[发明专利]用于固态LIDAR的矩阵光源和检测器装置

说明书

一种电子系统包括：像素化光源，具有多个单独可控的像素；控制器，可操作以控制像素化光源；光电传感器，被配置为检测从像素化光源发射的光信号；以及分析单元，被配置为基于由光电传感器检测到的光信号，识别在像素化光源和光电传感器的范围中通过的具有不同特性的对象。还描述了对应的对象识别和材料分析方法。

技术领域

本公开的实施例涉及用于固态LIDAR的矩阵光源和检测器装置。

背景技术

测距和对象识别是许多应用(诸如，道路交通、工业环境、住宅或建筑物导航等)中的标准任务。用于测距和对象识别的一种方法是光检测和测距(LIDAR)。LIDAR是发射光并且检测由测距距离内的对象引起的反射的技术。飞行时间用作LIDAR系统与检测到的对象之间的距离的度量。

一种类型的LIDAR系统使用倾斜的旋转反射镜或微反射镜来实现扫描。由于移动部件，这种类型的LIDAR系统成本高并且需要大量的空间。另一种类型的LIDAR系统使用光源的竖直线和检测器的水平线。这种类型的LIDAR系统没有移动部件，但不是二维的，并且使用附加光学器件(诸如，漫射透镜)来漫射发射的光并且创建投射到观察区域上的窄的竖直激光束。

因此，需要一种更具成本效益且更简单的LIDAR系统。

发明内容

根据光检测和测距(LIDAR)系统的实施例，LIDAR系统包括：像素化光源，包括单独可控的像素的二维阵列；控制器，可操作以单独地控制二维阵列的每个像素，以从像素化光源发射独立控制的光束；一个或多个光学部件，与像素化光源对齐并且被配置为在不同方向上引导从像素化光源发射的独立控制的光束和/或被配置为传播独立控制的光束；以及光电传感器，被配置为检测在朝向光电传感器的方向上从在像素化光源的范围中的对象反射的独立控制的光束中的一个或多个独立控制的光束。光源可以是任何类型的电磁辐射源，包括但不限于可见光、红外线、紫外线或甚至X射线。

光电传感器可以与像素化光源被集成在同一半导体管芯中或在同一封装件中。因此，光电传感器可以提供紧凑的布置，例如，可能只需要插入单个电源并且提供共用I/O接口的单个部件。

单独地或组合地，光电传感器可以由像素化光源的不作为光发射器操作的单独可控的像素的子集实现。因此，光电传感器可以提供像素化光源的单独可控的像素的有效使用。

单独地或组合地，控制器可操作以改变用于实现光电传感器的单独可控的像素的子集，使得用于光发射的像素和用于光检测的像素随时间改变。因此，光电传感器可以提供像素化光源的单独可控的像素的有效且灵活的使用。

单独地或组合地，像素化光源的每个像素可以在光发射模式和光检测模式下交替地被操作。

单独地或组合地，光电传感器可以是与来自像素化的光源的独立控制的光束间隔开并且对齐的非像素化单个光电传感器或光电传感器的像素化阵列。非像素化单个光电传感器与像素化光源一起可以为某些应用提供足够的空间分辨率，因此可以为那些应用提供具有成本效益的解决方案。光电传感器的像素化的阵列可以提供高分辨率光检测和测距系统，其中来自光源以及来自光电传感器的空间信息可以被组合用于分析目的。

单独地或组合地，控制器可操作以使用二维阵列的像素的子集来执行对光检测和测距系统的整个范围的第一分辨率扫描，以使用第一像素与面积比来检测一个或多个对象候选者，并且使用二维阵列的像素的第二子集来执行对光检测和测距系统的整个范围中的已经在其中检测到一个或多个对象候选者的一个或多个相应的区域的第二分辨率扫描，二维阵列的像素的第二子集使用第二像素与面积比在一个或多个对象候选者的方向上发射光。如果仅操作位于在第一扫描中标识的感兴趣的区域中的那些单独可控的像素，则具有上述控制器的光检测和测距系统可以以节能方式操作，同时提供所需的分辨率。取决于在扫描中检测到的一个或多个对象候选者，感兴趣的区域可以是整个范围的子集或整个范围。