一种用于光检测和测距的LiDAR传感器，其包括光源(LS)、驱动器电路(DC)、检测器(DT)和处理单元(PU)。光源(LS)包括光发射器(LE)的阵列，其中光发射器(LE)电互连为组，并且其中光发射器可操作以发射远离LiDAR传感器的光。光发射器(LE)组中的至少两组形成彼此类似于不同几何构造的光源(LS)的区域。驱动器电路(DC)可操作以单独地寻址光发射器(LE)组，使得来自同一组的光发射器(LE)发出具有相同发射特征的光。检测器(DT)包括光电检测器(PD)的阵列，其中每个光电检测器(PD)可操作以检测由光源(LS)发射并正被LiDAR传感器外部的物体反射的光，并且根据检测到的光来生成检测器信号。处理单元(PU)可操作以基于与相应的光发射器(LE)组相关联的检测器信号来提供指示到物体的距离的输出。的距离的输出。的距离的输出。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于光检测和测距的LIDAR传感器、LIDAR模块、LIDAR使能设备以及操作用于光检测和测距的LIDAR传感器的方法
[0001]本专利技术涉及一种用于光检测和测距的LiDAR传感器、LiDAR模块、LiDAR使能设备以及操作用于光检测和测距的LiDAR传感器的方法。
[0002]本专利申请要求欧洲专利申请20173458.9的优先权，其公开内容在此通过引用并入。
[0003]光检测和测距，简称LiDAR，是一种使用光源和接收器进行远程物体检测和测距的传感技术。在常见的实现方式中，发射的光脉冲会击中物体、反射并返回到LiDAR系统，接收器在LiDAR系统中检测返回的光脉冲。发送光脉冲和接收光脉冲之间的时间取决于LiDAR系统与物体之间的距离。知道行进时间允许计算距离。该概念的一种可能的实现方式是直接飞行时间，简称D
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ToF。该系统发出短脉冲，例如近红外光的短脉冲。该能量的一部分被返回并转换为距离信息、可选的强度和方向，并最终根据多次连续测量转换为速度。LiDAR传感器作为成像系统有各种应用，例如在自动驾驶车辆、机器人或高级驾驶员辅助系统(简称ADAS)中。LiDAR传感器可用于短程(高达15至20米)，中程(10至80米)和远程(75米以上)。
[0004]LiDAR系统可以一次观察整个视野，称为泛光系统(Flash system)。泛光通常适用于中短程(0至100米)，并且通过一次捕获整个场景，还可以正确检测到具有高相对速度的物体。另一种实现方式是聚焦于FOV的子集，因此每次查看子集，直至覆盖完整的FOV，称为扫描LiDAR。扫描可以将光聚焦在子集上，而不是整个FOV上，因此与泛光系统相比，可以在更长的范围内进行物体检测。由于扫描仪只接受FOV的一个子集，因此需要一些转向来将光束从一个子集移动到另一个子集。目前的系统通常使用机械波束转向；通过旋转整个传感器头，即所谓的旋转LiDAR，或使用传感器内部的机械组件，例如多边形反射镜或MEMS反射镜。但是，使用机械组件存在这些部件失效的风险。
[0005]LiDAR系统中的关键性能参数是视场、角度分辨率、范围和帧率。影响这些的主要参数是发射器和接收器像素的数值孔径、发射器功率和接收器灵敏度，结合信号处理，如平均或直方图，有助于降低随机噪声。传统上，LiDAR性能是FoV、发射功率、像素尺寸和平均量的微妙平衡。特别是对于远程LiDAR，通常牺牲帧率和FoV来实现更好的范围性能。与此同时，LiDAR系统面临着提供具有足够范围性能的可行、紧凑且具有成本效益的解决方案的持续挑战。
[0006]现有技术已经有过旨在实现没有任何移动部件或真正固态的光束转向的首次尝试。扫描LiDAR和泛光LiDAR的当前系统都依赖于整个视场的同等照明。图6示出具有单行扫描照明概念的现有技术垂直腔表面发射激光器(或VCSEL)的示例。虽然这是一种普遍适用的方法，但无法在视野中寻址特定的关注区域(regions of interest，ROI)，这使得这些系统不灵活且功耗低下。
[0007]目标是提供一种能够克服常见扫描LiDAR的缺点的用于光检测和测距的LiDAR传感器、LiDAR模块、LiDAR使能设备以及操作用于光检测和测距的LiDAR传感器的方法。
[0008]这些目标通过独立权利要求的相关主题来实现。进一步的发展和实施例在从属权利要求中描述。
[0009]应当理解，与任何一个实施例相关的任何描述的特征可以单独使用，或者与本文描述的其它特征组合使用，并且还可以与任何其他实施例的一个或更多个特征组合使用，或者除非作为替代方案描述，否则可以与任何其他实施例的任意组合一起使用。此外，在不脱离附带权利要求中定义的用于光检测和测距的LiDAR传感器、LiDAR模块、LiDAR使能设备以及操作用于光检测和测距的LiDAR传感器的方法的情况下，也可以采用下文没有描述的等效物和修改。
[0010]以下涉及光检测和测距(LiDAR)系统领域的改进概念。一个方面涉及LiDAR传感器的分割。例如，LiDAR传感器包括具有光发射器阵列的光源。该改进的概念不是将光源分组到行和/或列中，而是建议不一定类似于完整行或列的光发射器的组。相反，这些组可以类似于可能具有任何形状和形式的光源区域。类似地，LiDAR传感器包括形成检测器的光电检测器的阵列。例如，分组可以扩展到检测器，使得这些组可以与LiDAR输出(例如LiDAR图像)中关注的区域相关联，并且/或通过将光电检测器也硬接线成组。这些组或关注的区域可能类似于可以具有任何形状和形式的检测器区域。因此，在关注的区域或视野的区域，可以在发射和检测的这两侧上引入分组。
[0011]在至少一个实施例中，用于光检测和测距的LiDAR传感器包括光源、驱动器电路、检测器和处理单元。
[0012]所述光源包括电互连成组的光发射器的阵列。该光发射器可操作以发射远离LiDAR传感器的光。光发射器组中的至少两组形成彼此类似于不同几何构造的光源的区域。也就是说，如果一个组具有类似于与光源的完整轮廓重合的区域，例如光源的完整行或列，则至少有一个组覆盖具有不同形状或几何构造的区域。对于不布置为行和列的光发射器的阵列也是如此，例如六边形布置。事实上，这些组可以具有任何形状或几何构造(自由形式)。因此，可以认为这些组与用于布置光源的结构分离。相反，它们的形状和面积在很大程度上取决于电互连和驱动器电路的寻址。
[0013]例如，光发射器可以被认为是光源的像素或元件，并且包括发光二极管或半导体激光二极管。所有光发射器或至少给定组的光发射器可能为相同的类型。不过，光源也可能具有不同类型的光发射器。光源或光发射器可以具有一个或更多个特征发射波长。例如，发射器的发射波长位于近红外(NIR)中；其它波长可以包括如可见光或紫外、红外(IR)或远红外(FIR)。
[0014]所述驱动器电路可操作以单独地寻址光发射器组。寻址使得来自同一组的光发射器发射具有相同发射特征的光。例如，驱动器电路包括激光驱动器，并且可以具有一个或更多个通道。例如寻址是通过所述更多个通道中的一个建立的。
[0015]所述检测器包括光电检测器的阵列。每个光电检测器可操作以检测由光源发射并正被LiDAR传感器外部的物体反射的光。此外，光电检测器可操作以根据检测到的光来生成检测器信号。例如，光电检测器可以实现为固态或半导体光电检测器，所述光电检测器被布置或集成以形成阵列。示例包括CCD或CMOS图像传感器、单光子雪崩二极管(SPAD)阵列、或其他类型的雪崩二极管(APD)。这些类型的光电检测器可能对光(例如NIR、VIS和UV)敏感，并且有助于通过光发射器在发射中使用窄脉冲宽度。
[0016]最后，所述处理单元是可操作以基于与相应的光发射器组相关联的检测器信号来提供指示到物体的距离的输出。例如，处理单元包括处理器或微处理器，例如用于控制
LiDAR传感器的操作。完整的LiDAR处理可以由处理单元执行。不过，LiDAR处理可以在“片外”执行，并且处理单元可以只执行预处理以提本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于光检测和测距的LiDAR传感器，包括：
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光源(LS)，其包括光发射器(LE)的阵列，其中光发射器(LE)电互连成组，并且其中光发射器可操作以发射远离LiDAR传感器的光，其中光发射器(LE)组中的至少两组形成彼此类似于不同几何形状的光源(LS)的区域，
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驱动器电路(DC)，其可操作以单独地寻址光发射器(LE)组，使得来自同一组的光发射器(LE)发出具有相同发射特征的光，
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检测器(DT)，其包括光电检测器(PD)的阵列，其中每个光电检测器(PD)可操作以检测由光源(LS)发射并正被LiDAR传感器外部的物体反射的光，并且根据检测到的光来生成检测器信号，以及
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处理单元(PU)，其可操作以基于与相应的光发射器(LE)组相关联的检测器信号来提供指示到物体的距离的输出。2.根据权利要求1所述的LiDAR传感器，其中所述光发射器(LE)组和/或光电检测器组，通过它们的电互连，形成所述光发射器(LE)的阵列的或检测器(DT)的连续区域。3.根据权利要求1或2所述的LiDAR传感器，其中由至少一个光发射器组和/或光电检测器组形成的区域类似于非矩形几何构造。4.根据权利要求1至3之一所述的LiDAR传感器，其中：
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所述处理单元(PU)可操作以提供LiDAR图像作为输出，并且
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所述光发射器(LE)组根据LiDAR图像的关注区域进行布置。5.根据权利要求1至4之一所述的LiDAR传感器，其中对光发射器(LE)按组进行寻址是通过在给定光发射器(LE)组和所述驱动器电路(DC)之间的硬接线连接、可编程开关和专用电源/控制路由中的至少一个来建立的。6.根据权利要求1至5之一所述的LiDAR传感器，其中
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驱动器电路(DC)可操作以根据扫描过程对光发射器(LE)组进行寻址；并且其中在扫描过程中：
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一个或更多个光发射器(LE)组在扫描过程中不断发射光，
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一个或更多个光发射器(LE)组在预定的时间段发光，
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一个或更多个光发射器(LE)组按时间顺序依次发光。7.根据权利要求6所述的LiDAR传感器，其中所述处理单元(PU)可操作以通过针对给定的光发射器(LE)组何时以及用哪个发射特征由驱动器电路(DC)寻址，设置时间顺序来定义扫描过程。8.根据权利要求1至7之一所述的LiDAR传感器，其中所述光发射器(LE)的发射特征根据以下之一涉及光强度和/或光波长：
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给定的光发射器(LE)组或光发射器(LE)根据所使用的发射特征来发射特定强度和/或特定波长的光，以及/或者
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给定的光发射器(LE)组或光发射器(LE)根据所使用的发射特征而不发射光。9.根据权利要求1至8之一所述的LiDAR传感器，其中所述驱动器电路包括多个驱动器通道(CH)，其中，
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【专利技术属性】
技术研发人员：米希尔，
申请(专利权)人：AMS传感器新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：
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