[发明专利]具有用于预准直转向的发送光学器件的光检测和测距（LIDAR）系统

说明书

提供了一种LIDAR系统。该LIDAR系统包括分别被配置为沿着发送路径发射光信号的多个发射器。该LIDAR系统包括沿着发送路径定位的多个光学器件。多个光学器件包括准直器光学器件，该准直器光学器件具有沿着第一轴的主光焦度。多个光学器件还包括沿着发送路径被定位在多个发射器和准直器光学器件之间的一个或多个发送光学器件。此外，一个或多个发送光学器件具有沿着第二轴的主光焦度。

相关申请的交叉引用

本申请基于申请日为2021年8月5日的标题为“Light Detection and Ranging(LIDAR)System Having Transmit Optics for Pre-Collimation Steering(具有用于预准直转向的发送光学器件的光检测和测距(LIDAR)系统)”的美国专利申请No.17/395,227并且要求其优先权的权益，该专利申请要求申请日为2020年8月7日的美国临时专利申请No.63/062,657的优先权的权益，该美国专利申请通过引用并入本文中。

背景技术

LIDAR系统使用激光来创建周围环境的三维表示。LIDAR系统包括与接收器配对以形成通道的至少一个发射器，而通道阵列可以用于扩展LIDAR系统的视场。在操作期间，每个通道将激光束发射到环境中。激光束从周围环境内的对象反射，并且反射的激光束被接收器检测到。单个通道提供测距信息的单个点。集中地，组合通道以创建对应于周围环境的三维表示的点云。LIDAR系统还包括测量飞行时间(即，从发射激光束到检测到反射激光束所经过的时间)的电路。飞行时间测量用于确定LIDAR系统到对象的距离。

发明内容

本公开的实施例的方面和优点将在以下描述中部分阐述，或者可以从描述中学习，或者可以通过实施例的实践学习。

本公开的示例方面涉及LIDAR系统(例如，短程LIDAR系统)。如本文进一步描述的，LIDAR系统可以由各种设备和平台(例如，机器人平台等)使用，以提高设备和平台感知其环境并且响应于该环境执行功能(例如，自主地导航通过环境)的能力。

例如，本公开的LIDAR系统可以包括多个发射器(例如，激光二极管)，其分别被配置为沿着发送路径发射光信号(例如，激光)。LIDAR系统可以包括沿着发送路径布置的准直器光学器件。LIDAR系统还可以包括沿着发送路径布置的一个或多个发送光学器件。更具体地，一个或多个发送光学器件可以沿着发送路径被布置在准直器光学器件和多个发射器之间。

准直器光学器件和一个或多个发送光学器件具有沿着不同轴的主光焦度(optical power)。例如，准直器光学器件具有沿着第一轴(例如，快轴)的主光焦度。相反，一个或多个发送光学器件具有沿着第二轴(例如，慢轴)的主光焦度。第二轴可以垂直于或基本上垂直于第一轴(例如，小于15度的差，小于10度的差，小于5度的差，小于1度的差等)。

准直器光学器件沿着第一轴的主光焦度是指准直器光学器件沿着第一轴会聚或发散光信号的程度。此外，一个或多个发送光学器件沿着第二轴的主光焦度是指一个或多个发送光学器件沿着第二轴会聚或发散光信号的程度。

可以沿着一个或多个发送光学器件转向光信号，以将光信号聚焦到准直器光学器件上。以这种方式，可以改善光信号沿着第一轴的准直。一个或多个发送光学器件可以包括一个或多个环形光学器件，以促进光信号的转向(steering)。此外，一个或多个环形光学器件可以具有零曲率半径和均匀厚度，以减少或消除光信号的失真。

LIDAR系统可以包括多个光检测器。光检测器可以被布置在电路板的曲面上。此外，光检测器可以被配置为检测沿着与发送路径分离的接收路径行进的反射光信号。

LIDAR系统可以包括沿着接收路径定位的一个或多个接收光学器件。一个或多个接收光学器件可以被配置为将多个反射光信号中的每一个聚焦到对应光检测器上。例如，一个或多个接收光学器件可以包括一个或多个非球面透镜，该非球面透镜被配置为将多个反射光信号聚焦到多个光检测器上。