[发明专利]具有固态光束转向的高分辨率调频连续波LIDAR

权利要求书

1.一种固态调频连续波(FMCW)光探测与测距(LiDAR)系统的焦平面阵列(FPA)系统，所述FPA系统包括：

LiDAR芯片上的可切换相干像素阵列(SCPA)，所述SCPA包括相干像素(CP)，所述CP中的每一个被配置为发射相干光；以及

透镜系统，所述透镜系统被定位成将从所述SCPA发射的相干光作为一个或多个光束引导到环境中，并且所述一个或多个光束中的每一个以特定角度被发射，并且所述特定角度部分基于生成形成所述一个或多个光束的所述相干光的所述LiDAR芯片上的所述CP的位置。

2.根据权利要求1所述的FPA系统，其中，所述FPA系统被配置为部分地基于所述SCPA的不同CP的选择性激活，以第一扫描分辨率穿过所述环境以二维扫描所述一个或多个光束。

3.根据权利要求2所述的FPA系统，所述FPA系统进一步包括：

衍射光栅，所述衍射光栅被定位成将从透镜系统发射的一个或多个光束衍射到所述环境中，并且衍射的量部分地基于所述一个或多个光束的波长，

其中，所述一个或多个光束的所述波长在波长范围上被调谐，使得所述光栅的衍射的量改变以提供比所述第一扫描分辨率更精细的第二扫描分辨率。

4.根据权利要求3所述的FPA系统，其中，所述衍射光栅是主要以第一衍射阶发射光的闪耀光栅。

5.根据权利要求3所述的FPA系统，其中，所述衍射光栅是反射衍射光栅。

6.根据权利要求3所述的FPA系统，其中，所述衍射光栅是透射衍射光栅。

7.根据权利要求3所述的FPA系统，其中，所述SCPA的第一CP集合使得从所述第一集合的每个CP发射的光映射到所述环境中的第一连续线的相应区间，并且所述SCPA的第二CP集合使得从所述第二集合的每个CP发射的光映射到与所述第一连续线不同的所述环境中的第二连续线的相应区间。

8.根据权利要求1所述的FPA系统，其中，所述一个或多个光束的部分从所述环境中的物体反射并且被所述SCPA的至少两个CP组探测，并且每个CP组对应于所述环境中的不同区域，并且滑动离散傅里叶变换(SDFT)被用于从所述一个或多个光束的所探测部分内插所述物体的角位置。

9.根据权利要求8所述的FPA系统，其中，由向所述FPA系统提供相干光的FMCW源发射的光的频率响应是三角波形并且具有与SDFT的像素时间相同的周期。

10.根据权利要求8所述的FPA系统，其中，第一FMCW源和第二FMCW源被配置为向所述FPA系统提供相干光，并且所述第一FMCW源被配置为发射具有作为处于第一相位的三角波形的第一频率响应的光，并且所述第二FMCW源被配置为发射具有作为处于第二相位的三角波形的第二频率响应的光，其中，所述第二相位与所述第一相位相差180度。

11.一种固态调频连续波(FMCW)光探测与测距(LiDAR)系统，所述固态FMCW LiDAR系统包括：

被配置为发射光的激光源；

LiDAR芯片上的可切换相干像素阵列(SCPA)，所述SCPA被配置为至少使用来自所述激光源的所述光经由一个或多个相干像素(CP)选择性地发射光；以及

透镜系统，所述透镜系统被定位成将从所述SCPA发射的光作为一个或多个光束引导到环境中，并且所述一个或多个光束中的每一个以特定角度被发射，并且所述特定角度部分地基于生成形成所述一个或多个光束的所述相干光的所述LiDAR芯片上的所述CP的位置。

12.根据权利要求11所述的固态FMCW LiDAR系统，进一步包括控制器，所述控制器被配置为指示所述LiDAR芯片部分地基于所述SCPA的不同CP的选择性激活，以第一扫描分辨率穿过所述环境以二维扫描所述一个或多个光束。