激光雷达接收单元制造技术

本发明专利技术涉及以焦平面阵列排布的激光雷达接收单元(16)，具有：用于接收激光雷达发射单元(14)的光脉冲的多个传感器元件(24)；和用于将传感器元件的信号传输到激光雷达接收单元的边缘区域(R)的多个路由通道(32)，其中多个传感器元件都排布在分配给激光雷达发射单元的发射元件(22)的宏单元(26，26

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光雷达接收单元


[0001]本专利技术涉及以焦平面阵列排布的激光雷达接收单元。本专利技术还涉及用于检测车辆的环境中的对象的激光雷达测量装置。

技术介绍

[0002]现代车辆(汽车、运输车、卡车、摩托车、无人驾驶运输系统等)包括多个系统，这些系统向驾驶员或向操作员提供信息和/或以部分自动化或完全自动化的方式控制车辆的功能。车辆的周围环境以及，如果适用的话，其他道路使用者，通过传感器被检测到。基于检测到的数据，可以生成车辆环境的模型，并且可以对该车辆环境的变化做出反应。随着自动驾驶车辆和部分自动驾驶车辆领域的不断发展，高级驾驶员辅助系统(ADAS)和自动操作运输系统的影响和活动范围变得越来越大。通过发展更加精确的传感器，可以在完全或部分无需驾驶员干预的情况下检测环境并控制车辆的功能。
[0003]这里用于检测环境的重要传感器原理是激光雷达技术(光检测和测距)。激光雷达传感器基于光脉冲的发射和反射光的检测。通过传播时间测量，可以计算距反射位置的距离。通过对接收到的反射的评估，可以进行对目的地的检测。关于相应传感器的技术的应用，在扫描系统(通常基于微镜工作)和非扫描系统(其中多个发射元件和接收元件彼此静态相邻地排布(特别是所谓的焦平面阵列排布))之间需要进行区分。
[0004]在这方面，在WO 2017/081294 A1中描述了用于光学距离测量的方法和装置。其中公开了用于发射矩阵用于发射测量脉冲，以及接收矩阵用于接收测量脉冲。在发射测量脉冲时，发射矩阵的发射元件的子集被激活。
[0005]非扫描激光雷达测量系统领域的一个挑战在于接收阵列中的传感器元件的排布以及将传感器元件的信号路由到接收阵列的边缘。一方面，应实现该阵列的传感器元件的最高可能密度。另一方面，应能够将信号有效路由到该阵列的边缘以用于进一步处理。此外，应确保高分辨率或良好的检测。

技术实现思路

[0006]基于此，本专利技术的目的是提供一种用于有效读取传感器元件的阵列的方法。特别是，应实现最大可能限度地避免阵列盲区。此外，应实现高分辨率。
[0007]为了实现该目的，在第一方面，本专利技术涉及一种以焦平面阵列排布的激光雷达接收单元，具有：
[0008]用于接收激光雷达发射单元的光脉冲的多个传感器元件；和
[0009]用于将所述传感器元件的信号传输到所述激光雷达接收单元的边缘区域的多个路由通道，其中
[0010]多个传感器元件都排布在分配给所述激光雷达发射单元的发射元件的宏单元中；
[0011]多个宏单元形成宏单元簇，并且多个宏单元簇排布成多个行；和
[0012]所述路由通道在一行相邻的宏单元簇之间穿过多个行，并且用于在与所述行正交
的方向上传输所述信号。
[0013]在另一方面，本专利技术涉及一种用于检测车辆的环境中的对象的激光雷达测量装置，具有：
[0014]根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达接收单元；
[0015]具有用于发射光脉冲的多个发射元件的激光雷达发射单元；和
[0016]用于控制激光雷达发射单元并用于评估传感器元件的信号以便检测对象的控制单元。
[0017]在从属权利要求中描述了本专利技术的优选实施方式。应当理解，在不脱离本专利技术的范围的情况下，上面提到的特征和下面还将进一步解释的特征不仅能够以分别表示的组合使用，而且能够以其他组合或单独使用。特别地，激光雷达测量装置或激光雷达发射单元可以根据从属权利要求中对激光雷达接收单元描述的实施方式来实现。
[0018]激光雷达接收单元的传感器元件接收相应激光雷达发射单元的光脉冲。多个传感器元件一起形成宏单元。多个宏单元一起形成宏单元簇。激光雷达接收单元的宏单元簇排布成行。为了评估传感器元件在接收光脉冲时产生的信号，必须通过路由通道将这些信号从传感器元件传输到激光雷达接收单元的边缘区域。根据本专利技术，路由通道与所述行正交排布。路由通道在一行的两个相邻的宏单元簇之间行进。特别是，激光雷达接收单元是微芯片，传感器元件排布在该微芯片上，并且信号必须被路由到芯片的边缘区域中，相应的评估电子设备位于该边缘区域中。
[0019]由于根据本专利技术的路由通道的排布，实现了传感器元件的信号被有效递送到激光雷达接收单元的边缘区域。通过逐行设计激光雷达接收单元和激光雷达发射单元，或者在逐行控制激光雷达发射单元的情况下，可以实现与行正交地路由信号。因此，在远距离的情况下可以确保高性能。在近距离内，尽管由于路由而存在间隙，并因此分辨率降低，但由于激光雷达测量装置以恒定的角度分辨率运行，因此有效地提高空间分辨率。实现了高效的路由。可实现高分辨率。由于使用了焦平面阵列排布，因此产生了相对于振动的高鲁棒性。提高了激光雷达测量装置的使用寿命。此外，在可制造性方面具有优势。低成本的实现成为可能。
[0020]在优选实施方式中，每两个宏单元形成一个宏单元簇。该宏单元簇的两个宏单元优选地平行于行排布。由于路由通道在一行的两个相邻的宏单元簇之间行进，因此可以从两侧读取宏单元簇的两个宏单元。得到了有效的可读性。由于宏单元平行于行排布，因此得到良好的接触性。
[0021]在优选实施方式中，第一行的宏单元簇相对于与第一行相邻的第二行的宏单元簇偏移地排布。由于偏移排布(交错结构)，避免了无法进行检测的竖直盲区(与行正交)。改善了对象检测。
[0022]在优选实施方式中，路由通道在行之间的通道区段中平行于所述行行进。至少在某些区段，通道可以平行于行行进。尽管如此，信号与行正交地从阵列中传输出来。在这种情况下，特别是如果两个相邻行的宏单元簇是彼此偏移地排布时，则平行于行行进的通道区段是有利的。
[0023]在优选实施方式中，一行的相邻的宏单元簇之间的距离大于相邻行中相邻的宏单元簇之间的距离。另外或替选地，预处理元件排布在相邻行之间，以读取传感器元件。在这
种情况下，预处理元件优选包括晶体管。所述距离优选地选择为可得到激光雷达接收单元的传感器元件的最高可能密度。应在芯片上排布尽可能多的传感器元件。路由在一行的相邻的宏单元簇之间进行。预处理元件排布在行之间，这在大多数情况下需要相对较小的空间。
[0024]在优选实施方式中，传感器元件的直径的整数倍不同于激光雷达发射单元的所分配的发射元件的中点之间的距离。由于多个传感器元件都接收发射元件的光脉冲，所以对准误差可能导致不良检测。通过相应选择传感器元件的直径或所分配的发射元件的中点之间的距离可平衡或平均这些误差。因此可以这么说，误差的校平导致至少一个宏单元在其在接收阵列上的成像位置方面与所分配的发射元件不完全匹配。由于提高了传感器数据的可用性，因此改进了对象的检测。
[0025]在优选实施方式中，灵敏度降低的传感器元件排布在宏单元簇的宏单元之间。特别是，可以使用其开口上具有金属化并因此接收较少光子的发射元件。这使得宏单元簇的相邻的宏单元之间的界限更明显。改进了对象的检测。
[0026]在优选实施方式中，激光雷达接收单元包括用于逐行读取传感器元件的评估电子设备。优选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种以焦平面阵列排布的激光雷达接收单元(16)，具有：多个传感器元件(24)，所述多个传感器元件(24)用于接收激光雷达发射单元(18)的光脉冲；和多个路由通道(32)，所述多个路由通道(32)用于将所述传感器元件的信号传输到所述激光雷达接收单元的边缘区域(R)，其中多个传感器元件都排布在分配给所述激光雷达发射单元的发射元件(22)的宏单元(26，26
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)中；多个宏单元形成宏单元簇(30)，并且多个宏单元簇排布成多个行(Z1，Z2，Z3)；和所述路由通道在一行相邻的宏单元簇之间穿过所述多个行，并且用于在与所述行正交的方向上传输所述信号。2.根据权利要求1所述的激光雷达接收单元(16)，其中两个宏单元形成一个宏单元簇(30)；和所述宏单元簇的所述两个宏单元优选地平行于所述行(Z1，Z2，Z3)排布。3.根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达接收单元(16)，其中，第一行(Z1，Z2，Z3)的宏单元簇(30)相对于与所述第一行相邻的第二行的宏单元簇(30)偏移地排布。4.根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达接收单元(16)，其中，所述路由通道(32)在通道区段(34)中行进，所述通道区段(34)在所述行(Z1，Z2，Z3)之间、平行于所述行。5.根据前述权利要求中任一项所述的激光雷达接收单元(16)，其中一行(Z1，Z2，Z3)的相邻的宏单元簇(30)之间的距离(A3)大于相邻行中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉尔夫，
申请(专利权)人：爱贝欧汽车系统有限公司，
类型：发明
国别省市：