割成两个相等幅度的电流。在各个方面，两个绕组的导线可以一起缠绕在芯体上(所谓的双线缠绕)。这可以在第一变压器612a(TR1)的两个绕组之间提供良好的耦接。上绕组中的电流可以流过第一二极管620a(D31)，然后流过光源602a(激光二极管D1或激光二极管的堆叠)，然后流回光源608a，除非相应的开关616a(S3)闭合。在相应的开关616a(S3)闭合的情况下，则电流可以流过开关616a(S3)直接流回电源608a。第一二极管620a(D31)可以反向偏置，并且可以阻挡任何可能来自光源602a的电流，允许电路的其他分支向光源602a馈送。
第一变压器612a(TR2)的下绕组中的电流被第二变压器612a(TR1)分割成从第二变压器612a(TR1)的上绕组和下绕组流出的两个相等幅度的电流。由于在这种配置中，从第二变压器612a(TR1)的下绕组流出的电流可以是根据以上描述的“最后第二脉冲”，因此可以省去相应的开关616a(S1)，因为“完全黑暗”(没有电流通过光源602a)可以通过信号Q的“消隐”来实现(如针对以上第二选项所描述的)。
在存在开关616a(S1)的情况下，它可以不时地与另一开关616a(S2)交换其功能，例如，如关于可寻址A0以及A0与A1的切换所描述的。这可以提供电路系统的更好的热均匀性。
图6B中的示例性配置示出了通过电压分割的具有n＝3的减性电二进制功率调制。
电路604b可以被配置成生成具有7个幅度水平的脉冲，并且附加的(第八)水平可以是零(说明性地，根本没有光输出)。可以选择具有n＝3位的步长的脉冲幅度，导致总共8个可能的水平。
由来自一个或更多个处理器606b(控制CTL)的信号Q触发，电压源608b(V1)可以生成脉冲。例如绕组比为2：1：1的第一变压器612b(TR3)可以在其两个次级绕组上将输入电压分割成两个相等幅度的电压。在各个方面，四个导线可以一起缠绕在芯体上，然后其中的两个导线可以串联连接形成初级绕组，另外的两个导线可以形成两个次级绕组。这种配置可以在绕组之间提供良好的耦接。上次级绕组的电压可以被选择为由连接到该绕组的相应的开关616b(S4)施加到光源602b(激光二极管D1)的电压的一部分。在下次级绕组上生成的电压可以馈送第二变压器612b(TR2)的初级绕组以进一步分割。所有变压器的所选择的次级绕组的电压可以加起来成为施加至光源602b的电压。
可以省去(例如，反向偏置的)二极管620b(D2)(例如，假设理想部件)。如果存在，二极管620b(D2)可以被配置成保护光源602b免受可能由振铃效应潜在生成的反向电压的影响。
如关于图6A中的电流分割设置所描述的，例如，与“最后第二脉冲”相关联的开关616b(S1)，说明性地，与第三(例如，在这种配置中的最后)变压器612b(TR1)的下次级绕组相关联的开关616b(S1)可以被省去，或者，如果存在，用于提供热均匀性，作为示例。
图6C中的示例性配置示出了通过功率分割的具有n＝3的减性电二进制功率调制。
电路604c可以被配置成生成具有7个幅度水平的脉冲，并且附加的(第八)水平可以是零(说明性地，根本没有光输出)。可以选择具有n＝3位的步长的脉冲幅度，导致总共8个可能的水平。
由来自一个或更多个处理器606c(控制CTL)的信号Q触发，电源608c(P0)可以生成脉冲。电源608c在本文中也可以被称为脉冲电源或脉冲电源发生器。电源608c(P0)可以被配置成提供具有限定量的能量的脉冲，而与所连接的负载无关。脉冲可以由第一功率分割器614c(PS3)分割。功率分割器也可以称为功率分配器。
两个相等幅度的脉冲可以被馈送至与第一功率分割器614c(PS3)相关联的开关616c(S3)，或者被馈送至第二功率分割器614c(PS2)。基于提供给与第一功率分割器614c(PS3)相关联的开关616c(S3)的信号B3，开关616c(S3)或者将脉冲转储至第一虚拟负载622c(DL3)中，或者将其馈送至相应的(第一)可调相位和可调衰减电路624c(AA3)中。
可调相位和可调衰减电路624c可以被配置成延迟脉冲以及衰减脉冲。作为示例性实现方式，可调相位和可调衰减电路可以包括延迟线、功率电阻器和阻抗匹配网络。
这两种功能，例如操纵RF信号的幅度和相位，可以允许以如下方式调谐电路，即在由功率组合器626c(PC1至PC3)创建最终输出脉冲之后，每个分支将相应的功率部分真正贡献给总脉冲。然后，输出脉冲可以被馈送至光源602c(激光二极管D1)。在各个方面，可以提供阻抗匹配网络，使得理想情况下脉冲的全部功率可以被光源602c吸收(并且没有功率反射回电源608c)。
将关于图7A至图7K描述基于多个部分电信号的“加性”组合的附加或可替选的“电方法”。以说明的方式，类似于减性电二进制功率调制，加性方法可以包括将源自电路的多个分支(每个分支包括电能源)的电聚合成“最终”电脉冲，“最终”电脉冲然后被提供给光源(例如，激光二极管)，从而发射期望的光学脉冲。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E、图7F、图7G和图7H各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备700a、700b、700c、700d、700e、700f、700g、700h(在下文中，700a至700h)。发光设备700a至700h可以被配置为图2中描述的发光设备202，例如，发光设备700a至700h可以是发光设备202的示例性配置(例如，关于图4A至图6C描述的配置的附加或替选)。
发光设备700a至700h可以包括被配置成发射光(例如，光信号)的光源702a、702b、702c、702d、702e、702f、702g、702h(在下文中，702a至702h)。光源702a至702h可以被配置为图2中描述的光源210，例如，作为关于图4A至图4F描述的(部分)光源402之一。作为示例，光源702a至702h可以是或可以包括被配置成发射激光的激光二极管(D1)(或多个激光二极管，例如激光二极管的阵列或堆叠)。
加性电方法可以包括用于驱动光源702a至702h的驱动电路的适配。
发光设备700a至700h可以包括(适配的)驱动电路704a、704b、704c、704d、704e、704f、704g、704h(在下文中，704a至704h)，驱动电路被配置成驱动光源702a至702h，例如被配置成向光源702a至702h提供电信号。驱动电路704a至704h可以是LIDAR模块的驱动电路的示例，例如LIDAR模块200的驱动电路212的示例。
在根据加性电方法的配置中，驱动电路704a至704h可以包括多个电能源706a、706b、706c、706d、706e、706f、706g、706h(例如，多个电流源、和/或多个电压源、和/或多个电源、和/或多个能量存储元件)，在下文中706a至706h。每个电能源706a至706h可以被配置成生成相应的部分电信号。说明性地，加性电方法可以基于控制哪个(以及多少个)电能源706a至706h提供用于驱动光源702a至702h的相应的电信号。在各个方面，多个电能源706a至706h可以彼此串联连接。在其他方面，多个电能源706a至706h可以彼此并联连接。一般来说，对于加性电二进制功率调制，可以区分两种基本方法或电路类型：对最终电脉冲有贡献的源的串联连接或并联连接。应当理解，还可以提供串联连接和并联连接的源的组合。
在各个方面，每个电能源706a至706h可以被配置成提供具有与由其他电能源706a至706h提供的其他部分电信号的信号水平不同的信号水平的相应的部分电信号。说明性地，多个电能源706a至706h可以以如下方式配置，即每个电能源生成具有特定信号水平(例如，电流值、电压值、幅度值)的电信号。这种配置可以允许通过选择哪些电能源706a至706h是活动的，在光源702a至702h处提供具有期望的信号水平的(组合的)电信号，从而实现二进制调制(以与如上所述表2中的光学方法类似的方式)。
如上所述，对于光学方法和减性电方法，可以提供与不同的电能源706a至706h相关联的信号水平之间的定义关系，使得可以对在光源702a至702h处提供的电信号施加所定义的调制。第一电能源可以与第一信号水平相关联，第二电能源可以与第二信号水平相关联，第三电能源可以与第三信号水平相关联，等等。第一信号水平可以与第二信号水平处于第一关系，第二信号水平可以与第三信号水平处于第一关系，等等。
作为示例，第一关系可以包括第一信号水平是第二信号水平的二分之一小、第二信号水平是第三信号水平的二分之一小等。应当理解，可以提供其他关系，例如三分之一或四分之一关系，作为其他示例。
发光设备700a至700h可以包括(或者可以连接至)一个或更多个处理器708a、708b、708c、708d、708e、708f、708g、708h(例如，被配置为一个或更多个处理器206，例如控制电路CTL的一部分)，在下文中708a至708h。根据加性电方法，控制发光设备700a至700h组合多个部分信号可以包括一个或更多个处理器708a至708h被配置成控制多个电能源706a至706h生成相应的部分电信号。
在各个方面，一个或更多个处理器708a至708h可以被配置成生成表示哪些电能源706a至706h要激活以发射相应的部分电信号的选通信号，并且可以被配置成通过使用选通信号(例如，经由一个或更多个选通信号线710a、710b、710c、710d、710e、710f、710g、710h提供给驱动电路704a至704h)来控制多个电能源。在图7C、图7D和图7H的配置中，可以使用信号开关S01至S03(例如，如关于图4E所描述的)，经由选通信号Q(经由选通信号线710c、710d、710h提供)从信号B1至B3(经由信号线714c、714d、714h提供)生成用于控制电能源706c、706d、706h的选通信号Q1至Q3。
在各个方面，每个电能源706a至706h可以与被配置成将相关联的电能源706a至706h与相应的电路径连接或断开连接的相应的开关相关联(例如，连接至相应的开关)。说明性地，发光设备700a至700h可以包括多个开关712a、712b、712c、712d、712e、712f、712g、712h，每个开关被配置成打开或闭合连接电能源706a至706h与光源702a至702h的相应的电路径。
由一个或更多个处理器708a至708h生成的选通信号可以表示哪些开关712a至712h要激活(说明性地，闭合)以将相关联的电能源706a至706h连接至相应的电路径。开关712a至712h的控制可以控制哪些电能源706a至706h可以将相应的电信号传送至光源702a至702h，从而提供所发射的光信号的期望的调制。一个或更多个处理器708a至708h可以经由多个信号线714a、714b、714c、714d、714e、714f、714g、714h(例如，每个开关一个信号线，例如每“位”一个信号线)来控制开关712a至712h。在各个方面，选通信号线710a至710h可以用作信号线714a至714h。
在各个方面，如图7E至图7H所示，多个电能源702e至702h可以包括至少一个电能存储元件(例如，电感器或电容器)。在一些方面，每个电能源702e至702h可以是或可以包括电能存储元件，例如，多个电能源702e至702h可以包括多个电能存储元件(例如，多个电感器和/或多个电容器)。在这种配置中，相应的部分电信号的生成可以包括电能存储元件的放电。
根据所使用的电能源706a至706h的阻抗(或者在源的串联连接和并联连接的组合的情况下，可以考虑所得到的“拼接”源的阻抗)，串联连接或并联连接在能量效率方面可能更适合(例如，使由电路的一个源提供的能量尽可能少地在另一个源中消耗)。在源706a至706h具有相对低的阻抗的情况下，例如，在可以由电压源很好地建模的源的情况下，可以提供源的串联连接(参见图7A)。在源706a至706h具有相对高的阻抗的情况下，例如电流源的情况下，可以提供并联连接(参见图7B)。
作为示例，图7A中的发光设备700a可以示出具有n＝3(分支BR1至BR3，或“位”)的电路布置，实现特征为具有8个强度水平(例如，水平0可以与根本没有光输出对应)的光脉冲(例如，激光脉冲)的LIDAR发射器。除了电压源706a(V1至V3)的分量值之外，这三个分支可以基本相同。根据期望的输出水平，源706a中的一些源可以串联连接，以构成施加至光源702a(例如，激光二极管)的最终电压。这种方法在本文中可以被称为通过电压聚合的加性电二进制功率调制。
在光源702a在所施加的电压与所发射的光的通量之间具有近似线性特性的情况下，分支的电压可以被选择为先前分支的电压的大约两倍(第二分支的电压V2可以是第一分支的电压V1的两倍，第三分支的电压V3可以是第二分支的电压V2的两倍，等等)：
V2～2x V1，
V3～2x V2。
在真实情况下，激光二极管可能表现为电压源。为了考虑到这种与理想行为的偏离，可以基于用作光源702a的一个或多个激光二极管(例如，激光二极管的串联连接、并联连接或者串联连接和并联连接的组合)来调谐由电压源706a提供的电压信号的最终选择的值。
作为示例，图7B中的发光设备700b可以示出根据通过具有n＝3的电流聚合的加性电二进制功率调制的电路布置，实现特征为具有8个强度水平(例如，水平0可以与根本没有光输出对应)的光脉冲(例如，激光脉冲)的LIDAR发射器。除了电流源706b(I1至I3)的分量值之外，三个分支BR1至BR3可以基本相同。
类似于电压聚合，对于电流聚合，多个电流源706b可以并联连接，以构成提供给光源702b(例如，激光二极管)的电流。根据期望的输出水平，所利用的电流源706b的数量可以可控地变化。
由于激光二极管(和可替选使用的发光二极管)在所施加的电流与所发射的光的通量之间表现出近似线性的特性，分支的电流可以被选择为先前分支的电流的大约两倍(第二分支的电流I2可以是第一分支的电流I1的两倍，第三分支的电流I3可以是第二分支的电流I2的两倍，等等)。
I2～2x I1，
I3～2x I2。
可以基于用作光源702b的一个或多个激光二极管(例如，激光二极管的串联连接、并联连接或串联连接和并联连接的组合)来调谐最终选择的值。
当考虑加性电功率调制时，还需要考虑另一个因素，即源706a至706h的时间特性。
在源706a至706h的特性基本上与时间无关的情况下，开关712a至712h可以用于将源706a至706h与光源702a至702h(例如，与激光二极管)连接和断开连接。基本上与时间无关可以理解为在“加载”源后电压或电流不会随时间显著变化，例如在“理想”电压源或“理想”电流源的情况下。在这种情况下，所得到的光脉冲可以主要由电路系统的开关成形。
在源706a至706h可以被“耗尽”并且仅提供有限量的能量，因此具有时间相关的贡献的情况下，光脉冲的形状不仅由电路系统的开关动作成形，而且还可以受到对“最终”电脉冲有贡献的光源的时间行为的显著影响。
在各个方面，如图7C和图7D中的发光设备700c、700d所示，提供不同量的能量的脉冲源706c、706d可以用于形成施加至光源702c、702d(例如，施加至激光二极管)的聚合脉冲，以创建(激光)光输出脉冲。说明性地，图7C示出了根据通过具有n＝3的能量聚合的加性电二进制功率调制的电路布置，具有全部串联连接的三个分支BR1至BR3，实现了表征具有8个强度水平的光脉冲(例如，激光脉冲)的LIDAR发射器，其中水平0可以与根本没有光输出对应。图7D示出了根据通过具有n＝3的能量聚合的加性电二进制功率调制的电路布置，具有全部并联连接的三个分支BR1至BR3，实现了表征具有8个强度水平的光脉冲(例如，激光脉冲)的LIDAR发射器，其中水平0可以与根本没有光输出对应。
根据期望的输出水平，可以利用相应的源706c、706d来形成聚合脉冲。这种方法在本文中可以被称为通过能量聚合的加性电二进制功率调制。脉冲源706c、706d可以被配置成通过释放先前存储的电容或电感存储的电能来创建电脉冲。
在激光二极管702c、702d在所施加的电脉冲能量与由光脉冲发射的能量之间表现出近似线性特性的情况下，每个脉冲源706c、706d可以被选择为向聚合脉冲提供是前一脉冲源706c、706d的能量的大约两倍的贡献。
在一些方面，激光二极管702c、702d的断开连接(或短路)以结束光生成可以在没有开关或开关动作的情况下进行，因为源706c固有地停止向激光二极管702c、702d提供功率(当放电完成时)。
如上所述，除了脉冲源706c的分量值之外，三个分支BR1至BR3可以基本相同。由每个分支提供的能量可以被选择为是由先前分支提供的能量的大约两倍(第二分支的能量E2可以是第一分支的能量E1的两倍，第三分支的能量E3可以是第二分支的能量E2的两倍，等等)：
E2～2x E1，
E3～2x E3，其中
Vk(t)是相应的脉冲源706c、706d的电压并且Ik(t)是相应的脉冲源706c、706d的电流，并且TP是由脉冲源706c、706d提供的电脉冲的脉冲持续时间。
可以基于用作光源702c、702d的一个或多个激光二极管(例如，激光二极管的串联连接、并联连接或串联连接和并联连接的组合)来调谐最终选择的值。
开关712c、712d(S1、S2和S3)可以用于短路对总脉冲没有贡献的脉冲源706c、706d。在各个方面，在所利用的非活动的脉冲源706c、706d具有低阻抗的情况下，可以省去开关712c、712d(S1、S2和S3)，从而降低复杂性和成本。
如上所述，脉冲源可以使用电容或电感存储的电能来创建电脉冲。在下文中，描述了包括电感存储能量的配置(图7E和图7F)，以及包括电容存储能量的配置(图7G和图7H)。共同的方面可以是发光设备700e至700h包括并联连接的具有限定量的能量的多个脉冲源，如上文所述并在图7D中所示。
作为示例，图7E和图7F中的发光设备700e、700f示出了根据图7D的概念使用电感存储能量的加性电二进制功率调制的电路布置。脉冲源706e、706f可以由电感器L1至L3实现，并且关于图7D描述的开关的功能可以由二极管716e、716f(D1至D3)实现。根据期望的输出水平，电感器706e中的一些电感器可以通过闭合相关联的开关712e、712e来“充电”(相应的信号Qi变为高水平，导通相应的开关Si)。在此期间，通过相应的电感器706e、706f的电流可以线性上升。然后，所有信号Qi可以返回至低水平，从而关断所有开关712e、712f。这可以定义输出脉冲的开始。
通过相应的电感器706e、706f的电流可以继续流动，从而导通相应的二极管716e、716f Di和光源702e、702f(激光二极管D0)。所有先前充电的电感器706e、706f可以自由移动并且将它们的能量转储至光源702e、702f中(并且考虑到非理想元件，该能量的一些少量可以在二极管716e、716f D1至D3中耗散)。
电感器706e、706f L1至L2的电感值的选择可以取决于光源702e、702f(激光二极管D0)的特性。
在激光二极管表现为电阻性的情况下(说明性地，正向电压随二极管正向电流线性增加)，则每个支路可以被配置成提供与先前支路提供的能量相比两倍的能量(L可以表示电感器的相应电感，L1可以是第一电感器的电感，L2可以是第二电感器的电感，等等)，
在激光二极管表现为理想电压源的情况下(说明性地，在它可以由恒定正向电压很好地建模而与二极管电流无关的情况下)，分支B1至B3可以被配置成使得由每个分支提供的电流可以是由先前分支提供的电流的两倍(L可以表示电感器的相应电感，L1可以是第一电感器的电感，L2可以是第二电感器的电感，等等)，
一旦脉冲持续时间TP已经过去，光源702f可以通过附加开关718f S0短路，如图7F所示。这可以限制激光脉冲的长度(持续时间)。
在这种配置中，存储在电感器706f中的剩余能量可以在电感器706f L1至L3、二极管716f D1至D3和开关718f S0中耗散。用于耗散剩余能量的其他选项(未示出)可以包括，例如，耗散大部分能量的缓冲电路，或者通过附加开关布置将所存储的能量反馈至用于对电感器716e、716f充电的电压源720e、720f V0的能量再生，该附加开关布置可以允许二极管电流流入电压源720e、720f V0的负极(V0可以在反向方向上施加至电感器上以消磁它们，直至它们的电流变为零)。
在真实情况场景下，激光二极管702e、702f可以具有介于理想电压源与理想电阻器之间的特性。基于这种考虑，在图7E和图7F中表示的电路中使用的电感器值可以在上述边界之间选择。电感的选择或调谐可以以如下方式进行，即以尽可能接近所生成的光脉冲的光幅度和/或最线性行为之间的二进制关系，说明性地提供所生成的光脉冲的幅度，从而在所有输出水平上创建最均匀的分布。
作为示例，图7G和图7H中的发光设备700g、700h示出了根据图7D的概念使用电容存储能量的加性电二进制功率调制的电路布置。脉冲源可以通过开关712g、712h(Si)和相关联的电容器706g、706h(Ci)来实现，电容器706g、706h(Ci)经由电阻器722g、722h(Ri)从公共电压源720g、720h(V0)充电。作为示例，电压源720g、720h可以通过开关模式电源来实现，提供随时间恒定的电压并表现出有效的低串联电阻，接近理想的电压源。发光设备700g、700h可以使用电容存储能量提供表征具有8个强度水平的光脉冲(例如，激光脉冲)的LIDAR发射器。
电容器706g、706h C1至C3中的一个或多个电容器的能量可以被转储至光源702g、702h(激光二极管D0)中。脉冲可以在没有任何开关动作的情况下结束，因为在光源702g、702h处提供的脉冲自然地随着贡献电容器706g、706h的放电而结束，忽略流经电阻器722g、722h Ri的电流，该电流可以被假定与由电容器706g、706h提供的“电流脉冲”相比较小。
根据光源702g、702h以及作为电路布置的一部分的寄生元件的特性，所生成的脉冲的形状可以偏离上述准矩形形状。
在源706g、706h对于那些对总脉冲没有贡献的源706g、706h表现出高阻抗的情况下，可以省去开关712g、712h。
如上所述，除了分量值之外，三个分支BR1至BR3可以基本相同。由于一个分支(例如，B2)可以被配置成生成与另一个分支(例如，B1)相比两倍的脉冲功率，其电容器706g C2可以具有与另一个分支的电容器706g C1相比大约两倍的容量(假设所有分支BR1至BR3的充电电压相同)。第二支路的二极管D2可以具有与第一支路的二极管D1相比大约两倍的半导体面积(假设相同的设计)。最后，第二支路的开关S2可以被配置成携带与第一支路的开关S1相比大约两倍的峰值电流(例如，可以具有是S1的半导体面积(假设相同的设计))的两倍的半导体面积。由第三分支BR3提供的脉冲可以是第二分支BR2的大约“两倍”，因此与由第一分支BR1提供的脉冲相比大约“四倍大”。
在图7H的配置中，可以使用信号开关724h S01至S03(例如，如关于图4E所描述的)，经由选通信号Q(经由选通信号线710h提供)从信号B1至B3(经由信号线714h提供)生成用于控制电容器706h C1至C3的信号Q1至Q3。与(功率)开关712h S1至S3不同的是，信号开关724h S01至S03不承载脉冲电流(激光二极管电流)，而仅承载用于发信号的电流。电路700h的所生成的二极管电流和光输出可以与图7G中的电路700g的相应的电流和光输出相同。
图7I示出了根据各个方面的光信号732i的时间图730i。光信号732i可以是示例性光信号，其可以使用关于图7A至图7H描述的发光设备700a至700h中的一个发光设备、特别是使用关于图7G和图7H描述的发光设备700g、700h中的一个发光设备来发射。在时间图730i中，光信号732i的功率水平(PL)随时间(t)表示。
提供时间图730i以用于示出发光设备700g、700h的数据传输能力。作为将被编码的符号的示例性序列，可以提供符号流2、3、1、7、0、0、7、7、4、4。考虑到该示例符号流，光信号732i可以包括由发光设备700g、700h生成的光输出脉冲734i。所得到的波形可以类似于上面图3A所示的波形。为了便于表示，在图7I所示的时间帧中仅示出符号2、3、1、7、0的传输。
如时间图730i所示，使用符号0导致没有脉冲。在这种情况下，由于数据通信功能，LIDAR模块的(例如，LIDAR模块200的)测距功能可能会受到影响，特别是如果没有采取措施(例如，通过适当的编码)来避免传输0序列。可替选的(更严格的)方法可以包括从所使用的符号中排除符号0(也可能排除符号1)，以便提供足够高的光幅度，并确保LIDAR系统对于每个所传输的脉冲的至少最小测距性能。
根据加性电方法的发光设备的配置可以提供本文中所谓的“残差选通”的可能性，这将在下面参照图7J和图7K进一步详细描述。
图7J以示意图示出了根据各个方面的发光设备700。在图7J的配置中，发光设备700h可以适于(另外)提供残差选通功能。应当理解，残差选通是关于发光设备700h来描述的，但是它也可以应用于图7C至图7H所示的发光设备700c至700h的其他配置。
在图7J的配置中，对脉冲生成没有贡献的电容器706h可以保持充电。电路中剩余的能量可以用于直接在第一脉冲之后形成第二脉冲，从而生成具有两个子脉冲(换句话说，具有两个脉冲部分)的脉冲。第二子脉冲在本文中可以被称为残差子脉冲。在第一子脉冲之后的第二子脉冲的直接“触发”在本文中可以被称为剩余开关的残差选通。
残差选通可以理解为一个或更多个处理器708h被配置成在所发射的光信号的第一部分期间控制电能存储元件(例如，电容器706h或不同配置的电感器)的第一部分(例如，第一子集)的放电，并且在所发射的光信号的第二部分期间控制电能存储元件的第二部分(例如，第二子集)的放电。电能存储元件的第一部分的放电可以向光源提供(第一)电信号(例如，电流或电压)以发射第一光脉冲或光脉冲的第一部分，并且电能存储元件的第二部分的放电可以向光源提供(第二)电信号以发射第二光脉冲或光脉冲的第二部分。
在各个方面，根据残差选通方法，光脉冲可以包括具有第一能量的第一脉冲部分和具有第二能量的第二脉冲部分，并且第一能量可以相对于光脉冲的总能量与第二能量互补。在各个方面，第一能量与第二能量互补可以理解为第一能量与第二能量的总和基本上是光脉冲的总能量的100％的结果。
如图7J所示，可以经由残差选通信号736j(R)来实现残差选通。一个或更多个处理器708h可以被配置成向与电容器706h相关联的开关712h提供残差选通信号736j(R)。
残差子脉冲的形状可以由第一子脉冲的形状给出，因为对于两个相应的子脉冲(子脉冲对)，电路中可用的能量的量可以是恒定的。具有第二子脉冲可以增加通信的鲁棒性，这不仅是由于具有两倍的机会接收携带编码信息的子脉冲，而且是考虑到两个子脉冲之间的关系。第二子脉冲可以是第一子脉冲的“逆”，如图7K中的时间图740k所示。说明性地，图740k中所示的光信号742k可以包括多个光脉冲744k-1、744k-2、744k-3、744k-4、744k-5，并且每个光脉冲可以包括相对于光脉冲的总能量具有互补能量的第一部分和第二部分(例如，在图7K中的示例性配置中，就光功率而言为7W)。
残差选通可以提供包括光源702h(例如，激光二极管)的所有部件的数据无关的热负载的附加优点。这可以在通信和测距性能以及设备老化方面提供更高的再现性。它还可以简化电源设计，因为分支总是消耗相同量的电流/功率，有助于简化控制和电磁兼容性(EMC)设计。
残差选通可以用符号0和1的最小信号幅度缓解上述问题，因为如果第一脉冲非常小或者甚至不存在，第二子脉冲甚至更强(如图7K中第五光脉冲744k-5所示)。然而，通过使用所有符号，潜在的(但小得多的)问题可能仍然存在。如图7K所示，由符号0(第五脉冲744k-5)和7(第四脉冲744k-4)生成的脉冲除了它们的精确时序之外是相同的。在发射器和接收器的相对速度高度波动的情况下，发射器将不能基于先前接收的脉冲来区分发射光脉冲的时间tSi，因此将不能可靠地在符号0与7之间进行区分。
关于图7G、图7H和图7J描述的电路系统700g、700h可能不适用于生成更复杂的脉冲，例如具有多个子脉冲的脉冲(如图3B中所示的脉冲)。其原因是放电的电容器706g、706h需要再充电才能再次放电。
在各个方面，可以提供多个选项来生成这样的脉冲序列(例如，如图3B所示配置的脉冲串)。
作为第一选项，可以提供与关于图7G、图7H和图7J描述的电路系统700g、700h相比更复杂的电路系统，以实现电容器706g、706h的快速充电。
作为第二选项，由多个电路生成的光脉冲可以使用光学方法聚合(例如，如关于加性光学二进制功率调制所描述的)。
作为第三选项，可以提供被配置为关于图7G、图7H和图7J描述的电路系统700g、700h的多个电路的电脉冲，从而创建更复杂波形的电脉冲。下面将关于图8A至图8H更详细地描述这样的第三方法。
图8A以示意图示出了根据各个方面的发光设备800a。发光设备800可以被配置为图2中描述的发光设备202，例如，发光设备800可以是发光设备202的示例性配置(例如，关于图4A至图7K描述的配置的附加或替选)。
发光设备800a可以说明性地包括多个(例如，在该示例中两个驱动电路，第一驱动电路802a-1和第二驱动电路802a-2，但不限于该数量)驱动电路802a，驱动电路具有相关联的一个或更多个处理器804a-1、804a-2。图8A中所示的驱动电路802a可以被配置为关于图7H和图7J描述的驱动电路704h，因此将省略对各个部件的描述。驱动电路802a可以连接至公共电压源805a，并且可以用于向公共光源806a(例如，被配置为光源202，例如，激光二极管)提供电信号。应当理解，驱动电路802a还可以具有另一种配置，例如如上文关于图7A至图7H所述(并且在一些方面可以具有相对于彼此不同的配置)。
对整个电脉冲有贡献的每个驱动电路802a可以由所谓的子像素(SP)组成。第一子像素SP1也被称为第一驱动电路802a-1，第二子像素SP2也被称为第二驱动电路802a-2，等等。每个子像素可以包括多个分支，例如，子像素SP1可以包括三个分支BR1至BR3。说明性地，各个驱动电路802a-1、802a-2可以被理解为不是严格光学意义上的子像素(例如，如关于光学方法所描述的)，而是部分有助于光源806a的驱动的电路意义上的子像素。包括所有子像素和光源806a(例如，激光二极管)的整个功率电路布置可以被理解为像素。
在各个方面，子像素的电路和部件可以与相邻的子像素相同(例如，第一驱动电路802a-1可以被配置为第二驱动电路802a-2等)，各个部件可以用相同的附图标记来示出。不同子像素的部件可以通过与相应的子像素的数字相同的前导数字来区分，例如，第一子像素SP1中的电阻器R3可以示为1R3，而子像素SP2中具有相同功能的电阻器可以被称为2R3，等等。
图8B、图8C和图8D各自示出了可以利用多个子像素(例如，利用图8A所示的电路800a)生成的光信号812b、812c、812d(例如，包括多个光脉冲814b、814c、814d)的相应时序图810b、810c、810d。光信号812b、812c、812d的光脉冲814b、814c、814d可以通过在图8A所示的电路800a中使用残差选通方法来提供。在时间图810b、810c、810d中，光信号812b、812c、812d的功率水平(PL)随时间(t)表示。
每个子像素802a可以贡献两个子脉冲。因此，图8A中的示例性配置中的两个子像素802a可以允许创建总共四个子脉冲，从而生成整体光脉冲814b、814c、814d。为了说明的目的，在图8B至图8D中示出了相同示例符号流为2、3、1、7、0、0、7、7、4、4的传输。在这种适配的配置中，符号速率可以是两倍(例如，关于由电路700g、700h提供的符号速率)，并且可以提供每个脉冲814b、814c、814d两个符号：2、3；1、7；0、0；7、7；4、4(分号用于分隔脉冲)。数据速率可以随着子像素802a的数量线性增加。
对于LIDAR应用，如上所述，脉冲持续时间TP和重复时间TR可以彼此不同一个数量级或者甚至更多。
曲线图810c中所示的光信号812c可以通过使用联合残差选通来提供，说明性地，同时并且在“非常第一子脉冲”之前(说明性地，在发射信号812c的初始脉冲814c之前)用于两个子像素802a的残差选通。这种方法可以提供典型显著幅度的主导子脉冲，该主导子脉冲可以用作LIDAR系统(例如，LIDAR模块200)的测距功能的“主(子)脉冲”。
与为图8B中的光信号812b提供的每个子像素的残差选通的方法相比，符号速率(每个脉冲两个符号)保持不变。数据无关的热负载的特征保持不变。在所有符号具有相同的传输可能性(符号流中统计上均匀分布的符号)并且激光二极管能够生成如此高的脉冲的情况下，这种方法导致测距子脉冲，该测距子脉冲在统计上与所有后续子脉冲相比具有更高的幅度。
从测距精度的角度来看，这种方法提供了优势(因为与规则的“第一子脉冲”相比，非常强的残差子脉冲可以提供更好的信噪比，如在每个子像素的残差选通的情况下)。根据图8B的方法可以提供更鲁棒的通信方案(以冗余方式在子脉冲持续时间TPi的四倍而不是三倍上传输信息，或者换句话说，在每个子像素的残差选通的情况下，脉冲持续时间TP可以长33％)。
在各个方面，用于测距和/或校准的初始子脉冲可以由单独的子像素生成。这种方法可以提供自由选择初始子脉冲的幅度的自由度，使得图8D中的光信号812d中所示的波形成为可能。光信号812d的波形与图8B所示的光信号812b相同。然而，在光信号812d中，添加了幅度与功率水平3.5对应的主导子脉冲。这种布置中的初始子脉冲可以提供任何子脉冲的最大幅度的一半，从而允许简单的逐脉冲接收器校准或接收器范围校准。
图8E以示意图示出了根据各个方面的发光设备800a。为了说明的目的，图8E被分成图8EA和图8EB，然而，它被理解和描述为单个图图8E。在图8E的配置中，可以提供具有相关联的一个或更多个处理器804e(相关联的子像素控制件3CTL)的附加驱动电路802e(子像素SP3，具有单个分支3BR1)。每个子像素可以具有单独的子像素控制件1CTL至3CTL。
图8F示出了可以用图8E所示的配置发射的光信号812f(具有脉冲814f)的时序图810f，以及示出电路系统800a的时序的多个时序图820f。为了说明的目的，图8F被分成图8FA和图8FB，然而，它被理解和描述为单个图图8F。图8E中的配置可以提供具有8个强度水平的所发射的光脉冲：SP1和SP2(两者各自包括三个分支)可以能够生成功率水平1至7的光，并且SP3(包括单个分支)可以生成功率水平3.5的光，因此可以提供8个不同强度水平的光。在时间图810f中，光信号812f的功率水平(PL)随时间(t)表示。
在各个方面，为了节省复杂性和成本，子像素，例如第三子像素802e，可以包括单个分支(不同于另外两个子像素802a)。可以在不需要改变所生成的脉冲幅度的情况下提供这种配置(在这种情况下，可以省去开关3S01，因为信号3B1可以总是高)。
在各个方面，子像素控制件804a、804e可以由公共像素控制件808e PiCTL来协调。各个子像素控制件804a、804e与像素控制件808e之间的通信可以通过双向通信(由两端带有箭头的虚线示出)来实现。在各个方面，像素控制件808e可以被配置成经由双向通信与整体发射器控制件ECTL(未示出)通信。整体发射器控制件ECTL可以被配置成控制(说明性地，编排)多个像素，它们都是相同LIDAR模块(例如，LIDAR模块200)的一部分。
作为示例，整体发射器控制件可以是主LIDAR模块控制电路的一部分，不仅经由像素控制件控制发射器，还控制光学设备(例如DMD、数字镜设备或振荡MEMS镜)以及光接收器的各个部分。表7提供了所使用的术语和缩写的概述(每个对象可能包括下面几行中列出的对象中的一个或更多个对象)。表8提供了本描述的范围内相关对象的概要(每个对象可能包括下面行中列出的对象中的一个或更多个对象)。
| LIDAR模块 | … | |||
| 发射器 | ECTL | LIDAR模块控制电路 | ||
| Pi | 像素 | PiCTL | 发射器控制件 | |
| SP | 子像素 | CTL | 像素控制件 | |
| BR | 分支 | 子像素控制件 | ||
| FPC | 基本脉冲单元 | 基本门或数学运算 | FPC：见下文 |
表7
| 对象 | 为什么？ | 描述 |
| LIDAR模块 | 测距和通信 | |
| 发射器 | 光生成 | 发射器照亮LIDAR模块的整个视场。 |
| 像素 | 空间分离 | 像素用光脉冲照亮光学设备的区域。 |
| 子像素 | 单个脉冲内强度调制 | 子像素生成子脉冲。 |
| 分支 | 二进制强度调节 | 每个分支创建提供光水平的“数字”。 |
| 基本脉冲单元 | 模块化 | 允许集合和复杂性并降低成本。 |
表8
如上所述，具有用于生成初始子脉冲的附加的子像素(例如，图8E中的第三子像素802e SP3)的布置可以提供自由选择这样的初始子脉冲的幅度的可能性。在一些方面，该自由度可以用于生成总是比任何连续子脉冲更强(并且不仅仅是有时像在主导残差子脉冲的情况下更强)的主导子脉冲。在各个方面，可以在“数据库子脉冲的主串”与“主导测距子脉冲”之间引入附加的间隙。
说明性地，光信号可以包括与测距相关联的(第一)光脉冲(或第一多个光脉冲)，以及与数据传输相关联的(第二)多个光脉冲，并且第一光脉冲可以通过附加的间隙与第二多个光脉冲分开。在图8G中示出了组合强主导测距子脉冲和测距子脉冲与随后的基于数据的子脉冲的分离两者的示例，其示出了光信号812g(包括多个光脉冲814g)的时序图810g，该光信号可以利用具有三个子像素的布置(例如，利用图8E中所示的布置)来生成。
该概念允许提供基本和高级LIDAR功能。基本功能可以提供良好的测距功能，但没有数据通信。这种功能可以通过仅利用第一子脉冲和随后的“间隙”的简单接收器(低成本)来实现。“间隙”可以提供适合于原始测距概念的“良好成形的脉冲”。
利用相同的调制/脉冲方案，也可以提供更高级别的系统(具有相同的发射器)。可以使用更复杂的接收器，利用第一子脉冲进行初始(快速)测距和信道估计。考虑到所导出的信道信息，随后编码的符号可以被解码。除了初始测距之外，可以通过使用用于测距的整个脉冲波形(包括第一“测距子脉冲”和所有连续的“数据子脉冲”)来实现精确测距(高准确性距离测量)。精确测距和数据解码可以在单个步骤中执行，例如通过相关接收器中的相关分析，提供距离和最可能传输的符号。
在各个方面，为了使通信更鲁棒(除了残差子脉冲的内置冗余之外)，残差子脉冲可以被移动至子脉冲串的末端，而所有(非残差)数据子脉冲可以首先出现(紧接在初始“测距子脉冲”之后)，从而降低单个干扰事件或噪声脉冲干扰数据子脉冲及其残差对应物的概率。这种配置的示例在图8的时序图810h中示出，其示出了具有光脉冲814h的光信号812h，其中使用了与图8G中相同的符号序列。表9描述了图8H中示出的子脉冲的流。残差数据可以通过耗尽所有所存储的能量来自然生成。由于所使用的子像素中的每个子像素包括例如“保持”总能量为7的三个分支，在数据为2的情况下，则对应的残差数据可以为5，依此类推。
| R： | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 | 测距子脉冲 |
| G： | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 间隙 |
| Q： | 23 | 17 | 00 | 77 | 44 | 数据 |
| R： | 54 | 60 | 77 | 00 | 33 | 残差数据 |
| T： | 802354 | 801760 | 800077 | 807700 | 804433 | 子脉冲的总流 |
表9
在各个方面，可以通过向将被编码的符号序列(例如，向符号序列208)添加错误检查信息来进一步增加鲁棒性。说明性地，将被编码的符号序列(例如，将被编码至符号序列208)可以包括表示与序列相关联的错误检查信息的至少一个错误检查符号(例如，奇偶校验符号)。在各个方面，可以分配至少一个驱动电路(说明性地，奇偶校验子像素)来提供用于发射包括(例如，编码)错误检查符号的光信号(或单个光脉冲)的相应电信号。
可以通过添加奇偶校验信息来提高鲁棒性。可以提供多个选项来向上述数据流添加奇偶校验信息。
作为第一选项(a)，通过添加附加的子脉冲来添加奇偶校验信息。作为第二选项(b)，奇偶校验信息可以作为“附加数据”添加至数据流中。
关于第一选项(a)，可以在驱动电路中提供附加的子像素(类似于分配给初始测距子脉冲的子像素)(例如，如关于图8E所描述的)。附加的子像素(本文中也称为奇偶校验子像素)可以包括一个或更多个分支。作为示例，附加的子像素可以仅具有单个分支。
可以自由选择由“奇偶校验子像素”生成的光水平的强度。换句话说，奇偶校验子脉冲和残差奇偶校验子脉冲的两个幅度水平可以自由选择。表10和表11示出了所发射的光脉冲的示例性数值，其中为奇偶校验信息选择幅度6和0，允许仅具有单个分支的“奇偶校验子像素”。在表11中，残差偶数奇偶校验脉冲可以直接跟随偶数奇偶校验脉冲。在表10和表11以及下面的表12中，行R、G、Q、R和P中的值提供了行T中的总流(行T中的值序列)。行P提供奇偶校验和残差奇偶校验(其是奇偶校验的逆)。
在表11中，与数据相比提供了残差数据的相反序列。
表10
表11
根据添加一个或多个奇偶校验子脉冲的位置，脉冲的形状会变化(并且在任何情况下，脉冲可能变得更长)。这种方法不会降低数据速率，但可以提供有附加的能量和硬件。只要电路不允许在电容器已经放电的脉冲的持续时间内(即使由于奇偶校验信息的存在而具有更长的脉冲)对电容器进行再充电，就可以提供附加硬件，该附加硬件是用于创建奇偶校验子脉冲的附加的子像素(附加驱动电路)。
如上所述，对于表10和表11中所示的上述示例，选择幅度6和0，允许仅具有单个分支的“奇偶校验子像素”。
作为替选，可以提供各自具有3个分支的两个“规则”子像素来生成测距子脉冲以及奇偶校验和残差奇偶校验子脉冲。在这种配置中，驱动电路可以包括4个相同的子像素，每个子像素具有三个分支(例如，四个子像素802a)。利用这种配置，可以提供表12所示的子脉冲的流。与前面的示例一样，测距脉冲的幅度为8，但用于奇偶校验的水平为2和4。
作为示例性配置，两个数据子像素可以被表示为子像素SP1和SP2(并且子像素SP3和SP4被提供用于测距)。测距脉冲可以通过在创建测距脉冲的同时“触发”SP3的所有分支和SP4的分支BR1来创建。这使得SP4的BR2和BR3用于奇偶校验和残差奇偶校验。在这种配置中，奇偶校验和残差奇偶校验子脉冲可以具有2(通过触发BR2创建)或4(通过触发BR3创建)的幅度。除了使用相同的子像素从而降低复杂性和易于集成的优点之外，所生成的脉冲波形可以总是具有相同的长度。每个脉冲可以以幅度8开始，可以以幅度2或4结束。当涉及到构建高灵敏度和鲁棒的接收器拓扑时，这种脉冲特性可能是有利的。
在上面的示例中，每个脉冲增加一个奇偶校验位。然而，应当理解，可以添加更多的奇偶校验位，例如每个脉冲两个奇偶校验位。第一奇偶校验位可以从在下分支(例如，所有子像素的BR1)中传输的位计算，第二奇偶校验位可以从上分支(例如，所有子像素的BR2和BR3)计算。在各个方面，上分支可以包括更多的分支，并且与从下分支计算的奇偶校验位相比，相应的奇偶校验位可以从更大数量的位计算，因为上分支可以与更有弹性的位对应。另外，可以添加从所有奇偶校验位计算的(例如，第三)奇偶校验位。
可以根据针对特定应用和用例的实现方式来选择每一定量的数据位的奇偶校验位的数量。添加的奇偶校验位越多，通信就变得越鲁棒，但同时，用于附加的子像素(在选项(a)的情况下)和纠错(例如，计算能力和存储器)的硬件努力就越高。附加的硬件可能导致相关联的成本增加。另一个可能的缺点可能是降低的数据速率，如下文进一步详细描述的。
对于给定的用例，可以找到最佳值(例如，基于信道特性，例如发射器与接收器之间的光信道特性，以及所需的最小数据吞吐量，例如100k bps百千位每秒)。
脉冲内的一个或多个奇偶校验子脉冲可以提供整体上更鲁棒的通信。奇偶校验位可以从同一脉冲内的一个或多个符号计算。这不仅可以提供识别位是否已翻转的可能性，而且还可以提供校正翻转位的可能性，因为奇偶校验子脉冲将指示数据子脉冲或相应的残差子脉冲是否应该被信任。
在各个方面，可以添加偶数奇偶校验子脉冲或奇数奇偶校验子脉冲。在这两种情况下，也可以添加奇偶校验子脉冲的残差脉冲。这可以通过将单独的子像素用于奇偶校验子脉冲，并在每个脉冲中触发该子脉冲及其残差子脉冲来实现。
在各个方面，奇偶校验信息可以仅不时地添加，例如基于前10个脉冲的信息仅每10个脉冲(作为示例)添加。然而，在每个脉冲中具有奇偶校验信息可以提供更鲁棒的方法，并且可以利用CRC(循环冗余校验)来确保多个脉冲的信息完整性。
关于上述选项(b)，奇偶校验信息可以作为“附加数据”添加至数据流中。这种方法可能降低有效数据速率，但是可以在没有任何附加硬件的情况下实现。利用这种方法，应该注意将奇偶校验位添加至数据流中的位置，因为可能有比其他位更鲁棒的位(那些由更高阶分支创建的位，使用大量光)。在各个方面，“更有弹性”的位之一可以用作奇偶校验位。这种方法可以利用类似于上面的设置来实现，例如，关于图8E描述的发光设备800a创建图8G和图8H中所示的流，然而由具有3个分支的另一子像素扩展。说明性地，发光设备可以包括用于数据通信的三个相同的子像素，以及用于初始测距“子脉冲”的子像素。在这种配置中，不提供“奇偶校验子像素”(在遵循方法(a)的情况下，它可能存在)。
利用这种配置发射的光信号可以包括具有三个数据子脉冲的脉冲，每个数据子脉冲携带3位(并且光信号还可以包括残差数据子脉冲)。这9位可以用于表示数据的一个字节和该数据字节的奇偶校验位。在奇偶校验位将与“更有弹性”的位之一一起传输的情况下，则奇偶校验位可以被分配给3个数据子像素中的第三分支之一。这可以确保使用等于4LP光功率的能量量来传输奇偶校验位(四个光水平的强度将在数据子脉冲或残差数据子脉冲中)。
除了奇偶校验位(取决于方法)被编码成“更有弹性”的位之外，在某些方面，更有弹性的位可以用于数据流控制。数据流控制(作为下层通信堆栈的一部分)可以用于两个LIDAR通信节点之间的通信，以协商数据通信协议。
在下文中，提供了上述用于功率调制的方法的概要。
上述实现强度调制的方法在其本质上非常不同，并且具有不同的性质，包括优点和缺点。例如，“减性光功率调制”的概念可能能量效率较低，因为落在“关断”区域上的光被耗散(说明性地，浪费)，但是它可以提供更好的线性度。根据用例和应用，可以选择最适合的方法。表13提供了概述，可以用于选择最适合的方法。如上所述，可以组合多种方法。光学调制(减性或加性)和电调制(减性或加性)的组合可以用于生成具有非常大动态范围的系统。
对于少量支路/调制水平，用于加性电调制的系统效率可以是最高的。“减性电功率调制”的线性度对于电压分割可能较差，对于功率分割可能中等，对于电流分割可能较好。“加性电功率调制”的线性度对于电压聚合可能较差，对于功率聚合可能中等，对于电流聚合可能较好。
在各个方面，可以通过检测所发射的光信号，并根据检测到的信号调节发射/接收，在LIDAR模块(例如，在LIDAR模块200中)中提供附加功能，如下面关于图9A至图9C进一步详细描述的。
LIDAR模块(例如，LIDAR模块200)可以包括被配置成检测所发射的光信号的光电检测器(例如，光电检测器包括一个或更多个光电二极管，诸如雪崩光电二极管或pin光电二极管，作为示例)。在各个方面，光电检测器可以是LIDAR模块的发光设备的一部分(例如，发光设备202的一部分)。
光电检测器可以被配置成将检测到的信号(例如，表示检测到的光信号204的信号)提供给LIDAR模块的一个或更多个处理器(例如，一个或更多个处理器206)。一个或更多个处理器可以被配置成根据检测到的信号来调节发光设备的控制。为了与一个或更多个处理器通信，光电检测器可以包括与一个或更多个处理器的有线或无线通信信道，例如单向或双向通信信道。
在一些方面，调节发光设备的控制可以包括调节确定电容器充电电压(说明性地，用于向光源提供电信号的一个或更多个电容器的电容器充电电压)的设置值。调节可以在前馈或闭环中实现。说明性地，基于先前检测到的信号的信号水平，一个或更多个处理器可以控制一个或更多个电容器的充电，以增加或减少所存储的电荷(从而增加或减少下一个发射的光信号或光脉冲的信号水平)。
作为另一示例，附加地或可替选地，调节发光设备的控制可以包括光电检测器被配置成基于所发射的光信号的预期信号水平来调节灵敏度水平。说明性地，基于先前检测到的信号的信号水平，一个或更多个处理器可以指示光电检测器增加或降低其灵敏度，以便更好地捕获下一个发射的光信号。
在各个方面，光电检测器可以被配置成从一个或更多个处理器接收触发信号，并且可以被配置成在接收到触发信号之后的预定时间段内对入射光敏感。说明性地，光电检测器可以仅在用于检测所发射的光信号所需的时间内被激活，例如可以根据所发射的光信号(例如，与所发射的光信号同步)被激活。作为示例，触发信号可以包括选通信号(例如，可以经由选通线提供给光电检测器)。
由光电检测器提供的调节光发射和/或检测的可能性可以实现自动校准和充电电压控制。这可以提供处理部件和制造公差、温度漂移、部件老化以及它们对所生成的光输出水平的影响。
在下文中，关于图9A至图9C，仅作为示例，示出了在根据“加性电二进制功率调制”配置的发光设备中引入光电检测器。然而，应当理解，以上关于图2至图8H描述的配置中的任何配置(对于所描述的方法中的任何方法)可以包括如本文中描述所配置的光电检测器。
图9A、图9B和图9C各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备900a、900b、900c。发光设备900a、900b、900c可以被配置为图2中描述的发光设备202，例如，发光设备900a、900b、900c可以是发光设备202的示例性配置(例如，关于图4A至图8H描述的配置的附加或替选)。
图9A至图9C中所示的驱动电路902a、902b、902c可以被配置为关于图7H和图7J描述的驱动电路704h，因此将省略对各个部件的描述(将仅提及一些相关部件)。发光设备900a、900b、900c可以包括相应的一个或更多个处理器904a、904b、904c(相应的控制电路)，一个或更多个处理器904a、904b、904c根据相应的光电检测器906a、906b、906c的配置而适配，如下面进一步详细描述的。
在图9A中的配置中，光电检测器906a DET1可以被配置成向控制件904a CTL提供表示所测量的光水平LM(作为模拟或数字值)的信号908a。由于控制904a可以知道寻址哪个或哪些分支BR1至BR3，因此它可以确定所计算的(预期的)光水平与所测量的光水平之间的差异。控制件904a可以被配置成通过控制电容器充电电压来调节整体光输出，例如通过经由提供给电压源910a V0的控制信号912a(信号电压设置VS)进行控制。
控制件904a可以单独“触发”每个分支并计算连续分支的比率，例如评估布置的线性度。
在各个方面，如图9B所示，发光设备900b可以包括单独可控的充电电路910b(例如，单独可控的电压源VC1至VC3)。经由充电电压设置信号912b VS1至VS3，可以在充电电路910b的整体操作(导通/关断)以及关于相应的所提供的充电电压来控制充电电路910b。
作为示例，充电电路可以包括具有可调输出电压的可调线性调节器或具有可调输出电压的DC/DC转换器。在充电电路被命令关断的情况下，则电路表现为高阻抗(说明性地，在其两个“电源端子”之间，其中一个连接至电容器，另一个连接到地；充电电路的电源端子，其将是“第三电源端子”，未示出)。
特别地，在分支的“触发”和相应的电容器C1至C3通过激光二极管D0的充电/放电期间，充电电路被控制件904b“关断”，从而避免电流从充电电路910b通过闭合的相应的开关S1至S3流入激光二极管D0。
图9B还示出了具有更高级的光电检测器906b的设置：由于光电检测器906b可以被提供有信号B1至B3，因此它可以被配置成根据在下一个脉冲中预期的光水平来调节其灵敏度，如上所述。随着B1至B3的“值”(换句话说，输出水平)的增加，光电检测器的灵敏度可以降低。例如，可以通过降低光敏元件(例如，光电二极管)的传感器内部偏置电压来降低光电检测器906b的灵敏度。作为另一示例，光电检测器906b的灵敏度可以通过降低光电放大器的放大来降低，光电放大器正在放大光敏元件的弱信号。作为又一示例，如在雪崩光电二极管或SPAD(单光子雪崩二极管)阵列的情况下，可以通过增加光子到信号转换设备之后的数字分配器的计数器分配器值来降低光电检测器906b的灵敏度。
在各个方面，光电检测器的灵敏度的降低可以以二进制方式进行，从而利用以二进制方式提供的输出水平(说明性地，没有数据转换)，并保持光电检测器906b的输出信号总是接近1。偏离1.000可以被视为缺陷，缺陷可以通过例如调节充电电压910b VC1至VC3或通过在所接收的LIDAR数据的后期处理中考虑偏差来解决。
在各个方面，图9B所示的光电检测器906b可以是如上所述的选通光电检测器。说明性地，光电检测器906b可以被配置成仅在接收到触发信号之后的一定量的时间内对入射光敏感。触发信号可以是选通信号Q。可以实现光电检测器906b的精确选通，因为选通信号Q可以提供精确的定时(例如，光电检测器可以包括类似于与每个开关S1至S3相关联的延迟元件914b的可调延迟元件)，并且考虑到由相应的一个或多个分支生成的脉冲的长度可以是已知的事实。这种配置可以允许仅测量相应的分支或子像素的光(可以排除源自其他分支或子像素的光的影响，并且可以显著地最小化来自LIDAR模块以外的光源的光)。
除了幅度之外，还可以评估“触发”分支之间的分支延迟时间tBR1至tBR3，例如通过切换选通信号Q和在检测器信号中看到的峰值。
典型地，与“较小的分支”相比，“较大的分支”可能需要更长的时间来触发，例如在开关的半导体中，因为由于寄生效应，与较小的开关S1至S3相比，开关(例如晶体管)可能需要更多的时间来导通。对于其他部件如电容器C1至C3也可能是如此(电容器越大，寄生电感越大)。可以提供单独的延迟元件914b DE1至DE3来同步所有开关。可以由控制件904b使用延迟信号916b DL1至DL3来调节延迟时间。延迟信号916b可以以如下方式设置(在模拟信号的情况下)或计算(在数字信号的情况下)，即对于n个分支中的每个分支的延迟时间tDE1至tDEn(在图9B n＝3所示的示例中)可以如下所示，
tDEk＝maxi＝1...ntBRi-tBRk，其中k∈[1，...，n}
延迟时间的这种调节可以通过迭代方法来实现，其中分支被单独触发。可以测量延迟时间tBR1至tBR3，并且可以(例如，增量地)调节延迟信号916b。
在各个方面，充电电压和延迟时间的调节可以定期执行。作为示例，可以在“更新事件”发生时执行调节。例如，更新事件可以在每次上电时、在特定时间后(例如，在导通后每5分钟，以及在超过一小时的操作后每30分钟)或在相应的子像素的特定数量的“拍摄”(例如，每5000次“拍摄”，说明性地，信号线Q的5000次切换)后触发。
可以以“无论什么先来”的方式提供多个“更新事件”的组合。在每个更新事件之后，负责创建更新事件的所有计数器和定时器都可以被重置。
在各个方面，如图9C所示，外部光电检测器918c EDET(例如，在(子)像素外部，或者甚至在LIDAR模块外部的光电检测器)可以用于校准，以改善分支BR1至BR3(例如，电荷电压的调节和延迟元件的调谐)和(内部)光电检测器906c DET1(例如，关于放大，光电检测器内部延迟元件确定光电检测器变得光敏感的时间点，以及确定脉冲长度的时间常数，说明性地，光电检测器保持敏感的持续时间)的线性和定时。
例如，外部检测器918c EDET可以临时连接用于校准目的。在这样的配置中，可以提供整体外部控制电路920c ECU(在子像素或LIDAR模块的外部)。外部控制电路920c ECU可以被配置成控制外部光电检测器918c EDET并读出由外部光电检测器918c EDET提供的(模拟)信号或(数字)测量值ELM。此外，外部控制电路920c ECU可以被配置成控制LIDAR模块，特别是相应的像素PI1。作为示例，像素PI1的(远程)控制可以经由与像素控制件904cCTL的双向数据通信ECOM来执行(例如，ECOM向CTL发送命令和校准数据，并且CTL相应地响应)。两个电路之间的数据通信可以通过内部通信接口INT1和外部通信接口EINT来建立。
在图9C中，通信ECOM被示为有线通信，但是应当理解，它也可以被实现为无线通信。
两侧的控制电路904c、918c分别为CTL和ECTL，可以分别经由双向数字数据总线ICOM和ECM与相应的通信接口INT1和EINT通信。
根据图9C所示的配置的校准可以使用如上所述的迭代方法来执行。此外，校准可以在多个温度下执行。在这样的情况下，由控制件904c CTL测量的温度(未示出)可以用于生成校准数据，校准数据在多个温度下提供“完美”校准。然后，所有所生成的校准数据可以在任何温度下使用插值技术的常规操作期间被利用(例如，由作为控制件904c CTL的一部分的微控制器执行)。
校准可以至少进行一次，例如在生产期间，例如作为LIDAR模块的生产线末端测试和编程的一部分。可以提供多种方式来校准子像素、光电检测器、像素或整个LIDAR模块，诸如激光修整或写入非易失性存储器，例如LIDAR模块的部件的闪存。
具有外部光电检测器918c的上述方法也可以提供用于不具有内置光电检测器的LIDAR模块。在这种配置中，可以省去光电检测器的校准，并且可以应用上述过程的其余部分。
在下文中，将示出可以用于实现上述方法的示例性电路系统和部件。提供下面描述的电路系统和部件以示出将本文中描述的原理付诸实践的示例性方法。应当理解，电路系统和部件只是示例性的，并且可以提供其他电路系统和部件来实现相同的功能。
下面描述的激光二极管驱动电路可以用于生成激光脉冲，并且可以应用于本文中描述的不同方法。为了便于表示，将针对“加性电功率调制”的情况来示出激光二极管驱动电路，但是应当理解，也可以应用以上描述的其他方法。
根据各个方面，开关的开关动作可以非常快。所使用的开关可以是电子开关，例如由掺杂半导体材料制成的晶体管。在各个方面，开关可以是MOSFET(金属氧化物场效应晶体管)或JFET(结型场效应晶体管)结构的晶体管，例如包括硅(Si)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)或由硅(Si)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)制成。
由于激光二极管或激光二极管阵列可以包括“公共阴极”，在一些方面，可以提供“公共阴极电路架构”。在“公共阴极”部件的情况下，激光二极管管芯的阴极可以与部件壳体的金属部分电连接。部件壳体的金属部分通常可以安装至接地的散热器上。
在下面的图图10A至图10G中，示出了发光设备(例如，发光设备202)的示例性实现。上面已经描述的部件的描述将被省略，并且将示出用于下面描述的方面的相关部件。还应当理解，图10A至图10G中的配置本质上是示例性的，用于说明本文中描述的电和光学方法的各个方面。应当理解，可以提供其他配置(例如，具有替选的、附加的或更少的分支、部件等)。
图10A以示意图示出了根据各个方面的激光二极管驱动电路1000a。激光二极管驱动电路1000a可以是发光设备例如发光设备202的示例性实现方式。
在图10A的配置中，激光二极管驱动电路1000a可以包括高侧驱动器1002a Dr1至Dr3，以驱动相应的场效应晶体管(FET)1004a T1至T3(作为控制电容器C1至C3的放电的示例性开关)。说明性地，激光二极管驱动电路1000a可以使用FET和相应的高侧驱动器提供具有8个强度水平的激光脉冲的LIDAR发射器。
在图10A的配置中，信号开关S01至S03可以实现为与门1006a。在图10A中，与门1006a被示为控制电路1008a CTL的一部分，其可以包括脉冲生成控制电路1010a PCTL和输出功率控制电路1012a OCTL。主控制电路MCTL(未示出)可以控制多个控制电路1008a CTL。可以使用MCTL与多个控制电路1008a CTL之间的双向通信来提供控制。
图10B、图10C以示意图示出了根据各个方面的发光设备1000b、1000c。发光设备1000b、1000c可以是发光设备202的示例性实现方式。发光设备1000b、1000c可以根据“加性光学功率调制”的方法来配置。
发光设备1000b、1000c可以包括三个分支，每个分支包括电容器1014b、1014c C1/C2/C3、对应的充电电路1016b、1016c VC1/VC2/VC3、晶体管1004b、1004c T1/T2/T3和对应的高侧驱动器1002b、1002c Dr1/Dr2/Dr3以及激光二极管1018b、1018c D1/D2/D3。发光设备1000b、1000c可以提供表征具有8个强度水平的激光脉冲的LIDAR发射器。
在各个方面，分支可以以如下方式确定尺寸，即由第二分支生成的光脉冲具有是第一分支的幅度的两倍的幅度，第三分支生成是第二分支的幅度的两倍的幅度的脉冲，依此类推。更多的能量可以被储存并从一个分支转换到另一个分支。这种增加的存储和转换可以通过将两倍数量的电容器(都具有相同的容量和相同的充电电压)以串联或并联连接或以串联连接和并联连接两者的组合连接来实现。对于每个支路的激光二极管也可能是如此。在图10C的发光设备1000c中示出了该实现方式。此外，在图10C中的发光设备1000c的配置中，不同分支可以具有不同数量的激光二极管1018c，例如，第二分支可以具有是第一分支数量的两倍的数量的激光二极管1018c(例如，2而不是1)，第三分支可以具有是第二分支数量的两倍的数量的激光二极管1018c(例如，4而不是2)，等等。
发光设备1000c可以包括三个分支BR1至BR3，三个分支利用用于电容器1016c和激光二极管1018c(例如，激光二极管可以是激光二极管阵列的一部分)的相同部件，电容器1016c和激光二极管1018c以串联连接和并联连接布置，有效地形成“更大”的电容器和激光二极管。
在各个方面，可以提供“有效晶体管”1004c，“有效晶体管”1004c包括以串联连接和/或并联连接的相同“较小的晶体管”。在这种配置中，在选择部件、设计电路和实际电路布局时应注意，因为串联连接的晶体管应平均共享其上的电压，而在并联晶体管的情况下，电流应在晶体管之间平均共享。“较小的晶体管”的实现方式可能有两种选项：或者只有多个相同的晶体管，其中栅极、漏极和源极端子连接在一起，或者多个相同的晶体管各自都有自己的高侧驱动器，其中漏极和源极以及高侧驱动器的输入连接在一起。在这两种情况下，由于非单片集成的部件中的部件公差，串联连接开关(说明性地，“较小的晶体管”)可能是麻烦的并且容易出错。此外，“较小的晶体管”的并联连接可能会引起问题，因为只要“较小的晶体管”不是单片集成或至少集成在相同封装中(例如，在单个部件封装中的多管芯方法)，开关及其高侧驱动器的精确定时/同步可能很难实现。
图10D以示意图示出了根据各个方面的发光设备1000d。发光设备1000d可以是发光设备202的示例性实现方式。发光设备1000d可以根据“加性光学功率调制”的方法来配置。作为示例，其可以被配置成实现二进制功率调制。发光设备1000d可以包括三个分支，三个分支分别具有高侧驱动器1002d、晶体管1004d和激光二极管1018d。
在图10D的配置中，分支可以共享相同的能量存储，例如相同的电容器1014d。电容器1014d C和充电电路系统1016d VC可以由所有分支共享。此外，分支可以共享相同的快速开关功率晶体管1020d T0来生成脉冲。在晶体管1020d T0被选通信号Q激活之前，(潜在的慢的)驱动器1002d Dr1至Dr2可以经由信号线B0、…、B3导通。然后，相应的晶体管1004d T1至T3使相应的分支的激光二极管1018d短路。在选择被认为对下一个光脉冲有贡献的激光二极管1018d之前，电容器充电电路1016d VC的充电电压可以由控制件1008d CTL设置。充电电路1016d VC的控制可以使用充电电压设置信号VS来实现。基于对下一脉冲有贡献的激光二极管1018d的数量，可以增加充电电压，从而增加转储至激光二极管1018d中的能量。
以说明的方式，发光设备1000d可以类似于“档位变换转换器”(GSC)，其包括以二进制方式布置的串联发光二极管，从而创建分支。分支的LED可以被并联连接的晶体管短路达一段时间。一种更先进的“档位变换转换器”可以实现LED串的串联连接与并联连接之间的自动切换，以提高LED利用。GSC电路系统不仅适用于AC输入电压，也适用于DC输入电压，从而实现从AC电源自动切换至电池操作的应急照明。然而，分支“周围”的电路系统、其控制以及GSC中布置的目的与所提出的电路完全不同，例如，与LIDAR应用和LIDAR模块中的数据通信无关。对于GSC，目标可以是生成由AC电源电压操作的低成本照明设备，用于具有优选地恒定的光输出的照明目的。为了实现低成本，可以使用与LED串串联的线性调节器(其细分为分支)来代替提供LED电流的开关模式电源。线性调节器的缺点是功耗与LED电流以及与瞬时线电压和LED串电压之差成比例。为了最小化线性调节器中的功耗，通过短路LED串的或多或少支路，利用瞬时线电压动态调节串电压。LED串的开关可能导致光源的严重闪烁。LED串电压可以通过用于每个分支的并联连接的电容器来平滑，并且通过附加二极管来解耦并联连接的晶体管的短路作用。
在各个方面，本文中描述的布置的目的可以是创建用于测距和通信的调制光输出。对于所涉及的所有电源开关的“完整开关周期”，输入电源(例如，输入电压，例如汽车LIDAR系统中的标称12V)可以处于非常好的近似常数，从而生成单个光脉冲。可以假设输入电源在许多脉冲上是恒定的。与GSC不同，本文中描述的LIDAR模块中使用的光源不用于发射光达长时间段。因此，一旦达到脉冲持续时间，电容器、特别是大电容器或任何其他电源(例如，下面描述的电流源)可以从发光设备断开，并且发光设备在大多数时间是关断的。相反，在GSC中，电路系统的目的是使发光设备尽可能长地发射光，以减少闪烁，从而导致被照亮空间中的生物的视觉刺激。
图10E、图10F、图10G各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备1000e、1000f、1000g。发光设备1000e、1000f、1000g可以是发光设备202的示例性实现方式。发光设备1000e、1000f、1000g可以根据“加性光学功率调制”的方法来配置。作为示例，其可以被配置成实现二进制功率调制。
发光设备1000e、1000f、1000g可以包括由所有分支利用的公共电流源1022e、1022f(例如，经由快速开关功率晶体管1020e、1020f)。如图10E和图10F所示配置的电路布置的优点可以是光脉冲的波形可以非常接近理想的矩形形状，并且实现电流源(下面提供关于如何构造它的描述)所需的努力低，因为每个子像素(如图10E中的情况，例如每个驱动电路一个电流源)或每个像素(参见图10F，例如用于多个驱动电路的一个电流源)只有一个电流源1022e、1022f。
将该概念扩展至非常大量的像素，这些像素将被顺序触发，并且由单个电流源供电，这可能会受到不同像素之间的电连接的寄生杂散电感的限制，导致越来越多的非矩形子脉冲和电路内的振铃。
图10F中的发光设备1000f可以包括多个子像素(多个驱动电路)SP1、SP2、SP3，每个子像素具有其自己的控制件1008f CTL。多个子像素SP1、SP2、SP3可以形成像素。整体像素可以由像素控制电路1024f PiCTL控制。像素控制件1024f可以被配置成经由双向数据通信总线COM命令子像素的控制件1008f并与之通信。公共电流源1022f可以被所有子像素利用。
图10G中的发光设备1000g可以提供与需要较少部件的发光设备1000e相同的功能。在图10G的配置中，可以省去快速开关功率晶体管(和相关联的栅极驱动器)。在该配置中，所有分支开关，即晶体管1004g T1至T3和它们相应的高侧驱动器1002g Dr1至Dr3可以快速开关。只要子像素(驱动电路)不应该发射光，可以通过使所有分支开关执行其功能，说明性地，电流源1022g的短路，来实现并联开关T0的节省。除非相关联的激光二极管应该发射光，否则所有开关1004g都可以导通。在该配置中，晶体管1004g本身可以由相应的选通信号Q1至Q3的反相信号驱动，选通信号由相应的分支信号B1至B3和脉冲控制件1010g PCTL的输出信号Q的与运算得到。作为示例，脉冲控制1010g PCTL可以通过定时器(时间常数等于子脉冲持续时间TPi的单触发器，假设相应的子像素是子像素i)来实现，该定时器由整体子像素控制件1012g OCTL触发。脉冲控制件1010g PCTL还可以包括脉冲成形/脉冲形成电路系统(例如，施密特触发器)，以确保所生成的信号Q的改善的信号质量。
图10H和图10I各自以示意图示出了根据各个方面的发光设备1000h、1000i。发光设备1000h、1000i可以是发光设备202的示例性实现方式。
图10H中的发光设备1000h可以以与图10D中描述的发光设备1000d相似的方式配置。然而，代替在不应该对光生成有贡献的情况下短路(经由并联开关)的分支的串联连接，在发光设备1000h中实现分支的并联连接，其中只有那些需要对光生成有贡献的分支被连接(经由串联连接的开关)至源(电容器1014h)。
图10I中的发光设备1000i可以是使用模块化方法的发光设备1000h的高级版本。在这种配置中，只能使用一种功率部件(电容器Cxy、晶体管Txy和激光二极管Dxy)。
如上所述，当并联晶体管时，应注意确保设备之间适当的电流共享，由于其内部结构和温度行为，这对于大多数FET来说不是问题。此外，在图10I的配置中，每个分支可以具有其自己的电容器充电电路系统1026i VC1至VC3、延迟元件1028i DE1至DE3和光电检测器1030i DET1至DET3。为了降低复杂性，可以在将所有光电检测器1030i的输出信号提供给控制电路系统1008i之前将其相加。即使控制电路系统1008i仅获得所测量的光水平的总和，控制电路系统1008i也知道哪些分支在任何给定的时间点操作，并且控制电路系统1008i可以命令哪些分支做贡献，从而控制电路系统1008i可以能够确定用于计算(例如，用于评估功能，例如用于功能安全，或者用于如上所述的校准目的)的参数。
图11以示意图示出了根据各个方面的电流源1100。电流源1100可以是关于图10E和图10F描述的电流源1022e、1022f的示例性实现方式。
电流源1100可以包括显著尺寸的电感器1102L100，其被激励至由控制件CTL或像素控制件PiCTL提供的(模拟或数字)电流设置信号设置的限定的电流水平。
显著的电感尺寸可以理解为电感具有足够大的电感值，使得脉冲期间的电感电流仅减小一小部分，而不会达到零。理想情况下，电感电流在脉冲期间仅降低10％。
说明性地，由电容器1104C100、晶体管1106T100和相关联的栅极驱动器1108Dr100、电感器1102L100和二极管1110D100形成的电路是本领域已知的降压转换器。
电流源1100的控制电路系统1112ICTL可以被配置成建立控制回路，目的是由提供电流测量信号IM的电流测量电路1114IME测量的输出电流I+等于由电流设置信号IS提供的设置电流。
控制电路1112ICTL可以被配置成在其输出DRV处生成脉宽调制信号。控制可以使用各种已知的控制方法来实现，如本领域已知的PID控制或滞后控制。
驱动信号DRV的开关频率可以在大约10kHz至几十MHz的数量级上，导致控制环路通常不能(由于其中等的动态性能)在子脉冲的时间跨度内调节电流。因此，可以提供上述显著尺寸的电感器，以在子脉冲期间以及在整个脉冲期间保持电流近似恒定。
在下文中，关于图12A至图12C，将进一步详细描述用于提供发光设备的模块化方法(例如，如关于图10I所介绍的)。
关于图10I提到的模块化方法可以通过定义具有以下特征的自约束基本单元来进一步详细说明：
·被配置成提供(小的)但定义明确的激光脉冲；
·电力供应；以及
·被配置成与分支/子像素通信，通过分支/子像素进行控制。
这样的单元在本文中可以被称为基本(光)脉冲(发射)单元FPC。
图12A以示意图示出了根据各个方面的基本脉冲单元1200。
FPC 1200可以至少包括电子开关/晶体管1202T、电容器1204C和激光二极管1206D。更多的部件可以可选地存在于FPC 1200中，诸如光电检测器1208DET、延迟元件1210DE、栅极驱动器1212Dr和电容器充电电路1214VC。
图12B以示意图示出了根据各个方面的发光设备1220。发光设备1220可以是包括使用上述模块化方法实现脉冲源的三个分支BR1至BR3的子像素。发光设备1220可以是发光设备202的示例性配置。
发光设备1220可以包括多个(例如，七个)基本脉冲单元1200FPC11、…、FPC34，如关于图12A所描述的那样配置。每个FPC 1200可以实现对可以由控制电路1222CTL控制的子像素1220生成的多个(例如，七个)等距强度水平的贡献。控制电路1222可以通过双向数据通信COM例如从像素控制器(未示出)接收用于下一个脉冲的光水平信息(其可以使用触发器在控制件1222CTL内部缓冲)和确定何时“触发”脉冲的触发信号或定时信号。
如上所述，子像素可以包括多个分支，这取决于应该提供多细粒度的光水平。每个分支可以包括一个或多个基本脉冲单元1200，并且分支的所有单元可以同时“触发”(除了由于由布局或制造公差引起的寄生效应引起的小的定时差异以外，这些效应可以通过调节相应的延迟元件1210来抵消)。在这种配置中，从子像素控制件1222CTL到每个分支的用于“触发”相应分支的单个控制线可能就足够了。在要提供分支的各个部分的可寻址性(例如，用于校准)的情况下，可以实现更多的信号线Q。
图12C以示意图示出了根据各个方面的发光设备1230。发光设备1230可以是发光设备202的示例性配置。在图12C的配置中，每个单个基本单元1200可以被单独寻址。为了便于表示，图12C被表示为图12CA和图12CB，然而，它被理解和描述为单个图图12C。
图12C中的发光设备1230可以使用与图12B中的电路1220相同的方法包括三个分支。在图12C的配置中，每个分支可以包括数学上需要的两倍数量的基本脉冲单元1200(在图12C中用字母“a”和“b”标注，例如，第一分支BR1可以包括单元FPC11a和FPC11b等))。通过将基本脉冲单元1200的数量加倍，整个设备的光输出功率可以加倍。
使用基本脉冲单元1200的最小集合的倍数可以允许使用给定技术或经济最佳尺寸的基本脉冲单元1200。它还可以允许高度集成的布置，例如将多个子像素、像素或者甚至整个发射器集成至单个部件封装中。此外，利用这种方法可以提供单片集成。
图12C中的发光设备1230可以实现用于降低复杂性的简单方法。每个分支利用单个选通信号Q1至Q3。类似地，光电检测器的所有输出(模拟或数字)可以在作为累积信号/数据L1至L3提供给控制电路1232之前求和。求和可以例如通过充当电流源(“光子-电子转换器”)的每个光电检测器1208来实现，并且光电检测器1208的所有输出可以连接在一起，从而将总和作为模拟值提供给控制电路1232。
单个封装和/或单片集成中的光电集成的示例可以包括在Si中间像素化但未切割II-V的管芯(在III-V半导体的情况下)，该管芯可以安装在Cu引线框上，或者安装在顶部具有多个(说明性地，许多)小的III-V单激光二极管的Si管芯上。也可以提供两种方法的组合，例如在大的Si管芯上的许多III-V管芯，其中每个III-V管芯容纳多个单独可寻址的激光二极管。激光二极管可以实现为VCSEL阵列。这些VCSEL阵列可以在作为布置的一部分的多个小的VCSEL阵列上切割，或者VCSEL阵列可以是作为所描述的布置的一部分的一个或多个非切割阵列。
在下文中，将描述系统实现方式，包括机械布置和热考虑。
如上所述，发光设备(例如，发光设备202)可以包括像素，每个像素可以包括一个或多个子像素，每个子像素可以包括一个或多个分支，并且每个分支可以包括一个或多个基本脉冲单元。上述配置，例如如图12B和图12C所示，可能提出如何几何地布置LIDAR发射器的各个部分的问题。
关于如何布置这些部件，可以考虑两个主要方面：热考虑和光学考虑，假设部件的电线是硬边界。
从光学角度来看，初级光学设备和次级光学设备的光学特性的劣化更可能发生在光学设备的外围，而不是内部。这可以通过光学设备本身的设计和/或通过生产工艺(例如，模具通常可以以如下方式制造，即缺陷像斑点等在光学部件的外部而不是在中心)和质量控制来提供。
考虑到这个光学方面，“低阶”分支可以更多地提供给内部，以便减少相对误差。为了说明的目的，让我们考虑具有激光二极管的尺寸的不透明光斑，吸收相应的激光二极管的一半的光。如果劣化将影响分支1，例如包括单个激光二极管的分支，那么在命令光输出将仅来自分支1的情况下，则仅50％的命令光输出将可用，而如果具有4个激光二极管的分支3将受到光斑的影响，并且即使仅考虑来自分支3的光，仍然3.5/4＝87.5％的命令光输出将可用。
从热的角度来看，更靠近结构内部的部分通常比更靠近外部的部分更热(假设这些部分正在生成热)。在自适应光水平自适应的情况下，在大多数应用中光水平很少变化很大，因此更高阶的分支可能在每个脉冲中被“触发”或者长时间不被“触发”，而“更低阶的”分支的状态可能更频繁地波动。
考虑到热问题(例如，过热的风险)将更可能在高光输出水平下发生，属于更高阶的分支的部件可以更多地布置在外侧(同样，在2D布置的情况下，存在朝向外侧比朝向中间更多的空间)，而更低阶的分支可以更多地布置在内侧。
从相反的角度考虑这些方面，那么“最低位”(说明性地，每个子像素的分支1)可以平均仅在一半的脉冲中“导通”。因此，该分支可以布置在中心(冷却最差的地方)，因为不能保证更高阶的分支不会“导通”达很长时间，并且如果布置在中心，则可能过热。
因此，从热和光学的角度来看，导出的规则是有意义的。
在各个方面，可以提供用于在发光设备中布置分支的“螺旋规则”。“螺旋规则”可以包括从内到外以递增的顺序布置分支(例如，参见图13A、图13E和图14F)。
从光学角度来看，旋转对称性(图案可以是围绕中心旋转对称的)也可能是有利的(即使单个激光二极管不完全提供相同量的光，所有分支在这种情况下也可以平均生成具有最小不规则性的光束)。
可能还有另一个考虑。要么单个分支(特定子像素)的所有部分(所有电子设备以及所有激光二极管)生成热量，要么任何部分都不生成热量。因此，特定分支的各个部分之间的距离可以尽可能大，以获得最佳的热传播。在各个方面，基于这些考虑，可以提供“棋盘规则”(例如，参见图13F、图14G和图14H)。
在热考虑权重高于光学考虑的情况下——这对于大多数应用和用例来说可能是正确的——那么棋盘规则优先于螺旋规则。对于这些应用和用例，下面在图13A至图13F和图14A至图14H中呈现一些示例。在图13A至图13F和图14A至图14H中，示出了不同分支(B0、B1、B2等)的二极管D(例如，发光二极管、激光二极管、二极管堆叠等)的布置以描述上述“规则”。分支的二极管可以标记为D，后跟分支的编号和分支内该二极管的编号，例如D10可以是第一分支的第零(第一)二极管，D11可以是第一分支的第二二极管，等等。在多个“子像素”(多个驱动电路)的情况下，符号前面是子像素的对应数量(例如，1D10是第一子像素的第一分支的第零(第一)二极管，等等)。应当理解，图13A至图14H中的配置是示例性的，以说明上述原理，并且可以提供遵循相同考虑的其他配置。
图13A以示意图示出了根据各个方面的LIDAR发射器1300(发光设备)。LIDAR发射器1300可以被配置为一维阵列。
LIDAR发射器1300可以包括具有包括两个分支(B1和B2)的单个子像素的单个像素。因此，LIDAR发射器1300可以总共包括三个激光二极管(D00、D10、D11)。可以使用分立电子设备和单个光电激光部件，将所有三个激光二极管保持在单个管芯上。然后，根据上述规则，激光二极管可以以二极管D00是中间二极管的方式连接，如图13A所示。
图13B以示意图示出了根据各个方面的集成光电部件1302的机械布置(例如，如使用VCSEL阵列时的情况)。
光电部件1302可以集成在硅管芯1304上(其中嵌入了除激光二极管之外的所有电子电路系统)，并且由携带三个激光二极管的III-V半导体材料制成的另一个较小的管芯1036可以结合在顶部。
在图13B中，为了说明的目的，每个激光二极管的区域可以由细线与相邻激光二极管的区域分开。
衬底1304可以焊接至例如由铜或铜合金制成的引线框(未示出)。除了可以在最后一步(未示出)填充透明硅树脂的顶部(激光二极管所在的地方)之外，这种布置可以例如通过吸光塑料壳体(未示出)使用注射成型来封装。
由于该布置被用作形成具有两个分支的单个像素的激光发射器线(1D阵列)，因此该布置可以类似于图13A所示的布置。
图13C和图13D各自以示意图示出了根据各个方面的集成光电部件1308的机械布置。光电元件1308可以包括承载多激光二极管管芯1312的硅衬底1310，该多激光二极管管芯1312被用作具有2个分支的激光发射器线(1D阵列)。图13D是光电部件1308的剖视图。
在光电元件1308的设计中使用三个单独的激光二极管(每个在自己的管芯上，例如如边缘发射激光二极管的情况)的情况下，则可以改变布局，以便为了更好的热扩散而将管芯彼此分开。
由于可以选择将哪个激光二极管分配给哪个功能(例如，哪个分支)而不考虑光电部件或模块的确切制造，因此可以提供布置的甚至更简化的配置。
图13E和图13F以示意图示出了根据各个方面的集成光电部件1314、1316的机械布置。
图13E和图13F可以以简化的方式表示图13B至图13D所示的设置的布置。图13E可以以简化的方式表示具有2个分支的激光发射器线(1D阵列)的机械布置。图13F所示的机械布置可以遵循关于如何布置/选择激光二极管的上述定义的规则提供(对于由包括3个分支的单个子像素组成的单个像素)。
在下文中，可以使用这种表示。“D”仅指激光二极管。示出“机械布置”的每个图可以理解为表示激光二极管的机械布置，例如在封装或模块中。激光二极管可以布置成线(1D阵列)或矩形(2D阵列)。在2D阵列的情况下，考虑到LIDAR模块在两个维度上的分辨率，可以为一些应用提供正方形的形状，对于其他应用，可以提供明显的矩形形状。“D”也可以指上面所示的激光二极管和电子设备的“夹层”。
图14A、图14B、图14C、图14D、图14E、图14F、图14G、图14H各自以示意图示出了根据各个方面的二维光电部件1402、1404、1406、1408、1410、1412、1414的机械布置。这些光电部件1402、1404、1406、1408、1410、1412、1414可以是发光设备或发光设备的一部分的示例性实现方式。
通过将图13F中描述的LIDAR模块的像素扩展另外两个子像素，可以将各部分布置成如图14A所示的布置1400。这种“直列式布置”可以提供改善的光学性能(假设单个初级光学设备的焦点以及可能的次级光学设备的焦点位于阵列的中心)。
布置1400可以形成具有三个子像素的单个像素(各自具有3个分支)。子像素可以由前导数字指示，类似于上面的命名法。每个子像素可以被布置在单独的行中。然而，这种布置不遵守“棋盘规则”(例如，从光学角度来看可能是最佳的，但从热角度来看不是)。因此，可以采用如图14B所示的布置(从光学和热的角度来看都是最佳的)。
在单个分支的情况下，也可以应用棋盘规则，图14C和图14D中示出了具有包括单个子像素并且仅两个分支的单个像素的LIDAR模块的两个示例。
在各个方面，可以提供被称为M0的、保持布置的所有未使用的点(N0、N1、N2、…)的“人工分支”以构成正方形(或通常为矩形)形状的阵列。
至于图14C和图14D，图14E和图14F示出了具有3个分支的单像素、单子像素布置。
图14G和图14H示出了在4个分支的情况下遵守上述规则的布置的选项。
在各个方面，可以提供考虑上述规则的编码方案。这样的编码方案可以考虑到存在比其他位更鲁棒的位(由更高阶的分支使用大量光创建的位)。
在本描述中，根据各个方面，可以提供实现二进制强度调制的方法。为下一个激光脉冲设置所需幅度的控制可以在数字控制中实现，因此以二进制方式提供设置值是自然的/最简单的实现，例如，可能不需要编码成另一个数字格式，或者甚至不需要设置值的数模转换。使用二进制编码的数字信号作为设置值并用于功率级的命令可以以简单的方式(低努力/低复杂度/低成本)实现。该设置值可以经由与门与触发信号组合(例如，该设置值可以定义哪些电源开关/晶体管被触发信号导通)。
与脉冲电容器的充电电压的调制相比，由于光学功率或电功率的简单求和，所描述的方法可以提供非常高的线性度，因此不依赖于或不有效地依赖于激光二极管的Phi-I曲线中的非线性。
由于其模块化方法，可以提供将电路或电路的一部分集成至“部件加”(激光二极管加一些附加部件)中(例如，在成本、可扩展到许多“位”分辨率、改善的可靠性等方面提供优势)。
应用“加性方法”可能是能量有效的，因为对于更强的脉冲(更高的幅度)，能量被求和，而不是总是消耗相同量的能量(如将是“减性方法”中的情况或串联电阻的调制的情况中)。该方法还可以确保高动态性能。无论生成具有高能量还是低能量的脉冲，电路总是使用相同量的时间来“充电”，然后传递脉冲。
在下文中，将说明本公开内容的各个方面。这些方面可以参照上述LIDAR模块100。
示例1是一种LIDAR模块，包括：发光设备，其被配置成根据多个部分信号的组合发射光信号；以及一个或更多个处理器，其被配置成：对符号序列进行编码，其中，每个符号与多个部分信号的相应的组合相关联，并且根据所编码的符号序列控制发光设备组合多个部分信号以发射光信号。
在示例2中，示例1所述的LIDAR模块可以可选地还包括：与符号相关联的多个部分信号的组合包括多个部分信号的子集的组合；和/或与符号相关联的多个部分信号的组合包括多个部分信号的所有部分信号的组合。
在示例3中，示例1或2所述的LIDAR模块可以可选地还包括：符号序列被配置成携带将被发送的数据。作为示例，数据可以包括识别LIDAR模块的信息。作为另一示例，附加地或可替选地，数据可以包括表征(例如，区分)所发射的光信号的信息。
在示例4中，示例1至3中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分信号包括多个部分光信号，并且多个部分信号的组合包括多个部分光信号的光学组合。
在示例5中，示例1至4中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分信号包括多个部分电信号，并且多个部分信号的组合包括多个部分电信号的电组合。
在示例6中，示例1至5中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分信号的组合包括多个部分信号的加性组合和/或多个部分信号的减性组合。
在示例7中，示例1至6中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：所发射的光信号包括一个或更多个光脉冲(例如，一个或更多个激光脉冲)，并且一个或更多个光脉冲中的每个光脉冲与符号序列中的相应的一个或更多个符号相关联。
在示例8中，示例7所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个光脉冲中的至少一个光脉冲与符号序列中的相应的一个符号相关联，和/或一个或更多个光脉冲中的至少一个光脉冲与符号序列中的相应的多个符号相关联，和/或一个或更多个光脉冲包括多个光脉冲，并且多个光脉冲的子集与符号序列中的相应的一个符号相关联。
在示例9中，示例7或8所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个光脉冲中的第一光脉冲与符号序列中的一个或更多个第一符号相关联，一个或更多个光脉冲中的第二光脉冲与符号序列中的一个或更多个第二符号相关联，以及第一光脉冲具有与第二光脉冲的第二信号水平不同的第一信号水平。
在示例10中，示例7至9中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个脉冲中的至少一个光脉冲包括多个脉冲部分，每个脉冲部分具有相应的信号水平，并且多个脉冲部分的信号水平由与至少一个光脉冲相关联的一个或更多个符号限定。
在示例11中，示例10所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个脉冲部分限定了至少一个光脉冲的形状，并且该形状与和至少一个光脉冲相关联的一个或更多个符号相关联。
在示例12中，示例7至11中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个脉冲中的至少一个光脉冲包括具有第一能量的第一脉冲部分和具有第二能量的第二脉冲部分，并且第一能量相对于至少一个光脉冲的总能量与第二能量互补。
在示例13中，示例12所述的LIDAR模块可以可选地还包括：第一能量与第二能量互补包括第一能量与第二能量的总和基本上是至少一个光脉冲的总能量的100％的结果。
在示例14中，示例7至13中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个光脉冲中的至少一个光脉冲具有选自如下形状的列表的脉冲形状，所述形状包括：矩形、准矩形或高斯。
在示例15中，示例7至14中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个脉冲中的至少一个光脉冲的持续时间在1ps至1ms的范围内，例如在10ps至10μs的范围内，例如在100ps至100ns的范围内，例如在200ps至25ns的范围内。
在示例16中，示例7至15中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个光脉冲包括在1至100的范围内的多个光脉冲，例如在2至10的范围内的多个光脉冲。
在示例17中，示例1至16中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：所发射的光信号的总持续时间在1ps至100ms的范围内，例如在10ps至1ms的范围内，例如在100ps至10μs的范围内，例如在200ps至2.5μs的范围内。
在示例18中，示例1至17中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：符号序列的至少一部分唯一地与LIDAR模块和/或与发光设备相关联。
在示例19中，示例18所述的LIDAR模块可以可选地还包括：符号序列的至少一部分包括LIDAR模块的序列号和/或发光设备的序列号。
在示例20中，示例1至19中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：所发射的光信号的信号水平包括所发射的光信号的幅度或功率中的至少一个。
在示例21中，示例1至20中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：发光设备包括多个部分光源，每个部分光源被配置成发射相应的部分光信号。
在示例22中，示例21所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分光源中的每个部分光源被配置成以与由其他部分光源发射的其他部分光信号的信号水平不同的信号水平发射相应的部分光信号。
在示例23中，示例22所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分光源中的至少一个部分光源被配置成发射的光通量是多个部分光源中的至少一个其他部分光源的光通量的两倍。
在示例24中，示例22或23所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分光源包括第一部分光源、第二部分光源和第三部分光源，第二部分光源被配置成发射的光通量是第一部分光源的光通量的两倍，并且第三部分光源被配置成发射的光通量是第二部分光源的光通量的两倍。
在示例25中，示例22至24中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：控制发光设备组合多个部分信号包括一个或更多个处理器被配置成通过控制哪些部分光源发射相应的部分光信号来控制部分光信号的组合。
在示例26中，示例22至25中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分光源包括至少一个发光二极管。
在示例27中，示例22至26中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个部分光源包括至少一个激光二极管(例如，多个激光二极管，例如激光二极管的阵列或堆叠)。
在示例28中，示例22至27中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：发光设备还包括发射器光学布置，该发射器光学布置被配置成接收部分光信号，并且将部分光信号组合在一起以发射光信号。
在示例29中，示例22至28中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器被配置成生成选通信号，选通信号表示根据所编码的符号序列哪些部分光源要激活，并且一个或更多个处理器被配置成通过使用选通信号来控制多个部分光源。
在示例30中，示例29所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器被配置成通过使用与确定发光设备的重复率的时钟信号相同的时钟信号来生成选通信号。
在示例31中，示例29或30所述的LIDAR模块可以可选地还包括：每个部分光源与相应的开关相关联(例如，连接至相应的开关)，并且选通信号包括针对每个开关将相关联的部分光源与电源连接或断开连接的相应的指令。
在示例32中，示例31所述的LIDAR模块可以可选地还包括：至少一个开关被实现为逻辑门。作为示例，逻辑门可以包括与门。
在示例33中，示例1至32中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：发光设备包括被配置成发射光的光源，并且该发光设备包括被配置成将由光源发射的光分割成多个部分光信号的光束分割设备。
在示例34中，示例33所述的LIDAR模块可以可选地还包括：发光设备还包括光学布置，该光学布置被配置成根据编码序列吸收或重定向多个部分光信号中的一个或更多个部分光信号。
在示例35中，示例34所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光学布置包括被配置成接收多个部分光信号的可控光吸收设备，并且控制发光设备组合多个部分信号包括一个或更多个处理器被配置成根据编码序列控制光吸收设备以控制部分光信号的组合。
在示例36中，示例35所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光吸收设备包括多个段，每个段被配置成在第一状态下吸收或重定向撞击至该段上的部分光信号，并且被配置成在第二状态下透射撞击至该段上的部分光信号。
在示例37中，示例36所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器被配置成根据所编码的符号序列控制多个段中的每个段处于相应的第一状态或第二状态。
在示例38中，示例36或37所述的LIDAR模块可以可选地还包括：至少一个段被配置成独立于其状态进行光吸收。
在示例39中，示例36至38中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器被配置成生成选通信号，该选通信号表示在第一状态下开关哪些段以及在第二状态下开关哪些段，并且一个或更多个处理器被配置成通过使用选通信号来控制光吸收设备。
在示例40中，示例36至39中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个段中的每个段具有与多个段中的其他段相同的表面积。
在示例41中，示例36至39中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个段中的至少第二段具有比多个段中的第一段的第一表面积更大的第二表面积。
在示例42中，示例41的LIDAR模块可以可选地还包括：第二表面积至少是第一表面积的两倍大。
在示例43中，示例36至42中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：至少一个段具有矩形形状，和/或至少一个段具有圆形形状，和/或至少一个段具有环形形状。
在示例44中，示例36至43中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个段包括在2至20的范围内的多个段，例如在4至16的范围内的多个段。
在示例45中，示例36至44中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光吸收设备包括液晶设备或数字镜设备中的至少一个。
在示例46中，示例45所述的LIDAR模块可以可选地还包括：液晶设备包括液晶显示器或液晶偏振光栅中的一个。
在示例47中，示例36至46中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光学布置包括光学地布置在光吸收设备的上游并且被配置成收集由光源发射的光的初级光学设备。
在示例48中，示例36至47中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光学布置包括光学地布置在光吸收设备的下游并且被配置成组合部分光信号以提供所发射的光信号的次级光学设备。
在示例49中，示例1至48中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：发光设备包括：被配置成发射光信号的光源，以及被配置成向光源提供电信号的驱动电路，并且所发射的光信号的信号水平取决于提供给光源的电信号的信号水平。
在示例50中，示例49所述的LIDAR模块可以可选地还包括：电信号包括电流信号、电压信号或功率信号中的一个。
在示例51中，示例50所述的LIDAR模块可以可选地还包括：其中，电信号是或包括电流脉冲、电压脉冲或功率脉冲中的一个。
在示例52中，示例49至51中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：驱动电路被配置成使得电信号被分割成多个部分电信号。
在示例53中，示例52所述的LIDAR模块可以可选地还包括：控制发光设备组合多个部分信号包括一个或更多个处理器被配置成控制驱动电路组合多个部分电信号。
在示例54中，示例52或53所述的LIDAR模块可以可选地还包括：驱动电路包括：被配置成生成电信号的电能源，以及被配置成将电信号分割成多个部分电信号的分割电路。作为示例，电能源可以包括电流源、电压源或电源中的至少一个。
在示例55中，示例54所述的LIDAR模块可以可选地还包括：分割电路被配置成使得多个部分电信号中的第一部分电信号和第二部分电信号彼此处于第一关系，并且使得多个部分电信号中的第二部分电信号和第三部分电信号彼此处于第一关系。作为示例，第一关系包括第一部分电信号具有是第二部分电信号的第二信号水平二分之一小的第一信号水平。
在示例56中，示例54或55的LIDAR模块可以可选地还包括：分割电路包括一个或更多个变压器。
在示例57中，示例56所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个变压器中的至少一个变压器具有1：1的绕组比，和/或一个或更多个变压器中的至少一个变压器具有2：1：1的绕组比。
在示例58中，示例54至57中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：分割电路包括一个或更多个功率分割器，每个功率分割器与相应的部分电信号相关联。
在示例59中，示例58所述的LIDAR模块可以可选地还包括：每个功率分割器与被配置成延迟和/或衰减相应的部分电信号的相应的可调相位和可调衰减电路相关联。
在示例60中，示例54至59中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：分割电路包括多个开关，每个开关被配置成连接或断开连接与部分电信号之一相关联的电路径，并且一个或更多个处理器被配置成通过控制多个开关来控制多个电信号的组合。
在示例61中，示例60所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器被配置成生成选通信号，该选通信号表示哪些开关将被激活以连接相应的电路径，并且一个或更多个处理器被配置成通过使用选通信号来控制多个开关。
在示例62中，示例49至61中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：驱动电路包括多个电能源，每个电能源被配置成生成相应的部分电信号。
在示例63中，示例62所述的LIDAR模块可以可选地还包括：每个电能源被配置成提供具有与由其他电能源提供的其他部分电信号不同的信号水平的相应的部分电信号。
在示例64中，示例63所述的LIDAR模块可以可选地还包括：与多个电能源中的第一电能源相关联的第一信号水平和与多个电能源中的第二电能源相关联的第二信号水平彼此处于第一关系，并且与第二电能源相关联的第二信号水平和与多个电能源中的第三电能源相关联的第三信号水平彼此处于第一关系。作为示例，第一关系可以包括第一信号水平是第二信号水平的二分之一小。
在示例65中，示例62至64中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个电能源包括至少一个电能存储元件，并且相应的部分电信号的生成包括电能存储元件的放电。
在示例66中，示例65所述的LIDAR模块可以可选地还包括：至少一个电能存储元件包括电感器或电容器中的一个。
在示例67中，示例62至66中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：控制发光设备组合多个部分信号包括一个或更多个处理器被配置成控制多个电能源生成相应的部分电信号。
在示例68中，示例67所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器被配置成生成选通信号，该选通信号表示哪些电能源要激活以发射相应的部分电信号，并且一个或更多个处理器被配置成通过使用选通信号来控制多个电能源。
在示例69中，示例62至68中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：每个电能源与被配置成将相关联的电能源与相应的电路径连接或断开连接的相应的开关相关联(例如，与相应的开关连接)。
在示例70中，示例69所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器被配置成生成选通信号，该选通信号表示哪些开关要激活以将相关联的电能源连接至相应的电路径。
在示例71中，示例62至70中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个电能源彼此串联和/或并联连接。
在示例72中，示例62至71中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个电能源包括电流源、电压源或电源中的至少一个。
在示例73中，示例62至72中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：多个电能源包括多个电能存储元件，并且一个或更多个处理器被配置成在所发射的光信号的第一部分期间控制电能存储元件的第一部分的放电，并且在所发射的光信号的第二部分期间控制电能存储元件的第二部分的放电。
在示例74中，示例73所述的LIDAR模块可以可选地还包括：电能存储元件的第一部分的放电向光源提供电信号以发射第一光脉冲或光脉冲的第一部分，并且电能存储元件的第二部分的放电向光源提供电信号以发射第二光脉冲或光脉冲的第二部分。
在示例75中，示例1至74中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：发光设备包括光源和多个驱动电路，每个驱动电路被配置成向光源提供相应的电信号。
在示例76中，示例75所述的LIDAR模块可以可选地还包括：至少一个驱动电路被分配提供用于与所发射的光信号相关联的测距操作的相应的电信号。
在示例77中，示例1至76中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：符号序列包括表示与该序列相关联的错误检查信息的至少一个错误检查符号。作为示例，错误检查符号可以包括奇偶校验符号。
在示例78中，示例75和77所述的LIDAR模块可以可选地还包括：至少一个驱动电路被分配提供用于发射包括错误检查符号的光信号的相应的电信号。
在示例79中，示例1至78中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光电检测器，其被配置成检测所发射的光信号。
在示例80中，示例79所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光电检测器被配置成向一个或更多个处理器提供检测到的信号，并且一个或更多个处理器被配置成根据检测到的信号来调节发光设备的控制。
在示例81中，示例79或80所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光电检测器被配置成基于所发射的光信号的预期信号水平来调节灵敏度水平。
在示例82中，示例79至81中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光电检测器被配置成从一个或更多个处理器接收触发信号，并且被配置成在接收到触发信号之后的预定时间段内对入射光敏感。例如，触发信号可以包括选通信号。
在示例83中，示例79至82中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：光电检测器包括与一个或更多个处理器的有线或无线的通信信道。在一些方面，通信信道可以是单向或双向的通信信道。
在示例84中，示例1至83中任一项所述的LIDAR模块可以可选地还包括：一个或更多个处理器包括以下各项中的至少一项：微处理器、微控制器、离散逻辑门、可编程逻辑、现场可编程门阵列(FPGA)和/或专用集成电路(ASIC)。
示例85是一种在LIDAR模块中发射光的方法，该方法包括：对符号序列进行编码，每个符号与多个部分信号的相应的组合相关联；并且根据所编码的符号序列控制多个部分信号的组合以发射光信号。
在示例86中，在适当的情况下，示例85所述的方法可以包括示例1至84中任一项所述的特征中的一个、一些或全部特征。
示例87是一种LIDAR模块，包括：发光设备，其被配置成根据多个部分光信号的组合发射光信号；以及一个或更多个处理器，其被配置成：对符号序列进行编码，每个符号与多个部分光信号的相应的组合相关联，并且根据所编码的符号序列控制发光设备光学组合多个部分光信号以发射光信号。
在示例88中，在适当的情况下，示例87所述的LIDAR模块可以包括示例1至84中任一项所述的特征中的一个、一些或全部特征。
虽然已经参照具体方面特别示出和描述了各个实现方式，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离如所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的各种改变。因此，范围由所附权利要求指示，并且因此旨在涵盖落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变。
附图标记列表
100a发光设备
100b发光设备
100c发光设备
102DC源
104可控电阻器
106激光二极管
108电容器
108-1第一电容器
108-2第二电容器
108-3第三电容器
110控制电路
112充电电路
112-1第一充电电路
112-2第二充电电路
112-3第三充电电路
114充电电阻器
114-1第一充电电阻器
114-2第二充电电阻器
114-3第三充电电阻器
116MOSFET
118-1第一晶体管
118-2第二晶体管
118-3第三晶体管
200LIDAR模块
202发光设备
204光信号
206一个或更多个处理器
208符号序列
210光源
212驱动电路
300a曲线图
300b曲线图
300c曲线图
300d曲线图
300e曲线图
302a光信号
302b光信号
304水平轴
306垂直轴
308a光脉冲
308b光脉冲
308a-1第一光脉冲
308b-1第一光脉冲
308a-2第二光脉冲
308b-2第二光脉冲
308a-3第三光脉冲
308b-3第三光脉冲
308a-4第四光脉冲
308a-n第N光脉冲
308b-n第N光脉冲
308e-1第一光脉冲
308e-2第二光脉冲
308e-3第三光脉冲
308e-4第四光脉冲
310-1第一脉冲部分
310-2第二脉冲部分
310-3第三脉冲部分
400发光设备
402部分光源
402-1第一部分光源
402-2第二部分光源
402-3第三部分光源
404部分光信号
404-1第一部分光信号
404-2第二部分光信号
404-3第三部分光信号
406光信号
408发射器光学布置
410驱动电路
410-1第一驱动电路
410-2第二驱动电路
410-3第三驱动电路
412-1第一激光二极管
412-2第二激光二极管
412-3第三激光二极管
414一个或更多个处理器
416选通信号
420c曲线图
420d曲线图
422c光信号
422d光信号
424水平轴
426垂直轴
428c光脉冲
428c-1第一光脉冲
428c-2第二光脉冲
428c-3第三光脉冲
428c-4第四光脉冲
428c-5第五光脉冲
428c-6第六光脉冲
428d光脉冲
428d-1第一光脉冲
428d-2第二光脉冲
430c-1第一曲线图
430d-1第一曲线图
430c-2第二曲线图
430d-2第二曲线图
430c-3第三曲线图
430d-3第三曲线图
432c-1第一选通信号
432d-1第一选通信号
432c-2第二选通信号
432d-2第二选通信号
432c-3第三选通信号
432d-3第三选通信号
434开关
434-1第一开关
434-2第二开关
434-3第三开关
436逻辑门
436-1第一与门
436-2第二与门
436-3第三与门
500发光设备
502光源
504激光二极管
506驱动电路
508光束分割设备
510部分光信号
512一个或多个处理器
514控制信号
516光信号
518信号线
518-0信号线
520光学布置
522初级光学设备
524光吸收设备
526次级光学设备
530b光吸收设备
530c光吸收设备
530d光吸收设备
530e光吸收设备
530g光吸收设备
530h光吸收设备
530i光吸收设备
532b段
532b-1第一段
532b-2第二段
532b-3第三段
532b-4第四段
532c段
532c-1第一段
532c-2第二段
532c-3第三段
532c-4第四段
532d段
532d-1第一段
532d-2第二段
532d-3第三段
532e段
532e-1第一段
532e-2第二段
532e-3第三段
532e-4第四段
532g段
532g-0透明段
532g-1第一段
532g-2第二段
532g-3第三段
532g-4第四段
532h段
532h-0透明段
532h-1第一段
532h-2第二段
532h-3第三段
532h-4第四段
532i段
532i-0透明段
532i-1第一段
532i-2第二段
532i-3第三段
532i-4第四段
534选通信号
600a发光设备
600b发光设备
600c发光设备
602a光源
602b光源
602c光源
604a驱动电路
604b驱动电路
604c驱动电路
606a一个或更多个处理器
606b一个或更多个处理器
606c一个或更多个处理器
608a电能源
608b电能源
608c电能源
610a分割电路
610b分割电路
610c分割电路
612a一个或更多个变压器
612b一个或更多个变压器
614c一个或更多个功率分割器
616a开关
616b开关
616c开关
618a曲线图
620a二极管
620b二极管
622c虚拟负载
624c可调相位和可调衰减电路
626c功率组合器
628a信号线
628b信号线
628c信号线
630a选通信号线
630b选通信号线
630c选通信号线
700a发光设备
700b发光设备
700c发光设备
700d发光设备
700e发光设备
700f发光设备
700g发光设备
700h发光设备
702a光源
702b光源
702c光源
702d光源
702e光源
702f光源
702g光源
702h光源
704a驱动电路
704b驱动电路
704c驱动电路
704d驱动电路
704e驱动电路
704f驱动电路
704g驱动电路
704h驱动电路
706a电能源
706b电能源
706c电能源
706d电能源
706e电能源
706f电能源
706g电能源
706h电能源
708a一个或更多个处理器
708b一个或更多个处理器
708c一个或更多个处理器
708d一个或更多个处理器
708e一个或更多个处理器
708f一个或更多个处理器
708g一个或更多个处理器
708h一个或更多个处理器
710a选通信号线
710b选通信号线
710c选通信号线
710d选通信号线
710e选通信号线
710f选通信号线
710g选通信号线
710h选通信号线
712a开关
712b开关
712c开关
712d开关
712e开关
712f开关
712g开关
712h开关
714a信号线
714b信号线
714c信号线
714d信号线
714e信号线
714f信号线
714g信号线
714h信号线
716e二极管
716f二极管
718f开关
720e电压源
720f电压源
720g电压源
720h电压源
722g电阻器
722h电阻器
724h信号开关
730i时间图
732i光信号
734i光脉冲
736j残差选通信号
740k时间图
742k光信号
744k-1第一光脉冲
744k-2第二光脉冲
744k-3第三光脉冲
744k-4第四光脉冲
744k-5第五光脉冲
800a发光设备
802a驱动电路
802e驱动电路
802a-1第一驱动电路
802a-2第二驱动电路
804a-1一个或更多个处理器
804a-2一个或更多个处理器
804e一个或更多个处理器
805a电压源
808e像素控制
810b时序图
810c时序图
810d时序图
810f时序图
810g时序图
810h时序图
812b光信号
812c光信号
812d光信号
812f光信号
812g光信号
812h光信号
814b光脉冲
814c光脉冲
814d光脉冲
814f光脉冲
814g光脉冲
814h光脉冲
820f时序图
900a发光设备
900b发光设备
900c发光设备
902a驱动电路
902b驱动电路
902c驱动电路
904a一个或更多个处理器
904b一个或更多个处理器
904c一个或更多个处理器
906a光电检测器
906b光电检测器
906c光电检测器
908a所测量的光水平
910a电压源
910b电压源
912a控制信号
912b控制信号
914b延迟元件
916b延迟信号
918c外部光电检测器
920c外部控制电路
1000a激光二极管驱动电路
1000b发光设备
1000c发光设备
1000d发光设备
1000e发光设备
1000f发光设备
1000g发光设备
1000h发光设备
1000i发光设备
1002a高侧驱动器
1002b高侧驱动器
1002c高侧驱动器
1002d高侧驱动器
1002g高侧驱动器
1004a场效应晶体管
1004b场效应晶体管
1004c场效应晶体管
1004d场效应晶体管
1004g场效应晶体管
1006a与门
1008a控制电路
1008d控制电路
1008i控制电路
1010a脉冲生成控制电路
1010g脉冲生成控制电路
1012a输出功率控制电路
1014b电容器
1014c电容器
1014d电容器
1014h电容器
1016b充电电路
1016c充电电路
1018b激光二极管
1018c激光二极管
1018d激光二极管
1020d快速开关功率晶体管
1020e快速开关功率晶体管
1020f快速开关功率晶体管
1022e公共电流源
1022f公共电流源
1022g公共电流源
1024f像素控制电路
1026i电容充电电路系统
1028i延迟元件
1030i光电检测器
1100电流源
1102电感器
1104电容器
1106晶体管
1108栅极驱动器
1110二极管
1112控制电路
1114电流测量电路
1200基本脉冲单元
1202晶体管
1204电容器
1206激光二极管
1208光电检测器
1210延迟元件
1212栅极驱动器
1214电容充电电路
1220发光设备
1222控制电路
1230发光设备
1232控制电路
1300LIDAR发射器
1302集成光电部件
1304半导体管芯
1306管芯
1308集成光电部件
1310硅衬底
1312管芯
1314集成光电部件
1316集成光电部件
1400光电部件
1402光电部件
1404光电部件
1406光电部件
1408光电部件
1410光电部件
1412光电部件
1414光电部件
Claims (15)
1.一种LIDAR模块(200)，包括：
发光设备(202)，其被配置成根据多个部分信号的组合发射光信号(204)；以及
一个或更多个处理器(206)，其被配置成：
对符号序列(208)进行编码，其中，所述符号序列(208)中的每个符号与所述多个部分信号的相应的组合相关联，并且
根据所编码的符号序列(208)控制所述发光设备(202)组合所述多个部分信号以发射所述光信号(204)。
2.根据权利要求1所述的LIDAR模块(200)，
其中，所述多个部分信号包括多个部分光信号，并且
其中，所述多个部分信号的组合包括所述多个部分光信号的光学组合。
3.根据权利要求1或2所述的LIDAR模块(200)，
其中，所述多个部分信号包括多个部分电信号，并且
其中，所述多个部分信号的组合包括所述多个部分电信号的电组合。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的LIDAR模块(200)，其中，所述多个部分信号的组合包括所述多个部分信号的加性组合或所述多个部分信号的减性组合之一。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的LIDAR模块(200)，其中，所发射的光信号(204)包括一个或更多个光脉冲，并且
其中，每个光脉冲与所述符号序列中的相应的一个或更多个符号相关联。
6.根据权利要求5所述的LIDAR模块(200)，
其中，至少一个光脉冲与所述符号序列中的相应的一个符号相关联，和/或
其中，至少一个光脉冲与所述符号序列中的相应的多个符号相关联，和/或
其中，所述一个或更多个光脉冲包括多个光脉冲，其中，所述多个光脉冲的子集与所述符号序列中的相应的一个符号相关联。
7.根据权利要求5或6所述的LIDAR模块(200)，
其中，与一个或更多个第一符号相关联的第一光脉冲具有与和一个或更多个第二符号相关联的第二光脉冲的第二信号水平不同的第一信号水平。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的LIDAR模块(200)，其中，至少一个光脉冲包括多个脉冲部分，每个脉冲部分具有相应的信号水平，
其中，所述多个脉冲部分的信号水平由与所述至少一个光脉冲相关联的一个或更多个符号限定。
9.根据权利要求4至8中任一项所述的LIDAR模块(200)，其中，至少一个光脉冲包括具有第一能量的第一脉冲部分和具有第二能量的第二脉冲部分，
其中，所述第一能量相对于所发射的光信号的总能量与所述第二能量互补。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的LIDAR模块(200)，其中，所述发光设备(202)包括多个部分光源，每个部分光源被配置成发射相应的部分光信号。
11.根据权利要求10所述的LIDAR模块(200)，
其中，所述多个部分光源中的每个部分光源被配置成以与由其他部分光源发射的其他部分光信号的信号水平不同的信号水平发射相应的部分光信号。
12.根据权利要求11所述的LIDAR模块(200)，
其中，所述多个部分光源中的至少一个部分光源被配置成发射的光通量是所述多个部分光源中的至少一个其他部分光源的光通量的两倍。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的LIDAR模块(200)，
其中，所述发光设备(202)还包括发射器光学布置，所述发射器光学布置被配置成接收所述部分光信号，并且将所述部分光信号组合在一起以发射所述光信号。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的LIDAR模块(200)，
其中，所述一个或更多个处理器(206)被配置成生成选通信号，所述选通信号表示根据所编码的符号序列所述多个部分光源中的哪些部分光源要激活，并且
其中，所述一个或更多个处理器被配置成通过使用所述选通信号来控制所述多个部分光源。
15.一种在LIDAR模块中发射光的方法，所述方法包括：
对符号序列进行编码，每个符号与多个部分信号的相应的组合相关联；并且
根据所编码的符号序列控制所述多个部分信号的组合以发射光信号。
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