具有多面镜的LIDAR系统

相关申请的交叉引用

本申请通过引用美国专利申请第16/235564号、美国专利申请第15/445971号、美国专利申请第13/790934号、美国专利申请第14/668452号、美国专利申请第15/455009号、美国专利申请第15/493066号、美国专利申请第15/383842号、美国专利申请第15/951491号和美国专利申请第16/229182号将其结合于此。本申请要求于2018年12月28日提交的美国专利申请第16/235564号和于2018年10月31日提交的美国临时专利申请第62/753586号的优先权权益，其内容通过引用结合于此。

背景技术

除非本文中另有说明，否则本节中描述的材料不是本申请中权利要求的现有技术，并且不因包含在本节中而被认为是现有技术。

载具(vehicle)可以被配置为以自动模式操作，其中载具在具有很少或没有来自驾驶员的输入的情况下导航通过环境。这种自动载具可以包括被配置为检测关于载具操作的环境的信息的一个或多个传感器。

光检测和测距(LIDAR)装置可以估计到给定环境中物体的距离。例如，LIDAR系统的发射器子系统可以发射近红外光脉冲，其可以与LIDAR系统环境中的物体相互作用。光脉冲的至少一部分可以被重定向回到LIDAR(例如，由于反射或散射)，并且被接收器子系统检测到。传统的接收器子系统可以包括多个检测器和相应的控制器，该控制器被配置为以高时间分辨率(例如，约400ps)确定各个光脉冲的到达时间。LIDAR系统和给定物体之间的距离可以基于与给定物体相互作用的相应光脉冲的飞行时间来确定。

发明内容

本文中描述的实施例可以包括LIDAR系统，该LIDAR系统具有光发射器和光检测器以及其被配置为将来自光发射器的光信号指向通过光学窗口并朝向周围环境的旋转镜。在从周围环境反射时，光信号可以通过光学窗口传送返回并朝向光检测器。由光检测器检测到的虚假光可以导致到场景内物体的确定距离和/或确定位置的不准确性。为了防止虚假光被LIDAR系统检测到，示例实施例可以包括减少内部反射的挡板，该内部反射或可能导致光检测器的虚假光检测。附加地或替代地，光学窗口可以相对于旋转镜成角度以减少来自光学窗口内侧面的反射到达光检测器。更进一步，旋转镜的侧面可以有一个或多个挡板，这些挡板吸收虚假光信号和/或改善旋转镜的机械质量。外部光(例如，阳光)还可以导致LIDAR系统内的热膨胀。为了减少进入LIDAR系统的外部光的量，一些实施例可以在光学窗口的外侧面上包括一个或多个光学滤光器。

在一个方面，提供了一种光检测和测距(LIDAR)系统。该LIDAR系统包括包含多个反射面的多面镜。所述多面镜被配置为围绕第一旋转轴线旋转。该LIDAR系统还包括被配置为沿着光学轴线发射光信号的光发射器。沿着光学轴线发射的光从一个或多个反射面反射且被指向场景的一个或多个区域。此外，LIDAR系统包括被配置为检测由场景的一个或多个区域反射的反射光信号的光检测器。沿着光学轴线发射的光指向的方向基于多面镜围绕第一旋转轴线的第一角度。更进一步，该LIDAR系统包括光学窗口，其被定位在多面镜与场景的一个或多个区域之间，使得从一个或多个反射面被反射且被指向通过场景的一个或多个区域的光透射通过所述光学窗口。所述光学窗口被定位使得，对于随着多面镜围绕第一旋转轴线旋转时多面镜绕第一旋转轴线的第一角度的所有的值，该光学窗口不垂直于沿着光学轴线发射的光指向的方向。

在另一方面，提供了一种光检测和测距(LIDAR)系统。该LIDAR系统包括包含多个反射面的多面镜。所述多面镜被配置为围绕第一旋转轴线旋转。该LIDAR系统还包括被配置为沿着光学轴线发射光信号的光发射器。沿着光学轴线发射的光从一个或多个反射面反射且指向场景的一个或多个区域。此外，LIDAR系统包括被配置为检测由场景的一个或多个区域反射的反射光信号的光检测器。沿着光学轴线发射的光指向的方向是基于多面镜围绕第一旋转轴线的第一角度。更进一步，该LIDAR系统包括光学窗口，其被定位在多面镜与场景的一个或多个区域之间，使得从一个或多个反射面反射的且指向场景的一个或多个区域的光透射通过所述光学窗口。还进一步，LIDAR系统包括覆盖光学窗口的外侧面的至少一部分的滤光器。所述滤光器减少至少一些不是由光发射器产生的波长的透射。

在一额外的方面，提供了一种光检测和测距(LIDAR)系统。该LIDAR系统包括包含多个反射面的多面镜。所述多面镜被配置为围绕第一旋转轴线旋转。该LIDAR系统还包括被配置为沿着光学轴线发射光信号的光发射器。沿着光学轴线发射的光从一个或多个反射面反射且指向场景的一个或多个区域。此外，LIDAR系统包括被配置为检测由场景的一个或多个区域反射的反射光信号的光检测器。沿着光学轴线发射的光指向的方向是基于多面镜围绕第一旋转轴线的第一角度。更进一步，该LIDAR系统包括光学窗口，其被定位在多面镜与场景的一个或多个区域之间，使得从一个或多个反射面反射的且指向场景的一个或多个区域的光透射通过所述光学窗口。还进一步，LIDAR系统包括邻近多面镜的一个或多个非反射侧面定位的一个或多个挡板。所述一个或多个挡板被配置为减少用于将多面镜围绕第一旋转轴线旋转的功率量。

在又一方面，提供了一种光检测和测距(LIDAR)系统。该LIDAR系统包括包含多个反射面的多面镜。所述多面镜被配置为围绕第一旋转轴线旋转。该LIDAR系统还包括被配置为沿着光学轴线发射光信号的光发射器。沿着光学轴线发射的光从一个或多个反射面反射且指向场景的一个或多个区域。此外，LIDAR系统包括被配置为检测由场景的一个或多个区域反射的反射光信号的光检测器。沿着光学轴线发射的光指向的方向是基于多面镜围绕第一旋转轴线的第一角度。更进一步，该LIDAR系统包括光学窗口，其被定位在多面镜与场景的一个或多个区域之间，使得从一个或多个反射面反射的且指向场景的一个或多个区域的光透射通过所述光学窗口。所述光学窗口被定位使得，对于随着多面镜围绕第一旋转轴线旋转时多面镜围绕第一旋转轴线的第一角度的所有的值，该光学窗口不垂直于沿着光学轴线发射的光指向的方向。还进一步，LIDAR系统包括邻近多面镜的一个或多个非反射侧面定位的一个或多个挡板。所述一个或多个挡板被配置为减少用于将多面镜围绕第一旋转轴线旋转的功率量。

通过阅读以下详细描述，并在适当的情况下参照附图，这些以及其它方面、优点和替代对于本领域普通技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

图1是根据示例实施例的系统的图示。

图2A是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图2B是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图2C是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图3A是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图3B是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图3C是根据示例实施例的反射光角度与镜元件参考角度图的图示。

图3D是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图4是根据示例实施例的镜元件的图示。

图5是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图6是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图7A是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图7B是根据示例实施例的具有挡板的镜元件的图示。

图7C是根据示例实施例的挡板的图示。

图7D是根据示例实施例的挡板的图示。

图7E是根据示例实施例的挡板的图示。

图7F是根据示例实施例的挡板的图示。

图8A是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图8B是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图8C是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图8D是根据示例实施例的监测道路表面的LIDAR系统的图示。

图8E是根据示例实施例的从LIDAR系统向道路表面发送的光信号的图示。

图8F是根据示例性实施例的基于从LIDAR系统发送的光信号的到道路表面的确定距离的图示。

图9A是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图9B是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图9C是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图10A是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图10B是根据示例实施例的LIDAR系统的图示。

图11是根据示例实施例的LIDAR系统中使用的滤光器的反射率的图示。

图12是根据示例实施例的方法的图示。

具体实施方式

本文考虑了示例方法和系统。本文描述的任何示例实施例或特征不一定被解释为比其它实施方式或特征更优选的或有利的。本文描述的示例实施例不意味着是限制性的。可以容易地理解，所公开的系统和方法的某些方面可以以各种不同的配置进行布置和组合，所有这些都在本文中被考虑到。

此外，附图中所示的特定布置不应被视为是限制性的。应当理解，其它实施例可以包括更多或更少的给定附图中所示的每个元件。此外，一些示出的元件可以被组合或省略。此外，示例实施例可以包括附图中未示出的元件。

I.概况

一示例LIDAR系统可以包括单个光发射器和单个光检测器(替代实施例可以包括额外的光发射器和/或光检测器)。单个光发射器可以发射光(或者称为“主信号”)，该光由旋转的多面镜向周围环境/场景反射。所述光可以在被发送到环境/场景之前透射通过光学窗口(例如，厚度大致为1mm的玻璃厚片或塑料厚片)。在从LIDAR系统发送的光的一部分被环境中的物体反射期间，反射光(即，“反射主信号”)可以被透射回通过光学窗口且可以指向用于光检测的单个光检测器。将反射光指向回单个光检测器可以包括例如从旋转的多面镜向单个光检测器反射光。基于检测到的光的时机和/或旋转的多面镜的位置，可以确定到目标的距离和/或目标的位置。

在一些情况下，在从单个光发射器发射光之后且在发射光透射通过光学窗口之前，发射光的一部分可以被光学窗口的内侧面发射。例如，如果光学窗口材料具有非零反射率或者如果一种或多种物质(例如，灰尘或水)存在在光学窗口的内侧面上，则可能发生这种情况。内部反射的光(或者称为“伪信号(ghost signal)”)可能无意地指向与主信号指向的场景区域不同的场景区域。在被从所述不同的场景区域反射后，反射的伪信号然后可以被指向回单个光检测器(例如，在从多面镜反射之后)并被检测到。由于所述不同的场景区域，与主信号所指向的场景区域相比，与LIDAR系统的距离可以是不同的，所以检测到的伪信号可能导致在确定目标距离中的误差。例如，基于伪信号的检测，旨在代表场景的三维点云可能是不准确的。

由于光检测器在不正确或非期望的时间检测光，所以可能引起误差。这会导致不正确的确定，即目标到LIDAR系统比其实际上的更近或更远。附加地或替代地，伪光束(ghost beam)(其为我们对应于伪信号反射的/检测到的)可以被LIDAR系统内额外的组件内部反射。例如，在LIDAR系统的一些实施例中，在旋转的多面镜的相对侧面可以有第二光学窗口(例如，用于当发射光被从旋转的多面镜的后向面而不是前向面反射时向场景发送这样的发射光)。此外，随着伪光束从光学窗口的内侧面向光学窗口的外侧面传送时，伪光束可以从光学窗口的一个或两个表面被反射(例如，反射可以在伪光束进入光学窗口时发生在空气到玻璃的界面处，或者在伪光束离开光学窗口时发生在玻璃到空气的界面处)。这些额外的内部反射可以导致场景内物体相对于LIDAR系统的不适当确定的距离(以及相应地，场景内不适当确定的垂直位置)，因为这样的额外的反射增加了伪光束的往返传送时间，从而增加了由光发射器发射和由光检测器检测之间的时间(往返传送时间被用于确定到物体的距离)。在其它情况下，伪光束在被发送到场景之前可以被旋转镜和/或光学窗口的内侧面内部反射多次，并最终从场景反射回到LIDAR系统。这样的反射可以引起物体不正确的距离或物体的不正确位置被确定，和/或可以造成假阳性(false positives)(例如，在周围场景中实际上不存在物体时检测到物体)。

本文中公开的实施例被用于解决检测伪信号引起的问题。在各种实施例中，伪信号可以被在强度上降低、完全消除、或阻止(全部的或部分的)被单个光检测器检测到。在一种方法中，挡板(例如，圆形挡板)被定位在旋转的多面镜的边缘上。这样的挡板可以是有吸收性的(例如，可以颜色是黑色的和/或专门设计成吸收由光发射器发射的光的波长)，从而能够减少伪光束向光检测器传播。挡板可以由例如黑钢或铝制成。此外，在各种实施例中，挡板可以远离旋转的多面镜的边缘延伸0.5mm和3.0mm之间(例如，1.0mm)。在一些实施例中，挡板可以是附接到旋转的多面镜的非多面侧(即，端部或基部)的盘的区域(例如，具有在5.0mm和10.0mm之间的厚度和/或在5.0mm和10.0mm之间的半径的盘)，其中盘的区域悬于旋转的多面镜的边缘之上。这样，挡板可以是相对于旋转镜面的弧形的。在其它实施例中，挡板可以是附接到旋转的多面镜的非多面侧的半球形部件的区域，而不是盘。

除了光学功能，挡板可以增强旋转的多面镜和/或LIDAR系统的机械性能。例如，在多面镜围绕连接到电机的驱动轴旋转时，挡板可以减少多面镜的振动(例如，从而减少多面镜在被电机驱动时所产生的声音)。附加地或替代地，挡板可以增强多面镜的空气动力学性能(例如，通过阻挡空气流过多面镜的横向路径和/或通过使在多面镜的旋转方向上流动的空气流线化)。这样增强的空气动力学性能可以减少在多面镜上产生的拖曳力，从而减少电机所需的用于驱动多面镜的功率量。为了进一步增加LIDAR系统的空气动力学性能，在一些实施例中，多面镜在其中旋转的腔室可以被抽空，从而产生真空并消除所有拖曳力。其它增强旋转的多面发射镜的机械性能的方法也是可能的。

除了或代替旋转的多面发射镜边缘上的挡板，一个或多个挡板可以被放置在旋转的多面镜和光学窗口之间，以减少伪光束传播到单个光检测器。挡板可以从旋转镜的中心偏移，使得挡板拦截伪光束但不阻止主信号的传播。在其它实施例中，光学窗口可以相对于旋转的多面镜水平和/或垂直地倾斜(例如，在5°-15°之间)。光学窗口可以对称地倾斜(例如，两个+5°)、完全相反地倾斜(例如，一个+5°和一个-5°)、或者简单地不同地倾斜(例如，一个+5°和一个+2°)。将光学窗口倾斜可以防止内部反射与光学检测器对准，从而防止光学检测器的伪信号检测。附加地或替代地，将光学窗口倾斜可以防止由于反射光束造成的伪信号到达场景。其它减少或消除伪信号检测的方法也是可能的。

除了由光发射器发射的光之外，环境光(例如，在LIDAR系统环境内的没有被LIDAR系统发送的光)可以通过光学窗口进入LIDAR系统的内部。环境光可以包括，例如，阳光。这样的环境光可以被LIDAR系统内的一个或多个组件(例如，光检测器、光发射器、一个或多个反射镜、光学窗口、光学腔、光学透镜等)吸收。LIDAR系统内的环境光的吸收可以导致LIDAR系统的一个或多个组件发热。因此，发热可能(例如，通过一个或多个部件(诸如镜子、透镜或光学窗口)的热膨胀)对LIDAR系统的对准或其它光学性能(例如，激光器的线宽或光学腔的谐振波长)有不利地影响。在极端情况下，发热还可能导致LIDAR系统内组件的退化(例如，熔化LIDAR系统内的塑料组件)。

一种抑制LIDAR系统内杂散光不利影响的方法包括利用光学滤光器涂覆LIDAR系统的外部组件(例如，光学窗口)。光学滤光器可以被优化以对于除了由光发射器发射的波长以外的波长(例如，可见光谱中的波长)具有预定反射率(例如，25％、50％、75％、90％、95％、99％、99.9％等)。

在一些实施例中，例如，LIDAR系统外部的一个或多个部分可以被二向色窗口覆盖。例如，LIDAR系统的一个或多个光学窗口的外侧面可以被一个或多个二向色窗口部分地或全部地覆盖。在一些实施例中，二向色窗口可以被优化以透射由光发射器发射的波长的光(例如，1.55μm或905nm的激光)和/或被优化以阻挡具有与由光发射器发射的波长不同的波长的光。附加地或替代地，二向色窗口可以被优化以反射可见光谱和/或太阳光谱内的光。在一些实施例中，二向色窗口可以由贯穿可见光谱的平均反射率值(例如，反射率为50％)来表征。在一些实施例中，这样的二向色窗口可以构成用于抑制LIDAR系统内部发热、遮挡LIDAR系统内部的组件、和/或改善LIDAR系统的美学外观(例如，由于窗口表面的像反射镜的外观)的相对不贵的技术。其它抑制非期望环境光的技术也是可能的。

II.示例系统

以下描述和附图将说明各种示例实施例的特征。所提供的实施例是作为示例，且不旨在是限制性的。如此，附图的尺寸不一定是按比例的。

图1示出了根据一示例实施例的系统100。系统100可以是LIDAR系统或可以代表LIDAR系统的一部分。在示例实施例中，系统100可以是被配置为提供关于环境的信息的LIDAR系统。例如，系统100可以是用于自动载具(例如，自主驾驶汽车、自动飞行器、自动卡车、自动船只、自动潜水器、自动直升机等)或者以自动模式或半自动模式操作的载具的LIDAR系统。在各种实施例中，系统100可以被用于导航和/或物体检测和躲避。在一些实施例中，系统100可以向载具提供点云信息、物体信息、映射信息、地形信息或其它信息。或者，系统100可以被用于其它计算机视觉目的(例如，与载具无关)。

系统100包括光发射器110。在各种实施例中，光发射器110可以包括激光器(例如，激光二极管)、发光二极管(LED)或者激光器和/或LED阵列。其它光发射器110也是可能的。在一些实施例中，由光发射器110发射的光可以以预定频率调制。在示例实施例中，光发射器110可操作为沿着第一轴线(例如，光学轴线)发射光。在一些实施例中，光发射器110可以包括被配置为提供基本准直和/或相干光的任何光源。例如，光发射器110可以是半导体波导激光器、光纤激光器、准分子激光器、激光二极管、气体激光器、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、或其它类型的激光系统。在一些实施例中，为了产生准直光，光发射器110可以包括一个或多个透镜(例如，快轴准直(FAC)透镜)。此外，光发射器110可以被设置在一个或多个基板(例如，印刷电路板(PCB)或柔性PCB)上。

在示例实施例中，从光发射器110发射的光可以包括激光光脉冲。例如，激光光脉冲可以具有1-100纳秒范围内的持续时间。然而，其它激光光脉冲持续时间也是可能的。激光光脉冲中的能量可以在例如100纳焦耳和200纳焦耳之间。其它脉冲能量也是可能的。在一些实施例中，由光发射器110发射的光的峰值功率可以在50和100纳瓦之间。其它峰值功率也是可能的。

由光发射器110发射的光可以具有红外(IR)波长范围内的发射波长，但是也考虑了其它波长。例如，发射波长可以在可见波长光谱或紫外(UV)波长光谱中。在一示例实施例中，发射波长可以是大约905纳米。或者，发射波长可以是大约1.55微米。此外，在一些实施例中，光发射器110的发射波长和功率可以满足用作国际电工委员会(IEC)60825-1标准下的1类激光器的条件(即，当用裸眼或借助放大光学器件观看光发射器110时，不超过最大允许曝光量(MPE))。

系统100还包括具有多个反射表面122的镜元件120。镜元件120在本文中可以被替代地称为“多面镜”。类似地，多个反射表面122在本文中可以被替代地称为多个反射面。反射表面122可以被配置为反射发射波长的光。在一些实施例中，反射表面122可以由金属形成和/或涂覆有金属，诸如铝、金、银或另一种反射材料。附加地或替代地，反射表面122可以包括高反射率(HR)涂层。在一示例实施例中，HR涂层可以包括被配置为反射在发射波长处的入射光的电介质堆。电介质堆可以包括例如在具有不同折射率的两种材料之间交替的周期层系统。其它类型的HR涂层也是可能的并且在本文中被考虑到。

在一些示例实施例中，镜元件120可以包括三个反射表面122a、122b和122c。具有更多或更少反射表面122的镜元件120也被考虑到。例如，镜元件120可以包括四个或更多个反射表面。

镜元件120被配置为围绕第二轴线旋转。此外，在一些实施例中，多个反射表面可以围绕第二轴线设置。在这样的情景下，镜元件120可以是棱柱状的且该棱柱形状的每个面可以是反射表面122。换句话说，反射表面122a、122b和122c可以围绕第二轴线对称地布置，使得镜元件120具有三角棱柱形状。作为一示例，第一轴线和第二轴线可以相对于彼此垂直，但是第一轴线和第二轴线的其它布置被考虑到。在一些实施例中，第一轴线可以与第二轴线相交。

系统100可以另外包括基部结构130。镜元件120和光发射器110可以耦合到基部结构130。在一些实施例中，基部结构130可以被配置为围绕第三轴线旋转。尽管第三轴线的各种布置被考虑到，但是一示例实施例包括平行于第一轴线或与第一轴线共线的第三轴线。

系统100还包括一个或多个光束阻挡器140。光束阻挡器140可以被配置为防止激光以预定的发射角度范围之外的角度反射到环境中。附加地或替代地，光束阻挡器140可以被定位以防止多个同步的读数/信号。在示例实施例中，发射角度范围可以被表示为相对于能够接收来自系统100的激光发射的镜元件120的角度范围。换句话说，发射角度范围可以表示从中能够从系统100周围环境获得测距信息的角度。在一些实施例中，发射角度范围可以相对于第二轴线来限定。在这样的情景下，发射角度范围可以大于240度。

系统100包括被配置为进行操作的控制器150。在示例实施例中，控制器150可以包括一个或多个逻辑块、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)和/或专用集成电路(ASIC)。在本公开中考虑到了其它类型的控制器电路(例如，膝上型计算设备、台式计算设备、服务器计算设备、平板计算设备、移动计算设备、云计算设备等)。在一些实施例中，例如，控制器电路可以位于远离系统100的位置(例如，当控制器电路包含在云计算设备或移动计算设备中时)。

在一些实施例中，控制器150可以包括一个或多个处理器152(例如，中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等)和存储器154(例如，云服务器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、硬驱动器、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、非易失性存储器、固态驱动器(SSD)、硬盘驱动器(HDD)、光盘(CD)、数字视频光盘(DVD)、数字磁带、读取/写入式(RW)CD、RW DVD等)。在这样的情景下，处理器152可以被配置为执行存储在存储器154中的指令以便进行操作。或者，由处理器152执行的操作可以被硬件、固件和/或硬件、固件和软件的任何组合来限定。控制器150可以被配置为控制系统100的发射部分和/或系统100的接收部分。例如，在系统100包括一个或多个光检测器的实施例中，控制器150可以从所述一个或多个光检测器接收数据，并使用该数据作出关于系统100周围的环境(例如，执行环境中存在的任何物体的物体检测和躲避)的确定。

操作可以包括使镜元件120围绕第二轴线旋转。作为一示例，镜元件120可以以旋转频率Ω围绕第二轴线旋转。围绕第二轴线的旋转包括第一角度范围和第二角度范围。在一些实施例中，镜元件120可以以大约30k RPM的旋转频率围绕第二轴线旋转。镜元件120的其它旋转频率也是可能的。例如，镜元件120可以在100RPM和100k RPM之间的旋转频率范围内围绕第二轴线旋转。

操作还可以包括使光发射器110沿着第一轴线发射激光，使得发射的激光与镜元件120相互作用。

操作可以另外包括，当镜元件120的旋转角度在第一角度范围内时，使发射的激光与多个反射表面122中的第一反射表面(例如，122a)相互作用。在与第一反射表面相互作用时，反射的激光由第一反射表面反射到环境中。

操作还可以包括，当镜元件的旋转角度在第二角度范围内时，使发射的激光与多个反射表面122中的第一反射表面(例如，122a)和第二反射表面(例如，122b)两者相互作用。反射的激光由第一反射表面和第二反射表面反射到环境中。

操作还可以包括使基部结构130围绕第三轴线旋转。基部结构可以以旋转频率Φ围绕第三轴线旋转。作为一示例，基部结构130可以以大约600RPM的旋转频率围绕第三轴线旋转。其它旋转频率也是可能的。例如，基部结构130可以以10RPM和10k RPM之间的旋转频率围绕第三轴线旋转。

系统100还可以包括一个或多个致动器160。致动器160可以包括配置为旋转镜元件120和/或基部结构130的直流(DC)电机。此外，致动器160可以包括用于调节光发射器110的位置和/或角度的致动器。在一些实施例中，致动器160可以包括配置为用于调节光束阻挡器140的位置和/或角度的一个或多个致动器。也就是说，在这样的情景下，致动器160可以移动光束阻挡器140以便调节发射角度范围和/或避免多个同步的读数。

可选地，操作还可以包括，当镜元件的旋转角度在第三角度范围内时，使发射的激光与多个反射表面中的第三反射表面(例如，122c)相互作用。在这样的情景下，反射的激光可以被第三反射表面反射到环境中。

在一些实施例中，操作还包括在交织条件下操作系统。在这样的情景下，交织条件可以发生在Ω/Φ＝2N+1(其中N是整数)时。交织条件可以提供用于扫描系统100周围三维环境的期望的激光扫描模式。即，所述期望的激光扫描模式可以包括重叠扫描区域和/或可以对环境内给定位置提供用于连续扫描之间的更短的时间。减少连续扫描之间的时间可以提供更好的安全性，因为可以获得关于环境的更多最新信息，诸如地图数据和/或物体数据。

在一些实施例中，使光发射器110发射激光可以包括使光发射器110基于旋转频率Ω或旋转频率Φ中的至少一个发射激光光脉冲。

在一些实施例中，操作可以包括将结果数据从系统100通信到一个或多个其他设备(例如，其它LIDAR系统、和/或远程存储装置/控制设备)。与一个或多个其它设备的通信可以通过一个或多个有线线路连接完成，诸如以太网连接、高清多媒体接口(HDMI)连接、或通用串行总线(USB)连接。附加地或替代地，与一个或多个其它设备的通信可以通过一个或多个无线接口完成，诸如电子和电气工程师协会(IEEE)标准802.11

在一些实施例中，系统100还包括光学窗口170。光学窗口170可以将系统100的内部与周围环境分开。此外，光学窗口170可以将向环境发送从光发射器110发射并从镜元件120反射的光和/或接收从周围环境中的物体反射的光。在一些实施例中，光学窗口170可以由玻璃(例如，

系统100还可以包括光检测器180。光检测器180可以被配置为检测从系统100周围环境接收到的光(例如，通过光学窗口170)。基于接收到的光，光检测器180可以提供关于系统100周围环境的场景的信息。光检测器180可以包括检测器阵列。检测器阵列可以包括多个单光子雪崩检测器(SPAD)。附加地或替代地，检测器阵列可以包括被配置为检测光的其它类型的光电检测器(例如，雪崩光电二极管(APD)、硅光电倍增管(SiPM)、光电二极管、光电晶体管、照相机、有源像素传感器(APS)、电荷耦合器件(CCD)、低温检测器等)。此外，检测器阵列可以对由光发射器110发射的偏振或波长范围敏感。

图2A、图2B和图2C示出根据各种示例实施例的光学系统。关于图2A、图2B和图2C描述的光学系统可以与关于图1示出和描述的系统100类似或相同。图2A示出根据一示例实施例的光学系统200。在一些实施例中，光学系统200可以是LIDAR系统的一部分。

光学系统200包括光发射器210，其可以被操作为沿着第一轴线214发射激光。如图2A所示，第一轴线214可以是沿着(或平行于)y轴线绘制。这样，光发射器210可以沿着y轴线发射光212。如关于光发射器110所描述的，光发射器210可以包括半导体激光器、光纤激光器、激光二极管、气体激光器、或被配置为提供光的相干脉冲的其它类型的光源。

光学系统200还可以包括镜元件220。镜元件220可以包括多个反射表面222a、222b和222c。镜元件220可以被配置为围绕第二轴线224旋转。如图2A所示，第二轴线224可以是平行于z轴线绘制。多个反射表面222(即，反射面)围绕第二轴线224设置。例如，多个反射表面222可以包括围绕第二轴线对称布置的三个反射表面(222a、222b和222c)使得镜元件220具有三角棱柱形状。

在一些实施例中，第一轴线(例如，光212沿着其发射的光学轴线)可以与第二轴线224相交。此外，第一轴线214可以垂直于第二轴线224。

在示例实施例中，光学系统200还可以包括镜元件致动器，其被配置为使镜元件220以旋转频率Ω围绕第二轴线旋转。镜元件致动器可以包括步进电机、有刷或无刷DC电机、或其它类型的旋转致动器。换句话说，镜元件致动器可以被配置为使镜元件220以期望的旋转频率Ω在期望的方向226上旋转。

尽管未在图2A中明确地描绘，但是镜元件220和光发射器210耦接到基部230。在一些实施例中，基部230被配置为围绕第三轴线旋转。此外，在一示例实施例中，第三轴线可以与第一轴线214共轴(例如，其两者都与y轴线共轴)。在一些实施例中，光学系统200包括基部结构致动器，其被配置为使基部230以旋转频率Φ围绕第三轴线在期望的方向232上旋转。基部结构致动器可以包括旋转致动器，诸如步进电机、或者有刷或无刷DC电机。

光学系统200还包括至少一个光束阻挡器240。光束阻挡器240可以包括一个或多个光束收集器、光学不透明材料、和/或光束阻挡材料。光束阻挡器240可以由聚合物、金属、织物或其他材料形成。至少一个光束阻挡器240可以被配置为防止激光以发射角度范围之外的角度发射到环境中。在一示例实施例中，发射角度范围可以围绕第二轴线224大于240度。如本文所述，光束阻挡器240可以被定位以防止多个同步的读数/信号。

在示例光学系统中，当镜元件220的旋转角度在第一角度范围内时，发射光212与多个反射表面222中的第一反射表面222a相互作用，并由第一反射表面222a反射到环境中作为反射光216。在一些实施例中，发射光212可以具有诸如2毫米的光束宽度。其它光束宽度也是可能的。

此外，在一些实施例中，当镜元件220的旋转角度在第二角度范围内时，发射光212与多个反射表面222中的第一反射表面222a和第二反射表面222b两者相互作用。在这样的情景下，发射光212由第一反射表面222a和第二反射表面222b反射到环境中作为反射光216。换句话说，如上所述，发射光212可以具有2毫米的光束宽度。发射光212的第一部分(例如，光束宽度的第一半)可以与第一反射表面222a相互作用，而发射光212的第二部分(例如，光束宽度的第二半)可以与第二反射表面222b相互作用。

图2B示出根据一示例实施例的光学系统250。光学系统250可以与参照图2A所示和所述的光学系统200类似或相同。光学系统250可以包括壳体252。壳体252对于发射光212和反射光216的波长可以是光学透明的。例如，壳体252对于反射光216的透明度可以大于90％。在示例实施例中，壳体252可以耦接到光束阻挡器240和镜元件220。在一些实施例中，外壳252对于发射光212和反射光216的波长可以完全不透明，除了外壳252内限定的一个或多个光学窗口允许发射光212和反射光216进入/离开外壳252之外。此外，在一些实施例中，壳体252可被抽空(例如，壳体252内侧可能存在很少的或没有空气)以提高壳体内侧组件的光学和/或机械性能(例如，以减少在镜元件220围绕第二轴线224旋转时的镜元件220上的空气阻力)。

图2C示出根据一示例实施例的光学系统260。光学系统260可以与参照图2A以及图2B所示和所述的光学系统200和250类似或相同。在一示例实施例中，镜元件220可以以相对于第二轴线224的给定角度取向，使得入射光212与镜元件220的两个反射表面相互作用。也就是说，发射光212可以与第一反射表面222a和第二反射表面222b相互作用。发射光212可以在第一部分中反射作为反射光264，并在第二部分中反射作为反射光266。反射光264和反射光266之间角度的范围可以限定发射角度范围268。发射角度范围268可以大于240度。

图3A和图3B示出光学系统300中镜元件220的两个不同取向。光学系统300可以与参照图2A、图2B和图2C所示和所述的光学系统200、250和260类似或相同。

即，如图3A所示，镜元件220可以被取向使得参考标记302和第一轴线214之间的角度303大致为15度。在这样的情景下，从光发射器210发射的光212可以与反射表面222a相互作用以形成反射光304。例如，在与反射表面222a相互作用时，反射光304可以指向相对于第一轴线214的+90度角。

如图3B所示，镜元件220可以被取向使得参考标记312沿着第一轴线214取向。在这样的情景下，从光发射器210发射的光212可以与反射表面222a和反射表面222c两者相互作用以提供两个不同的反射光线。例如，在与反射表面222a和反射表面222c相互作用时，发射光212可以被反射作为反射光314和反射光316。在一些实施例中，反射光314和反射光316之间的发射角度范围可以大于240度。

图3C示出根据一示例实施例的反射光角度与镜元件参考角度图330。图330示出反射光角度如何随着镜元件220围绕第二轴线224旋转而改变。在示例实施例中，反射光角度可以被限定作为反射光线(例如，反射光304)和第一轴线214之间的角度。图330示出当镜元件220形状如三角棱柱时的三次对称性。将被理解的是，如果镜元件220呈现不同的形状(例如，长方体)，则角度对称性和发射角度范围可以相应地改变。

图点332示出图3A中描述的情景。即，当镜元件参考角度303大致为15度时，反射光304的反射光角度可以大致为+90度。

此外，图点334和336示出参照图3B描述的情景。即，当镜元件参考角度为零度时，发射光212可以经由两个反射表面222a和222b反射。在这样的情景下，反射光314可以涉及图点334(例如，+120度的反射光角度)，而反射光316可以涉及图点336(例如，-120度的反射光角度)。将被理解的是，图330示出一示例实施例并且许多其它反射光角度和镜元件参考角度关系也是可能的。所有这样的其它关系在本文中被考虑到。

在一些实施例中，如图330所示，发射光可以在重叠范围内在两个不同的方向上反射。作为一示例，重叠范围338可以代表发射光在不同方向上反射的镜元件参考角度范围。该重叠范围338代表镜元件220的角度的范围，其中激光与镜元件220的两个反射表面相互作用。在该重叠范围338的外侧，激光仅与镜元件220的一个反射表面相互作用。该重叠范围338可以基于镜元件220的对称性而重复。在图330中，重叠范围338可以大致为10度宽，但是其它重叠范围也是可能的。在一些实施例中，可以基于发射光束光斑尺寸、镜元件面几何形状、和/或光束阻挡器位置来调节重叠范围338。

图3D示出根据一示例实施例的光学系统340。具体地，图3D示出镜元件220还可能的取向。例如，镜元件220可以关于图3B中所示的情景逆时针旋转。也就是说，镜元件220可以被取向使得参考标记342相对于第一轴线214逆时针大致1度地取向。在这样的情景下，从光发射器210发射的光212可以与反射表面222a和反射表面222c两者相互作用以提供两个不同的反射光线344和346。然而，与图3B相比，反射光线344和346不需要相对于第一轴线214以相同的角度反射，并且不需要具有类似的光束宽度或光束尺寸。例如，在与反射表面222a和反射表面222c相互作用时，发射光212可以被反射作为反射光344和反射光346。在这样的情景下，至少基于光212的较大部分与反射表面222a相互作用，反射光344可以具有较大的光束尺寸。相反，反射光346可以具有较小的光束尺寸是因为光212的较小部分与反射表面222c相互作用。此外，基于光束阻挡器240的位置，反射光344可以被发射到光学系统340周围环境中，而反射光346可以由光束阻挡器240“阻挡”、吸收或以其它方式减弱。

尽管图2A、图2B、图2C、图3A、图3B和图3D将光212示出为具有一定的光束宽度，但是将被理解的是，光212可以关于镜元件220具有更大或更小的光束宽度。在示例实施例中，光212可以具有占镜尺寸的较大部分的光束宽度。在这样的情景下，参照图3C，全镜旋转可以包括更大的角度范围，其中光212被分成两个反射光束。

此外，尽管图2A、图2B、图2C、图3A、图3B和图3D将光发射器210示出为被布置成以便沿着与第二轴线224相交的第一轴线214发射光212，但是其它布置也是可能的。例如，在一些实施例中，光发射器210可以被布置成以便沿着不与第二轴线224相交的轴线发射光212。例如，光发射器210可以被布置成离轴、倾斜或者从第一轴线214和/或第二轴线224移开。这样非对称的布置可以沿着镜元件220的一侧提供与另一侧相比更大的角度覆盖和/或更高的分辨率覆盖。在一示例实施例中，光发射器210可以相对于镜元件220被定位，以便为位于特定期望的角度范围(例如，离开水平线的-45度至+20度)内的环境的一部分提供更大的角度覆盖。光发射器210的其它布置和关于这样的布置的设计考虑也是可能的并且在本文中被考虑到。

图4示出根据一示例实施例的镜元件400。镜元件400可以与参照图1、图2A、图2B、图2C、图3A和图3B所示和所述的镜元件120或220类似。镜元件400可以包括反射表面422a、422b和422c。反射表面422a、422b和422c可以被配置为对于在给定发射波长处或其附近的入射激光450是高度反射的。例如，反射表面422a、422b和422c可以反射超过90％的入射光。

镜元件400可以另外包括主轴430。主轴430在本文中可替代地被称为轮轴、轴或驱动轴。镜元件400可以被配置为围绕主轴430旋转，所述主轴430可以是沿着旋转轴线432。旋转轴线432可以与如图2A、图2B、图2C、图3A和图3B所示以及在本文别处描述的第二轴线224类似或相同。即，主轴430和镜元件400可以被配置为相对于旋转轴线432在顺时针和/或逆时针方向上旋转。在一些实施例中，主轴430可以经由镜元件致动器(例如，DC电机或步进电机)而旋转。

在一些实施例中，镜元件400可以至少部分地是中空的。也就是说，镜元件400的内部部分410中的至少一些材料可以被移除。即，内部部分410可以是空的或可以包括空气。

随着镜元件400围绕旋转轴线432旋转，入射光可以从镜元件的一个或多个反射表面向镜元件400的环境反射。例如，如图4所示，入射激光450可以在相互作用位置424处与第一反射表面422a相互作用。入射激光450相对于反射表面422a的入射角可以确定反射光452的反射角。

图5示出根据一示例实施例的光学系统500。光学系统500可以至少部分地与关于图2A、图2B、图2C、图3A、图3B和图4所示和所述的光学系统200、250、260和300以及镜元件400类似或相同。例如，光学系统500可以包括具有反射表面510a、510b和510c的镜元件508。镜元件508可以被耦接到主轴512，所述主轴512可以被配置为围绕旋转轴线514旋转。

与光学系统200类似，光学系统500可以包括光束阻挡器520和光发射器530。在一示例实施例中，光发射器530可以经由光学元件532(例如，透镜和/或扩散器)发射光534。例如，光学元件532可以包括FAC透镜(例如，模制塑料FAC透镜，比如，如果光发射器530包括激光二极管，则所述模制塑料FAC透镜被定位在光发射器530上)。发射光534可以与反射表面510a相互作用并被反射到光学系统的环境中。

光学系统500还可以包括光检测器540。光检测器540可以被配置为经由光学元件542(例如，聚光透镜或FAC透镜)从光学系统200周围环境接收光544。光学元件542可以具有大致匹配光检测器540的横截面尺寸的横截面尺寸(例如，如果光检测器540包括具有横截面宽度和高度分别为大约1.3毫米和大约1.3毫米的SiPM，则光学元件542也可以具有分别为大约1.3毫米和大约1.3毫米的横截面宽度和高度)。在一些实施例中，光检测器540可以经由被配置为阻挡特定的光偏振(例如，水平偏振光)的偏振滤光器接收光544，其中仅一定的光偏振(例如，垂直偏振光)由光发射器530发射。附加地或替代地，光检测器540可以经由一个或多个滤光器(例如，带通彩色滤光器)接收光544，所述一个或多个滤光器被配置为滤除除了由光发射器530发射的那些波长之外的所有波长。使用这样的技术，光检测器540可以消除由杂散光引起的噪声，所述杂散光来自除了光发射器530之外的光源。在一些实施例中(例如，其中光发射器530以给定频率调制的实施例)，光检测器540可以被配置为检测以与光发射器530调制频率对应的频率调制的光。

基于接收到的光544，光检测器540可以提供关于光学系统200周围环境的场景的信息。光检测器540可以包括检测器阵列。检测器阵列可以包括多个单光子雪崩检测器(SPAD)。附加地或替代地，检测器阵列可以包括配置为检测光544的其它类型的光电检测器(例如，雪崩光电二极管(APD)、SiPM、光电二极管、光电晶体管、照相机、有源像素传感器(APS)、电荷耦合器件(CCD)、低温检测器等)。此外，检测器阵列可以对由光发射器530发射的偏振或波长范围敏感。

光发射器530和镜元件508中发射光534入射到其上的部分可以被称为发送路径。镜元件508中接收光544与其相互作用的部分和光检测器540可以被称为接收路径。在本文示出的实施例中，发送路径和接收路径可以是平行的。在这样的情景下，发送路径和接收路径可以被布置成使得激光光脉冲被发送到环境中、与环境相互作用(例如，经由从物体的反射)，并被反射回到接收器。发送路径和接收路径可以被隔离以减少噪声并避免串扰和/或错误信号。相应地，光学系统200可以包括光挡板550，其可以被定位在发送路径和接收路径之间。

光学系统500可以包括可以被耦接到光检测器540的基部部分560、光发射器530、光束阻挡器520、以及配置为旋转镜元件508的致动器。即，基部部分560可以被配置为围绕第三轴线562旋转，所述第三轴线562可以平行于发送路径和/或接收路径。

图6是根据一示例实施例的LIDAR系统的图示。LIDAR系统600可以与图5所示的光学系统500类似。例如，LIDAR系统600可以包括耦接到主轴512的镜元件508，以及光发射器530和光检测器540。然而，除了图5所示的组件之外，LIDAR系统600还可以包括其中限定有孔径604的光学腔602。光学腔602可以被光学地定位在光学元件542(例如，聚光透镜)和光检测器540之间。光学腔602可以被用作用于从物体反射后从环境接收到的光544的波导(例如，将接收到的光544导向光检测器540)。在一些实施例中，光学腔602可以具有特定的形状以帮助将接收到的光544导向光检测器540。附加地或替代地，光学腔602的内部可以是反射性的，使得与光学腔602的内侧相互作用的接收光544向光检测器540反射(而不是由光学腔602吸收并变得不可检测)。在一些实施例中，光学腔602的内部可以是，例如，镀银玻璃镜。或者，光学腔602的内部可以涂覆有对所有波长(除了包括由光发射器530产生的发射光534的波长的波长范围之外)都具有吸收性的材料。

孔径604可以减少到达光检测器540的外来光的量。例如，孔径604可以仅准许在光学腔602内被适当对准以使得其交切(intercept)孔径604的光到达光检测器540。这样，孔径604可以减少LIDAR系统600内的检测噪声。附加地或替代地，孔径604可以用于设置LIDAR系统600的聚焦深度。在一些实施例中，孔径604相对于光检测器540和/或在光学腔602内的位置可以是水平和/或垂直可调节(例如，调节LIDAR系统600的聚焦深度和/或消除光检测器540、光学元件542、光学腔602、镜元件508等中的制造缺陷)。这样的调节可以由平台进行(例如，由控制器控制)。

图7A是根据示例实施例的LIDAR系统700的图示。LIDAR系统700可以与图6所示的LIDAR系统600类似。例如，LIDAR系统700可以包括耦接到主轴512的镜元件508、光发射器530、光检测器540以及其中限定有孔径604的光学腔602。

然而，除了图6所示的组件之外，LIDAR系统700还可以包括一个或多个挡板702。挡板702可以是，例如，盘状的。如所示的，挡板702可以沿着主轴512邻近镜元件508被定位(并垂直于反射表面510a/510b/510c中的每个)。同样如所示的，挡板702可以被定位在主轴512上在镜元件508的相对端上(即，两个挡板702被定为在主轴512上的不同z位置处，一个z位置小于镜元件508整体的z位置而一个z位置大于镜元件508整体的z位置)。换句话说，挡板702可以沿着主轴512在镜元件508的侧面。图7B提供了从与图7A不同的视角的镜元件508、主轴512以及挡板702的图示。在一些实施例中，挡板702可以是可移动的/可重新取向的(例如，使用由控制器控制的平台)。例如，在一些实施例中，主轴512可以是螺纹杆且挡板702可以各自具有与主轴512的螺纹杆配合的螺纹中心部分。这样，可以通过围绕主轴512旋转挡板702使挡板702沿着主轴512线性转移(例如，同时保持主轴512旋转静止)。因此，为了沿着主轴512移动/重新取向挡板702，一个或多个发电电机(例如，伺服电机)可以使挡板702围绕主轴512旋转(例如，使用发电电机轴上的齿轮，所述齿轮与沿着挡板702的边缘限定的齿配合)。

在其它实施例中，可以有多于或少于两个挡板702(例如，可以有一个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十三个、十四个、十五个、十六个等挡板)。此外，在一些实施例中，挡板702和/或任何额外的挡板可以被定位在沿着主轴512的各种位置处。在一些实施例中，挡板702可以由与定位在发射路径和接收路径之间的光挡板550相同或类似的材料制成(例如，将发射路径和接收路径彼此光学分开)。

在一些实施例中，挡板702可以减少到达光检测器540的杂散光的量(例如，来自LIDAR系统700组件的内部反射)。例如，挡板702可以被配置为减弱来自LIDAR系统700的一个或多个光学窗口的内部反射(例如，由此减弱或消除伪信号)。在一些实施例中，一个或多个挡板可以被定位在多面镜(即，镜元件508)和LIDAR系统700的一个或多个光学窗口之间，而不是沿着主轴512定位。

此外，一个或多个挡板702可以包括材料(例如，由材料制成)，所述材料吸收由光发射器530发射的光的波长的(例如，为了吸收/减弱内部反射)。例如，一个或多个挡板702可以包括由黑钢制成的表面。在各种实施例中，一个或多个挡板702可以由塑料、铝、钢或双向拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯制成(BoPET)(例如，挡板702可以是由塑料、铝、钢或BoPET制成的圆盘)。此外，在一些实施例中，挡板702的厚度可以在大约0.5毫米和大约1.0毫米之间，或者厚度在大约0.1毫米和大约2.0毫米之间。此外，挡板702的直径可以在大约1厘米和大约3厘米之间。在替代实施例中，挡板702可以具有其它形状(除了圆盘之外)和/或其它厚度/直径。例如，在一些实施例中，可以使用半球形挡板(例如，半球的凸起沿着主轴512取向且远离镜元件508)。

除了修改LIDAR系统700的光学特性之外，挡板702还可以修改LIDAR系统700的一个或多个机械特性；或者挡板702还可以修改LIDAR系统700的一个或多个机械特性而不是修改LIDAR系统700的光学特性。例如，挡板702可以减少镜元件508在该镜元件508围绕主轴512旋转时(例如，当主轴512由致动器(诸如DC电机)驱动时)的振动。减少镜元件508的振动可以减少当镜元件508围绕主轴512旋转时产生的声音。附加地或替代地，挡板702可以增强镜元件508的空气动力学特性(例如，通过阻挡空气流过镜元件508的反射表面510a/510b/510c的横向路径、通过将在镜元件508旋转方向上流动的空气流线型化/改善在镜元件508旋转方向上的层流气流、和/或通过减少镜元件508附近的湍流气流)。这样的增强空气动力学特性可以减少在镜元件508上产生的拖曳扭矩，从而减少旋转镜元件508所消耗的功率的量(例如，通过驱动主轴512的电机)。为了进一步增加LIDAR系统的空气动力学特性，在一些实施例中，镜元件508在其中旋转的腔室(例如，壳体252)可以被抽空(例如，可以将空气移除以在壳体252内产生较低的大气压力)或者可以将低密度气体(例如，氦)充入腔室内，从而产生真空或接近真空并消除所有或几乎所有拖曳力/拖曳扭矩。其他增强LIDAR系统700镜元件508或其它部分的机械性能的方法也是可能的并且在本文中被考虑到。

图7C是根据示例实施例的挡板732的图示。在一些实施例中，挡板732可以被用作图7A中所示的LIDAR系统700的一个或多个挡板702。除了或修改LIDAR系统700的机械性能，挡板732还可以被用作主轴512以及，相应地，镜元件508的旋转编码器；或者挡板732可以被用作主轴512以及，相应地，镜元件508的旋转编码器，而不是修改LIDAR系统700的机械性能。挡板732可以充当由比特位序列(series of bits)(例如，从最里面的比特位到最外面的比特位)表示的光学旋转编码器。例如，图7C中示为白色的比特位可以准许光发送(例如，白色比特位可以对应于挡板732内限定的光学孔径)，而图7C中示为黑色的比特位可以阻挡或减少光发送(例如，黑色比特位可以对应于挡板732的实心区域)。通过在挡板732给定区域(例如，给定的长条)的后面发射光并检测比特位的最终排列(例如，发送和未发送)，可以(例如，由电机和/或LIDAR系统700的控制器)确定挡板732的角度取向。在替代实施例中，反射旋转编码器可以并入挡板732中(例如，除了透射旋转编码器之外或代替透射旋转编码器)。

基于挡板732角度取向的确定，以及镜元件508的反射表面510a/510b/510c围绕旋转轴线514相对于挡板732的预定角度偏移和基部部分560围绕第三轴线562的角度位置，可以(例如，由电机和/或LIDAR系统700的控制器)确定发射光534将被指向环境/场景的哪些区域。这样的场景区域可以被称为，例如，“目标区域”。基于与针对目标区域的评估范围相耦接的一系列目标区域(例如，基于在发射光534被光发射器530发射并被光检测器540检测到之间的发射光534的通过时间)，可以由LIDAR系统700生成周围环境的地图(例如，三维点云)。

如图7C所示，为了充当光学旋转编码器，挡板732可以被分成五个同心环，每个环被分成三十二个相邻段。这限定了三十二个长条区域，每个长条区域对应一组五个比特位。例如，第一长条区域734可以对应于如下的比特位序列：[0 0 0 0 0]。用于挡板732的编码方案可以是反射二进制码(即，格雷码)。这样，与第一长条区域734相邻的长条区域中的比特位序列可以与第一长条区域734的比特位序列仅相差一个比特位。例如，如所示的，相对于第一长条区域734逆时针旋转11.25°(360°/32个长条区域)的第二长条区域736可以如下：[1 0 0 0 0]而相对于第一长条区域734顺时针旋转11.25度的第三长条区域738可以如下：[0 0 0 0 1]。在一些实施例中，最里面的比特位可以对应于最高有效位，而最外面的比特位可以对应于最低有效位。在其它实施例中，最里面的比特位可以对应于最低有效位，而最外面的比特位可以对应于最高有效位。其它比特位排列也是可能的。

反射二进制码可以继续围绕挡板732以完成唯一标识每个11.25°长条区域的五比特位编码方案。在各种实施例中，编码方案可以被用于提供大于11.25°的角度分辨率(例如，10°角度分辨率、5.625°角度分辨率、5°角度分辨率、2.8125°角度分辨率、1.40625°角度分辨率、1°角度分辨率、0.703125°角度分辨率等)或者小于11.25°的角度分辨率(例如，15°角度分辨率、20°角度分辨率、22.5°角度分辨率、30°角度分辨率、45°角度分辨率、90°角度分辨率)的挡板732。

图7D是根据示例实施例的挡板742的图示。在一些实施例中，挡板742可以被用作图7A中所示的LIDAR系统700的一个或多个挡板702。与图7C中所示的挡板732类似，挡板742可以被用作主轴512以及，相应地，镜元件508的旋转编码器。与图7C中所示的挡板732一样，挡板742可以充当光学旋转编码器。然而，与图7C中所示的挡板732不同，图7D中所示的挡板742可以是螺旋编码器。挡板742可以包括用于确定挡板742/主轴512的角度取向的螺旋部分744。例如，光可以沿着一条线746(例如，在挡板742后面且随着挡板742旋转而相对于挡板742静止)照射，并且然后，基于对通过螺旋部分744透射的光的检测(例如，基于从挡板742中心到检测到的光的距离)，可以(例如，由电机和/或LIDAR系统700的控制器)确定挡板742的角度取向。螺旋部分的替代形状/尺寸，以及其它类型的编码器(螺旋和非螺旋两者)也是可能的并且在本文中被考虑到。例如，在一些实施例中，一个或多个光学孔径可以以螺旋排列来布置，从而限定旋转光学编码器。在一些实施例中，挡板732/742可以是反射编码器(例如，其中检测反射光而不是透射光以确定角度取向)，而不是透射编码器。

图7E是根据示例实施例的挡板752的图示。在一些实施例中，挡板752可以被用作图7A中所示的LIDAR系统700的一个或多个挡板702。与图7C中所示的挡板732类似，挡板752可以被用作主轴512以及，相应地，镜元件508的旋转编码器。与图7C中所示的挡板732一样，挡板752可以充当光学旋转编码器。

图7F是根据示例实施例的挡板762的图示。在一些实施例中，挡板762可以被用作图7A中所示的LIDAR系统700的一个或多个挡板702。与图7C中所示的挡板732类似，挡板762可以被用作主轴512以及，相应地，镜元件508的旋转编码器。与图7C中所示的挡板732一样，挡板762可以充当光学旋转编码器。图7E中所示的挡板752以及图7F中所示的挡板762可以具有分别随着挡板752/762旋转计算开口区域数量的附随光学编码器模块。以这种方式，光学编码器模块可以被配置为测量给定挡板752/762的角度取向(其可以被用于，例如，基于相关联的多面镜的形状/取向来确定光信号被指向的方向)。

图8A是根据示例实施例的LIDAR系统800的图示。LIDAR系统800可以与图2A中所示的光学系统200类似(例如，镜元件220与图2A中所示的角度取向略有不同，导致发射光212和反射光216之间的角度不同)。这样，LIDAR系统800可以包括镜元件220、光发射器210、基部230、光束阻挡器240等。图8A中所示的LIDAR系统800，然而，还可以包括光检测器(例如，与图6中所示的光检测器540类似的光检测器，并且被定位在图8A的图示中的z位置处使得其在光发射器210和基部230的后面并被光发射器210和基部230遮挡)。此外，与图2A的光学系统200不同，LIDAR系统800可以包括一个或多个光学窗口，反射光216通过这些光学窗口向LIDAR系统800的场景/周围环境透射。在替代实施例中，除了光检测器之外，LIDAR系统800还可以包括光学元件542以及其中限定有孔径604以将光发送到光检测器540的光学腔602(例如，与图6中所示的LIDAR系统600类似)。

在一些实施例中，如所示的，LIDAR系统800可以包括第一光学窗口802。同样如所示的，LIDAR系统800可以包括第二光学窗口804。此外，第一光学窗口802和第二光学窗口804可以被定位在镜元件220的相对侧。在替代实施例中，LIDAR系统800可以仅包括单个光学窗口或者可以包括两个以上的光学窗口(例如，三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个或更多个光学窗口)。例如，在一些实施例中，LIDAR系统800可以包括四个光学窗口，每个光学窗口围绕基部230的圆周成角度地定位并且围绕第一轴214相对于彼此间隔90°。第一光学窗口802和/或第二光学窗口804可以直接或间接耦接到基部230，以便与基部230一起围绕第一轴线214旋转。或者，第一光学窗口802和/或第二光学窗口804可以与基部230分离，这样基部230可以独立于第一光学窗口802和/或第二光学窗口804旋转。

在一些实施例中，LIDAR系统800中的一个或多个光学窗口可以是弯曲的(例如，可以具有与图2B中所示的外壳252的曲率类似的曲率)。例如，一个或多个光学窗口可以具有垂直曲率(例如，围绕图8A中所示的y轴线的曲率)或水平曲率(例如，围绕图8A中所示的z轴线的曲率)。这样的曲率可以用于在光到达LIDAR系统800周围环境之前将反射光散焦。这样的技术可以因此限制产生的任何伪光束的强度，从而限制伪信号的可检测性以及由伪信号引起的误差。

第一光学窗口802和第二光学窗口804可以由相同材料或不同材料制成。在一些实施例中，光学窗口802/804中的一个或多个可以由玻璃(例如，

图8B是根据示例实施例的图8A中所示的LIDAR系统800的图示。图8B中镜元件220的角度取向以及因此的反射光216与图8A中所示的角度取向不同。如上所述，一个或多个光学窗口的内部反射(例如，离开第一光学窗口802)可以导致伪光束812。伪光束812在图8B中使用虚线示出。可能出现的情况是，伪光束812导致使用LIDAR系统800生成的映射不准确，如下进一步所述。因此，如果伪光束812可以在强度上被减弱或完全消除，则可以提高使用LIDAR系统800制作的三维点云或其它地图的准确度。附加地或替代地，伪光束812可以增加最小范围，在该最小范围内环境中的物体能够被LIDAR系统800检测到。这样，伪光束812的消除或抑制可以增加LIDAR系统800附近的周围环境中的物体的可检测性。

如图8B所示，伪光束812可以是由被光学窗口的内侧面和/或外侧面(例如，第一光学窗口802的内侧面和/或外侧面)反射的反射光216的一部分引起的。伪光束812可以从第一光学窗口802的内侧面和/或外侧面上的缺陷(例如，诸如表面粗糙度的制造缺陷)或在第一光学窗口802本身内的缺陷(例如，第一光学窗口802玻璃内的气泡)中的一个或多个缺陷反射。附加地或替代地，伪光束812可以从位于第一光学窗口802的内侧面和/或外侧面的表面上的一个或多个外来物体(例如，灰尘、污垢、水等)反射。此外，伪光束812可以由于菲涅尔反射而从第一光学窗口802的内侧面和/或外侧面反射。

在被从第一光学窗口802的内侧面和/或外侧面反射时，伪光束812可以被第一反射表面222a反射，然后经由第一光学窗口802透射到LIDAR系统800周围的环境。在各种实施例中，当两个信号都离开LIDAR系统800时，伪光束812可以具有相对于主信号814的各种强度。例如，在各种实施例中，伪光束812的强度可以是主信号814强度的0.1％、1％、2％、3％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或100％。在离开LIDAR系统800之后，伪光束812可以被环境中的物体反射，然后沿着其路径返回到LIDAR系统800，并最终到达LIDAR系统800的光检测器。光检测器可以检测除了从预期目标(即，环境中位于主信号814被指向的位置的目标)反射的主信号814之外的伪光束812。如果反射的伪光束812与反射的主信号814相比具有不可忽略的强度，则光检测器(例如，以及光检测器/LIDAR系统800的关联控制器)可以基于伪光束812显示假阳性。

图8C是根据示例实施例的LIDAR系统800的图示。LIDAR系统800可以是与图8A和图8B中所示的LIDAR系统800相同，其中镜元件220处于不同的角度取向，从而以与图8B中所示的角度不同的角度指引反射光216和对应的主信号824。类似地，图8C中所示的伪光束822从第一光学窗口802的内侧面以与图8B中伪光束812被反射的角度不同的角度反射。如所示的，与图8B中的伪光束812类似，图8C中的伪光束822可以由于第一光学窗口802的内侧面的反射光216的一部分的反射而引起。然而，与图8B中所示的伪光束812不同，图8C中的伪光束822可以经由第二光学窗口804透射到LIDAR系统800周围的环境(而不是像图8B中的伪光束812那样被第一反射表面222a再次反射，然后经由第一光学窗口802透射到环境)。因此，图8B和图8C中所示的伪光束812/822可以代表两种可能的机制，通过这两种机制在LIDAR系统800的光检测器处造成伪光束，并且可能最终造成虚假检测(例如，伪信号)。两种类型的伪光束812/822中的哪一种更占优势可以取决于来自镜元件220的反射光216的反射角，并且因此，取决于反射光216相对于第一光学窗口802的角度。在其它实施例中，附加的或替代的机制(例如，额外类型的内部反射)可以造成其它类型的伪光束。例如，图8C中所示的伪光束822可以经历第二光学窗口804内侧面的额外的反射，导致额外的伪光束。图8B和8C中所示的两种类型的伪光束812/822仅作为示例伪光束提供。

图8D是根据示例实施例的被用于监测道路表面的LIDAR系统800的图示。提供图8D-图8F以示出伪光束(例如，图8C中所示的伪光束822)可以造成对于场景内物体不正确的距离确定的无数方式中的一种。图8D中所示的LIDAR系统800可以包括参照图8A-图8C所示和所述的LIDAR系统800的组件。

在一些实施例中，图8D中所示的LIDAR系统800可以用于自动载具或以自动或半自动模式操作的载具上的物体检测与躲避和/或导航。这样，LIDAR系统800可以沿着道路表面840行驶(例如，沿着图8D中由细虚线箭头指示的行驶方向)。随着LIDAR系统800沿着道路表面840行驶，LIDAR系统800可以位于至少两个位置(例如，由LIDAR系统800的实线图示指示的第一位置以及由LIDAR系统800的虚线图示指示的第二位置)。道路表面840可以包括标记道路表面840大致中心的车道标记842(例如，车道线)以及标记道路表面840上车道的大致边缘的边缘线844。此外，车道标记842可以包括逆向反光标记或逆向反光的部分(例如，使得它们明亮地反射来自在道路表面840上行驶的交通的前灯的光)。相反，边缘线844可以不包括逆向反光标记或逆向反光的部分。

如图8D所示，并在图8E中进一步详述，当LIDAR系统800处于图8D中所示的第一位置时，基于LIDAR系统800内第一光学窗口802的内部反射，伪光束822可以被指向车道标记842中的一个(例如，如图8E中所示的车道标记842的逆向反光标记)。此外，主信号824可以指向道路表面840上的边缘线844中的一个。这与图8D中所示的第二位置形成对比，其中，尽管主信号824仍然可以指向道路表面840上的边缘线844中的一个，但是伪光束822可以指向道路表面840未修饰的部分。道路表面840未修饰的部分可以是柏油段或沥青段，并因此可以不是逆向反光的。随着LIDAR系统800沿着图8D中指示的行驶方向行驶，应当理解的是，主信号824可以连续地指向边缘线844中的一个，同时伪光束822可以在指向车道标记842和指向道路表面840未修饰的部分之间交替。

图8F是根据示例实施例的基于由图8D中所示的LIDAR系统800发送的光信号的到道路表面840的确定距离的图示。确定距离被表示在将确定距离描绘为沿着行驶方向的位置的函数的图860中。如果LIDAR系统800不包括用于获知伪光束822的存在以及补偿伪光束822的技术，则LIDAR系统800的控制器可以假设在沿着行驶方向的任何给定位置处所确定的距离是到边缘线844的距离，这是因为边缘线844是主信号824所指向的道路表面840的区域。因此，如果伪光束822的存在是未知或未说明的，则LIDAR系统800的控制器可以基于任何光学信号(不仅仅是主信号824)的返回时间来确定到主信号824所指向的道路表面840的区域的距离。然而，如果伪光束822被环境中的物体(例如车道标记842)反射并且在反射主信号824的检测之前被LIDAR系统800的光检测器检测到，和/或如果反射伪光束822的强度超过反射主信号824的强度，则LIDAR系统800的控制器、和/或光检测器可能错误地将到车道标记842的距离(基于反射伪光束822的时机)等同于到主信号824所指向的道路表面840的区域的距离(例如，到边缘线844的距离)。根据LIDAR系统800的处理算法，反射伪光束822可能导致额外的返回被LIDAR系统800检测到(例如，导致不准确的点云)。附加地或替代地，反射伪光束822可以因为到车道标记842的距离不一定与到主信号824所指向的道路表面840的区域的距离相同而导致误差。更进一步说，反射伪光束822可以因为LIDAR系统800内的内部反射增加了伪光束822相对于主信号824的通过时间，即使距离是相同的，而导致误差。

在伪光束822指向逆向反光的物体(例如，车道标记842、停车标志、交通标志、建筑标志、步行者或骑自行车者穿的逆向反光的安全服、自行车上的逆向反光标记、其它载具的逆向反光的部分等)时，这样的错误检测事件可以是最显著的(或甚至可以只在此时存在，这是因为逆向反光的物体确保来自场景中物体的高强度反射。因为伪光束822最初可以具有主信号824强度的一小部分的强度，如果在LIDAR系统800的光检测器处的反射伪光束822的强度大致等于或大于的反射主信号824的强度，则可能需要伪光束822的高强度反射。这样，在一些实施例中，如果伪光束822和主信号824两者都从逆向反光的物体反射，当被LIDAR系统800的光检测器检测到时，反射主信号824的强度仍然可以明显的是较大的。因此，在主信号824和伪光束822从逆向反光的物体反射的一些情况下(例如，取决于关联控制器是基于检测到的最高强度返回值来确定距离还是基于检测到的阈值强度以上的第一返回值来确定距离)，错误距离检测可能不会发生。

图8F的图860中示出了作为图8D和图8E的伪光束822的结果的示例错误距离检测。在图8F中，沿着行驶方向显示了两个确定距离。在一些实施例中，确定距离可以对应于在点云中使用的边缘线844的确定位置。确定距离可以包括相对于LIDAR系统800的第一确定距离862和第二确定距离864。如所示的，第一确定距离862可以大于第二确定距离864。此外，第一确定距离862可以对应于沿着行驶方向的伪光束822指向车道标记842的位置，而第二确定距离864可以对应于沿着行驶方向的伪光束822指向道路表面840未修饰的部分的位置。如上所述，在一些实施例中，只有当伪光束822被指引到逆向反光的物体(例如，车道标记842)时，反射伪光束822的强度才可以足够高以与反射主信号824的强度相媲美。这样，确定距离可以只在伪光束822是从车道标记842被反射时是不正确的(即，到边缘线844的距离实际可以等于第二确定距离864，这意味着确定距离只在确定距离是第一确定距离862时是不正确的)。

如图8F所示，随着伪光束822在指向车道标记842中的一个和指向道路表面840的未修饰段之间交替，确定距离可以是周期性的。随着LIDAR系统800(例如，以及相关联的自动载具)沿着行驶方向移动，伪光束822可以在一个和另一个之间交替。如所示的，确定距离的周期、第一确定距离862的值、第二确定距离864的值、每个第一确定距离862段的宽度、以及每个第二确定距离864段的宽度在图860中是不变的。图8F中所示的关于行驶方向的确定距离的图860仅作为示例呈现。图8F中的图示可以对应于实施例中的实际检测，所述实施例中的车道标记842沿着道路表面840均匀间隔、LIDAR系统800以恒定速度行驶、以及道路表面840(在车道标记842下方的和边缘线844下方的两者)是平坦的。然而，如果LIDAR系统800在行驶的同时加速或减速、车道标记842是不均匀间隔的、或者道路表面840是不平坦的，则图860可能看着与示出的不同。

除了或者代替错误的确定距离之外，伪光束(例如，图8C-图8E中所示的伪光束822)可以导致LIDAR系统800的光检测器的其它虚假检测。在一些实施例中，伪光束可以导致给定主信号824的多个返回值。例如，如果LIDAR系统800以给定频率发射调制的脉冲的主信号，则LIDAR系统800可以通过评估每个主信号脉冲的单个返回信号来执行物体检测(在没有伪光束的情况下)。然而，如果由于单个主信号脉冲而产生多个返回值并且因此被检测到，则可能导致额外的检测误差。例如，由于伪光束，使用多个返回值生成的点云数据可能看起来具有浮动物体(例如，浮动车道标记)。在一些实施例中，这样的浮动物体可能间歇地出现在所生成的点云中。

在图9A-图10A中所示的是抑制上述关于伪光束812/822和错误确定距离的潜在问题的示例技术。图9A示出了用于抑制来自伪光束的错误距离检测的第一技术。图9A是根据示例实施例的LIDAR系统900的图示。LIDAR系统900可以与，例如，图8A-图8C中所示的LIDAR系统800相同。如上在LIDAR系统800中所述，图9A中所示的LIDAR系统900可以包括图2A中所示的光学系统200的组件(例如，镜元件220、光发射器210、基部230、光束阻挡器240等)，以及光检测器(例如，与图6中所示的光检测器540类似的光检测器，并且被定位在图9A中所示的z位置处使得其在光发射器210和基部230的后面并被光发射器210和基部230遮挡)。此外，图9A中的LIDAR系统900可以包括光学窗口802/804。然而，与图8A-图8C中的LIDAR系统800不同，LIDAR系统900中的光学窗口相对于镜元件220可以是倾斜的。

在一些实施例中，LIDAR系统900可以包括第一成角度的光学窗口902和第二成角度的光学窗口904。一种减少或消除导致虚假距离确定的伪光束的技术可以包括，如图9A所示，将光学窗口中的一个或两个相对于镜元件220倾斜。第一成角度的光学窗口902和第二成角度的光学窗口904可以被倾斜成使得多个反射面(即，反射表面222a/222b/222c)的每个反射面(即，反射表面)随着多面镜(即，镜元件220)围绕第二轴线224旋转保持与成角度的光学窗口902/904不平行。在各种实施例中，保持与成角度的光学窗口902/904“不平行”可以包括成角度的光学窗口902/904的角度(例如，在5°和15°之间的角度，诸如在9.5°和10.5°之间的角度)，使得，对于镜元件220围绕第二轴线224的每个角度位置，多个反射面相对于成角度的光学窗口902/904具有至少为0.01°、0.1°、1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°等的角度。换句话说，成角度的光学窗口902/904可以各自相对于多面镜(即，镜元件220)的旋转平面不平行(例如，在5°和15°之间的角度，诸如在9.5°和10.5°之间的角度)。相对于多面镜的旋转平面不平行的可以包括围绕处于多面镜的旋转平面内的任何轴线旋转的成角度的光学窗口902/904。例如，如图9A所示，多面镜的旋转平面是x-y平面。因此，相对于旋转平面不平行的成角度的光学窗口902/904可以包括成角度的光学窗口902/904围绕x轴线(或平行于x轴线的轴线)的旋转、围绕y轴线(或平行于y轴线的轴线)的旋转、或围绕x轴线和y轴线的叠加(分别平行于x轴线和y轴线的轴线的叠加)的旋转。此外，在一些实施例中，随着多面镜围绕第二轴线224旋转，对于多面镜的所有角度，成角度的光学窗口902/904可以保持与多个反射面不平行。然而，在其它实施例中，随着多面镜围绕第二轴线224旋转，仅对于多面镜的一些角度，成角度的光学窗口902/904可以保持与多个反射面不平行。

如所示的，在一些实施例中，第一成角度的光学窗口902和第二成角度的光学窗口904可以被定位成使得成角度的光学窗口902/904围绕各自的轴线旋转。在一些实施例中，这样的轴线可以平行于第一轴线214(例如，成角度的光学窗口902/904可以围绕垂直于所示的x-z平面的轴线旋转)。在一些实施例中，成角度的光学窗口902/904可以是可移动/可重新取向/可旋转的(例如，使用由控制器控制的平台)。

将一个或两个光学窗口成角度可以在伪光束透射到环境之前减弱或消除伪光束。例如，当反射光216从第一成角度的光学窗口902反射时，反射强度(即，伪光束的强度)可以小于如果反射光216从非成角度的光学窗口(例如，图8A-图8C中所示的第一光学窗口802)反射时的反射强度。附加地或替代地，由于反射光216被从第一成角度的光学窗口902反射而产生的任何伪光束可以被指向LIDAR系统900的非反射内部部分，从而被吸收(与如图8C所示的经由第二光学窗口804指向LIDAR系统周围环境相反)。除了减小伪光束的强度和/或重新定向伪光束之外，使用成角度的光学窗口(例如，第一成角度的光学窗口902)可以提高反射光216向LIDAR系统900周围环境的透射(即，可以增加与图8B和图8C中所示的主信号814/824类似的主信号的强度)。通过增强反射光216向LIDAR系统900周围环境的透射，可以提高主信号与伪信号的强度比(例如，与如在图8B和图8C的LIDAR系统800中可能出现的同一比率相比)，从而减小控制器(例如，LIDAR系统900的控制和/或LIDAR系统900的光检测器的控制器)错误地使用伪信号而不是主信号来确定到场景内目标物体的距离的可能性。

在一些实施例中，第一成角度光学窗口902和第二成角度光学窗口904所成角度的度数可以在大约4°和大约6°之间(相对于0°(例如，在图8A中示出的)测量的角度)。其它角度也是可能的(例如，在大约5°和大约15°之间，诸如在大约9.5°和大约10.5°之间)。例如，可以使用小于用于制造成角度的光学窗口902/904的材料的临界角的任何角度(即，小于在光学窗口/外部环境界面处基于成角度的光学窗口902/904上的反射光216的入射角开始发生全内反射的角度的任何角度)。在一些实施例(例如，发射光212和/或反射光216的偏振是预定的实施例)中，第一成角度的光学窗口902的角度和/或第二成角度的光学窗口904的角度可以被设置为光学窗口/外部环境界面的布儒斯特角以便最大化反射光216的透射。

如图9A所示，第一成角度的光学窗口902和第二成角度的光学窗口904可以彼此基本平行(即，垂直于第一成角度的光学窗口902的内表面的矢量可以大约平行于垂直于第二成角度的光学窗口904的内表面的矢量)。在各种实施例中，彼此“基本平行”的两个成角度的光学窗口可以对应于精确平行的0.01°、0.1°、1°、2°或3°以内的光学窗口。

在替代实施例中，光学窗口可以以它们不是彼此基本平行的这样的方式成角度。例如，图9B是具有非基本平行的光学窗口的LIDAR系统910的图示。图9B中所示的LIDAR系统910可以与参照图9A所示和所述的LIDAR系统900相同，除了图9B的LIDAR系统910中的光学窗口912/914没有以与图9A的LIDAR系统900中的光学窗口902/904相同的方式取向之外，。

如图9B所示，光学窗口912/914可以彼此成相反的角度(例如，第一成角度的光学窗口912相对于镜元件220可以成5°角度，而第二成角度的光学窗口914相对于镜元件220可以成-5°角度)。在各种实施例中，光学窗口912/914相对于镜元件220可以分别以+1°/-1°、-1°/+1°、+2°/-2°、-2°/+2°、+3°/-3°、-3°/+3°、+4°/-4°、-4°/+4°、+5°/-5°、-5°/+5°、+6°/-6°、-6°/+6°、+7°/-7°、-7°/+7°、+8°/-8°、-8°/+8°、+9°/-9°、-9°/+9°、+10°/-10°的角度取向。其它角度取向也是可能的。

在其它实施例中，LIDAR系统中的光学窗口可以具有非对称的角度取向。例如，一个光学窗口相对于镜元件220可以成大约5°角度，而另一个光学窗口相对于镜元件220可以成大约-3°角度。在另一个示例中，一个光学窗口相对于镜元件220可以成大约6°角度，而另一个光学窗口相对于镜元件220可以成大约4°角度。在又一个示例中，一个光学窗口相对于镜元件220可以成-7°角度，而另一个光学窗口相对于镜元件220可以成大约-3°角度。用于LIDAR系统内光学窗口的替代的角度取向组也是可能的，并且在本文中被考虑到。使用非基本平行的光学窗口布置还可以减少内部反射，从而减少产生的伪光束的数量。

除了将光学窗口成角度之外或代替将光学窗口成角度，可以在LIDAR系统内使用光吸收结构以防止或减弱LIDAR系统内内部反射的传播，从而防止伪信号被检测到和/或防止伪信号导致错误距离确定。LIDAR系统中使用的示例光吸收结构可以包括图7A和图7B中所示的主轴512上的挡板702。

光吸收结构的另一示例包括垂直取向的挡板。图9C示出了包括垂直取向的挡板922的示例LIDAR系统920。图9C中所示的LIDAR系统920可以与参照图8A-图8C所示和所述的LIDAR系统800相同，外加垂直取向的挡板922。如所示的，垂直取向的挡板922可以被定位成平行于y-z平面且邻近光发射器210(例如，在光发射器210的侧面，使得发射光212被准许到达镜元件220但是从第一光学窗口802反射的伪光束822被垂直取向的挡板922吸收)。

垂直取向的挡板922可以是有吸收力的(例如，垂直取向的挡板922可以包括为吸收由光发射器210发射的光的波长而专门设计的材料)。例如，垂直取向的挡板922可以包括由黑钢制成的表面。附加地或替代地，垂直取向的挡板922可以由塑料、铝、钢或BoPET制成。在一些实施例中，LIDAR系统920中可以包括额外的或替代的吸收挡板。这样，可以包括多于或少于两个吸收挡板922(例如，LIDAR系统920中可以包括一个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个等吸收挡板)。

附加地或替代地，在LIDAR系统920内的用于吸收内部反射/减弱伪光束的挡板的其它位置也是可能的。例如，一个或多个挡板可以被定位在LIDAR系统920顶部附近平行于y-z平面(例如，被定位在镜元件220和第一光学窗口802之间的x位置处且比第二轴线224更大的y位置处，或者被定位在镜元件220和第二光学窗口804之间的x位置处且比第二轴线224更大的y位置处)。附加地或替代地，两个吸收挡板可以是垂直取向的并且被定位成与第一光学窗口802基本平行且在反射光216的侧面(即，一个吸收挡板被定位在小于反射光216的z位置的z位置处，而另一个吸收挡板被定位在大于反射光216的z位置的z位置处)。

此外，在一些实施例中，可以选择一个或多个光学窗口(例如，第一光学窗口802和/或第二光学窗口804)相对于镜元件220的角度取向，使得由于各个光学窗口的反射产生的伪光束被指向将吸收或散射伪光束的挡板。这样的吸收或散射可以防止各个伪光束被指向场景中的物体并从场景中的物体反射。这样的吸收/散射挡板可以每个与x-y平面基本平行(例如，与x-y平面平行的1°、5°、10°或15°内)，使得各个挡板不会干扰由光发射器210向镜元件820发射的光束(即，发射光212)或者由镜元件820反射且指向场景的光束(即，反射光216)。换句话说，每个挡板可以被取向成使得挡板不会干扰由LIDAR系统920发送的主信号824。在一些实施例中，这样的吸收/散射挡板相对于基部230或镜元件220可以是固定的。此外，这样的吸收/散射挡板可以被放置在发射光212和/或反射光216的光学轴线的任一侧上。附加地或替代地，这样的吸收/散射挡板可以被放置在接收光束路径和发射光束路径之间。作为示例，光挡板550相对于基部230是固定的且在接收光束路径和发射光束路径之间，而挡板702相对于镜元件220是固定的且被放置在光束路径的任一侧上(挡板702因此关于LIDAR系统920中的其它元件(诸如光发射器210)旋转)。在各种实施例中，镜元件220相对于吸收/散射挡板(例如，挡板702)可以是固定的，或者相对于吸收/散射挡板(例如，光挡板550)可以是运动的(例如，可以旋转)。吸收/散射挡板相对于镜元件220的其它取向、位置和运动也是可能的并且在本文中被考虑到。

用于抑制光学窗口内侧面(例如，第一光学窗口802的内侧面和/或第二光学窗口804的内侧面)反射的另一技术可以包括使用一个或多个抗反射涂层。图10A是根据示例实施例的LIDAR系统1000的图示，其可以包括抗反射涂层1002以减弱或消除LIDAR系统1000内的内部反射。

如图10A所示，LIDAR系统1000可以包括在第一光学窗口802和第二光学窗口804内侧面上的抗反射涂层1002。在各种实施例中，抗反射涂层1002可以覆盖光学窗口802/804内侧面的部分或光学窗口802/804内侧面的全部。此外，在一些实施例中，在第一光学窗口802内侧面上的抗反射涂层1002与在第二光学窗口804内侧面上的抗反射涂层1002可以是不同的尺寸。在一些实施例中，除了或代替第一光学窗口802和第二光学窗口804内侧面上的抗反射涂层1002之外，LIDAR系统1000可以包括第一光学窗口802和/或第二光学窗口804外侧面上的抗反射涂层。抗反射涂层1002可以被设计为减少第一光学窗口802和第二光学窗口804内侧面的反射光216的内部反射。在没有抗反射涂层1002的一些实施例(例如，如图8A-图8C所示的LIDAR系统800)中，第一光学窗口802和第二光学窗口804的内部反射可以在入射光信号强度的大约4％到大约100％的范围内(例如，取决于第一反射表面222a和第一光学窗口802之间的入射角)。相反，在具有抗反射涂层1002的各种实施例(例如，图10A中所示的LIDAR系统1000)中，第一光学窗口802和第二光学窗口804的内部反射可以小于入射光信号强度的大约2％(例如，对于小入射角)、入射光信号强度的2％至10％之间(例如，对于中等入射角)、和/或入射光信号强度的10％至30％之间(例如，对于大入射角)。此外，在一些实施例中，抗反射涂层1002可以被设计为减少大入射角(例如，入射角在大约30°以上、在大约45°以上、在大约60°以上、或在大约75°以上)的反射。除了减小伪光束的强度之外，包括抗反射涂层1002可以提高反射光216向LIDAR系统1000周围环境的透射(即，可以增加与图8B和图8C中所示的主信号814/824类似的主信号的强度)。通过增强主信号向LIDAR系统1000周围环境的透射，可以提高主信号与伪信号的强度比(例如，与如在图8B和图8C的LIDAR系统800中可能出现的同一比率相比)，从而减小控制器(例如，LIDAR系统1000的控制和/或LIDAR系统1000的光检测器的控制器)错误地使用伪信号而不是主信号来确定到场景内目标物体的距离的可能性。

除了或代替使用参照图9A-图10A所述的技术，可以使用替代技术来减弱和/或消除伪光束(例如，从而消除由于伪信号导致的错误距离检测)。例如，一种替代技术可以包括减少LIDAR系统中的光学窗口的数量(例如，消除图9C中所示的第二光学窗口804)。减少光学窗口的数量可以减少能够被伪光束采用的从LIDAR系统内部到外部环境的路径的数量。这样，可以防止伪光束向LIDAR系统周围环境传播(例如，图8C中所示的伪光束822不会被透射到LIDAR系统800周围的环境，并因此不会被LIDAR系统800的光检测器检测到)。然而，对于基部230的一给定角度位置，移除一个或多个光学窗口可能限制光发射器210的发射角度范围268(例如，如图2C所示)。

图10B是根据示例实施例的LIDAR系统1010的图示。LIDA系统1010可以，例如，与图8A-图8C中所示的LIDAR系统800类似。如在上述LIDAR系统800中，图10B中所示的LIDAR系统1010可以包括图2A中所示的光学系统200的组件(例如，镜元件220、光发射器210、基部230、光束阻挡其240等)，以及光检测器(例如，与图6中所示的光检测器540类似的光检测器，并且被定位在图10B中所示的z位置处使得其在光发射器210和基部230的后面并被光发射器210和基部230遮挡)。此外，图10B中的LIDAR系统1010可以包括光学窗口802/804。然而，与图8A-图8C中的LIDAR系统800不同，LIDAR系统1010还可以包括光学滤光器1012。光学滤光器1012可以覆盖相应光学窗口802/804外侧面的一部分。在一些实施例中，光学滤光器1012可以覆盖相应光学窗口802/804外侧面的整体。此外，在一些实施例中，第一光学窗口802的外侧面上的光学滤光器1012与第二光学窗口804的外侧面上的光学滤光器1012可以是不同的尺寸。附加地或替代地，一些实施例可以包括覆盖相应光学窗口802/804内侧面的至少一部分的光学滤光器。

图10B中所示的光学滤光器1012可以被用于减少进入LIDAR系统1010的环境光(例如，波长与由光发射器210发射的波长不同的光)。在一些实施例中，环境光可能引起LIDAR系统1010内组件的热膨胀(例如，镜元件220、光发射器210、光检测器等的热膨胀)。热膨胀可以导致测量中的不准确。例如，LIDAR系统1010内的一个或多个光学组件可以由于热膨胀而变得未对准(例如，光发射器210不再与镜元件220对准，或者镜元件220不再与光检测器和/或光学窗口802/804对准)。如果LIDAR系统1010的各种部件由不同的材料制成(从而具有不同的热膨胀系数，导致由发热造成的非一致膨胀)，这可能产生特别不准确的结果。

环境光还可以引起其它有害热效应。例如，LIDAR系统1010内的光检测器的发热可以导致光检测器的光学灵敏度的修改(例如，如果光检测器包括一个或多个SiPM、APD或其它半导体器件)。附加地或替代地，光发射器210(例如，如果光发射器210是激光二极管)的发热可以导致光发射器210的增益介质和/或谐振器的热漂移，其可以继而导致光发射器210的输出波长的变化。光发射器210波长的变化可以导致不准确的检测(例如，因为相应的光检测器被调谐为对一不同的波长敏感和/或因为LIDAR系统1010的一个或多个光学组件(诸如，光学滤光器)被调谐为过滤掉除了光发射器210发射的原始波长之外的波长，即，在任何热变化之前发射的光发射器210的波长)。前述问题中的任一和所有问题在环境光包括高强度太阳光时可以是特别有害的。

至少针对前述原因，一些实施例可以包括一种或多种用于抑制进入LIDAR系统的环境光的量的技术。例如，图10B中所示的LIDAR系统1010包括光学滤光器1012。光学滤光器1012可以包括用于减少进入LIDAR系统1010的环境光的各种类型的滤光器(例如，偏振滤光器、二向色滤光器、中性密度滤光器等)。在示例性实施例中，一个或多个光学滤光器1012的相对于波长的反射率可以对应于参照图11中所示和所述的反射率曲线图。

图11是根据一示例实施例的LIDAR系统中使用的滤光器(例如，图10B中所示的光学滤光器1012中的一个)的反射率的图示。在此示例中，滤光器包括一个或多个二向色滤光器。如所示的，对于大约400纳米和大约900纳米之间的波长，滤光器的反射率可以是非零的。这样，滤光器可以减少波长在可见光谱内的(例如，在大约400纳米和大约700纳米之间的波长)光的透射。在一些实施例中，可见波长的平均反射率可以在大约40％和大约60％之间(例如，大约50％或至少大约50％)。在替代实施例中，可见波长的平均反射率可以具有其它值(例如，95％以上、90％以上、85％以上、80％以上、75％以上、70％以上、65％以上、60％以上、55％以上、50％以上、45％以上、40％以上、35％以上、30％以上、25％以上、20％以上、15％以上、10％以上、或5％以上)。另外，在替代实施例中，可见光谱上的反射率可以基本不变(例如，比所示的变化更小)。在各种实施例中，可见光谱上的“基本不变的”反射率可以仅包括整个可见光谱上彼此相差0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、10％、15％或20％内的反射率。具有可见光谱上的基本不变的反射率的实施例中，光学滤光器1012可以充当用于可见光谱内的光的感官上未着色的反射镜(例如，光学滤光器1012对于LIDAR系统外部的观察者来说可以表现为标准反射镜)。获得感官上未着色的反射镜的其它技术也是可能的(例如，可见光谱上不是基本不变的反射率，但是基于观察者眼睛中的色彩感受器仍然表现为未着色的)。可以理解的是，LIDAR系统中的光学滤光器(例如，图10B中所示的光学滤光器1012)的规格可以取决于用于制造相应光学滤光器的电介质层的数量。例如，可见光谱上的反射率的值以及可见光谱上的反射率值的变化量可以取决于电介质层的数量。因此，为了使光学滤光器的光谱反射率变得平坦或增加光谱内任何给定反射率值，光学滤光器中可以包括额外的电解质层。增加额外的电介质层可以对应于制造光学滤光器中的额外的时间和/或难度。

此外，其中生成了图11中的曲线图的光学滤光器可以被设计为对于对应于由LIDAR系统的光发射器发射的光的波长(即，激光发射波长)的波长具有高透射率(例如，大于75％、大于80％、大于85％、大于90％、大于95％、大于99％、或大于99.9％)。如所示的，这可以对应于对于大约905nm波长的低反射率(尽管其它激光发射波长也是可能的)。在一些实施例中，滤光器可以包括一个或多个可见光谱中性密度滤光器，所述可见光谱中性密度滤光器大致均等地减少可见光谱内所有波长的透射(例如，但是使波长在红外中通过而没有减弱)。

III.示例流程

图12是根据示例实施例的方法1200的流程图。在各种实施例中，方法1200的一个或多个框可以由LIDAR系统(例如，由图9A-图10A中所示的LIDAR系统900/910/920/1000中的任何一个或本文中描述或考虑到的其它LIDAR系统)执行。在一些实施例中，方法1200的一个或多个框可以由计算设备(例如，LIDAR系统的一个或多个组件的控制器)执行。计算设备可以包括计算组件，诸如非易失性存储器(例如，硬驱动器或ROM)、易失性存储器(例如，诸如动态随机存取存储器(DRAM)或静态随机存取存储器(SRAM)的随机存取存储器(RAM))、用户输入设备(例如，鼠标或键盘)、显示器(例如，LED显示器或液晶显示器(LCD))、和/或网络通信控制器(例如，基于IEEE 802.11标准的

在框1202，方法1200可以包括由光检测和测距(LIDAR)系统的光发射器沿着光学轴线发射光信号。

在框1204，方法1200可以包括由被配置为围绕第一旋转轴线旋转的多面镜的多个反射面中的一个向场景的一个或多个区域反射光信号。

在框1206，方法1200可以包括经由LIDAR系统的光学窗口向场景的一个或多个区域发送反射光信号。在一些实施例中，光学窗口可以被定位成使得随着多面镜围绕第一旋转轴线旋转，多个反射面中的每个反射面保持与光学窗口不平行。在一些实施例中，滤光器可以覆盖光学窗口外侧面的至少一部分。这样的滤光器可以减少至少一些不是由光发射器产生的波长的透射。在一些实施例中，一个或多个挡板可以被定位成邻近多面镜的一个或多个非反射侧面。这样的挡板可以被配置为减少用于将多面镜围绕第一旋转轴线旋转的功率量。

在框1208，方法1200可以包括由LIDAR系统的光检测器检测从场景的一个或多个区域反射的光信号。从场景的一个或多个区域反射的光信号可以是从反射面反射并经由光学窗口透射的光信号的反射。

在框1210，方法1200可以包括围绕第二旋转轴线旋转被耦接到多面镜、光发射器以及光检测器的基部。光信号指向的场景的一个或多个区域可以是基于多面镜围绕第一旋转轴线的第一旋转角度以及围绕第二旋转轴线的第二旋转角度。

IV.总结

本公开不限于本申请中描述的特定实施例，这些特定实施例旨在示出各个方面。对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离其精神和范围的情况下，可以作出许多修改和变化。除了本文中列举的那些之外，本公开范围内的功能上等同的方法和装置对于本领域技术人员来说从前面的描述中将是显而易见的。这样的修改和变化旨在落入所附权利要求的范围内。

以上详细的描述参照附图描述了所公开的系统、设备以及方法的各种特征和功能。在附图中，类似的符号通常标识类似的组件，除非上下文另有规定。本文中和附图中所描述的示例实施例并不意在是限制性的。在不脱离本文呈现的主题的范围的情况下，可以利用其它实施例且可以作出其它改变。将容易理解的是，如在本文中一般所述的以及在附图中所示的，本公开的各方面可以以各种不同的配置来布置、替换、组合、分离和设计，所有这些都在本文中被明确地考虑到。

至于附图中的和如本文所讨论的任何或所有消息流程图、场景以及流程图，每个步骤、框、操作、和/或通信可以表示根据示例实施例的信息处理和/或信息传输。替代实施例包括在这些示例实施例的范围内。在这些替代实施例中，例如，根据所涉及的功能，描述为步骤、框、传输、通信、请求、响应、和/或消息的操作可以以所示或所讨论的顺序之外的顺序(包括基本同时或以相反的顺序)执行。此外，更多或更少的框和/或操作可以与本文中讨论的任何消息流程图、场景以及流程图一起使用，并且这些消息流程图、场景以及流程图可以彼此部分或全部地组合。

代表信息处理的步骤、框或操作可以对应于可以被配置为执行本文所述的方法或技术的特定逻辑功能的电路。替代地或附加地，代表信息处理的步骤或框可以对应于模块、段或程序代码的一部分(包括相关数据)。程序代码可以包括由处理器可执行的用于实现方法或技术中的特定逻辑操作或动作的一个或多个指令。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RAM、磁盘驱动器、固态驱动器或其它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，诸如在短时间段存储数据的计算机可读介质(如寄存器存储器以及处理器缓存)。计算机可读介质还可以包括在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ROM、光盘或磁盘、固态驱动器、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。

此外，代表一个或多个信息传输的步骤、框或操作可以对应于相同物理设备中的软件模块和/或硬件模块之间的信息传输。然而，其它信息传输可以是在不同物理设备中的软件模块和/或硬件模块之间。

附图中所示的特定布置不应该被视作是限制性的。应当理解的是，其它实施例可以包括更多或更少的给定的附图中所示的每个元件。此外，一些所示元件可以被组合或省略。再进一步，示例实施例可以包括附图中未示出的元件。

虽然本文中已经公开了各种方面和实施例，但是其它方面和实施例对于本领域技术人员来说是显而易见的。本文中公开的各种方面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。

应当理解的是，贯穿本公开的术语“第一”、“第二”、“第三”等的使用，意在用于帮助示例实施例的理解，而不意在是限制性的。此外，应当理解的是，本公开的一个部分中的“第一轴线”或“第一光学窗口”不一定对应于本公开的第二部分或权利要求中的“第一轴线”或“第一光学窗口”。例如，本公开的一个部分中的“第二轴线”可以对应于权利要求中的“第一旋转轴线”。然而，“第一”、“第二”、“第三”等的使用将从用法周围上下文变得清楚。