[发明专利]光扫描器及检测器

说明书

一种光测距和检测系统，通过使用用于有效组合不同波长、时间和频率译码以及空间选择性的体系架构，实现可重新配置的非常宽的视场、具有高光学功率处置的每秒空间点的高采样。传输器能够生成多个窄波束，对不同波束进行编码，并在不同空间方向上传输。接收器可以区别和提取反射的波束的距离和反射率信息。通过扫描传输器的视场来实现环境的三维成像。在芯片中制造的控制和信号处理电子电路与包含测距系统的光子组件的芯片被封装在一起。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月29日提交的美国临时专利申请号62526967的优先权，所述申请的公开通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及LiDAR（光检测和测距）或三维成像。更特定地，本发明涉及以短和/或长距离测距为目标的LiDAR系统和相关组件，其包括提供宽视场、高采样率和高光学功率（optical power）处置的方法。

发明内容

在本公开的第一方面，描述了一种设备，所述设备包括光学扫描器，所述光学扫描器包括光学相控阵列，所述光学扫描器包括：功率分配器（power splitter），所述功率分配器配置成将来自连接到至少一个激光器的波导的光分到多个波导；多个幅度调制器或相位调制器，每个幅度调制器或相位调制器通过所述多个波导中的对应波导连接到所述功率分配器；多个发射器，每个发射器通过对应波导连接到对应幅度或相位调制器，其中：所述多个幅度调制器或相位调制器配置成接收控制信号以控制所述光的幅度或相位，以及所述光学相控阵列配置成基于所述发射器的所述幅度或相位设置在一个或多个空间方向上发射光束。

在本公开的第二方面，描述了一种方法，所述方法包括：由至少一个激光器生成光；选择所述光的波长；将来自所述至少一个激光器的光分到多个编码器；通过所述多个编码器以一图形对所述光进行编码；以及通过包括多个发射器的光学相控阵列在空间方向上传输所述光，每个发射器通过对应波导连接到所述多个编码器中的对应编码器。

在本公开的第三方面中，描述了一种系统，所述系统包括本公开的第一方面所述的设备、及接收器，所述接收器包括：具有宽视场的宽带接收器，所述宽带接收器配置成在从所述光学相控阵列发射之后接收从环境中的对象反射的光；多个解码器，所述多个解码器配置成对所述多个编码器的译码进行解码；以及数字信号处理单元，所述数字信号处理单元配置成确定从对象到所述接收器的测距和反射率。

附图说明

并入到本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的一个或多个实施例，并且与示例实施例的描述一起用作解释本公开的原理和实现。

图1示出了根据本公开的示例性传输器。

图2示出了示例性译码（coding）方案。

图3示出了示例性2D扫描器。

图4示出了用于增加LiDAR系统的功率处置的一些技术。

图5示出了用于扫描器的示例性群集架构。

图6示出了用于发射器的示例性光栅几何形状。

图7示出了示例发射器的顶视图。

图8示出了示例性光栅波束发射器。

图9示出了用于增加LiDAR系统的视场的2D扫描器的示例性布局。

图10示出了不同发射器的示例性布局。

图11-12示出了示例性接收器架构。

图13示出了示例性接收器信令流程图。

图14示出了与多接收器架构一起使用的从传输器生成多个波束的示例性方法。

图15示出了LiDAR系统的示例性封装。