[发明专利]LIDAR装置和用于操作LIDAR装置的方法

说明书

本申请涉及光探测和测距(LIDAR)装置和用于操作LIDAR装置的方法。在一个实施方式，光探测和测距(LIDAR)装置包括光源，该光源发射光束以扫描与目标扫描区域有关的定向的范围。LIDAR装置还包括配置为接收光束并且将光束朝向目标扫描区域重新引导的第一微型机电系统(MEMS)镜。第一MEMS镜配置为竖直和水平地倾斜，从而以多个角度重新引导光束。LIDAR装置还包括光探测器，该光探测器用于接收从位于目标扫描区域内的一个或多个对象反射的光束。第一MEMS镜相对于光源在多个方向上倾斜，以允许光源发射光束并且允许光探测器接收反射光束，从而获得一个或多个对象的多个角分辨率。

技术领域

本发明的实施方式总体涉及操作自动驾驶车辆。更具体地，本发明的实施方式涉及用于操作自动驾驶车辆的光探测和测距(LIDAR)装置。

背景技术

以自动驾驶模式运行(例如，无人驾驶)的车辆可以将乘员(尤其是驾驶员)从一些驾驶相关的职责中解放出来。当以自动驾驶模式运行时，车辆可以使用车载传感器导航到各个位置，从而允许车辆在最少人机交互的情况下或在没有任何乘客的一些情况下行驶。

LIDAR技术已经广泛用于军事、地理、海洋，并且在最近十年用于自动驾驶车辆。其他方面暂且不说，LIDAR在自动驾驶车辆中的应用已经受到高成本的阻碍。LIDAR装置可在扫描场景的同时估测到对象的距离，从而汇总出表示对象的反射表面的点云。可通过发送激光脉冲并且检测从对象反射的返回脉冲(如果存在返回脉冲)以及根据发送脉冲与接收到反射脉冲之间的时间延迟确定到对象的距离来确定点云中的各个点。一束或者多束激光可快速且重复地扫遍场景，从而提供与到场景中的反射对象的距离相关的连续的实时信息

图1示出典型的LIDAR装置。参照图1，LIDAR装置180包括光束转向光学器件184，其中，激光束186被引导至光束转向光学器件184。光束转向光学器件184是指引激光束186(例如，水平地旋转)扫遍扫描区域的转角镜。转角镜184绕着与激光束186的初始下降路径大致平行且大体共线的轴线旋转。转角镜184沿着参考箭头指示的方向188旋转。一般地，镜184以固定角度附接至测距器182的框架。镜184根据旋转方向188与整个LIDAR装置180一起旋转。

最普遍的LIDAR设计包括：16至64个907纳米(nm)的半导体激光器；相应的探测器；以及堆叠成单个组件以在堆叠方向提供角分辨率。于是，整个组件绕轴线机械旋转以实现二维(2D)扫描。为了获得多个角分辨率，多个LIDAR装置180可竖直地堆叠在一起，每个LIDAR装置180对应于目标角分辨率中的一个。需求的激光器和探测器的数量极大地限制了用于降低成本的先前努力的实现。

发明内容

本申请涉及光探测和测距装置和用于操作光探测和测距装置的方法。

在本申请的一方面，公开了一种光探测和测距装置，包括：光源，发射光束以扫描与目标扫描区域有关的定向的范围；第一微型机电系统镜，配置为接收光束并将光束朝向目标扫描区域重新引导，其中，第一微型机电系统镜配置为相对于光源在多个方向上倾斜，从而以多个角度重新引导光束；以及光探测器，接收从位于目标扫描区域内的一个或多个对象反射的所反向的光束，其中，第一微型机电系统镜倾斜以允许从光源发射的光束以多个角度反射并允许光探测器以多个角度接收所反射的光束，从而获得一个或多个对象的多个角分辨率。

在本申请的另一方面，公开了一种用于操作光探测和测距装置的方法，包括：通过光源发射光束以扫描与目标扫描区域有关的定向的范围；通过第一微型机电系统镜接收光束并将光束朝向目标扫描区域重新引导，其中，第一微型机电系统镜配置为相对于光源在多个方向上倾斜，从而以多个角度重新引导光束；以及通过光探测器接收从位于目标扫描区域内的一个或多个对象反射的所反射的光束，其中，第一微型机电系统镜在多个方向上倾斜以允许光源发射光束并允许光探测器接收所反射的光束，从而获得一个或多个对象的多个角分辨率。

附图说明

本发明的实施方式在附图的各图中以举例而非限制的方式示出，附图中的相同参考数字指示相似元件。