[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

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(lightdetectionandranging，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。

通过酌情参考附图阅读以下详细描述，本领域普通技术人员将清楚这些 以及其它方面、优点和替换方案。

附图说明

图1是示例LIDAR设备的方框图。

图2是示例LIDAR设备的截面视图。

图3A是依照本文描述的至少一些实施例的装配有各种组件的示例 LIDAR设备的透视图。

图3B是其中各种组件被移除以图示出壳体的内部空间的图3A中所示的 示例LIDAR设备的透视图。

图4依照本文描述的至少一些实施例图示了示例发射块。

图5A是依照示例实施例的示例光源的视图。

图5B是依照示例实施例的结合圆柱透镜的图5A的光源的视图。

图5C是依照示例实施例的图5B的光源和圆柱透镜组合的另一个视图。

图6A依照本文描述的至少一些实施例图示了示例接收块。

图6B图示了图6A的接收块中包括的三个检测器的侧视图。

图7A图示了依照本文描述的至少一些实施例的具有非球面和超环面的 示例透镜。

图7B图示了图7A中所示的示例透镜750的截面视图。

图8A图示了依照本文描述的至少一些实施例的安装在车辆上的示例 LIDAR设备。