具体实施方式

本文中描述了示例方法、设备和系统。应当理解，本文中使用的词语“示例”和“示例性”意味着“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例”或“示例性”的任何实施例或特征不一定被解释为比其他实施例或特征更优选或有利。在不脱离本文中呈现的主题的范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以做出其他改变。

因此，本文中描述的示例实施例不意味着是限制性的。如本文中一般描述的以及附图中示出的，本公开的各方面可以以各种不同的配置进行布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在本文中被考虑。

此外，除非上下文另有说明，每个附图中示出的特征可以相互组合使用。因此，应将附图一般地视为一个或多个整体实施例的组成方面，并理解对于每个实施例来说不是所有示出的特征是必要的。

一.概况

LIDAR系统可以通过测量第一时间(例如，发射光脉冲的时间)和第二时间(例如，与环境相互作用后接收光脉冲的时间)之间的往返时间来获得关于环境的空间距离信息。然而，针对第一时间(例如，从LIDAR发射光脉冲的时间)建立绝对时间参考可以是有挑战的，因为可能有难以控制或控制不佳的电子组件和/或数据处理组件的时变延迟(例如，有限的RC响应时间)。例如，在控制器指示激光二极管激发(fire)的时间与从激光二极管实际发射光脉冲的时间之间可能引入延迟。因此，为了确保LIDAR系统中准确且可重复的距离确定，在发射光脉冲时建立“众所周知的”的第一时间(例如，时间零)是可取的。

在一些实施例中，可以有益地利用诸如内部系统反射的光学反馈来确定光脉冲的实际激发时间。也就是说，在激发光脉冲的时间处，光的一些部分可以被反射、路由或者以其他方式由LIDAR接收器接收。光的这部分在从激光二极管发射后几乎瞬间被接收。像这样，可以基于来自接收器的初始信号确定“时间零”。之后，在光脉冲的光的剩余部分与环境相互作用后，第二时间可以由来自接收器的后续信号定义，第二时间指示光朝着环境向外行进并回到LIDAR系统所需的往返时间。在这样的情况下，可以从第二时间中减去第一时间(例如，时间零)以获得代表真实(或至少更准确)的往返时间的从发射到信号接收的时间延迟。

在一些实施例中，LIDAR系统可包括光管，其配置为从光脉冲“抽取”少量的光(例如，光脉冲的光子的0.001％-5％)并将它们朝着接收器路由(例如，转移)。光管长度相对于到环境中给定对象的距离(例如，1–100米)可以相对短(例如，0.1-10厘米)。因此，来自光管的光可以代表近乎理想的时间零参考。

在其他实施例中，LIDAR系统可以包括圆顶或窗口结构。在这样的情况下，光脉冲的至少一部分可以从圆顶或窗口的内表面(直接或间接地)反射。这些反射可以被利用以找到时间零参考。

将理解的是，具有其他布置和/或组件的LIDAR系统是可能的并被考虑。例如，LIDAR系统可以包括被配置为经由一个或多个光学元件朝着LIDAR系统的环境发射光的一个或多个光发射器设备。在一些实施例中，光学元件可以包括快轴准直(FAC)透镜和/或共享透镜。在一些实施例中，共享透镜可以被配置为将光导向环境并且将入射光聚焦到LIDAR系统的一个或多个光电检测器上。在一些实施例中，光学元件可以附加地或可替代地包括平面波导结构和/或光导歧管。

在可替代示例中，具有旋转镜(例如，三面或四面反射棱镜)的LIDAR可以以扫描方式将光脉冲导向环境。在这样的情况下，来自光脉冲的光的至少一部分可以从旋转镜反射回到接收器。例如，当光脉冲与旋转镜的表面相互作用时，一部分光子可以(直接地或通过杂散光反射)反射回到接收器。附加地或可替代地，当旋转镜的反射表面垂直于激光二极管的发射轴线时，至少一些光子可以被导回到接收器。在这样的情况下，可以基于由接收器接收的光子部分获得时间零参考。

在一些实施例中，LIDAR可以包括多个光发射器，多个光发射器被配置为发射光脉冲到光导歧管中的多个光波导通道中。光导歧管中的波导通道可以被配置为通过全内反射将光脉冲路由到多个输出镜。输出镜被配置为将相应光脉冲导出光导歧管的平面(且导出光波导)并且导向LIDAR的环境。在这样的情况下，来自光脉冲的一些光可能“溢出”到光导歧管中。这样的光可以由接收路径中的一个或多个检测器接收。例如，一个或多个检测器可以光学耦合到光导歧管。在这样的示例中，来自光脉冲的光的部分可以用于确定时间零参考。

此外，在一些实施例中，基于各种激发时间表，这样的LIDAR系统可以同时或非常快速连续地从多个光发射器发射光脉冲(例如，在彼此几纳秒内激发)。为了帮助消除用于给定时间零参考的光的部分的歧义，在一些激发时间表中，可以在独立于其他通道的时间处激发单个通道。也就是说，可以在时间上不同的时间处激发激光二极管以便区分从不同发送通道接收的光，从而允许建立从特定发送器到特定接收器的零时间参考。例如，对应于单个发送器通道的离散光发射器可以每隔几个正常激发周期、预定时间或根据需要在不同时间处被激发。

二.示例光学系统

图1示出了根据示例实施例的光学系统100。光学系统100可以包括光检测和测距(LIDAR)设备。光学系统100包括发送器110，发送器110被配置为经由发送光路114将光脉冲发送到LIDAR设备的环境中。光脉冲可以由光发射器设备120发射。光发射器设备120可以被配置为发射发射光(例如，红外光脉冲)。在一些实施例中，光发射器设备120可以包括激光二极管(其可以由多个激光二极管条组成)。

光学系统100还包括接收器160。在各种实施例中，光学系统100可以包括分别沿着发送光路114和接收光路166设置的发送透镜112和接收透镜164。接收器160包括检测器162，检测器162被配置为检测发送光脉冲的第一部分和发送光脉冲的第二部分，使得检测器162经由光学系统100内的内部光路130在第一时间处接收发送光脉冲的第一部分，以及经由光学系统100的环境中的对象的反射在第二时间处接收发送光脉冲的第二部分。第二时间在第一时间之后发生。例如，第二时间可以是第一时间后的33纳秒。在这样的情况下，基于光速，可以确定发送光脉冲的第二部分比发送光脉冲的第一部分多行进了10米。因此，可以确定对象沿着发送光脉冲的发送光路114距离光学系统约5米。

在一些实施例中，检测器162可以包括以下中的至少一个：硅光电倍增管(SiPM)设备、单光子雪崩光电二极管(SPAD)、雪崩光电二极管(APD)或多像素光子计数器(MPPC)。将理解的是，其他类型的光电检测器设备是可能的并被考虑。

光学系统100还包括控制器150。控制器150包括现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)中的至少一个。附加地或可替代地，控制器150可以包括一个或多个处理器152和存储器154。一个或多个处理器152可以包括通用处理器或专用处理器(例如，数字信号处理器等)。一个或多个处理器152可以被配置为执行存储在存储器154中的计算机可读程序指令。像这样，一个或多个处理器152可以执行程序指令以提供本文中描述的功能和操作中的至少一些。

存储器154可以包括可以由一个或多个处理器152读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质，或者采取可以由一个或多个处理器152读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质的形式。一个或多个计算机可读存储介质可以包括易失性和/或非易失性存储组件(诸如光、磁、有机或其他类型的存储器或盘存储)，其可以整体或部分地与一个或多个处理器152中的至少一个集成。在一些实施例中，可以使用单个物理设备(例如，一个光学、磁性、有机或其他存储器或盘存储单元)实现存储器154，而在其他实施例中，可以使用两个或更多个物理设备实现存储器154。

如前所述，存储器154可以包括与光学系统100的操作相关的计算机可读程序指令。像这样，存储器154可以包括程序指令以执行或促进本文中描述的功能中的一些或所有。控制器150被配置为执行操作。在一些实施例中，控制器150可以通过执行存储在存储器154中的指令的处理器152来执行操作。

操作可以包括操作光学系统100的各种元件以获得关于光学系统100的环境的距离信息。例如，控制器150可以被配置为基于第二时间和第一时间之间的差来确定到光学系统100的环境中的对象的距离。控制器150还可以被配置为执行其他操作，诸如与如关于图6和图7所示出和描述的方法600和方法700相关的那些操作。例如，控制器150可以被配置为加上或减去恒定偏移时间。恒定偏移时间可以对应于通过从往返对象的总传输时间中减去第二时间和第一时间之间的差而计算出的偏移距离。在一些实施例中，偏移距离可以对应于光沿着内部光路130的距离行进的时间。其他恒定偏移时间是可能的并被考虑。

在一些实施例中，光学系统100可以在光学系统100内包括光管140。在这样的情况下，内部光路130可以包括延伸通过光管140的光路。光管140可以包括，例如，光学系统100的发送器110部分和接收器160部分之间的开口。这样的开口可以允许发送光脉冲的一部分通过开口“走捷径”以便在接收来自反射光脉冲的光之前由检测器162接收。

在一些实施例中，光管140被配置为接收发送光脉冲中预定百分比的光子。例如，光管140可以被定位、定尺寸或以其他方式选择以便接收发送光脉冲中0.00001％、0.1％、1％、10％或另一预定百分比的光子。附加地或可替代地，预定百分比可以小于发送光脉冲的光子的百分之一或百分之十。发送光脉冲的其他预定百分比是可能的并在本公开的上下文内被考虑。

在各种示例实施例中，内部光路130可以包括由光学系统100的一个或多个组件对发送光脉冲的一部分的反射。

附加地或可替代地，光学系统100可以包括透明结构180。例如，透明结构180可以包括光学窗口182和/或圆顶184，圆顶184被配置为安装在载具(例如，如关于图5A-图5E所示出和描述的载具500)上。在这样的情况下，发送光路114穿过透明结构180，并且内部光路130包括由透明结构180对发送光脉冲的至少一部分的反射。

在一些实施例中，光学系统100可以包括镜子170。在这样的情况下，发送光路114包括由镜子170的反射。此外，在这样的情况下，内部光路130包括由镜子170对发送光脉冲的至少一部分的反射。

在一些示例中，光学系统100可以包括被配置为通过全内反射将光从输入端引导到输出端的光导142。在这样的情况下，发送光路114包括从光导142的输入端延伸到光导142的输出端的第一光路。内部光路130包括第一光路，并且还包括从光导142的输入端延伸到光导142的输出端再进一步延伸到检测器162的第二光路。

在包括光导142的实施例中，光导142的输出端可以包括镜子170。

图2A、图2B和图2C示出了根据示例实施例的收发器200、收发器220和收发器230。收发器200、收发器220和/或收发器230可以包括与如关于图1所示出和描述的光学系统100相似的元件。收发器200、收发器220和/或收发器230可以包括LIDAR系统的发送器部分和/或接收器部分。

参照图2A，收发器200可以包括壳体210。收发器200还可以包括发送器110以及耦合到壳体210的相应光发射器设备120。在一些实施例中，发送器110可以包括可以光学地耦合到光发射器设备120的快轴准直(FAC)透镜122。发送器可以被配置为沿着发送光路114发射光脉冲。这样的光脉冲可以通过发送透镜112被发送到收发器200的环境中。

在一些实施例中，FAC透镜122可以包括柱面透镜。然而，其他光学元件(例如，模制透镜)在本公开的上下文内是可能的并被考虑。

收发器200还包括接收器160。接收器160包括光学地耦合到接收透镜164的检测器162。如本文别处所述，检测器162可以是SiPM或另一类型的光电检测器或光电检测器阵列。接收器160可以被配置为沿着接收光路166接收来自系统的环境的光。

在一些实施例中，壳体210可以包括设置在接收器160和发送器110之间的开口202。开口202可以位于、被成形、被定尺寸和/或以其他方式被配置为发送由光发射器设备120沿着内部光路130朝着接收器160和检测器162发射的光的一部分。

图2B示出了根据示例实施例的收发器220。收发器220可以在一些方面与参照图2A所示出和描述的收发器220相似。然而，收发器220可以附加地或可替代地包括沿着内部光路130的至少一部分的光管140。光管140可以包括光纤、光导、光波导或被配置为将光从第一位置(例如，发送光路114)路由到第二位置(例如，接收光路166)的另一结构。

虽然图2B将光管140示出为提供从发送器110到接收光路166的基本竖直的路径，但是将理解，光管140可以是弯曲的和/或包括一个或多个分支。

在一些实施例中，光管140可以延伸超出泄漏路径以明确地捕获一些光。在其他实施例中，光管140可以包括被配置为收集来自发送光路114的光和/或给接收器160提供光的一个或多个刻面(facet)。应当理解，其他光学配置是可能的并被考虑。在一些实施例中，光管140可能不会填充系统的发送器部分和接收器部分之间的整个开口202。在这样的情况下，光管140可以被配置为利用全内反射。

图2C示出了根据示例实施例的收发器230。收发器230可以与如关于图2A和图2B所示出和描述的收发器200和收发器220相似。在一些实施例中，收发器230可包括光管140，光管140可以将沿着发送光路114发射的光的至少一部分朝着接收光路166引导。例如，光纤可以光学地耦合在发送透镜112和接收透镜164之间。在其他实施例中，发送透镜112和接收透镜164可以物理地连接，并且可能由相同材料模制而成。光学地耦合发送透镜112和接收透镜164的其他方式是可能的并被考虑。

在这样的情况下，从光发射器设备120沿着发送光路114发射的光脉冲可以与发送透镜112相互作用并且可以经由光管140被部分地引导到接收透镜164。耦合到接收透镜164中的光的一部分可以被转移到检测器162。这样的光的一部分可以在，例如，每百万分之一(0.000001)到每万亿分之一(0.000000000001)之间的范围内。例如，给定光脉冲的光子的0.00001％到5％之间的光子可以通过光管140被转移到检测器162。光的其他部分是可能的并在本公开的上下文内被考虑。

图3A和图3B示出了根据示例实施例的光学系统300的侧视图。光学系统300可以与参照图1所示出和描述的光学系统100相似。例如，光学系统300可以包括可以被安装到可旋转台310的发送器110和接收器160。可旋转台310可以被配置为绕着旋转轴线302旋转。在一些实施例中，可旋转台310可以由步进马达或被配置为机械地旋转可旋转台310的另一设备来致动。

在一些实施例中，光学系统300可以包括可旋转镜170。可旋转镜170可以被成形为三角棱镜或矩形棱镜，并且可以被配置为绕着旋转轴线304旋转。可旋转镜170可以包括多个反射表面172a、172b和172c。

附加地或可替代地，光学系统300可以包括光学窗口180a和光学窗口180b。反射表面172a-172c可以被配置为反射由光学系统100沿着发送光路114发射的光脉冲。例如，光脉冲可以通过光学窗口180a和光学窗口180b被反射到光学系统300的环境中。此外，来自环境的反射光脉冲可以从反射表面172a-172c沿着接收光路166被反射。

以这样的方式，光学系统400可以被配置为发射光脉冲到环境的360度区域(例如，绕着z轴线)中以及从环境的360度区域接收反射光脉冲。因此，光学系统400可以被配置为基于相应反射光脉冲的飞行时间(time-of-flight)来确定距离信息。

参照图3A，可旋转镜170可以以一角度旋转，以便沿着对应于主仰角307的主反射路径306反射光。在一些实施例中，沿着主反射路径306发射的光的至少一部分可以由光学窗口180a反射，以便沿着辅反射路径308反射光的部分。沿着辅反射路径308的光的部分中的至少一些可以由接收器160(例如，由检测器162)接收。图3A仅示出了可旋转镜170的一种可能配置，然而光回到检测器162的其他多路径反射是可能的并被考虑。

参照图3B，在一些实施例中，可旋转镜170可以旋转以便将光直接反射回到接收器160。即可旋转镜170可以被定位使得反射表面(例如，反射表面172b)将光的至少一部分朝着接收器160和检测器162反射。也就是说，反射表面172b可以被定位使得其相对于发送光路114基本垂直(例如，正交)。在一些实施例中，可旋转镜170可以旋转以便将光朝着光管140反射。(由来自反射表面172b的直接反射和/或经由光管140)反射回到接收器160的光的部分可以由检测器162检测。相应信号可以被用作第一时间t₁。与收发器200相似，可以利用第一时间基于后续脉冲时间来确定传输路径长度。

图4示出了根据示例实施例的光学系统400的剖视图。图4可以包括与参照图1所示出和描述的光学系统100的元件相似或相同的元件。

例如，在一些实施例中，光学系统100可以包括光发射器设备120、检测器162a-162d和光学窗口182。光学系统400可以包括具有第一表面422和第二表面424的间隔结构420。间隔结构420还可以包括延伸通过间隔结构420的腔426a-426d。

一个或多个光发射器设备120可以被耦合到间隔结构420的第二表面424。光发射器设备120可以各自包括一个或多个发光区域。如图4所示，第二表面424可以包括上部424a和下部424b。例如，上部424a可以定义第一平面而下部424b可以定义第二平面。因此，在一些实施例中，第二表面424可以包括“下沉(step down)”到下部424b的上部424a。

在一些实施例中，检测器162a-162d可以被设置在腔426a-426d内。例如，如图所示，每个腔可以包括一个检测器设备。可替代地，多个检测器设备和/或检测器阵列可以被设置在单个腔中。检测器162a-162d可以被配置为检测由一个或多个光发射器设备120发射的、与外部环境相互作用后的光。

如图4中附加示出的，中间盖450可以被耦合到间隔结构420的第二表面424(例如，下表面424b)。在实施例中，中间盖450可以包括可以分别与腔426a-426d对齐的多个孔452a-452d。在一些实施例中，孔452a-452d可以具有150微米的直径。然而，其他孔径也是可能的并被考虑。

在一些实施例中，多个孔452a-452d可以包括打钻或者光刻蚀刻穿过对由光发射器设备120发射的光基本不透明的材料的洞。在其他实施例中，多个孔452a-452d可以包括对由光发射器设备120发射的光基本透明的光学窗口。

虽然图4将中间盖450示出为包括多个孔452a-452d，但将理解，在一些实施例中，多个孔452a-452d可以形成在间隔结构420中。例如，间隔结构420可以包括形成多个孔452a-452d的一个或多个洞。在一个示例实施例中，可以在间隔结构420的上部424a和下部424b之间形成多个孔452a-452d。

图4还示出了包括安装表面462的光学窗口182。在一些实施例中，光学窗口182可以对由光发射器设备120发射的光基本透明。至少一个FAC透镜122可以被耦合到光学窗口182的安装表面462。此外，至少一个光导142被耦合到光学窗口182的安装表面462。在实施例中，至少一个光导142可以包括反射表面467a-467d(例如，像镜子的刻面)。

在一些示例中，垫片470可以被设置在间隔结构420的上部424a和光学窗口182的安装表面462之间。可以选择垫片470使得光发射器设备120被设置在相对于至少一个FAC透镜122和/或至少一个光导142的预定或期望的定位。例如，可以选择垫片470使得从光发射器设备120发射的光由至少一个FAC透镜122高效地收集并且被高效地耦合到至少一个光导142中。

虽然图2将垫片470示出为位于光学系统400的侧面附近，但是将理解，垫片470可以位于别处。例如，垫片470可以被设置在中间盖450和光学窗口182的安装表面462之间。附加地或可替代地，垫片470可以存在于光学系统100的其他区域中，例如，以提供挡板(例如，以防止杂散光传播)。

光学系统400可以附加地包括电路板490，电路板490可以通过控制塌陷焊球(controlled-collapse solder ball)480来物理地耦合到第一基板410。将第一基板410物理连接和/或电连接到电路板490的其他方式是可能的并被考虑，诸如但不限于常规焊球、球栅阵列(BGA)、栅格阵列(LGA)、导电膏以及其他类型的物理和电插座。

在一些实施例中，反射表面467a-467d可以被配置为将主要在+z方向上的光导向光学系统400的环境。附加地或可替代地，反射表面467a-467d的至少一部分可以被配置为导向-z方向上的发射光的至少一部分(例如，朝着相应检测器162a-162d)。换言之，每个光脉冲的第一部分可以被直接提供给检测器162a-162d，而每个光脉冲的第二部分可以被导向光学系统400的环境。在这样的情况下，可以基于检测器162a-162d处光的第一部分的到达时间来确定第一时间t₁。此外，可以基于检测器162a-162d处光的第二部分的反射部分的到达时间来确定第二时间t₂。将理解，在一些实施例中，可以利用杂散光(例如，由于光学系统400内的直接反射或漫反射)来确定第一时间t₁。

在本公开的上下文内的确定零点时间和/或接收时间参考信号的其他方式被考虑。例如，可以基于来自反射表面467a-467d、光导142、光学窗口182和/或光学系统400的其他部分的光脉冲的直接反射和/或多路径反射来确定零点时间t₀或另一时间参考信号。

三.示例载具

图5A、图5B、图5C、图5D和图5E示出了根据示例实施例的载具500。载具500可以是半自主载具或全自主载具。虽然图5A-图5E将载具500示出为汽车(例如，乘用厢式车)，但将理解，载具500可以包括可以使用传感器以及关于其环境的其他信息在其环境中进行导航的另一类型的自主载具、机器人或无人机。

载具500可以包括一个或多个传感器系统502、504、506、508和510。在示例实施例中，传感器系统502、504、506、508和510中的一个或多个可以包括如关于图1所示出和描述的光学系统100。例如，在这样的情况下，传感器系统502、504、506、508和510可以包括LIDAR传感器，LIDAR传感器具有布置在相对于给定平面(例如，x-y平面)的一角度范围内的多个光发射器设备。

传感器系统502、504、506、508和510中的一个或多个可以被配置为绕着垂直于给定平面的轴线(例如，z轴)旋转以便用光脉冲照亮载具500周围的环境。基于检测反射光脉冲的各种方面(例如，飞行的实耗时间、偏振、强度等)，可以确定关于环境的信息。

在示例实施例中，传感器系统502、504、506、508和510可以被配置为提供可以与载具500的环境内的物理对象相关的相应点云信息。虽然载具500和传感器系统502、504、506、508和510被示出为包括某些特征，但是将理解，其他类型的传感器系统在本公开的范围内被考虑。

示例实施例可以包括具有多个光发射器设备的系统。系统可以包括LIDAR设备的发送块。例如，系统可以是载具(例如，轿车、卡车、摩托车、高尔夫球车、飞行载具、船等)的LIDAR设备或者可以是其的一部分。多个光发射器设备中的每个光发射器设备被配置为沿着相应光束仰角发射光脉冲。相应光束仰角可以是基于参考角或参考平面，如本文中别处所述。在一些实施例中，参考平面可以是基于载具500的运动轴线。

虽然本文中描述和示出了具有多个光发射器设备的LIDAR系统，但也考虑了具有较少光发射器设备(例如，单个光发射器设备)的LIDAR系统。例如，由激光二极管发射的光脉冲可以被可控地导向到系统的环境周围。光脉冲的发射角可以由扫描设备(诸如，例如，机械扫描镜和/或旋转马达)来调节。例如，扫描设备可以绕着给定轴线以往复运动旋转和/或绕着垂直轴线旋转。在另一实施例中，光发射器设备可以朝着自旋棱镜镜子发射光脉冲，自旋棱镜镜子可以基于与每个光脉冲相互作用时的棱镜镜子的角度使光脉冲发射到环境中。附加地或可替代地，扫描光学器件和/或其他类型的电光机械设备有可能扫描环境周围的光脉冲。

在一些实施例中，单个光发射器设备可以根据可变射击时间表发射光脉冲和/或发射具有每次射击功率可变的光脉冲，如本文中所述。也就是说，每个激光脉冲或射击的发射功率和/或定时可以基于射击的相应仰角。此外，可变射击时间表可以基于在距LIDAR系统给定距离处或者在距支持LIDAR系统的给定载具的表面(例如，前保险杠)给定距离处提供期望的垂直间距。作为示例，当来自光发射器设备的光脉冲被向下导向时，每次射击功率可能会由于到目标的较短预期最大距离而降低。相反，由光发射器设备以参考平面上方的仰角发射的光脉冲可以具有相对较高的每次射击功率，以便提供足够的信噪比来充分检测行进更长距离的脉冲。

在一些实施例中，可以以动态方式针对每个射击控制每次射击功率/能量。在其他实施例中，可以针对数个脉冲(例如，10个光脉冲)的连续集合控制每次射击功率/能量。也就是说，光脉冲序列的特性可以在每个脉冲的基础上和/或每数个脉冲的基础上改变。

虽然图5示出了附接到载具500的各种LIDAR传感器，但将理解，载具500可以结合其他类型的传感器，诸如多个光学系统，如本文中所述。附加地或可替代地，将认识到，在一些实施例中，校准光脉冲的一个可能的源可以包括从距LIDAR系统已知距离处的表面反射的光。作为示例，从载具500的侧视镜或另一表面反射出的光脉冲可以被利用以确定t₁或另一时间参考，以便更准确地计算从载具500的环境内的别处反射回到LIDAR系统的光脉冲的距离。

四.示例方法

图6示出了根据示例实施例的方法600。将理解，方法600可以包括比本文中明确示出或以其他方式公开的更少或更多的步骤或框。此外，方法600的相应步骤或框可以以任何顺序执行并且每个步骤或框可以被执行一次或多次。在一些实施例中，方法600的一些或所有框或步骤可以由如关于图1所示出和描述的控制器150和/或光学系统100的其他元件执行。附加地或可替代地，可以用如参照图2A、图2B和图2C所示出和描述的收发器200、收发器220和/或收发器230来执行方法600。

框602包括使LIDAR设备的发送器(例如，发送器110)经由发送光路将第一光脉冲发送到LIDAR设备的环境中。第一光脉冲可以是，例如，在初始触发时间t₀从激光二极管发射的红外光脉冲。具有其他波长的光脉冲也是可能的并被考虑。

框604包括由LIDAR设备的检测器(例如，检测器162)经由LIDAR设备内的内部光路(例如，内部光路130)在第一时间t_l处接收第一光脉冲的第一部分，以及经由LIDAR设备的环境中的对象的反射在第二时间t₂处接收第一光脉冲的第二部分。换言之，第一光脉冲的一部分可以被沿着内部光路反射、路由或以其他方式重新导向，以便比第一光脉冲的剩余部分在更早的时间处到达检测器。在一些实施例中，由于内部光路的传输路径长度短(例如，10厘米、1厘米或更少)，第一光脉冲的第一部分从其从发送器的初始发射至到达检测器可以小于半纳秒(例如，0.33纳秒)或小于50皮秒(例如，33皮秒)。

框606包括基于第二时间和第一时间之间的差来确定到对象的距离。通过从第二时间中减去第一时间，可以粗略估计和/或确定往返环境中的对象的传输时间。例如，对于第一时间为t₁＝50皮秒以及第二时间t₂＝33.38纳秒，那么t_差＝t2-t1＝33.33纳秒。基于光速(例如，3×10⁸米/秒)，总传输距离可以约为10米。因此，考虑到传输距离的传入部分和传出部分，对象距离可以被确定为总传输距离的大约一半，即5米。

在一些实施例中，方法600还可以包括基于第一时间来确定零点时间(例如，t₀)。作为示例，零点时间可以代表时间参考点，将一个或多个光脉冲到达时间与该时间参考点进行比较，从而确定距离信息。将理解的是，零点时间可以代表可以由，例如，附加的恒定偏移时间修改(例如，加上或减去)的时间参考点。恒定偏移时间可以对应于通过从目标距离中减去零距离计算出的偏移距离。例如，偏移距离时间可以对应于光沿着内部路径长度距离或其他类型的调整距离所行进的时间。

在一些实施例中，方法600可以附加地包括使发送器经由发送光路发送后续的多个光脉冲。根据预定光脉冲时间表激发每个后续脉冲。

在这样的情况下，方法600还可以包括由检测器经由LIDAR设备的环境中的对象的反射在后续时间处接收后续反射光脉冲。此外，方法600可以包括基于相应后续时间、预定光脉冲时间表和第一时间来确定到对象的距离。例如，t₁可以用作从后续接收脉冲中减去的时间偏移。以这样的方式，t₁只需被测量一次、周期地测量或偶尔测量。此外，预定光脉冲时间表可以包括用于发射多个光脉冲的时间表，多个光脉冲各自根据t₀之后的相应t_延迟发射。也就是说，对于在t₀之后的某时间t_延迟处发射的后续光脉冲，并且在时间t₃处接收到反射光脉冲的情况下，总传输时间可以由t_传输＝t₃–t_延迟-t₁来计算。

图7示出了根据示例实施例的方法700。将理解，方法700可以包括比本文中明确示出或以其他方式公开的更少或更多的步骤或框。此外，方法700的相应步骤或框可以以任何顺序执行并且每个步骤或框可以被执行一次或多次。在一些实施例中，方法700的一些或所有框或步骤可以由如关于图1所示出和描述的控制器150和/或光学系统100的其他元件执行。附加地或可替代地，可以用如参照图3A、图3B和图4所示出和描述的光学系统300和/或光学系统400来执行方法700。

框702包括相对于LIDAR设备的发送器(例如，发送器110)定位镜子(例如，镜子170)。在这样的情况下，发送器可以被配置为发送至少一个光脉冲。参照图3A和图3B，定位镜子可以包括使镜子170绕着旋转轴线304旋转至期望的定位。

框704包括使发送器发送第一光脉冲以便与镜子相互作用。执行镜子的定位，使得第一光脉冲被导向LIDAR设备内的内部光路(例如，内部光路130)。如本文中别处所述，内部光路可以包括，例如，光管140、光导142、镜子170、光学窗口182和/或圆顶184。

框706包括由LIDAR设备的检测器(例如，检测器162)经由内部光路在第一时间t_l处接收第一光脉冲。如关于光学系统300和光学系统400所描述的，第一光脉冲可以朝着镜子并沿着内部光路发射，以便提供时间“参考脉冲”，据此可以校准、调整和/或偏移后续脉冲时间。在一些实施例中，执行框706(例如，经由内部光路获得光脉冲)可以在数个方面提供好处。第一，可旋转镜子的一些角度将不会产生参考脉冲，这是因为来自给定光脉冲的基本所有的光可以被转移到环境中。第二，利用从LIDAR设备外部反射回来的光脉冲的一部分可以使场景中非常靠近设备的对象引起与反馈脉冲“混合”的返回，使得零距离难以确定或不可能确定。

框708包括基于第一时间确定零点时间(例如，t₀)。作为示例，零点时间可以代表时间参考点，将一个或多个光脉冲到达时间与该时间参考点进行比较，从而确定距离信息。

在一些实施例中，方法700可以附加地包括重新定位镜子，以便经由发送光路将后续光脉冲导向到LIDAR设备的环境中。在这样的情况下，方法700可以包括使发送器经由发送光路发送后续的多个光脉冲。

方法700还可以包括由检测器经由LIDAR设备的环境中的对象的反射在后续时间处接收后续反射光脉冲。

再进一步，方法700可以包括基于相应后续时间和零点时间之间的差来确定到对象的距离。在一些实施例中，可以根据预定光脉冲时间表激发后续光脉冲。在这样的情况下，可以进一步基于预定光脉冲时间表来确定到对象的距离。

在示例实施例中，镜子可以是可旋转镜子。例如，可旋转镜子可以具有三角棱镜形状。在这样的情况下，可旋转镜子可以具有对应于三角棱镜的三个刻面中的每个的三个反射表面。在一些实施例中，可旋转镜子可以具有矩形棱镜形状。在这样的情况下，可旋转镜子可以包括对应于矩形棱镜的四个主要刻面中的每个的四个反射表面。

另外，定位和重新定位镜子可以包括使马达将可旋转镜子绕着旋转轴线旋转，以便调整三个或四个反射表面的相应角度。

附图中示出的特定布置不应被视为是限制性的。应当理解，其他实施例可以包括更多或更少的在给定附图中示出的每个元素。此外，可以组合或省略示出的元素中的一些。再进一步，说明性实施例可以包括在附图中未示出的元素。

代表信息的处理的步骤或框可以对应于可以被配置为执行本文中描述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。可替代地或附加地，代表信息的处理的步骤或框可以对应于程序代码(包括相关数据)的一部分、段或模块。程序代码可以包括由处理器可执行的一个或多个指令，用于实现方法或技术中的特定逻辑功能或动作。程序代码和/或相关数据可以被存储在任何类型的计算机可读介质上，诸如包括磁盘、硬盘驱动器或其他存储介质的存储设备。

计算机可读介质还可以包括非暂时性计算机可读介质，诸如用于短时间段存储数据的计算机可读介质(如寄存器存储器、处理器缓存和随机存取存储器(RAM))。计算机可读介质还可以包括用于较长时间段存储程序代码和/或数据的非暂时性计算机可读介质。因此，计算机可读介质可以包括二级或持久长期存储装置，例如像只读存储器(ROM)、光盘或磁盘、致密盘只读存储器(CD-ROM)。计算机可读介质还可以是任何其它易失性或非易失性存储系统。计算机可读介质可以被认为是计算机可读存储介质，例如，或有形存储设备。

虽然已经公开了各种示例和实施例，但是其它示例和实施例对于本领域技术人员来说是清晰的。各种公开的示例和实施例是出于说明的目的而非旨在是限制性的，其中真实范围由所附权利要求指示。

本说明书包括以下以第1-20条的形式表达的主题内容：1.一种光检测和测距(LIDAR)设备，包括：发送器，被配置为经由发送光路将一个或多个光脉冲发送到LIDAR设备的环境中；检测器，被配置为检测一个或多个发送光脉冲的第一部分和一个或多个发送光脉冲的第二部分，使得检测器经由LIDAR设备内的内部光路在第一时间处接收一个或多个发送光脉冲的第一部分以及经由LIDAR设备的环境中的一个或多个对象的反射在第二时间处接收一个或多个发送光脉冲的第二部分，其中，第二时间在第一时间之后发生；以及控制器，其中，控制器被配置为部分地基于第二时间和第一时间之间的差来确定到对象中的至少一个的距离。2.第1条的LIDAR设备，还包括在LIDAR设备内的光管，其中内部光路包括延伸穿过光管的光路。3.第2条的LIDAR设备，其中，光管被配置为接收一个或多个发送光脉冲中预定百分比的光子。4.第3条的LIDAR设备，其中，预定百分比小于百分之十。5.第1-4条中任一的LIDAR设备，其中，内部光路包括由LIDAR设备的一个或多个组件的反射。6.第1-5条中任一的LIDAR设备，还包括：透明结构，其中，发送光路穿过透明结构，其中，内部光路包括由透明结构的反射。7.第6条的LIDAR设备，其中，透明结构是被配置为安装在载具上的圆顶。8.第6或7条的LIDAR设备，其中，透明结构包括光学窗口。9.第1-8条中任一的LIDAR设备，还包括：在LIDAR设备内的镜子，其中，发送光路包括由镜子的反射，其中，内部光路包括由镜子的反射。10.第1-9条中任一的LIDAR设备，还包括：光导，被配置为通过全内反射或反射涂层将光从输入端引导到输出端，其中，发送光路包括从光导的输入端延伸到光导的输出端的第一光路，其中，内部光路包括第一光路并且还包括从光导的输出端延伸到检测器的第二光路。11.第10条的LIDAR设备，其中，光导的输出端包括镜子。12.一种方法，包括：使LIDAR设备的发送器经由发送光路将第一光脉冲发送到LIDAR设备的环境中；由LIDAR设备的检测器经由LIDAR设备内的内部光路在第一时间处接收第一光脉冲的第一部分，以及经由LIDAR设备的环境中的一个或多个对象的反射在第二时间处接收第一光脉冲的第二部分；以及部分地基于第二时间和第一时间之间的差来确定到对象中的至少一个的距离。13.第12条的方法，还包括：基于第一时间来确定零点时间。14.第12或13条的方法，还包括：使发送器经由发送光路发送后续的多个光脉冲，其中，根据预定光脉冲时间表激发每个后续脉冲；由检测器经由LIDAR设备的环境中的一个或多个对象的反射在后续时间处接收后续反射光脉冲；以及基于相应后续时间、预定光脉冲时间表和第一时间来确定到相应对象的距离。15.一种方法，包括：相对于LIDAR设备的发送器定位镜子，其中，发送器被配置为发送至少一个光脉冲；使发送器发送第一光脉冲以便与镜子相互作用，其中，执行镜子的定位使得第一光脉冲被导向LIDAR设备内的内部光路；由LIDAR设备的检测器经由内部光路在第一时间处接收第一光脉冲；以及部分地基于第一时间来确定零点时间。16.第15条的方法，还包括：重新定位镜子，以便经由发送光路将后续光脉冲导向到LIDAR设备的环境中；使发送器经由发送光路发送后续的多个光脉冲；由检测器经由LIDAR设备的环境中的一个或多个对象的反射在后续时间处接收后续反射光脉冲；以及基于相应后续时间和零点时间的差来确定到对象中的至少一个的距离。17.第16条的方法，其中，根据预定光脉冲时间表激发后续光脉冲，并且其中，还基于预定光脉冲时间表来确定到对象的距离。18.第15-17条中任一的方法，其中，镜子包括可旋转镜子。19.第18条的方法，其中，可旋转镜子包括三角或矩形棱镜形状，其中，可旋转镜子包括三个或四个反射表面。20.第19条的方法，其中，定位和重新定位镜子包括使马达将可旋转镜子绕着旋转轴线旋转，以便调整三个或四个反射表面的相应角度。