[发明专利]扫描激光雷达系统及方法

权利要求书

1.一种激光雷达检测系统，包括：

多个光源，所述多个光源沿着第一方向设置以用于生成沿着所述第一方向设置的多个输出光学信号；

信号发生器，所述信号发生器用于生成具有可变频率的输出信号；

调制电路，所述调制电路用于接收来自所述信号发生器的所述输出信号并且将来自所述信号发生器的所述输出信号应用到所述多个光源以调制所述输出光学信号，使得所述输出光学信号是具有调频的调制包络的包络调制的输出光学信号；

光学传输元件，所述光学传输元件用于将所述包络调制的输出光学信号发射到区域中；

扫描装置，所述扫描装置用于在与所述第一方向不同的第二方向上扫描所述多个包络调制的输出光学信号；

接收器，所述接收器用于接收至少部分地由所发射的包络调制的输出光学信号的反射生成的返回光学信号，并且生成指示所述返回光学信号的接收信号，所述接收器包括二维光学检测器阵列；

掩模，所述掩模在所述区域和所述阵列之间设置在所述阵列附近，所述返回光学信号撞击在所述掩模上，所述掩模包括沿着与所述阵列的第一尺寸对准的方向设置的多个孔径，每个孔径适于使得所述掩模阻挡所述返回光学信号的第一部分撞击在所述阵列上，并且所述孔径允许所述返回光学信号的第二部分撞击在所述阵列上，其中所述接收信号针对所述阵列中的检测器组生成，所述检测器组沿着所述阵列的所述第一尺寸设置并且与所述掩模中的所述孔径对准并且暴露于所接收的返回光学信号，其中一次针对一个检测器组生成所述接收信号，多个检测器组沿着所述阵列的第二尺寸相对于彼此偏移，所述阵列的所述第二尺寸基本上正交于所述阵列的所述第一尺寸，其中检测器组中的每个检测器包括多个区域，每个检测器的第一区域在第一时间接收返回光学信号并且每个检测器的第二区域在比所述第一时间晚的第二时间接收另一个返回光学信号，其中所述第一时间和所述第二时间在所述阵列的不同扫描期间发生；并且

处理器，所述处理器耦接到用于接收所述接收信号的所述接收器并且处理所述接收信号以生成对所述区域中的一个或多个对象的检测。

2.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中被所述掩模阻挡的所述返回光学信号的所述第一部分来自所述区域的未被所述输出光学信号照亮的至少一部分。

3.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所述掩模位于所述接收器中的接收透镜的焦平面处或附近。

4.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所述扫描装置包括扫描镜，所述扫描镜用于以变化的角度将所发射的包络调制的输出光学信号扫描到所述区域中。

5.根据权利要求4所述的激光雷达检测系统，其中所述扫描镜是微机电(MEMS)扫描镜。

6.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所述信号发生器包括压控振荡器(VCO)，所述输出信号的所述频率通过应用到所述VCO的控制输入而可变。

7.根据权利要求6所述的激光雷达检测系统，其中所述输出信号的所述频率被控制为根据第一频率和第二频率之间的斜坡而变化。

8.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所发射的包络调制的输出光学信号是调频连续波(FMCW)信号。

9.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所发射的包络调制的输出光学信号是脉冲信号。

10.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所述光源包括激光器。

11.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所述激光雷达检测系统是汽车激光雷达检测系统。

12.根据权利要求1所述的激光雷达检测系统，其中所述光学检测器阵列包括至少一个硅光电倍增管(SiPM)检测器。