CN111198362B - 用于lidar接收器的具有交错的光电检测器阵列和模拟读出电路的多重检测器 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及用于LIDAR接收器的具有交错的光电检测器阵列和模拟读出电路的多重检测器。一种光检测和测距(LIDAR)接收器，包括第一透镜系统和光学耦合到第一透镜系统的第一检测器模块。第一透镜系统被配置为向第一检测器模块的多个接收区域传输反射光束，其中多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向。第一检测器模块包括第一光电检测器阵列和耦合到第一光电检测器阵列的第一模拟读出集成电路(IC)，其中第一光电检测器阵列和第一模拟读出IC各自被布置在第一检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中。LIDAR接收器还包括与第一透镜系统相邻的第二透镜系统、以及光学耦合到第二透镜系统的第二检测器模块。

Description

用于LIDAR接收器的具有交错的光电检测器阵列和模拟读出 电路的多重检测器

技术领域

本公开总体上涉及光检测和测距(LIDAR)接收器以及用于接收来自多个接收方向的反射光束的方法，并且更具体地涉及具有多个检测器模块的LIDAR接收器。

背景技术

光检测和测距(LIDAR)是一种遥感方法，其使用脉冲激光形式的光来测量视场中的一个或多个对象的范围(可变距离)。特别地，微机电系统(MEMS)镜被用于扫描跨视场的光。光电检测器的阵列接收来自由光照射的对象的反射，并且反射到达光电检测器阵列中的各种传感器所花费的时间被确定。这也称为测量飞行时间(TOF)。LIDAR系统形成深度测量，并且通过基于飞行时间计算将距离映射到对象来进行距离测量。因此，飞行时间计算可以创建距离和深度图，该图可以用于生成图像。

单片光电检测器阵列通常由被布置用于接收光的相邻光电检测器列构成。光电检测器阵列还伴有位于光接收区域之外的读出电子器件。需要布线以将读出电子器件连接到每个光电检测器列，这需要光电检测器列之间的间隙，以允许用于布线的空间以及对阵列的光电二极管或像素进行的连接。该布线结构产生了高阻抗、复杂的拓扑，并且限制了可以被布置用于接收光的像素数目(即，它降低了光电检测器阵列的填充因子)。

因此，可能需要一种改进的装置，其具有低阻抗连接和更简单的拓扑，同时保持足够的填充因子。

发明内容

实施例提供了一种光检测和测距(LIDAR)接收器，其被配置为从多个接收方向接收反射光束。LIDAR接收器包括第一透镜系统和光学耦合到第一透镜系统的第一检测器模块。第一透镜系统被配置为向第一检测器模块的多个接收区域传输反射光束，其中第一检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向。第一检测器模块包括第一光电检测器阵列和耦合到第一光电检测器阵列的第一模拟读出集成电路(IC)，其中第一光电检测器阵列和第一模拟读出IC各自被布置在第一检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中。LIDAR接收器还包括与第一透镜系统相邻的第二透镜系统、以及光学耦合到第二透镜系统的第二检测器模块。第二透镜系统被配置为向第二检测器模块的多个接收区域传输反射光束，其中第二检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向。第二检测器模块包括第二光电检测器阵列和耦合到第二光电检测器阵列的第二模拟读出IC，其中第二光电检测器阵列和第二模拟读出IC各自被布置在第二检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中。

实施例还提供了一种LIDAR接收器，其被配置为从多个接收方向接收反射光束。LIDAR接收器包括第一透镜系统和光学耦合到第一透镜系统的第一检测器模块。第一透镜系统被配置为向第一检测器模块的多个接收区域传输反射光束，其中第一检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向。第一检测器模块包括第一多个光电检测器阵列和沿着第一方向与第一多个光电检测器阵列交错的第一多个模拟读出集成电路(IC)，其中第一多个模拟读出IC中的每个模拟读出IC耦合到第一多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。LIDAR接收器还包括与第一透镜系统相邻的第二透镜系统、以及光学耦合到第二透镜系统的第二检测器模块。第二透镜系统被配置为向第二检测器模块的多个接收区域传输反射光束，其中第二检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向。

实施例提供了一种用于从多个接收方向接收反射光束的方法，该方法由LIDAR系统实现。该方法包括在第一透镜系统和第二透镜系统处接收反射光束；通过第一透镜系统向第一检测器模块的多个接收区域传输所接收的反射光束，其中第一检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向，其中第一检测器模块包括第一光电检测器阵列和耦合到第一光电检测器阵列的第一模拟读出集成电路(IC)，并且其中第一光电检测器阵列和第一模拟读出IC各自被布置在第一检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中；以及通过第二透镜系统向第二检测器模块的多个接收区域传输所接收的反射光束，其中第二检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向，其中第二检测器模块包括第二光电检测器阵列和耦合到第二光电检测器阵列的第二模拟读出IC，并且其中第二光电检测器阵列和第二模拟读出IC各自被布置在第二检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中。

附图说明

本文中参考附图描述实施例。

图1A是根据一个或多个实施例的光检测和测距(LIDAR)扫描系统的示意图；

图1B示出了根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的第一检测器模块和第二检测器模块的示意性框图，每个检测器模块具有接收区域；

图1C示出了根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的两个检测器模块的示意性框图；

图2示出了根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的接收器的平面图和横截面图的混合；

图3示出了根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的接收器的平面图和横截面图的混合；以及

图4示出了根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统的接收器的平面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述各种实施例。应当注意，这些实施例仅用于说明目的，而不应当被解释为限制。例如，虽然可以将实施例描述为包括多个特征或元素，但是这不应当被解释为表示实现实施例需要所有这些特征或元素。相反，在其他实施例中，一些特征或元素可以被省略，或者可以由替代特征或元素替换。另外，除了明确示出和描述的特征或元素之外，还可以提供其他特征或元素，例如传感器装置的常见组件。

除非另外特别说明，否则来自不同实施例的特征可以被组合以形成另外的实施例。关于多个实施例中的一个实施例描述的变化或修改也可以适用于其他实施例。在一些情况下，公知的结构和设备以框图形式而不是详细地示出，以避免模糊实施例。

除非另有说明，否则附图中示出或本文所述的元件之间的连接或耦合可以是基于有线的连接或无线连接。此外，这种连接或耦合可以是没有附加中间元件的直接连接或耦合，或者是具有一个或多个附加中间元件的间接连接或耦合，只要连接或耦合的一般目的被基本上保持，例如传输某种信号或者传输某种信息。

实施例涉及光学传感器和光学传感器系统，并且涉及获取关于光学传感器和光学传感器系统的信息。传感器可以是指将要被测量的物理量转换为电信号(例如，电流信号或电压信号)的组件。例如，物理量可以包括电磁辐射，诸如可见光、红外(IR)辐射、或其他类型的照射信号、电流或电压，但不限于此。例如，图像传感器可以是将来自镜头的光的照片转换成电压的相机内部的硅芯片。传感器的有效区域越大，创建图像时可以收集的光越多。

本文中使用的传感器装置可以是指包括传感器和其他组件的装置，例如偏置电路、模数转换器或滤波器。传感器装置可以被集成在单个芯片上，但是在其他实施例中，多个芯片或芯片外部的组件可以用于实现传感器装置。

在LIDAR系统中，光源将光脉冲和/或光束传输到视场中，并且光通过后向散射从一个或多个对象反射。特别地，LIDAR是直接飞行时间(TOF)系统，其中光脉冲(例如，红外光的激光脉冲)被发射到视场中，并且像素阵列检测并且测量反射的脉冲。例如，光电检测器阵列接收来自由光照射的对象的反射。

然后，跨像素阵列的多个像素的每个光脉冲的返回时间上的差异可以被用于环境的数字3D表示，或者生成其他传感器数据。例如，光源可以发射单个光脉冲，并且电耦合到像素阵列的时间数字转换器(TDC)可以从光脉冲被发射的时间开始计数，直到反射的光脉冲在接收器处(即，在像素阵列处)被接收的时间。然后光脉冲的“飞行时间”被转换成距离。

诸如振荡水平扫描(例如，从视场的左侧到右侧和从右侧到左侧)等扫描可以以连续扫描方式照射场景。通过在不同的扫描方向上发射连续光脉冲，被称为“视场”的区域可以被扫描，并且该区域内的对象可以被检测和被成像。也可以使用光栅扫描。

图1A是根据一个或多个实施例的LIDAR扫描系统100的示意图。LIDAR扫描系统100是光学扫描装置，其包括发射器和接收器，发射器包括照射单元10、发射器光学器件11和一维(1D)微机电系统(MEMS)镜子12，接收器包括第一透镜系统14L、第二透镜系统14R、第一检测器模块15L和第二检测器模块15R。

第一透镜系统14L和第二透镜系统14R彼此相邻布置，但不一定彼此邻接。换言之，两个透镜系统之间可以存在间隙。在任何情况下，两个透镜系统都被布置在接收器处，并且被配置为同时从相同的接收方向或一组接收方向接收反射的光。也就是说，它们被配置为接收在接收器处接收的相同反射的光束。因此，两个透镜系统可以彼此相同(即，由相同的透镜装置组成)。

第一检测器模块15L和第二检测器模块15R被布置在它们各自的透镜系统14L或14R的后侧以接收相同的反射的光束。换言之，第一检测器模块15L从第一透镜系统14L接收反射光束作为接收线RL，并且第二检测器模块15R从第二透镜系统14R接收反射光束作为接收线RL。在每种情况下，接收线RL在相同的相应接收区域处入射在两个检测器模块上。例如，如果接收线RL恰好入射在第一检测器模块15L的中央上，则接收线RL也将恰好入射在第二检测器模块15R的中央上。如果接收线RL入射在第一检测器模块15L的中央右侧5mm的区域上，则接收线RL也将入射在第二检测器模块15R的中央右侧5mm的区域上，等等。

因此，可以说，第一检测器模块15L和第二检测器模块15R各自具有多个接收区域。第一检测器模块的接收区域和第二检测器模块的接收区域彼此具有一对一的对应关系，这使得在第二检测器模块的多个接收区域中的相应接收区域接收反射光束的同时，第一检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域接收反射光束。

如下面将更详细描述的，第一检测器模块15L包括被布置在多个接收区域中的不同接收区域中的至少一个光电检测器阵列和至少一个模拟读出电路。类似地，第二检测器模块15R包括被布置在多个接收区域中的不同接收区域中的至少一个光电检测器阵列和至少一个模拟读出电路。在每种情况下，当一个或两个检测器模块15L和15R包括多于一个光电检测器阵列和多于一个模拟读出电路时，光电检测器阵列和模拟读出电路彼此交错，并且被布置在多个接收区域中的不同接收区域中。每个光电检测器阵列和模拟读出电路可以被形成在单独的半导体管芯上，并且模拟读出电路可以被称为模拟读出集成电路(IC)。

图1B示出了根据一个或多个实施例的第一检测器模块15L和第二检测器模块15R的示意性框图，每个检测器模块包括接收区域RA1-RA6。虽然示出了六个接收区域，但是检测器模块可以基于预期应用而包括更多或更少的接收区域。而且，虽然第一检测器模块15L和第二检测器模块15R被示出为彼此邻接，但是也可以在两个检测器模块之间存在间隙。在图1A中也是如此。在图1B中，第一检测器模块15L的每个接收区域RA1-RA6具有与第二检测器模块15R的接收区域RA1-RA6中的相应接收区域相同的空间布置。例如，接收区域RA1在空间上被布置在第一检测器模块15L和第二检测器模块15R两者的相同位置处(例如，左边缘)。接收区域RA2对于两个检测器模块也具有相同的空间布置，接收区域R3-R6以此类推。

另外，每个接收区域RA1-RA6对应于反射光束的不同组接收方向。也就是说，两个检测器的接收区域RA1对应于可以在接收器处接收反射光束的第一组接收方向，两个检测器的接收区域RA2对应于可以在接收器处接收反射光束的第二组接收方向，两个检测器的接收区域RA3对应于可以在接收器处接收反射光束的第三组接收方向，等等。

因此，当反射光束在第一组接收方向中的至少一个接收方向被接收时，接收线RL将被入射在两个检测器模块上的接收区域RA1上。当反射光束在第二组接收方向中的至少一个组接收方向被接收时，接收线RL将被入射在两个检测器模块上的接收区域RA2上。当反射光束在第三组接收方向中的至少一个接收方向被接收时，接收线RL将被入射在两个检测器模块上的接收区域RA3上，等等。每组接收方向可以包括相同或不同数目的接收方向，并且每组接收方向可以包括一个接收方向或多于一个的接收方向。

另外，相邻组的接收方向可以具有部分重叠。也就是说，它们可以具有例如一个共同的接收方向，并且它们每个可以具有至少一个彼此不同的接收方向。因此，接收区域也可以部分重叠。

如下所述，光电检测器阵列和模拟读出电路被分别地布置在接收区域RA1-RA6之一中。

回到图1A，照射单元10包括多个光源(例如，激光二极管或发光二极管)，这些光源以单条形成线性布置，并且被配置为发射用于扫描对象的光。虽然也可以使用具有其他波长的光，但是由光源发出的光通常是红外光。如在图1A的实施例中可以看到的，由光源发出的光的形状在垂直于发射方向的方向上扩展，以形成具有垂直于发射的椭圆形状的光束。从光源发射的照射光被引导向发射器光学器件11，发射器光学器件11被配置为将每个激光器聚焦到一维MEMS镜12上。发射器光学器件11可以是例如透镜或棱镜。

当被MEMS镜12反射时，来自光源的光被竖直对准，以针对每个发射的激光照射形成红外光的一维竖直扫描线SL或红外光的竖直条。照射单元10的每个光源有助于竖直扫描线SL的不同竖直区域。因此，光源可以被同时激活和同时停用，以获取具有多个区段的光脉冲，其中每个区段对应于相应的光源。然而，竖直扫描线SL的每个竖直区域或区段也可以通过打开或关闭照射单元10的相应光源而被独立地有效或无效。因此，光的部分或全部竖直扫描线SL可以从系统100输出到视场中。

因此，系统100的发射器是被配置为基于激光脉冲生成激光束的光学装置，激光束具有在垂直于激光束的传输方向的方向上延伸的椭圆形状。

另外，虽然示出了三个激光源，但是应当理解，激光源的数目不限于此。例如，竖直扫描线SL可以由单个激光源、两个激光源或多于三个激光源生成。

MEMS镜12是被集成在半导体芯片(未示出)上的机械移动镜(即，MEMS微镜)。根据该实施例的MEMS镜12通过机械弹簧或弯曲部(未示出)悬置，并且被配置为围绕单个轴旋转，并且可以说仅具有一个移动自由度。由于该单个旋转轴，MEMS镜12被称为1D MEMS镜。

MEMS镜12被配置为以谐振频率围绕单个扫描轴13“左右”振荡，这使得从MEMS镜12反射的光(即，光的竖直扫描线)在水平扫描方向上来回振荡。扫描周期或振荡周期例如通过从视场的第一边缘(例如，左侧)到视场的第二边缘(例如，右侧)并且然后再次回到第一边缘的一个完整振荡来定义。MEMS镜12的镜像周期对应于扫描周期。

因此，通过改变MEMS镜12在其扫描轴13上的角度，通过竖直光条，视场在水平方向上被扫描。例如，MEMS镜12可以被配置为以谐振频率2kHz在+/-15度之间振荡，以使光线超过30度，从而构成视场的扫描范围。因此，通过使MEMS镜12旋转通过其运动度，视场可以被逐行扫描。通过运动度(例如，从-15度到+15度)的一个这样的序列被称为单个扫描或扫描周期。多次扫描可以被使用以生成距离和深度图，以及由处理单元生成3D图像。深度图和图像的水平分辨率取决于在扫描之间得到的MEMS镜12的旋转角度的增量步长的大小。

虽然在MEMS镜的上下文中描述透射镜，但是应当理解，也可以使用其他1D镜。另外，谐振频率或旋转度不分别限于2kHz和+/-15度，并且可以根据应用增大或减小谐振频率和视场。因此，一维扫描镜被配置为围绕单个扫描轴振荡，并且将激光束在不同方向上引导到视场中。因此，传输技术包括从围绕单个扫描轴振荡的透射镜将光束传输到视场中，使得当透射镜围绕单个扫描轴振荡时，光束作为跨视场水平移动的竖直扫描线SL被投射到视场中。

在照射一个或多个对象时，透射的竖直光条通过后向散射，作为反射竖直线向后朝向LIDAR扫描系统100反射，其中第一透镜系统14L和第二透镜系统14R接收反射光。第一透镜系统14L和第二透镜系统14R都将反射光引导到第一检测器模块15L和第二检测器模块15R中的相应检测器模块上，每个检测器模块接收反射光作为接收线RL。如果接收线RL被入射在光电检测器阵列上，则光电检测器阵列被配置为生成电测量信号。电测量信号可以被用于基于反射光生成环境的3D图和/或其他对象数据(例如，经由TOF计算和处理)。

另一方面，如果接收线被入射在模拟读出电路上，则该模拟读出电路(即，该检测器模块)不生成电测量信号，因为模拟读出电路不是光敏器件。换言之，模拟读出电路在检测器模块的一个接收区域中的位置导致该检测器模块的盲点。

然而，光电检测器阵列和模拟读出电路被布置在两个检测器模块15L和15R之间，使得模拟读出电路不被布置在两个检测器模块中的接收区域R1-R6中的相同接收区域中。例如，如果模拟读出电路位于第一检测器模块15L的接收区域R4中，则模拟读出电路将不位于第二检测器模块15R的接收区域R4中。相反，光电检测器阵列可以位于第二检测器模块15R的接收区域R4中，以便补偿由位于第一检测器模块15L的接收区域R4中的模拟读出电路创造的盲点。

接收线RL被示出为在像素列的长度方向上沿着像素列之一延伸的竖直光柱。接收线具有与图1A中所示的竖直扫描线SL相对应的三个区域。当竖直扫描线SL跨视场水平移动时，入射在两个检测器模块15L和15R上的竖直光柱RL也跨两个检测器模块15L和15R水平移动。随着反射光束RL的接收方向改变，反射光束RL从每个检测器模块15L和15R的第一边缘移动到每个检测器模块15L和15R的第二边缘。反射光束RL的接收方向(包括一组接收方向)对应于扫描线SL的传输方向。

图1C图示了根据一个或多个实施例的两个检测器模块15L和15R的示意性框图。在该示例中，检测器模块15L包括沿着第一方向(即，x方向)与三个模拟读出电路17a、17b和17c交错的三个光电检测器阵列16a、16b和16c。也就是说，光电检测器阵列16a、16b和16c以及模拟读出电路17a、17b和17c沿着x方向以彼此交替的布置方式被布置。本文中，光电检测器阵列16a、16b和16c以及模拟读出电路17a、17b和17c被布置在检测器模块15L的六个接收区域RA1-RA6中，如图所示。光电检测器阵列16a、16b和16c以及模拟读出电路17a、17b和17c中的每个也可以被布置在单独的管芯上。

此外，模拟读出电路17a包括多个输出通道，每个输出通道被固定地耦合到光电检测器阵列16a的像素的相应像素，以从其中读出电信号，模拟读出电路17b包括多个输出通道，每个输出通道被固定地耦合到光电检测器阵列16b的像素的相应像素，以从其中读出电信号，并且模拟读出电路17c包括多个输出通道，每个输出通道被固定地耦合到光电检测器阵列16c的像素的相应像素，以从其中读出电信号。因此，每个光电检测器阵列与模拟读出电路配对。

检测器模块15R包括沿着x方向与两个模拟读出电路17d和17e交错的两个光电检测器阵列16d和16e。也就是说，光电检测器阵列16d和16e以及模拟读出电路17d和17e沿着x方向以彼此交替的布置方式被布置。本文中，光检测器阵列16d和16d以及模拟读出电路17d和17e被布置在检测器模块15R的四个接收区域RA2-RA5中，如图所示。

此外，模拟读出电路17d包括多个输出通道，每个输出通道被固定地耦合到光电检测器阵列16d的像素的相应像素，以从其中读出电信号，并且模拟读出电路17e包括多个输出通道，每个输出通道被固定地耦合到光电检测器阵列16e的像素的相应像素，以从其中读出电信号。因此，每个光电检测器阵列与模拟读出电路配对。

可以观察到，检测器模块15L的光电检测器阵列16a-16c被布置在与检测器模块15R的光电检测器阵列16d-16e不同的接收区域中。类似地，检测器模块15L的模拟读出电路17a、17b和17c被布置在与检测器模块15R的模拟读出电路17d-17e不同的接收区域中。因此，每个检测器模块15L和15R被配置为补偿由于模拟读出电路位于相应检测器模块的接收区域中而导致的彼此的盲点。

另外，光电检测器阵列16a、16b和16c中的每个在x方向上具有第一宽度(即，光电检测器阵列的敏感区域的宽度)。光电检测器阵列16d-16e之间的间隙具有等于或小于第一宽度的第二宽度。由于模拟读出电路17d被设置在光电检测器阵列16d-16e之间的间隙中，所以读出电路17d的宽度也等于或小于第一宽度。

类似地，每个光电检测器阵列16d和16e在x方向上具有第一宽度(即，光电检测器阵列的敏感区域的宽度)。光电检测器阵列16a、16b和16c之间的间隙具有等于或小于第一宽度的第二宽度。由于模拟读出电路17a和17b内分别设置在光电检测器阵列16a-16b之间和16b-16c之间的间隙中，所以读出电路17a和17b的宽度也等于或小于第一宽度。该间隔确保了盲点的区域不大于用于补偿该盲点的光电检测器阵列的覆盖区域。

应当理解，检测器模块15L和检测器模块15R可以彼此互换。另外，每个检测器模块15L和15R可以具有比所示的更多或更少的光电检测器阵列/模拟读出电路对，同时仍然被布置以补偿彼此的盲点。例如，检测器模块15L可以包括单个光电检测器阵列/模拟读出电路对，而检测器模块15R可以包括两个光电检测器阵列/模拟读出电路对。替代地，每个检测器模块15L和15R可以包括相同数目的光电检测器阵列/模拟读出电路对。

还应当理解，虽然模拟读出电路被示出为被布置在与其配对的光电检测器阵列的右侧，但是它们可以替代地被布置在与其配对的光电检测器阵列的左侧。

光电检测器阵列16a-16e可以是很多光电检测器类型中的任何一种；包括雪崩光电二极管(APD)、光电池和/或其他光电二极管器件。诸如电荷耦合器件(CCD)等成像传感器可以是光电检测器。在本文中提供的示例中，每个光电检测器阵列16a-16e都是包括单列APD像素的一维(1D)APD阵列。由于每个像素被固定地(永久地)耦合到相应模拟读出电路的相应输出通道，因此每个像素在整个扫描操作期间保持有效(耦合)。这与以下这种布置形成对比，在该布置中，通过选择性地将像素耦合和去耦到读出电路，像素被顺序地读出，其中，基于选择性地将像素耦合和去耦到读出电路，像素被选择以供读出。。

光电检测器阵列16a-16e被配置为接收反射光脉冲作为接收线RL，并且响应于此生成电信号。由于来自照射单元10的每个光脉冲的传输时间是已知的，并且因为光以已知速度传播，所以使用电信号的飞行时间计算可以确定对象距检测器模块15L和15R的距离。深度图可以绘制距离信息。

在一个示例中，对于每次距离采样，微控制器触发来自照射单元10的每个光源的激光脉冲，并且还启动时间数字转换器(TDC)集成电路(IC)中的计时器。激光脉冲通过传输光学器件被传播，由目标场反射，并且由光电检测器阵列16a-16e之一的光电二极管捕获。

光电二极管发射短电脉冲，该短电脉冲然后由电信号放大器放大。比较器IC识别脉冲并且向TDC发送数字信号以停止计时器。TDC使用时钟频率来校准每个测量。TDC将启动和停止数字信号之间的差分时间的串行数据发送给微控制器，微控制器过滤掉任何错误读数，对多个时间测量求平均，并且计算在该特定场位置处到目标的距离。通过在由MEMS镜建立的不同方向上发射连续光脉冲，区域(即，视场)可以被扫描，三维图像可以被生成，并且该区域内的对象可以被检测。

每个检测器模块15L和15R以这种方式被布置：预期视场被映射在检测器模块15L和15R的2D延伸上。换言之，接收区域RA1-RA6被映射到预期视场，以错开的交错布置在检测器模块中使用多个光电检测器阵列相当于2D光电检测器阵列。与在光学系统的焦平面中的单个1D检测器阵列的使用相比，如上所述的2D光电检测器阵列的使用允许在测量中显著减少背景光，因为来自视场的背景光现在分布在多个列中。然而，所接收的光束将根据竖直扫描线的水平位置而照射2D检测器阵列的仅一个特定列或仅多个特定列。

如上所述，光电检测器阵列16a-16e的每个像素被固定地耦合到模拟读出电路17a-17e之一。被耦合到模拟读出电路的像素可以被称为有效像素。因此，在整个扫描操作期间，像素始终是有效的。

每个模拟读出电路17a-17e包括N个模拟输出通道，其中N是像素列中的像素数。每个模拟输出通道被配置为读出从耦合像素接收的测量信号

然后将这些测量信号被传输到处理和控制单元以进行数据处理，包括如上所述的飞行时间计算。例如，处理和控制单元可以包括用于每个光电二极管的模数转换器(ADC)和记录飞行时间的现场可编程门阵列(FPGA)。

当作为竖直扫描线SL的激光能量脉冲从MEMS镜12的表面进入视场时，反射脉冲在激光照射视场中的对象时出现。这些反射脉冲作为竖直光柱到达光电检测器模块15L和15R处，该竖直光柱可以例如具有一个光电检测器像素的宽度，和在长度方向上至少部分沿着光电检测器阵列16a、16b、16c、16d或16e的像素列竖直跨越的长度。也就是说，像素列中的所有光电检测器像素或像素列的光电检测器像素的一部分可以接收光条。例如，在一个实例中，照射单元10的所有光源可以被用于生成扫描线SL/接收线RL。在这种情况下，接收线RL可以在长度方向上沿着整个像素列延伸。在另一实例中，可以仅使用光源的子集来生成扫描线SL/接收线RL。在这种情况下，接收线可以在长度方向上仅沿着像素列的一部分延伸。

在一些情况下，像素列和相邻的模拟读出电路可以从相同的光条(即，相同的接收线RL)接收光。

例如，这可以在所接收的光条的一部分照射在像素列与相邻的读出电路之间的区域上时发生。在这种情况下，另一检测器模块中与相邻的模拟读出电路位于相同接收区域中的像素列也将接收相同的接收线，并且将补偿该盲点。因此，检测器模块15L中的像素列可以被接收线RL的第一部分部分地照射，而检测器模块15R中的像素列可以被接收线RL的不同的第二部分部分地照射。使用图1C中的检测器模块15L和15R作为示例，当接收线RL照射在接收区域RA3和RA4之间的区域上时，像素列16b和像素列16e可以被接收线RL部分地照射。

另一方面，如果部分竖直扫描线SL由照射单元10生成，如上所述，则光电检测器阵列15a的仅部分像素列可以在长度方向上被照射。

每个光电检测器阵列16a-16e被配置为生成用于基于反射光生成环境的3D图(例如，经由TOF计算和处理)的测量信号(电信号)。例如，如上所述，每个光电检测器阵列16a-16e可以是光电二极管的一维阵列或能够检测和测量光并且从其生成电信号的其他光检测组件。每个接收像素发射短电脉冲，该短电脉冲由相应的模拟读出电路17a、17b、17c、17d或17e读出。

然后，通过电信号放大器放大从模拟读出电路17a、17b、17c、17d或17e读出的每个信号。比较器IC识别脉冲并且向TDC发送数字信号以停止计时器。TDC使用时钟频率来校准每个测量。TDC将启动和停止数字信号之间的差分时间的串行数据发送给微控制器，微控制器过滤掉任何错误读数，对多个时间测量求平均，并且计算在该特定场位置处到目标的距离。微控制器可以在照射单元10处触发下一光脉冲以扫描新的场位置。通过在不同方向上发射连续光脉冲，区域可以被扫描，三维图像可以被生成，并且该区域内的对象可以被检测。

虽然未示出，但是LIDAR扫描系统100的接收器还可以包括数字微镜器件(DMD)和辅助光学器件(例如，透镜、全内反射(TIR)棱镜或分束器)。这些器件被配置为最初通过透镜系统14L或14R接收反射光，并且将所接收的反射光重定向朝向检测器模块15L或15R。例如，DMD将首先接收从透镜系统反射的光脉冲，并且将所接收的反射光通过辅助光学器件(例如，透镜、全内反射(TIR)棱镜或分束器)偏转到检测器模块15L或15R上。在这种情况下，检测器模块15L和15R仍然将接收竖直光柱RL，如上所述。

图2示出了根据一个或多个实施例的LIDAR系统的接收器200的平面图和横截面图的混合。接收器200包括在平面图中示出的两个透镜系统14L和14R(即，通过其x轴切割)和在横截面图中示出的两个检测器模块15L和15R(即，通过其y轴切割)。检测器模块15L包括光电检测器阵列16b和模拟读出电路17b，而检测器模块15R包括两个光电检测器阵列16d和16e以及两个模拟读出电路17d和17e。

LIDAR接收器200被配置为从多个接收方向接收反射光束，被示出为进入LIDAR接收器200的反射光。

检测器模块15L被光学耦合到透镜系统14L，透镜系统14L被配置为向检测器模块15L的多个接收区域RA1-RA5传输反射光束，其中接收区域RA3和RA4被示出。类似地，检测器模块15R被光学耦合到透镜系统14R，透镜系统14R被配置为向检测器模块15R的多个接收区域RA1-RA5传输反射光束，其中接收区域RA2-RA5被示出。

多个接收区域RA1-RA5中的每个对应于不同组接收方向。例如，接收区域RA1位于透镜系统14L和透镜系统14R的后侧，这使得其从第一组接收方向(未示出)接收反射光。也就是说，当接收器200(即，通过两个透镜系统14L和14R)从第一组接收方向接收反射光时，反射光束将被入射在两个检测器模块15L和15R的接收区域RA1上。在该示例中，没有元件被设置在接收区域RA1处。然而，在其他应用中，光电检测器阵列或模拟读出电路可以被设置在接收区域RA1中。这适用于接收区域为“空”的所有示例。

接收区域RA2位于透镜系统14L和透镜系统14R的后侧，这使得其从第二组接收方向RD2接收反射光。也就是说，当接收器200(即，通过两个透镜系统14L和14R)从第二组接收方向RD2接收反射光时，反射光束将被入射在两个检测器模块15L和15R的接收区域RA2上。在这种情况下，反射光束将被入射在检测器模块15R的光电检测器阵列16d上，并且模拟读出电路17d将读出由光电检测器阵列16d生成的电信号。

接收区域RA3位于透镜系统14L和透镜系统14R的后侧，这使得其从第三组接收方向RD3接收反射光。也就是说，当接收器200(即，通过两个透镜系统14L和14R)从第三组接收方向RD3接收反射光时，反射光束将被入射在两个检测器模块15L和15R的接收区域RA3上。在这种情况下，反射光束将被入射在检测器模块15L的光电检测器阵列16b上和检测器模块15R的模拟读出电路17d上。模拟读出电路17b将读出由光电检测器阵列16b生成的电信号。

接收区域RA4位于透镜系统14L和透镜系统14R的后侧，这使得其从第四组接收方向RD4接收反射光。也就是说，当接收器200(即，通过两个透镜系统14L和14R)从第四组接收方向RD4接收反射光时，反射光束将被入射在两个检测器模块15L和15R的接收区域RA4上。在这种情况下，反射光束将被入射在检测器模块15R的光电检测器阵列16e上和检测器模块15L的模拟读出电路17b上。模拟读出电路17e将读出由光电检测器阵列16e生成的电信号。

接收区域RA5位于透镜系统14L和透镜系统14R的后侧，这使得其从第五组接收方向(未示出)接收反射光。也就是说，当接收器200(即，通过两个透镜系统14L和14R)从第五组接收方向接收反射光时，反射光束将被入射在两个检测器模块15L和15R的接收区域RA5上。在这种情况下，反射光束将被入射在检测器模块15R的模拟读出电路17e上。

在该示例中，模拟读出电路17b的位置导致检测器模块15L的盲点，因为模拟读出电路17b不是光敏器件。另外，模拟读出电路17d和17e的位置导致检测器模块15R的盲点。然而，由于每个光电检测器中的模拟读出电路位于不同的接收区域中，因此检测器模块15L中的光电检测器能够补偿检测器模块15R中的盲点，反之亦然。因此，在检测器模块15L的盲点或检测器模块15R的盲点中的第一盲点处接收反射光束，与在检测器模块15R的盲点或检测器模块15L的盲点中的第二盲点处接收反射光束是互斥的。

图3示出了根据一个或多个实施例的LIDAR系统的接收器300的平面图和横截面图的混合。接收器300包括在平面图中示出的两个透镜系统14L和14R(即，通过其x轴切割)和在横截面图中示出的两个检测器模块15L和15R(即，通过其y轴切割)。检测器模块15L包括光电检测器阵列16a、16b和16c以及模拟读出电路17a、17b和17c，其中元件16a、17a、16b、17b和16c区域分别位于接收区域RA1-RA5中。在该示例中，模拟读出电路17c不位于接收区域中。另外，检测器模块15R包括两个光电检测器阵列16d和16e以及两个模拟读出电路17d和17e，其中元件16d、17d、16e和17e分别位于接收区域RA2-RA5中。在该示例中，检测器模块15R的接收区域RA1不包括元件。

此外，如参考图2类似地描述的，图3中所示的多个接收区域RA1-RA5中的每个分别对应于不同组接收方向RD1-RD5。光电检测器阵列被布置在接收区域RA1-RA5内，这使得当反射光束被入射在检测器模块之一中的模拟读出电路之一(例如，模拟读出电路17a、17b、17d或17e)上时，位于另一检测器模块中的光电检测器阵列(例如，光电检测器阵列16b、16c、16d或16e)也接收反射光束。因此，由模拟读出电路创建的盲点可以由位于另一检测器模块中的光电检测器阵列补偿。

基于图3中所示的接收器300，检测器模块15L被光学耦合到透镜系统14L，其中透镜系统14L被配置为向检测器模块15L的多个接收区域RA1-RA5传输反射光束。多个接收区域RA1-RA5中的每个对应于反射光束的不同组接收方向RD1-RD5。此外，检测器模块15L包括第一多个光电检测器阵列和沿着第一方向(即，x方向)与第一多个光电检测器阵列交错的第一多个模拟读出IC，其中第一多个模拟读出IC中的每个读出IC被耦合到第一多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。

类似地，检测器模块15R被光学耦合到透镜系统14R，其中透镜系统14R被配置为向检测器模块15R的多个接收区域RA1-RA5传输反射光束。多个接收区域RA1-RA5中的每个对应于反射光束的不同组接收方向RD1-RD5。此外，检测器模块15R包括第二多个光电检测器阵列和沿着第一方向(即，x方向)与第二多个光电检测器阵列交错的第二多个模拟读出IC，其中第二多个模拟读出IC中的每个读出IC被耦合到第二多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。

图4示出了根据一个或多个实施例的LIDAR系统的接收器400的平面图。接收器400包括两个透镜系统14L和14R，每个透镜系统分别被设置在两个检测器模块15L和15R上。透镜系统14L和14R用虚线示出，以证明它们对所接收的反射光的透射性。因此，所接收的反射光由透镜系统14L和14R接收，并且通过其被透射到检测器模块15L和15R。

检测器模块15L被光学耦合到透镜系统14L，其中透镜系统14L被配置为向检测器模块15L的多个接收区域透射反射光束。类似于上述实施例，多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向。

检测器模块15L包括第一子检测器模块18L，第一子检测器模块18L具有第一多个光电检测器阵列和沿着第一方向(即，x方向)与第一多个光电检测器阵列交错的第一多个模拟读出电路，其中第一多个模拟读出电路中的每个被耦合到第一多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。第一多个光电检测器阵列和第一多个模拟读出电路各自被布置在检测器模块15L的多个接收区域中的不同接收区域中。

检测器模块15R被光学耦合到透镜系统14R，其中透镜系统14R被配置为向检测器模块15R的多个接收区域透射反射光束。类似于上述实施例，多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向。

检测器模块15R包括第一子检测器模块18R，第一子检测器模块18R具有第二多个光电检测器阵列和沿着第一方向(即，x方向)与第二多个光电检测器阵列交错的第二多个模拟读出电路，其中第二多个模拟读出电路中的每个被耦合到第二多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。第二多个光电检测器阵列和第二多个模拟读出电路各自被布置在检测器模块15R的多个接收区域中的不同接收区域中。

此外，检测器模块15L包括第二子检测器模块19L，第二子检测器模块19L具有第三多个光电检测器阵列和沿着第一方向(即，x方向)与第三多个光电检测器阵列交错的第三多个模拟读出电路，其中第三多个模拟读出电路中的每个被耦合到第三多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。此外，第三多个光电检测器阵列和第三多个模拟读出电路相对于第一多个光电检测器阵列和第一多个模拟读出电路在第一方向(即，x方向)上移位，这使得第一多个光电检测器阵列被布置为与第三多个模拟读出电路在与第一方向(即，x方向)正交的第二方向(即，y方向)上相邻。

此外，检测器模块15R包括第二子检测器模块19R，第二子检测器模块19R具有第四多个光电检测器阵列和沿着第一方向(即，x方向)与第四多个光电检测器阵列交错的第四多个模拟读出电路，其中第四多个模拟读出电路中的每个被耦合到第四多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。此外，第四多个光电检测器阵列和第四多个模拟读出电路相对于第二多个光电检测器阵列和第二多个模拟读出电路在第一方向(即，x方向)上移位，这使得第四多个光电检测器阵列被布置为与第二多个模拟读出电路在与第一方向(即，x方向)正交的第二方向(即，y方向)上相邻。

基于这种布置，第一子检测器18L和18R被布置为使得其光检测器阵列补偿由位于相应接收区域中的模拟读出电路产生的另一光电检测器阵列的盲点。同样地，第二子检测器19L和19R被布置为使得其光检测器阵列补偿由位于相应接收区域中的模拟读出电路产生的另一光电检测器阵列的盲点。

在该示例中，第一多个光电检测器阵列各自在第一方向上具有第一宽度，第二多个光电检测器阵列各自在第一方向上具有第二宽度，第一多个光电检测器阵列之间的间隙各自在第一方向上具有等于或小于第二宽度的第三宽度，并且第二多个光电检测器阵列之间的间隙各自在第一方向上具有等于或小于第一宽度的第四宽度。

此外，第一多个光电检测器阵列和第一多个模拟读出电路各自被布置在第一检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中，并且第二多个光电检测器阵列和第二多个模拟读出电路各自被布置在第二检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中。具体地，第一多个光电检测器阵列被布置在第一检测器模块的多个接收区域的第一子集中，该第一子集与布置有第二多个模拟读出电路的第二检测器模块的多个接收区域的第一子集相对应，并且第二多个光电检测器阵列被布置在第二检测器模块的多个接收区域的第二子集中，该第二子集与布置有第一多个模拟读出电路的第一检测器模块的多个接收区域的第二子集相对应。

一种从多个接收方向接收反射光束的方法，该方法由LIDAR系统实现，该方法可以包括：在第一透镜系统和第二透镜系统处接收反射光束；通过第一透镜系统向第一检测器模块的多个接收区域传输所接收的反射光束，其中第一检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向，其中第一检测器模块包括第一光电检测器阵列和耦合到第一光电检测器阵列的第一模拟读出IC，并且其中第一光电检测器阵列和第一模拟读出IC各自被布置在第一检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中；以及通过第二透镜系统向第二检测器模块的多个接收区域传输所接收的反射光束，其中第二检测器模块的多个接收区域中的每个接收区域对应于反射光束的不同组接收方向，其中第二检测器模块包括第二光电检测器阵列和耦合到第二光电检测器阵列的第二模拟读出IC，并且其中第二光电检测器阵列和第二模拟读出IC各自被布置在第二检测器模块的多个接收区域中的不同接收区域中。

尽管本文所述的实施例涉及具有镜子的MEMS装置，但是应当理解，其他实现可以包括除了MEMS镜装置或其他MEMS振荡结构之外的光学装置。另外，尽管已经在装置的上下文中描述了一些方面，但是显然这些方面也表示对相应方法的描述，其中块或装置对应于方法步骤或方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中描述的方面也表示对相应装置的相应块或项目或特征的描述。一些或所有方法步骤可以由(或使用)硬件装置执行，例如微处理器、可编程计算机或电子电路。在一些实施例中，这些方法步骤中的一个或多个可以由这样的装置执行。

根据某些实现要求，本文中提供的实施例可以用硬件或软件实现。实现可以使用其上存储有电子可读控制信号的数字存储介质来执行，例如软盘、DVD、蓝光、CD、ROM、PROM、EPROM、EEPROM或FLASH存储器，这些介质与可编程计算机系统协作(或能够与其协作)，从而执行相应的方法。因此，数字存储介质可以是计算机可读的。

指令可以由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或其他等效的集成或分立逻辑电路。因此，本文中使用的术语“处理器”指的是任何前述结构或适合于实现本文所述技术的任何其他结构。另外，在一些方面，本文所述的功能可以在专用硬件和/或软件模块内提供。而且，这些技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完全实现。

上述示例性实施例仅是说明性的。应当理解，本文所述的布置和细节的修改和变化对于本领域技术人员而言将是很清楚的。因此，意图仅受到即将发生的专利权利要求的范围的限制，而不受通过本文中的实施例的描述和解释所呈现的具体细节的限制。

Claims (26)

1.一种光检测和测距(LIDAR)接收器，被配置为从多个接收方向接收反射光束，所述LIDAR接收器包括：

第一透镜系统；

第一检测器模块，光学耦合到所述第一透镜系统；

其中所述第一透镜系统被配置为：向所述第一检测器模块的多个接收区域传输所述反射光束，其中所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的每个接收区域对应于所述反射光束的一不同组接收方向，以及

其中所述第一检测器模块包括第一光电检测器阵列和耦合到所述第一光电检测器阵列的第一模拟读出集成电路(IC)，其中所述第一光电检测器阵列和所述第一模拟读出IC各自被布置在所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中，

第二透镜系统，与所述第一透镜系统相邻；以及

第二检测器模块，光学耦合到所述第二透镜系统；

其中所述第二透镜系统被配置为：向所述第二检测器模块的多个接收区域传输所述反射光束，其中所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的每个接收区域对应于所述反射光束的一不同组接收方向，以及

其中所述第二检测器模块包括第二光电检测器阵列和耦合到所述第二光电检测器阵列的第二模拟读出IC，其中所述第二光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC各自被布置在所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中。

2.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC根据第一组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第一组接收方向被接收时，入射在所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC二者上，并且所述第二光电检测器阵列和所述第一模拟读出IC根据第二组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第二组接收方向被接收时，入射在所述第二光电检测器阵列和所述第一模拟读出IC二者上。

3.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC根据第一组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第一组接收方向被接收时，入射在所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC二者上，所述第二光电检测器阵列根据第二组接收方向被布置，并且所述第一模拟读出IC根据第三组接收方向被布置。

4.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC分别被布置在与第一组接收方向相对应的所述第一检测器模块和所述第二检测器模块的第一接收区域中，以及

所述第二光电检测器阵列和所述第一模拟读出IC分别被布置在与第二组接收方向相对应的所述第一检测器模块和所述第二检测器模块的第二接收区域中。

5.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC分别被布置在与第一组接收方向相对应的所述第一检测器模块和所述第二检测器模块的第一接收区域中，以及

所述第二光电检测器阵列被布置在与第二组接收方向相对应的所述第二检测器模块的第二接收区域中，其中所述第一检测器模块的第二接收区域对应于所述第二组接收方向，

所述第一模拟读出IC被布置在与第三组接收方向相对应的所述第一检测器模块的第三接收区域中。

6.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中所述第一检测器模块的所述多个接收区域和所述第二检测器模块的所述多个接收区域彼此具有一对一的对应关系，使得所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的每个接收区域接收所述反射光束，与此同时所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的相应接收区域接收所述反射光束。

7.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一检测器模块的所述多个接收区域根据第一空间布置被布置在所述第一透镜系统的背侧，

所述第二检测器模块的所述多个接收区域根据第二空间布置被布置在所述第二透镜系统的背侧，以及

所述第一空间布置和所述第二空间布置是相同的。

8.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一模拟读出IC的位置导致所述第一检测器模块的第一盲点，

所述第二模拟读出IC的位置导致所述第二检测器模块的第二盲点，以及

在所述第一盲点或所述第二盲点中的第一个盲点处接收所述反射光束与在所述第一盲点或所述第二盲点中的第二个盲点处接收所述反射光束是互斥的。

9.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中：

所述第二检测器模块包括第三光电检测器阵列和耦合到所述第三光电检测器阵列的第三模拟读出IC，以及

与所述第二光电检测器阵列、所述第二模拟读出IC、以及彼此相比，所述第三光电检测器阵列和所述第三模拟读出IC各自被布置在所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中。

10.根据权利要求9所述的LIDAR接收器，其中所述第二模拟读出IC位于所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的、被插入在所述第二光电检测器阵列与所述第三光电检测器阵列之间的接收区域中。

11.根据权利要求9所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一光电检测器阵列、所述第二光电检测器阵列和所述第三光电检测器阵列具有第一宽度，以及

所述第二光电检测器阵列与所述第三光电检测器阵列之间的间隙具有等于或小于所述第一宽度的第二宽度。

12.根据权利要求9所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC根据第一组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第一组接收方向被接收时，入射在所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC二者上，以及

所述第一模拟读出IC和所述第三光电检测器阵列根据第二组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第二组接收方向被接收时，入射在所述第一模拟读出IC和所述第三光电检测器阵列二者上。

13.根据权利要求9所述的LIDAR接收器，其中所述第一检测器模块包括第四光电检测器阵列和耦合到所述第四光电检测器阵列的第四模拟读出IC，其中与所述第一光电检测器阵列、所述第一模拟读出IC、以及彼此相比，所述第四光电检测器阵列和所述第四模拟读出IC各自被布置在所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中。

14.根据权利要求13所述的LIDAR接收器，其中所述第一模拟读出IC位于所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的、被插入在所述第一光电检测器阵列与所述第四光电检测器阵列之间的接收区域中。

15.根据权利要求14所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一光电检测器阵列、所述第二光电检测器阵列、所述第三光电检测器阵列和所述第四光电检测器阵列具有第一宽度，以及

所述第一光电检测器阵列与所述第二光电检测器阵列之间的间隙以及所述第二光电检测器阵列与所述第三光电检测器阵列之间的间隙均具有等于或小于所述第一宽度的第二宽度。

16.根据权利要求13所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC根据第一组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第一组接收方向被接收时，入射在所述第一光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC二者上，以及

所述第一模拟读出IC和所述第三光电检测器阵列根据第二组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第二组接收方向被接收时，入射在所述第一模拟读出IC和所述第三光电检测器阵列二者上。

17.根据权利要求16所述的LIDAR接收器，其中所述第三模拟读出IC和所述第四光电检测器阵列根据第三组接收方向被布置，使得所述反射光束当从所述第三组接收方向被接收时，入射在所述第三模拟读出IC和所述第四光电检测器阵列二者上。

18.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中所述第一透镜系统和所述第二透镜系统是相同的。

19.根据权利要求1所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一光电检测器阵列和所述第二光电检测器阵列各自是被配置为基于所述反射光束生成电信号的单列像素，

所述第一模拟读出IC包括第一多个输出通道，所述第一多个输出通道中的每个输出通道被固定地耦合到所述第一光电检测器阵列的所述像素的相应像素，以从所述相应像素中读出所述电信号，以及

所述第二模拟读出IC包括第二多个输出通道，所述第二多个输出通道中的每个输出通道被固定地耦合到所述第二光电检测器阵列的所述像素的相应像素，以从所述相应像素中读出所述电信号。

20.一种光检测和测距(LIDAR)接收器，被配置为从多个接收方向接收反射光束，所述LIDAR接收器包括：

第一透镜系统；

第一检测器模块，光学耦合到所述第一透镜系统；

其中所述第一透镜系统被配置为：向所述第一检测器模块的多个接收区域传输所述反射光束，其中所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的每个接收区域对应于所述反射光束的一不同组接收方向，以及

其中所述第一检测器模块包括：第一多个光电检测器阵列和沿着第一方向与所述第一多个光电检测器阵列交错的第一多个模拟读出集成电路(IC)，其中所述第一多个模拟读出IC中的每个模拟读出IC被耦合到所述第一多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列，

第二透镜系统，与所述第一透镜系统相邻；以及

第二检测器模块，光学耦合到所述第二透镜系统；

其中所述第二透镜系统被配置为：向所述第二检测器模块的多个接收区域传输所述反射光束，其中所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的每个接收区域对应于所述反射光束的一不同组接收方向。

21.根据权利要求20所述的LIDAR接收器，其中

所述第二检测器模块包括：第二多个光电检测器阵列和沿着所述第一方向与所述第二多个光电检测器阵列交错的第二多个模拟读出IC，其中所述第二多个模拟读出IC中的每个模拟读出IC被耦合到所述第二多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列。

22.根据权利要求21所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一多个光电检测器阵列每个在所述第一方向上具有第一宽度，

所述第二多个光电检测器阵列每个在所述第一方向上具有第二宽度，

所述第一多个光电检测器阵列之间的间隙每个在所述第一方向上具有等于或小于所述第二宽度的第三宽度，以及

所述第二多个光电检测器阵列之间的间隙每个在所述第一方向上具有等于或小于所述第一宽度的第四宽度。

23.根据权利要求21所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一多个光电检测器阵列和所述第一多个模拟读出IC各自被布置在所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中，以及

所述第二多个光电检测器阵列和所述第二多个模拟读出IC各自被布置在所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中。

24.根据权利要求21所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一多个光电检测器阵列被布置在所述第一检测器模块的所述多个接收区域的第一子集中，所述第一子集与布置有所述第二多个模拟读出IC的所述第二检测器模块的所述多个接收区域的第一子集相对应，以及

所述第二多个光电检测器阵列被布置在所述第二检测器模块的所述多个接收区域的第二子集中，所述第二子集与布置有所述第一多个模拟读出IC的所述第一检测器模块的所述多个接收区域的第二子集相对应。

25.根据权利要求21所述的LIDAR接收器，其中：

所述第一检测器模块包括：第三多个光电检测器阵列和沿着所述第一方向与所述第三多个光电检测器阵列交错的第三多个模拟读出IC，其中所述第三多个模拟读出IC中的每个模拟读出IC被耦合到所述第三多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列，

所述第三多个光电检测器阵列和所述第三多个模拟读出IC相对于所述第一多个光电检测器阵列和所述第一多个模拟读出IC在所述第一方向上移位，使得所述第一多个光电检测器阵列被布置为与所述第三多个模拟读出IC在与所述第一方向正交的第二方向上相邻，

所述第二检测器模块包括：第四多个光电检测器阵列和沿着所述第一方向与所述第四多个光电检测器阵列交错的第四多个模拟读出IC，其中所述第四多个模拟读出IC中的每个模拟读出IC被耦合到所述第四多个光电检测器阵列中的不同光电检测器阵列，以及

所述第四多个光电检测器阵列和所述第四多个模拟读出IC相对于所述第二多个光电检测器阵列和所述第二多个模拟读出IC在所述第一方向上移位，使得所述第四多个光电检测器阵列被布置为与所述第二多个模拟读出IC在所述第二方向上相邻。

26.一种从多个接收方向接收反射光束的方法，所述方法由光检测和测距(LIDAR)系统实现，所述方法包括：

在第一透镜系统和第二透镜系统处接收所述反射光束；

通过第一透镜系统向第一检测器模块的多个接收区域传输所接收的反射光束，其中所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的每个接收区域对应于所述反射光束的不同组接收方向，其中所述第一检测器模块包括：第一光电检测器阵列和耦合到所述第一光电检测器阵列的第一模拟读出集成电路(IC)，并且其中所述第一光电检测器阵列和所述第一模拟读出IC各自被布置在所述第一检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中；以及

通过第二透镜系统向第二检测器模块的多个接收区域传输所接收的反射光束，其中所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的每个接收区域对应于所述反射光束的不同组接收方向，其中所述第二检测器模块包括：第二光电检测器阵列和耦合到所述第二光电检测器阵列的第二模拟读出IC，并且其中所述第二光电检测器阵列和所述第二模拟读出IC各自被布置在所述第二检测器模块的所述多个接收区域中的不同接收区域中。

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