[发明专利]具有光学器件和固态探测器的光探测和测距传感器以及相关联的系统和方法

权利要求书

1.一种传感器装置，包括：

电磁能量发射器模块，其被定位成发射指向第一视场内的一个或多个对象的电磁能量束；

光束操纵模块，其被定位成在第二视场内接收从所述一个或多个对象反射的所述电磁能量束的至少一部分；以及

接收器单元阵列，其被定位成将所述电磁能量束的一部分转换成多个电信号，

其中，所述光束操纵模块还被定位成将所述电磁能量束的一部分引导到所述接收器单元阵列，其中，各个接收器单元被定位成：1)从所述电磁能量束的一部分探测多个光信号，所述多个光信号在时域中是有顺序的；以及2)将所述多个光信号转换成电信号。

2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述电磁能量发射器模块包括全息滤波器，以在不同方向上衍射所述电磁能量束。

3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述电磁能量发射器模块被定位成产生多个电磁能量束。

4.根据权利要求3所述的传感器装置，其中，所述电磁能量发射器模块包括二极管阵列，其中，各个二极管被定位成产生所述多个电磁能量束。

5.根据权利要求4所述的传感器装置，其中，所述电磁能量发射器模块包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列或边缘发射二极管阵列。

6.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述电磁能量发射器模块包括准直器，所述准直器被配置为准直所述电磁能量束。

7.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述光束操纵模块包括：

光学元件，其包括第一表面和第二非平行表面，所述第一表面和第二表面形成光学元件角度，

其中，所述光学元件被定位成围绕轴线以一角速度旋转，以将所述电磁能量束的一部分引导到半导体单元阵列，其中，各个半导体单元被定位成沿着与所述光学元件角度对应的闭合路径探测来自所述电磁能量束的一部分的多个光信号。

8.根据权利要求7所述的传感器装置，其中，所述光学元件包括棱镜。

9.根据权利要求7所述的传感器装置，其中，所述光学元件角度在从0°至50°的范围内。

10.根据权利要求7所述的传感器装置，其中，所述角速度慢于或等于12000rpm。

11.根据权利要求7所述的传感器装置，其中，所述光束操纵模块包括：

第二光学元件，其包括第三表面和第四非平行表面，所述第三表面和第四表面形成第二光学元件角度，

其中，所述第二光学元件被定位成围绕轴线以第二角速度旋转，并且其中，所述第一光学元件和第二光学元件一起将所述电磁能量束的一部分引导到所述半导体单元阵列。

12.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述光束操纵模块包括：

扫描镜，其由多个弹性部分支撑，其中，所述多个弹性部分使所述扫描镜能够围绕一个或多个轴线振荡，以将所述电磁能量束的一部分引导到半导体单元阵列。

13.根据权利要求8所述的传感器装置，其中，扫描镜相对于一个或多个轴线具有0至50度的振荡范围。

14.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，所述光束操纵模块包括：

电压源，以及

相位控制装置，其包括多个单元，其中，各个单元连接到所述电压源，以在不同电压下表现出不同的折射特性，以将所述电磁能量束的一部分引导到半导体单元阵列。

15.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，各个接收器单元包括光电二极管。