[发明专利]具有共享发射/接收路径的旋转光检测和测距平台的设备和方法

说明书

LIDAR设备可发射源自一个或多个光源的光脉冲并且可接收反射的光脉冲，反射的光脉冲然后被一个或多个检测器检测。该LIDAR设备可包括透镜，该透镜既(i)准直来自一个或多个光源的光以提供经准直光从而用于传输到LIDAR设备的环境中，又(ii)将反射光聚焦到一个或多个检测器上。该透镜可限定在来自一个或多个光源的光的发射路径中的弯曲焦面以及在一个或多个检测器的接收路径中的弯曲焦面。一个或多个光源可沿着发射路径中的弯曲焦面布置。一个或多个检测器可沿着接收路径中的弯曲焦面布置。

本申请是申请日为2014年07月23日、申请号为201480057538.4、发明名称为“具有共享发射/接收路径的旋转光检测和测距平台的设备和方法”的PCT发明专利申请的分案申请。

背景技术

除非本文另外指出，否则本部分中描述的材料不是本申请中的权利要求的现有技术，也不因为包括在本部分中而被承认为是现有技术。

车辆可被配置为以自主模式操作，在自主模式中车辆在没有或几乎没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过一环境。这样的自主车辆可包括被配置为检测关于车辆在其中操作的环境的信息的一个或多个传感器。

一种这样的传感器是光检测和测距(light detection and ranging，LIDAR)设备。LIDAR可在扫描一场景以聚集指示出环境中的反射表面的“点云”的同时估计到环境特征的距离。点云中的个体点可通过如下方式确定：发射激光脉冲并检测从环境中的物体中反射的(如果有反射的话)的返回脉冲，并根据发射脉冲与反射脉冲的接收之间的时间延迟确定到该物体的距离。激光器或者一组激光器可快速且重复地在一场景上扫描以提供关于到该场景中的反射物体的距离的连续、实时信息。将测量的距离与在测量每个距离时(一个或多个)激光器的取向组合允许了将三维位置与每个返回脉冲相关联。通过这种方式，可对于整个扫描区域生成指示出环境中的反射特征的位置的点的三维地图。

发明内容

在一个示例中，提供了一种包括被配置为围绕轴旋转的壳体的光检测和测距(LIDAR)设备。该壳体具有包括发射块、接收块和共享空间的内部空间。发射块具有出口孔径，并且接收块具有入口孔径。该LIDAR设备在发射块中还包括多个光源。多个光源被配置为发出多个光束，所述多个光束通过出口孔径进入共享空间并经由发射路径穿过共享空间。光束包括具有一波长范围内的波长的光。LIDAR设备在接收块中还包括多个检测器。多个检测器被配置为检测具有波长范围内的波长的光。LIDAR设备还包括安装到壳体的透镜。透镜被配置为(i)接收经由发射路径的光束，(ii)准直光束以供传输到LIDAR设备的环境中，(iii)收集包括来自经LIDAR设备的环境中的一个或多个物体反射的经准直光束中的一个或多个的光在内的光，以及(iv)使收集的光经由延伸通过共享空间和接收块的入口孔径的接收路径聚焦到检测器上。

在另一示例中，提供了一种涉及围绕轴旋转光检测和测距(LIDAR)设备的壳体的方法。该壳体具有包括发射块、接收块和共享空间的内部空间。发射块具有出口孔径，并且接收块具有入口孔径。该方法还涉及由发射块中的多个光源发出多个光束。多个光束经由发射路径进入共享空间。光束包括具有一波长范围内的波长的光。该方法还涉及沿着发射路径在安装到壳体的透镜处接收光束。该方法还涉及由透镜准直光束以供传输到LIDAR设备的环境中。该方法还涉及由透镜收集来自经LIDAR设备的环境中的一个或多个物体反射的经准直光束中的一个或多个的光。该方法还涉及由透镜使收集的光经由延伸通过共享空间和接收块的入口孔径的接收路径聚焦到接收块中的多个检测器上。该方法还涉及由接收块中的多个检测器检测来自具有该波长范围内的波长的聚焦光的光。

在另一示例中，提供了一种光检测和测距(LIDAR)设备，包括：

安装到壳体的透镜，其中，所述壳体被配置为围绕轴旋转并且具有内部空间，所述内部空间包括发射块、接收块、发射路径和接收路径，其中，所述发射块在包括反射表面的壁上具有出口孔径，其中，所述接收块具有入口孔径，其中，所述发射路径从所述出口孔径延伸到所述透镜，并且其中，所述接收路径经由所述反射表面从所述透镜延伸到所述入口孔径；