[发明专利]用于对光检测和测距系统中来自多个孔径的相干检测进行管理的装置和方法

说明书

孔径阵列包括布置在一个或多个维度上的多个孔径。每个孔径被配置为接收所接收的光波前的相应部分。每个孔径被耦合到相应的光混合器，该混合器将接收到的光波前的相应部分与相应的本地振荡器光波进行相干干涉。处理模块被配置为处理从光混合器的输出检测到的电信号，包括：对于每个光混合器，根据该光混合器的至少一个输出检测到的至少一个电信号确定至少一个相位或振幅信息；基于来自于多个光混合器中的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与视场的子集相关联的基于方向的信息；以及根据基于方向的信息确定距离信息。

技术领域

本公开涉及光信号检测系统和方法，比如光检测和测距(light detection andranging，LiDAR)装置和使用该装置进行检测的方法，并且更具体地涉及用于对LiDAR系统中来自多个孔径的相干检测进行管理的装置和方法。

背景技术

各种类型的LIDAR系统使用各种场景重建技术进行操作。在一些系统中，焦平面阵列被用于成像配置中，其中，视场的不同部分被成像在阵列的不同的相应元件上。在一些系统中，相干检测是通过混合来自不同元件的光信号以选择给定方向来使用的，该给定方向通过元件之间可变的物理相移可调节，但是来自这种相干检测的振幅和相位信息的使用可能以各种方式受到限制。

发明内容

在一个方面中，通常，装置包括：第一光源或端口，用于提供对视场进行照明的调制照明光波；第二光源或端口，用于提供与所述调制照明光波具有限定相位关系的参考光波；孔径阵列，其包括布置在一个或多个维度上的多个孔径，并且其被配置为接收光波前，所述光波前包括对所述视场的至少一部分的贡献，其中：所述孔径中的两个或更多个中的每一个被配置为接收所接收的光波前的相应部分，并且所述孔径阵列中的至少两个不相邻的孔径被配置为对所接收的光波前中包括有来自所述视场的同一部分的贡献的相应部分进行接收，并且所述孔径中的两个或更多个中的每一个被耦合到相应的光混合器，所述光混合器用相应的本地振荡器光波相干干涉所接收的光波前的相应部分，其中，每个相应的本地振荡器光波来自于所述参考光波，使得对于每个相应的孔径，(i)在所述第二光源或端口和所述相应的光混合器之间，以及(ii)在所述相应的孔径和所述相应的光混合器之间，相应的组延迟差(respective differences in group delay)基本相等。

所述装置还包括处理模块，所述处理模块被配置为处理从所述光混合器的输出检测到的电信号，所述处理包括：对于多个所述光混合器的每个光混合器，根据该光混合器的至少一个输出端检测到的至少一个电信号确定至少一个相位或振幅信息，基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第一子集相关联的第一基于方向的信息；根据所述第一基于方向的信息确定第一距离信息；基于来自于多个所述光混合器的至少两个光混合器的相位或振幅信息，确定与所述视场的第二子集相关联的第二基于方向的信息；以及根据所述第二基于方向的信息确定第二距离信息。

在另一方面，通常用于管理来自多个孔径的相干检测的方法包括：从第一光源或端口提供对视场进行照明的调制照明光波；从第二光源或端口提供与所述调制照明光波具有限定相位关系的参考光波；在孔径阵列处接收光波前，所述光波前包括对所述视场的至少一部分的贡献，所述孔径阵列包括布置在一个或多个维度上的多个孔径，其中：所述孔径中的两个或更多个中的每一个被配置为接收所接收光波前的相应部分，并且所述孔径阵列中的至少两个非相邻孔径被配置为对所接收的光波前中包括有来自所述视场的同一部分的贡献的相应部分进行接收，并且所述孔径中的两个或更多个中的每一个被耦合到相应的光混合器，所述光混合器用相应的本地振荡器光波相干干涉所接收光波前的相应部分。

从所述参考光波导出每个相应的本地振荡器光波，使得对于每个相应的孔径，(i)在所述第二光源或端口与所述相应的光混合器之间，以及(ii)在所述相应的孔径和所述相应的光混合器之间，相应的组延迟差基本相等。