[发明专利]用于调频连续波（FMCW）雷达系统的色散补偿

说明书

本公开涉及用于调频连续波(FMCW)雷达系统的色散补偿。例如，一种振荡器系统，包括：发射器，被配置为沿传输路径传输调频连续波(FMCW)光束，其中FMCW光束包括多个波长斜坡，并且FMCW光束的波长随时间连续变化；振荡器结构，被配置为基于振荡器结构随时间连续变化的偏转角相对于扫描轴振荡；以及色散元件，布置在传输路径中，并且被配置为接收FMCW光束并沿传输路径输出补偿FMCW光束，其中色散元件被配置为补偿由振荡器结构的振荡所引起的传播方向干扰。振荡器结构被布置在传输路径中，并且被配置为朝向传输路径的输出引导FMCW光束或补偿FMCW光束。

技术领域

本发明总体上涉及调频连续波(FMCW)光探测和测距(LIDAR)系统。

背景技术

光探测和测距(LIDAR)是一种遥感方法，其使用光(诸如传输的激光束)来测量与视场中的一个或多个对象的距离(可变距离)。具体地，微机电系统(MEMS)扫描镜被用于在整个视场中扫描光。光电探测器阵列接收来自被光照射的对象的反射，并且确定反射到达光电探测器阵列中的各种传感器所花费的飞行时间(ToF)。LIDAR系统形成深度测量，并通过基于飞行时间计算实现到对象的距离的映射来进行距离测量。因此，飞行时间计算可创建可用于生成图像的距离和深度图。

间接ToF三维图像(3DI)传感器基于用于场景照射的连续调制光以及在积分阶段在像素级上对接收光的解调。具体地，连续波调制使用连续光束来代替短光脉冲，并且根据正弦波的频率进行调制。

诸如振荡水平扫描(例如，从视场的左到右以及从右到左)的扫描可以连续扫描方式照射场景。由于光是连续传输的，因此由一个或多个光源传输的光产生扫描线，扫描线随着(MEMS)扫描镜绕轴旋转而在视场中连续移动。因此，可以扫描被称为视场的区域，并且可以检测和成像该区域内的对象。

对于连续波调制，诸如用于调频连续波(FMCW)束的连续波调制，反射后检测的波具有偏移的频率和/或相位，并且偏移与距反射对象或表面的距离成比例。因此，可根据所测量的偏移来确定距离。这与脉冲调制相反，其中系统通过测量光脉冲从光源行进到3D场景并在反射后返回所花费的绝对时间来测量与3D对象的距离。

然而，当实施FMCW光束的连续扫描时，由于光束的变化波长(频率)与MEMS扫描镜的连续扫描运动相结合而产生问题。由于扫描镜的运动和FMCW光束的波长扫描，光束的传播方向与波长(频率)有关。因此，FMCW光束的所有波长不能指向目标上的同一点，这会干扰FMCW测量原理。

因此，期望可以补偿这种色散效应的改进FMCW LIDAR系统。

发明内容

一个或多个实施例提供了一种振荡器系统，其包括：发射器，被配置为沿传输路径传输调频连续波(FMCW)光束，其中FMCW光束包括多个波长斜坡(ramp)，并且FMCW光束的波长随时间连续变化；振荡器结构，被配置为基于振荡器结构随时间连续变化的偏转角相对于扫描轴振荡；以及色散元件，布置在传输路径中，并且被配置为接收FMCW光束并沿传输路径输出补偿FMCW光束，其中色散元件被配置为补偿由振荡器结构的振荡所引起的传播方向干扰。振荡器结构被布置在传输路径中，并且被配置为朝向传输路径的输出引导FMCW光束或补偿FMCW光束。

一个或多个实施例提供了一种振荡器系统，包括：发射器，被配置为沿传输路径传输调频连续波(FMCW)光束，其中FMCW光束包括多个波长斜坡，并且FMCW光束的波长随时间连续变化；以及振荡器结构，被配置为基于振荡器结构随时间连续变化的偏转角相对于扫描轴振荡。振荡器结构被布置在传输路径中，并且被配置为在反射表面处接收FMCW光束。另外，反射表面是微结构表面，其被配置为补偿由振荡器结构的振荡所引起的传播方向干扰，使得在沿传输路径的相同方向上由反射表面反射FMCW光束的对应波长斜坡的每个波长。