本公開的實施例總體涉及將長距離目標成像的系統(tǒng)和方法，諸如光檢測和測距(lidar)系統(tǒng)和方法。

背景技術：

lidar代表可用于檢測目標的表面特征，諸如地表上各區(qū)域的感測方法。通常的lidar系統(tǒng)包括激光器、掃描器和檢測器。激光器發(fā)射用來測量相對于特定目標的各區(qū)域的距離的光脈沖。掃描器在目標表面上移動光脈沖。光脈沖反射離開目標并由檢測器接收。在檢測器接收的反射光脈沖用來生成關于目標的表面形狀和區(qū)域的三維信息。

通常的lidar系統(tǒng)包括將發(fā)射的光脈沖在包括目標的所關注區(qū)域上移動的單個掃描器。確定每個反射的光脈沖的飛行時間，以及光脈沖被掃描的角度。飛行時間和掃描角的組合用來生成所關注區(qū)域內的目標的三維圖像。

通常，掃描器包括單光束轉向元件和光學元件。lidar系統(tǒng)在發(fā)射隨后的激光脈沖之前接收反射的激光脈沖。具體地，已知的lidar系統(tǒng)包括發(fā)射激光脈沖的激光發(fā)射器。在發(fā)射器發(fā)射隨后的激光脈沖之前，檢測器首先接收初始發(fā)射的激光脈沖。lidar系統(tǒng)監(jiān)測從發(fā)射到檢測的時間以確定反射所發(fā)射的激光的目標的距離。然而，如所提到，已知的lidar系統(tǒng)操作以使得在任一時間僅單個激光束在傳播中(即，在發(fā)射和檢測之間)。

使用飛行時間作為從發(fā)射器到目標的距離度量的已知系統(tǒng)通常受到激光脈沖從發(fā)射器發(fā)射、傳播到目標并從目標反射回到檢測器以被記錄所花費的時間的限制。在初始激光脈沖和隨后激光脈沖之間的時間延遲限制系統(tǒng)性能。例如，如果目標在200英尺之外，則激光脈沖從發(fā)射器傳播到目標和返回到檢測器花費的時間為約400納秒。這樣，系統(tǒng)能夠采樣目標的最快頻率為約2.5mhz。如果例如成像幀包括1000×1000像素，則幀速率約為每秒2.5幀。如果成像幀為250×250像素，則幀速率提高到約每秒40幀，但處于降低的空間分辨率。隨著目標進一步遠離，幀速率和空間分辨率的降低甚至更大。

技術實現要素：

需要基于反射的光信號形成三維圖像的更快且更有效的成像系統(tǒng)和方法。需要維持高的幀速率和空間分辨率的成像系統(tǒng)。需要在成像系統(tǒng)的傳播時間中具有提高的幀速率和分辨率的成像系統(tǒng)和方法。

考慮這些需要，本公開的某些實施例提供一種被配置為基于多個反射光信號形成目標的圖像的成像系統(tǒng)。成像系統(tǒng)可包括被配置為向目標發(fā)射多個光信號的光發(fā)射組件。多個光信號中的每個具有不同于多個光信號中的其它光信號的特有特性。光檢測器組件被配置為接收并檢測從目標反射的多個光信號，并基于多個光信號中的每個的特有特性區(qū)分多個光信號中的各個。在至少一個實施例中，成像系統(tǒng)可以是被配置為基于多個反射激光信號形成目標圖像的光檢測和測距(lidar)系統(tǒng)。

在至少一個實施例中，特有特性包括特有波長。在至少一個其它實施例中，特有特性包括特有的信息包大小。

光發(fā)射組件可在多個光信號中的第一信號由光檢測器組件接收之前發(fā)射多個光信號中的各個。在至少一個實施例中，在光發(fā)射組件和光檢測器組件之間的途中不同時存在具有相同的特有特性的兩個光信號。

多個光信號中的每個光信號可從光發(fā)射組件沿共同光軸發(fā)射。發(fā)射器組件可被配置為將多個光信號多路復用為共同光束。

光發(fā)射組件可包括多個光發(fā)射器。多個光發(fā)射器中的每個可被配置為發(fā)射多個光信號中的相應光信號。

光檢測器組件可包括多個光檢測器。多個光檢測器中的每個可被配置為接收多個光信號中的相應光信號。

光發(fā)射組件可包括多個濾光器，其被配置為過濾多個光信號，以使得多個光信號中的每個表現出特有特性。在至少一個實施例中，光發(fā)射組件和光檢測器組件中的一者或兩者可包括多個二色鏡。多個二色鏡中的每個可被配置為反射特定波長的光。

光發(fā)射組件可包括色散組合器，其被配置為沿共同光軸重新導向多個光信號。在至少一個其它實施例中，光發(fā)射組件可包括激光源、激光增益介質、全反射器和部分反射器。全反射器相對于部分反射器是可移動的以改變全反射器和部分反射器之間的間隔距離。改變間隔距離使特有特性變化。

光檢測器組件可包括色散元件或衍射元件。色散元件和衍射元件中的每個可被配置為將多個光信號中的每個轉向到相應的檢測器。

本公開的某些實施例提供一種被配置為基于多個反射光信號形成目標圖像的成像方法。成像方法可包括向目標發(fā)射多個光信號，其中，多個光信號中的每個具有不同于該多個光信號中的其它光信號的特有特性，檢測從目標反射的多個光信號，并基于多個光信號中的每個的特有特性區(qū)分多個光信號中的每個。

附圖說明

圖1示出了根據本公開的實施例的成像系統(tǒng)的示意框圖。

圖2示出了根據本公開的實施例的成像系統(tǒng)的示意圖。

圖3示出了根據本公開的實施例的光發(fā)射組件的示意圖。

圖4示出了根據本公開的實施例的光發(fā)射組件的示意圖。

圖5示出了根據本公開的實施例的光檢測器組件的示意圖。

圖6示出了根據本公開的實施例的光檢測器組件的示意圖。

圖7示出了根據本公開的實施例的用多個光信號將目標成像的方法的流程圖。

具體實施方式

某些實施例的以上概述和以下詳述將在結合附圖閱讀時被更好地理解。如本文所使用，以單數形式敘述并且以單詞“一”或“一個”為前導的元件或步驟應理解為并不排除多個元件或步驟。進一步地，引用的“一個實施例”并不旨在解釋為排斥同樣結合有所敘述特征的另外實施例的存在。此外，除非以相反方式明確陳述，否則“包括”或“具有”有特定條件的一個要素或多個要素的實施例可包括不具有該條件的額外要素。

本公開的某些實施例提供一種成像系統(tǒng)，其可包括被配置為發(fā)射多個光信號(諸如脈沖激光)的光發(fā)射組件。每個光信號可具有與其它光信號相比是特有的特性。在至少一個實施例中，每個光信號可以以特定波長發(fā)射。例如，第一光信號可以以第一波長發(fā)射，而第二光信號可以以與第一波長不同的第二波長發(fā)射。成像系統(tǒng)還可包括接收從目標反射的光信號的光檢測器組件。光檢測器組件被配置為基于特有特性區(qū)別所接收的光信號。例如，光檢測器組件可被配置為基于不同波長區(qū)別所接收的光信號。這樣，多個光信號中的每個可在光檢測器組件接收反射光信號中的至少一個之前發(fā)射。在光檢測器組件接收具有第一特有(unique，唯一)特性的第一光信號之后，發(fā)射器組件可然后向目標發(fā)射具有第一特有特性的第一光信號中的另一個，即使具有不同特有特性的其它光信號可能仍在光發(fā)射組件和光檢測器組件之間的途中(例如，在傳播中)。

目標可以距成像系統(tǒng)有顯著距離。例如，目標可以是長距離目標，該長距離可以是距成像系統(tǒng)幾百英尺、英里或更多。目標可以是天然或人造結構。例如，目標可以是地貌特征，諸如平原、山丘、山脈、水體、天然界標或地層等。作為另一例子，目標可以是人造物體，諸如建筑物、交通工具、道路、鐵路的一部分、界碑等。

本公開的某些實施例提供可發(fā)射多個不同光信號(諸如激光脈沖)的三維成像系統(tǒng)(諸如lidar系統(tǒng))。不同光信號可被多路復用為共同光束。不同光信號在被一個或多個檢測器接收時，可通過它們的特定波長差被區(qū)分。

在至少一個實施例中，代替使用發(fā)射具有相同特性的光信號的單個光源，單個光源可用來生成具有多個不同波長的光信號。在至少一個其它實施例中，多個光源可用來生成具有不同波長的多個光信號。所發(fā)射的光信號可相對于單個光軸對齊。與已知系統(tǒng)相比，光信號可在時間(和距離)上更緊密地分開，由此提供具有提高的幀速率和分辨率的更快系統(tǒng)。

本公開的某些實施例提供一種成像系統(tǒng)，其可包括至少一個光源，以及控制單元(諸如定時電路)，其被配置為記錄脈沖開始和返回時間。一個或多個光源被配置為生成多個不同光信號(諸如激光脈沖)，每個光信號可具有將其與其它光信號區(qū)分開的至少一個特有特性(諸如特有波長)。光信號可被多路復用為共同光束。一個或多個檢測器可被配置為基于一個或多個特有特性區(qū)別所接收的光信號。

圖1示出了根據本公開的實施例的成像系統(tǒng)100的示意框圖。成像系統(tǒng)100包括光發(fā)射組件102和光檢測器組件104?？刂茊卧?06可以可操作地耦接到光發(fā)射組件102和光檢測器組件104，諸如通過一個或多個有線和/或無線連接?？刂茊卧?06可被配置為控制光發(fā)射組件102和光檢測器組件104的操作。例如，控制單元106可包括被配置為控制光信號(諸如脈沖激光)從光發(fā)射組件102的發(fā)射的定時電路。可選地，代替與光發(fā)射組件102和光檢測器組件104分離并不同于它們的控制單元，光發(fā)射組件102和光檢測器組件104中的一者或兩者可包括被配置為控制成像系統(tǒng)100的操作的控制單元。成像系統(tǒng)100可以是三維(3d)成像系統(tǒng)，諸如lidar系統(tǒng)。

光發(fā)射組件102可包括被配置為發(fā)射多個光信號108、110和112(諸如脈沖激光)的一個或多個光源，諸如一個或多個激光源。每個光信號108、110和112具有相對于其它光信號108、110和112是特有的至少一個特性。例如，每個光信號108、110和112可以以特有波長發(fā)射。這樣，第一光信號108可以以第一波長發(fā)射。第二光信號110可以以不同于第一波長的第二波長發(fā)射。第三光信號112可以以不同于第一波長和第二波長的第三波長發(fā)射。因為波長不同，所以第一光信號108、第二光信號110和第三光信號112中的每個可具有不同顏色。例如，第一光信號108可以是藍光信號，第二光信號110可以是黃光信號，以及第三光信號112可以是紅光信號。在至少一個其它實施例中，光信號108、110和112的波長可變化，使得光信號中的每個可以具有類似顏色的不同深淺度。例如，第一光信號108可以是暗紅色，第二光信號110可以是中間紅色，以及第三光信號112可以是亮紅色。

在至少一個其它實施例中，光信號108、110和112中的每個可在信息包大小、長度等方面不同。例如，第一光信號108可以是單個光信息包(例如，單個激光脈沖)。第二光信號110可以是兩個單獨的光信息包(例如，間隔小于1納秒的兩個激光脈沖)。第三光信號112可以是三個單獨的光信息包(例如，間隔小于1納秒的三個激光脈沖)。在至少一個其它實施例中，第一光信號108可以是在第一持續(xù)時間內延續(xù)的光發(fā)射(例如，持續(xù)1納秒的激光發(fā)射)。第二光信號110可以是在比第一持續(xù)時間更短或更長的第二持續(xù)時間內延續(xù)的光發(fā)射(例如，持續(xù)2納秒的激光發(fā)射)。第三光信號112可以是在比第一持續(xù)時間和第二持續(xù)時間更短或更長的第三持續(xù)時間內延續(xù)的光發(fā)射(例如，持續(xù)3納秒的激光發(fā)射)。

光發(fā)射組件102可被配置為發(fā)射比所示更多或更少的光信號。應理解，圖1所示的光信號108、110和112僅是示例性的。在至少一個實施例中，光發(fā)射組件102可被配置為發(fā)射六個或更多個光信號，每個光信號具有至少一個特有特性。

光檢測器組件104可包括一個或多個檢測器，其被配置為接收從目標114反射的分別代表光信號108、110和112的光信號108’、110’和112’。光檢測器組件104被配置為基于光信號108’、110’和112’的特有特性區(qū)別和區(qū)分光信號108’、110’和112’。例如，光檢測器組件104接收光信號108’，并識別其具有第一特有特性(諸如第一波長)。光檢測器組件104接收第二光信號110’，并識別其具有不同于第一特有特性的第二特有特性(諸如第二波長)，并因此能夠區(qū)別第二光信號110’與第一光信號108’。類似地，光檢測器組件104接收第三光信號112’，并識別其為具有不同于第一特有特性和第二特有特性兩者的第三特有特性(諸如第三波長)，并因此能夠將第三光信號112’與第一光信號108’和第二光信號110’區(qū)分開。

在操作中，光發(fā)射組件102被配置為向目標114發(fā)射多個光信號108、110和112(每個具有至少一個特有特性)。例如，控制單元106可操作光發(fā)射組件102以向目標114發(fā)射光信號108、110和112。光信號108、110和112可從光發(fā)射組件102沿相同光軸發(fā)射，并可在3d成像系統(tǒng)(諸如lidar系統(tǒng))中被操控和被引導。

光發(fā)射組件102可在光檢測器組件104檢測到反射的光信號108’、110’和112’中的任一個(或至少一個)之前，發(fā)射光信號108、110和112。例如，光發(fā)射組件102不需要等待到反射光信號108’由光檢測器組件104檢測就發(fā)射光信號110。

在光檢測器組件104接收反射光信號108’時或之后，控制單元106可然后操作光發(fā)射組件102發(fā)射與初始發(fā)射的光信號108具有相同的特有特性的隨后的光信號108。類似地，在光檢測器組件104接收反射光信號110’時或之后，控制單元106可然后操作光發(fā)射組件102以發(fā)射與初始發(fā)射的光信號110具有相同的特有特性的隨后的光信號110。進一步地，在光檢測器組件104接收反射光信號112’時或之后，控制單元106可然后操作光發(fā)射組件102以發(fā)射與初始發(fā)射的光信號112具有相同的特有特性的隨后的光信號112。這樣，控制單元106可基于特定光信號是否在光發(fā)射組件102和光檢測器組件104之間的途中(例如，在傳播中)，控制所發(fā)射的光信號108、110和112的定時。在至少一個實施例中，具有相同特有特性的多個光信號可以不同時在傳播中(即，在光發(fā)射組件102和光檢測器組件104之間的途中)。以此方式，控制單元106可基于每個光信號108、110和112的特有特性準確確定目標114距光發(fā)射組件102的距離，而不存在可能由具有相同特性的多個光信號以其他方式導致的干擾。

如上所述，控制單元106可用來控制成像系統(tǒng)100的操作。如本文所用，術語“控制單元”、“單元”、“中央處理單元”、“cpu”、“計算機”等可包括任何基于處理器的或基于微處理器的系統(tǒng)，其包括使用以下裝置的系統(tǒng)：微控制器、精簡指令集計算機(risc)、專用集成電路(asic)、邏輯電路以及包括能夠執(zhí)行本文所述功能的硬件、軟件或其組合的任何其它電路或處理器。此些僅是示例性的，并因此不旨在以任何方式限制此類術語的定義和/或意義。例如，控制單元106可以是或可包括被配置為控制成像系統(tǒng)100的操作的一個或多個處理器。

控制單元106被配置為執(zhí)行存儲在一個或多個存儲元件(諸如一個或多個存儲器)中的一組指令以便處理數據。例如，控制單元106可包括或耦接到一個或多個存儲器。存儲元件也可根據期望或需要存儲數據或其它信息。存儲元件可以是信息源或處理機內的物理存儲器元件的形式。

該組指令可包括各種命令，其指示控制單元106作為處理機執(zhí)行特定操作，諸如本文所述的主題的各種實施例的方法和過程。該組指令可以是軟件程序的形式。軟件可為各種形式，諸如系統(tǒng)軟件或應用軟件。進一步地，軟件可以是單獨程序的集合、在較大程序內的程序子集或程序的一部分的形式。軟件也可包括面向對象編程的形式的模塊化編程。處理機對輸入數據的處理可響應于用戶命令，或響應于先前處理的結果，或響應于由另一處理機做出的請求。

本文中的實施例的圖示可示出一個或多個控制或處理單元，諸如控制單元106。應理解，處理或控制單元可表示可實施為具有執(zhí)行本文所述操作的相關聯(lián)指令(例如，存儲在有形和非暫時性計算機可讀存儲介質，諸如計算機硬盤驅動器、rom、ram等上的軟件)的硬件的電路、電路系統(tǒng)或其部分。硬件可包括被硬連線以執(zhí)行本文所述功能的狀態(tài)機電路系統(tǒng)?？蛇x地，硬件可包括電子電路，其包括和/或連接到一個或多個基于邏輯的裝置，諸如微處理器、處理器、控制器等?？蛇x地，控制單元106可表示處理電路系統(tǒng)，諸如現場可編程門陣列(fpga)、專用集成電路(asic)、一個或多個微處理器等中的一個或多個。在各種實施例中的電路可被配置為執(zhí)行一個或多個算法以執(zhí)行本文所述的功能。該一個或多個算法可包括本文所公開的實施例的方面，無論是否在流程圖或方法中明確標示。

如本文所用，術語“軟件”和“固件”是可互換的，并且包括存儲在存儲器中以用于由計算機執(zhí)行的任何計算機程序，該存儲器包括ram存儲器、rom存儲器、eprom存儲器、eeprom存儲器和非易失性ram(nvram)存儲器。上面的存儲器類型僅是示例性的，并因此不限制可用于存儲計算機程序的存儲器的類型。

圖2示出了根據本公開的實施例的成像系統(tǒng)100的示意圖。光發(fā)射組件102可包括多個光發(fā)射器(諸如脈沖激光發(fā)射器)200、202、204、206、208和210。每個光發(fā)射器200、202、204、206、208和210被配置為生成并發(fā)射具有特有特性的光信號。例如，光發(fā)射器200可發(fā)射具有對應于第一顏色的第一波長的第一光信號212。第二光發(fā)射器202可發(fā)射具有對應于第二顏色的第二波長的第二光信號214。第二波長和第二顏色不同于第一波長和第一顏色。第三光發(fā)射器204可發(fā)射具有對應于第三顏色的第三波長的第三光信號216。第三波長和第三顏色不同于第一波長和第二波長以及第一顏色和第二顏色。第四光發(fā)射器206可發(fā)射具有對應于第四顏色的第四波長的第四光信號218。第四波長和第四顏色不同于第一波長、第二波長和第三波長以及第一顏色、第二顏色和第三顏色。第五光發(fā)射器208可發(fā)射具有對應于第五顏色的第五波長的第五光信號220。第五波長和第五顏色不同于第一波長、第二波長、第三波長和第四波長以及第一顏色、第二顏色、第三顏色和第四顏色。第六光發(fā)射器210可發(fā)射具有對應于第六顏色的第六波長的第六光信號222。第六波長和第六顏色不同于第一波長、第二波長、第三波長、第四波長和第五波長以及第一顏色、第二顏色、第三顏色、第四顏色和第五顏色。

可選地，代替特有特性為不同波長，特有特性可以是各種其它類型的特性。例如，特有特性可表示光信息包突發(fā)、大小、持續(xù)時間等的差異。

光發(fā)射組件102也可包括與光發(fā)射器200-210相關聯(lián)的多個反射器230。反射器230可被配置為反射發(fā)射的光信號212-222并將它們沿光軸232對準向目標114。反射器230可用來將分離的和不同的光信號212-222多路復用在沿共同光軸232的共同光束路徑上。如所提到，光信號212-222中的每個可調諧成不同波長(并因此不同顏色)。反射器230可以是或可包括用來沿共同光軸232發(fā)射光信號212-222的多個二色分束器。

發(fā)射的光信號212-222可穿過反射器236(諸如反射鏡)的孔234而朝向目標114。發(fā)射的光信號212-222以反射光信號212’、214’、216’、218’、220’和222’反射離開目標114。反射光信號212’-222’反射離開反射器236而朝向光檢測器組件104。

光檢測器組件104可包括分光器子組件240，該分光器子組件240具有多個二色鏡242、244、246、248、250和252，每個二色鏡與相應的檢測器254、256、258、260、262和264相關聯(lián)并對準。每個檢測器254-264被配置為檢測與特定反射光信號212’-222’相關聯(lián)的光的特定波長。每個二色鏡242-252被配置為僅將特定波長光信號反射向相應檢測器254-264，同時允許其它光信號從其通過。例如，二色鏡242被配置為反射光信號212’(并允許其它光信號從其通過)，而檢測器254被配置為檢測光信號212’。其它二色鏡244-252和檢測器256-264被類似地調諧到特定光波長。光檢測器組件104也可包括被配置為將反射光信號212’-222’聚焦到相應檢測器254-264的透鏡270。另選地，光檢測器組件104可以不包括透鏡270。

二色鏡242-252可各自具有反射陷波(notch)或反射帶。反射光信號可反射通過二色鏡242-252的線性路徑，使得每個二色鏡242-252將特定波長的光反射到特定檢測器254-264中。

可選地，代替二色鏡，分光器子組件240可包括調諧到特定波長的一個或多個濾光器。每個特定檢測器254-264可與相應的濾光器相關聯(lián)。

控制單元106確定每個檢測器254-264何時接收相應的反射光信號。在控制單元106確定特定的反射光信號已由相應檢測器檢測之后，控制單元106可操作光發(fā)射組件102以發(fā)射相關聯(lián)的光信號。例如，當控制單元106確定檢測器254已接收反射光信號212’時，控制單元106可使光發(fā)射器200發(fā)射另一個光信號212。

光信號212-222中的每個可在不同時間發(fā)射。例如，光信號222可首先發(fā)射，之后是光信號220，之后是光信號218，之后是光信號216，之后是光信號214，以及之后是光信號212。光信號212-222中的全部可同時在傳播中(即，在發(fā)射器組件102和光檢測器組件104之間的途中)。在至少一個實施例中，具有相同的特有特性的多個光信號可以不同時在傳播中。例如，兩個光信號212可以不同時在傳播中以便減小可能的信號干擾和模糊。

另選地，代替具有分離的和不同的發(fā)射器的光發(fā)射組件102，光發(fā)射組件102可包括被配置為生成多個光信號212-222的單個發(fā)射器。在至少一個實施例中，單個發(fā)射器可調制輸出以生成不同的光信號212-222。而且，另選地，光檢測器組件104可包括被配置為在接收到反射信號212’-222’時識別不同特性的單個檢測器。

圖3示出了根據本公開的實施例的光發(fā)射組件102的示意圖。光發(fā)射組件102可包括色散組合器300(諸如光楔、衍射光柵等)，其被配置為接收光信號212-222(該光信號中的每個可以以不同角度入射至色散組合器300)，并且沿共同光軸232將光信號212-222中的每個重新導向。光發(fā)射器200-210中的每個可相對于特定進入角對準到色散組合器300中。

圖4示出了根據本公開的實施例的光發(fā)射組件102的示意圖。在該實施例中，光發(fā)射組件102可包括被配置為發(fā)射光信號401到激光增益介質402(諸如氣體、等離子體等)中的光源400。全反射器404和部分反射器406可在容納激光增益介質402的空腔的相對側。全反射器404和部分反射器406中的一者或兩者可以可操作地耦接到致動器408(諸如馬達)，其被配置為將全反射器406相對于部分反射器408移動。例如，全反射器404可在箭頭a的方向上沿光軸232移動，以改變容納激光增益介質402的空腔的大小。通過改變空腔的距離，光信號401的波長改變，由此產生不同的光信號212-222。反射器404和406可振蕩或通過其它方式以設定的頻率和位移移動。在這種移動期間，激光增益介質402被激勵并且光信號401從其中發(fā)射。所得的光信號的波長取決于反射器404和406之間的間距420。當間距420改變(諸如光信號401的脈沖之間的距離改變)時，所得的激光脈沖的特定波長因此改變。這樣，圖4所示的光發(fā)射組件102被配置為生成具有特定的、可重復的和不同的波長的一連串激光脈沖。

作為例子，反射器404和406之間的1.00微米間隔距離可生成具有第一波長的光信號。隨著間隔距離420增大到1.01微米，所得的光信號具有不同于第一波長的第二波長。

圖5示出了根據本公開的實施例的光檢測器組件104的示意圖。光檢測器組件104可包括色散元件500(諸如棱鏡)以及多個檢測器502、504、506、508、510和512。每個檢測器502-512定位在源自色散元件500的色散光路徑的焦點。色散元件500將所接收的光信號212’-222’色散到位于各個位置的檢測器502-512。光檢測器組件104也可包括透鏡520，其將光信號聚焦到色散元件500。另選地，光檢測器組件104可以不包括透鏡520。

圖6示出了根據本公開的實施例的光檢測器組件104的示意圖。光檢測器組件104可包括衍射元件600，諸如相柵、振幅光柵、全息光學元件等。衍射元件600被配置為衍射并轉向特定光信號212’-222’至特定的相關檢測器602、604、606、608、610和612。

圖7示出了根據本公開的實施例的用多個光信號將目標成像的方法的流程圖。控制單元106(圖1和圖2所示)可根據圖7的流程圖操作成像系統(tǒng)100(圖1和圖2所示)。

方法開始于700，在該步驟中，在第一時間向要被成像的目標發(fā)射具有第一特有特性(諸如第一特定波長)的第一光信號(諸如第一脈沖激光)。在702，在第一時間之后的第二時間向目標發(fā)射具有不同于第一特有特性的第二特有特性的第二光信號。在第一光信號和第二光信號中的任一個由檢測器組件檢測之前，第一光信號和第二光信號可均在發(fā)射器組件和檢測器組件之間的途中。

在704，確定第一信號是否已從目標反射并由檢測器組件檢測。如果沒有檢測到第一信號，那么方法進行到706，其中該方法抑制發(fā)射另一個第一信號。然后方法返回704。然而，如果檢測到第一信號，則方法從704進行到708，其中，基于第一信號的傳播時間記錄到目標的距離。

在710，確定第二信號是否已從目標反射并由檢測器組件檢測。如果沒有檢測到第二信號，那么方法進行到712，其中該方法抑制發(fā)射另一個第二信號。然后方法返回710。然而，如果檢測到第二信號，則方法從710進行到714，其中，基于第二信號的傳播時間記錄到目標的距離。

在716，確定是否需要來自目標的更多數據。例如，可需要更多數據以形成圖像和/或確認目標的實時位置。如果需要更多數據，則方法從716返回700。然而，如果不需要更多數據，則方法從716進行到718，其中形成圖像。

顯然，方法可包括對多于兩個光信號的發(fā)射和檢測。例如，本公開的實施例可發(fā)射和檢測三、四、五、六、七或更多個光信號，每個信號可包括不同于其它信號的特有特性。

如上所述，本公開的實施例提供用來基于反射光信號將目標成像的快速且有效的成像系統(tǒng)，諸如lidar系統(tǒng)。本公開的實施例提供維持高幀速率和空間分辨率的成像系統(tǒng)和方法。

盡管各種空間和方向術語，諸如頂部、底部、下部、中間、側向、水平、垂直、前面等可用來描述本公開的實施例，但應理解，此類術語僅關于附圖所示的取向使用。該取向可顛倒、旋轉或以其它方式改變，使得上部為下部，并且反之亦然，水平變?yōu)榇怪?，等等?/p>

如本文所用，“被配置為”執(zhí)行任務或操作的結構、限制或元件以對應于該任務或操作的方式被特定結構化地形成、構建或適配。為清楚且避免疑問，僅能夠經修改以執(zhí)行任務或操作的對象不“被配置為”執(zhí)行如本文所用的任務或操作。

應理解，上面描述旨在說明而非限制。例如，上述實施例(和/或其方面)可彼此組合使用。另外，可做出許多修改以使特定情況或材料適應本公開的各種實施例的教導而不背離它們的范圍。盡管本文所述的材料的尺寸和類型旨在定義本公開的各種實施例的參數，但實施例絕不是限制性的并且為示例性實施例。許多其它實施例將對閱讀上述描述的本領域技術人員是顯而易見的。因此，本公開的各種實施例的范圍應參考所附權利要求書以及與此權利要求書的主題的等同形式的完整范圍確定。在所附權利要求書中，術語“包括”和“其中”用作相應術語“包含”和“在其中”的簡明英語等同形式。此外，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅用作標記，并且不旨在對它們的對象強加編號要求。進一步地，所附權利要求書的限制并未以手段加功能的格式書寫，并且不旨在基于35u.s.c.§112(f)被解釋，除非并且直到此權利要求書限制在進一步結構的功能空白的陳述之后明確使用短語“用于…的手段”。

該書面描述使用例子以公開包括最優(yōu)模式的本公開的各種實施例，而且使得本領域技術人員能夠實踐本公開的各種實施例，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)以及執(zhí)行任何所結合方法。本公開的各種實施例的可取得專利權的范圍由權利要求書限定，并且可包括對本領域技術人員發(fā)生的其它例子。如果此類其它例子具有不與權利要求書的文字語言不同的結構元件，或如果例子包括沒有與權利要求書的文字語言的實質性不同的等效結構元件，則該例子旨在處于權利要求書的范圍內。