CN112074759A - 具有多个发射器和多个接收器的光探测和测距传感器以及相关联的系统和方法 - Google Patents

具有多个发射器和多个接收器的光探测和测距传感器以及相关联的系统和方法 Download PDF

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Abstract

描述了与光检测和测距(LIDAR)应用相关联的系统和技术。在一个代表性方面，公开了可用来实施封装半导体设备的技术。该设备包括：基板；二极管管芯，其由基板承载并定位成发射电磁能量束；以及壳体，其联接到基板以围绕二极管管芯。该壳体包括开口或透明区域，以允许从二极管管芯发射的电磁能量束穿过该壳体。

Description

具有多个发射器和多个接收器的光探测和测距传感器以及相 关联的系统和方法
技术领域
本公开总体上涉及环境感测，并且更具体地，涉及与光检测和测距(LIDAR)应用相关联的部件、系统和技术。
背景技术
随着智能机械(例如机器人)性能的不断提高和成本的降低，智能机械现在被广泛地应用于许多领域。代表性的任务包括农作物监视、房地产摄影、建筑物和其它结构的检查、火灾和安全任务、边界巡逻和产品交付等等。对于障碍物检测以及其它功能，智能机械配备障碍物检测和周围环境扫描装置是有益的。光检测和测距(LIDAR，也称为“光雷达”)提供可靠且精确的检测。然而，为了获得外部环境的准确模型，LIDAR系统需要来自环境的高质量数据信号。这种要求会增加制造LIDAR系统的光学部件和电子部件的复杂性和成本。因此，仍然需要用于实施由智能机械和其它装置承载的LIDAR系统的改进技术。
发明内容
本公开涉及与光检测和测距(LIDAR)系统相关联的部件、系统和技术。
在一个代表性方面，公开了一种封装半导体设备。该设备包括：基板；二极管管芯，该二极管管芯由基板承载并定位成发射电磁能量束；以及壳体，该壳体联接到基板以封闭二极管管芯。该壳体包括开口或透明区域，以允许从二极管管芯发射的电磁能量束穿过该壳体。
在另一代表性方面，公开了一种电磁能发射设备。该设备包括：源模块，该源模块包括基板；以及由基板承载的多个二极管管芯。各个二极管管芯包括定位成发射电磁能量束的发射表面。该设备还包括联接到基板以封闭所述多个二极管管芯的壳体。该壳体包括开口或透明区域，以允许从所述多个二极管管芯发射的多个电磁能量束穿过该壳体。该设备还包括准直器模块，该准直器模块位于所述多个电磁能量束的路径中，以对所述多个电磁能量束进行准直。
在另一代表性方面，公开了一种电磁能接收设备。该设备包括准直器模块，该准直器模块被定位成接收由外部环境中的一个或多个对象反射的电磁能量束，并产生准直电磁能量束。该设备还包括接收器模块，该接收器模块包括基板和联接到基板的多个半导体接收器单元。各个半导体接收器单元被定位成接收相应的准直电磁能量束，并将来自相应的准直电磁能量束的光信号转换成电信号。所述多个半导体接收器单元被相对于准直器模块的焦面定位。
在另一代表性方面，公开了一种电磁能传感器装置。该传感器装置包括源模块，该源模块包括第一基板和多个二极管发射器，所述多个二极管发射器联接到第一基板以发射多个电磁能量束。传感器装置还包括接收器模块，该接收器模块包括第二基板和联接到第二基板的多个半导体接收器单元，其中各个半导体接收器单元被定位成接收来自外部环境中的一个或多个对象的相应的反射电磁能量束，并将来自多个反射电磁能量束的光信号转换成电信号。
在另一代表性方面，公开了一种电磁能传感器装置。该装置包括源模块，该源模块包括第一基板和由第一基板承载的多个二极管管芯。各个二极管管芯包括发射电磁能量束的发射表面。该装置包括壳体，该壳体联接到第一基板，以封闭所述多个二极管管芯。该壳体包括开口或透明区域，以允许从所述多个二极管管芯发射的多个电磁能量束穿过该壳体。该装置还包括反射器模块，该反射器模块被定位成反射所述多个电磁能量束，以产生多个反射电磁能量束。该装置包括准直器模块，该准直器模块被定位成对所述多个反射电磁能量束进行准直，以产生相应的出射电磁能量束。该装置还包括接收器模块，该接收器模块包括第二基板和联接到第二基板的多个半导体接收器单元。接收器模块被定位成接收由外部环境中的一个或多个对象反射的多个返回电磁能量束，并将来自所述多个返回电磁能量束的光信号转换成电信号。
在另一代表性方面，公开了一种用于制造电磁能发射器的方法。该方法包括将第一二极管管芯附接到第一承载体的一侧，以及将第二二极管管芯附接到第一承载体的相反侧，以使得第一二极管管芯的发射区域和第二二极管管芯的发射区域之间的距离大致等于第一承载体的厚度。
在另一代表性方面，公开了一种电磁能传感器设备。该设备包括源模块和反射器模块，该源模块包括一个或多个二极管，所述一个或多个二极管被定位成发射一个或多个电磁能量束，该反射器模块被定位成接收和反射所述一个或多个电磁能量束。源模块和反射器模块一起发射多个出射电磁能量束。该设备还包括接收器模块，该接收器模块包括多个半导体接收器单元，所述多个半导体接收器单元被定位成接收由外部环境中的一个或多个对象反射的返回电磁能量束，并将来自返回电磁能量束的光信号转换成电信号。
在另一代表性方面，公开了一种用于校准电磁能传感器的方法，该电磁能传感器包括发射器组件、准直器模块和接收器组件。该方法包括从包括在接收器组件中的多个半导体接收器单元中选择接收器组件的参考单元，从包括在接收器组件中的多个二极管中选择发射器组件的参考二极管，调节接收器组件的位置，以使得接收器组件的参考单元与发射器组件的参考二极管对准。该方法还包括使接收器组件围绕一轴线转动，以获得接收器组件中的各个半导体接收器单元与发射器组件中的各个二极管之间的对应关系。该轴线穿过接收器组件的参考单元。
在又一代表性方面，公开了一种用于校准电磁能传感器的方法，该电磁能传感器包括发射器模块、接收器模块和准直器模块。该方法包括调节发射器模块的位置，以使得发射器模块中的二极管与准直器模块的轴线之间的距离至少近似地最小化，以及调节接收器模块的位置，以使得接收器模块中的各个半导体接收器单元与发射器模块中的各个二极管形成一一对应关系。
在附图、说明书和权利要求书中更详细地描述了上述和其它方面和实施方式。
附图说明
图1是具有根据本技术的一个或多个实施例配置的具有元件的代表性系统的示意图。
图2示出了根据本技术的一个或多个实施例可以使用的一些代表性设备。
图3A示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性传感器系统的示意图。
图3B示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性传感器系统的示意图。
图3C示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性传感器系统的示意图。
图3D示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的又一代表性传感器系统的示意图。
图4A示出了来自根据本技术的一个或多个实施例配置的射束转向模块的出射光束的代表性路径。
图4B示出了来自根据本技术的一个或多个实施例配置的射束转向模块的出射光束的另一代表性路径。
图4C示出了来自根据本技术的一个或多个实施例配置的射束转向模块的出射光束的另一代表性路径。
图4D示出了来自根据本技术的一个或多个实施例配置的射束转向模块的出射光束的又一代表性路径。
图5A是根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性多源发射器模块和相应的多单元接收器模块的示意图。
图5B是根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性多源发射器模块和相应的多单元接收器模块的示意图。
图6A是根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性多源发射器模块和相应的多单元接收器模块的示意图。
图6B是根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性多源发射器模块和相应的多单元接收器模块的示意图。
图6C示出了当使用单独的准直器时根据本技术的一个或多个实施例的各种孔径的示意图。
图7是根据本技术的一个或多个实施例配置的又一多源发射器模块和相应的多单元接收器模块的示意图。
图8A示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性二极管的侧视图。
图8B示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性二极管的端视图。
图8C示出了根据本技术的实施例配置的代表性二极管的俯视图。
图9A示出了根据本技术的实施例配置的代表性封装二极管的截面图。
图9B示出了根据本技术的实施例配置的代表性封装二极管的另一截面图。
图9C示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚联接到印刷电路板的基板的示例。
图9D示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚联接到印刷电路板的基板的另一示例。
图9E示出了根据本技术的实施例配置的以表面安装的方式安装在印刷电路板上的封装二极管的示例。
图9F示出了根据本技术的实施例配置的以表面安装的方式安装在印刷电路板上的封装二极管的另一示例。
图9G示出了根据本技术的实施例配置的另一代表性封装二极管。
图10A示出了根据本技术的实施例配置的另一代表性封装二极管。
图10B是示出根据本技术的实施例配置的用于提供二极管管芯的制造过程的示意图。
图10C示出了根据本技术的实施例配置的联接到二极管管芯的正侧的代表性散热器的侧视图。
图10D示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚联接到印刷电路板的基板的示例。
图10E示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚联接到印刷电路板的基板的另一示例。
图10F示出了根据本技术的实施例配置的以表面安装的方式安装在印刷电路板上的封装二极管的示例。
图10G示出了根据本技术的实施例配置的以表面安装的方式安装在印刷电路板上的封装二极管的另一示例。
图11A示出了根据本技术的实施例配置的代表性配置，以允许二极管管芯发射大致平行于基板的光束。
图11B示出了根据本技术的实施例配置的另一代表性配置，以允许二极管管芯发射大致平行于基板的光束。
图11C示出了根据本技术的实施例配置的又一代表性配置，以允许二极管管芯发射大致平行于基板的光束。
图12A示出了根据本技术的实施例配置的包含多个二极管管芯的代表性封装部件。
图12B示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的另一代表性封装部件。
图13A示出了根据本技术的实施例配置的被设计用于说明准直器模块的焦面的二极管管芯的代表性配置。
图13B示出了根据本技术的实施例配置的被设计用于说明准直器模块的焦面的二极管管芯的另一代表性配置。
图14A示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的另一代表性封装部件。
图14B示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的另一代表性封装部件。
图14C示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的又一代表性封装部件
图15A示出了根据本技术的实施例配置的与准直器模块的焦面相对应的二极管管芯的代表性配置。
图15B示出了根据本技术的实施例配置的被设计用于说明准直器模块的焦面的二极管管芯的另一代表性配置。
图15C示出了根据本技术的实施例配置的二极管管芯的又一代表性配置。
图15D示出了图15C所示的二极管管芯的代表性结构的相应俯视图。
图15E示出了根据本技术的实施例配置的联接到相应的控制电路部件的多个二极管管芯的另一代表性俯视图。
图16示出了根据本技术的实施例配置的代表性接收器模块的俯视图。
图17A示出了根据本技术的实施例的代表性配置中的与准直器模块的焦面1709对应地定位的半导体接收器单元。
图17B示出了根据本技术的实施例配置的被设计用于说明准直器模块的焦面的半导体接收器单元的另一代表性配置。
图18A示出了根据本技术的实施例配置的各个二极管管芯和各个接收单元之间的代表性对应关系。
图18B示出了根据本技术的实施例配置的各个二极管管芯和各个接收单元之间的另一代表性对应关系。
图19A是用于制造根据本技术的实施例配置的多源电磁能发射器的方法的流程图。
图19B是根据图19A所示的方法制造的多源电磁能发射器的示意图。
图20A是根据本技术的实施例的包括多单元接收器模块的阵列的晶片的示意图。
图20B是根据本技术的实施例配置的以晶片级封装的多单元接收器模块的示意图。
图21A示出了有效接收器的数量小于接收器的实际数量的情形。
图21B示出了有效接收器的数量小于接收器的实际数量的另一情形。
图21C示出了进一步减少有效接收器的数量的情形。
图21D示出了进一步减少有效接收器的数量的另一情形。
图22A示出了当以与正多边形相对应的方式定位实际接收器时减少接收器的有效数量的另一情形。
图22B示出了根据本技术的实施例配置的接收器的示意图，该接收器被定位成使得从相邻的元件到凸多边形的中心的多条延长线形成的角度彼此不同。
图22C示出了根据本技术的实施例配置的接收器的另一示意图，该接收器被定位成使得通过连接四个元件中的两个元件形成的所有线彼此不平行。
图23是根据本技术的实施例的用于校准电磁能传感器的方法的流程图。
图24A示出了根据图23所示方法的发射器侧的代表性校准过程。
图24B示出了根据图23所示方法的接收器侧的代表性校准过程。
图25是根据本技术的实施例的用于校准电磁能传感器的另一方法的流程图。
图26是示出了可以用于实施本公开技术的各个部分的计算机系统或其他控制装置的体系结构的代表性示例的框图。
具体实施方式
如上所述，对于智能机械来说，重要的是能够独立地检测障碍物和/或自动地进行规避操作。光探测和测距(LIDAR)是可靠且精确的检测技术。此外，与传统的图像传感器(例如，相机)不同，LIDAR可以通过检测到对象的深度或距离来获得三维信息。然而，当前LIDAR系统具有局限性。例如，在距激光发射器某距离内的能量密度通常由本地相关的安全策略或体制来调节。因此，使用各个激光发射器的LIDAR系统的检测范围会受到限制。此外，各个激光发射器可能不能生成适于获得外部环境的精确模型的密集数据集。因此，仍然需要用于实施LIDAR系统的改进技术，以在提高输入数据的质量的同时实现较低的制造成本。
在以下讨论中，阐述了许多具体细节以提供对本公开技术的透彻理解。在其他实施例中，可以在没有这些具体细节的情况下实践本文所介绍的技术。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本公开的元件，没有详细描述公知的特征，例如具体的制造技术。在本说明书中对“实施例”、“一个实施例”等的引用意味着所描述的特定的特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在本说明书中出现的这些短语不必都指相同的实施例。另一方面，这些引用也不一定是相互排斥的。此外，特定的特征、结构、材料或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中。而且，应当理解，附图中所示的各种实施例仅仅是说明性的表示，并且不必按比例绘制。
图1是具有根据本技术的一个或多个实施例配置的具有多个元件的代表性系统150的示意图。系统150包括设备160(例如，无人飞行器)和控制系统170。
设备160可以包括主体161(例如，机身)，其可承载搭载物162，例如，成像装置或光电扫描装置(例如，LIDAR装置)。在一些实施例中，搭载物162可以是相机(例如，摄像机和/或照相机)。相机可以对各种合适波段中的任何波段的波长敏感，该波段包括可视、紫外、红外和/或其他波段。搭载物162还可以包括其他类型的传感器和/或其他类型的货物(例如，包裹或其他可输送物)。在一些实施例中，搭载物162相对于主体161由承载机构163支撑。承载机构163可以允许搭载物162相对于主体161独立地定位。例如，承载机构163可以允许搭载物162围绕一根、两根、三根或更多根轴线转动。承载机构163还可以允许搭载物162沿着一根、两根、三根或更多根轴线线性地移动。用于转动或平移运动的轴线可以彼此正交或彼此不正交。这样，当搭载物162包括成像装置时，成像装置可以相对于主体161移动以拍摄、录制和/或追踪目标。
在一些实施例中，设备160可包括一个或多个推进单元180。所述一个或多个推进单元180可以使设备160能够相对于多达三个平移自由度和多达三个转动自由度移动，例如起飞、着陆、盘旋和在空中移动。在一些实施例中，推进单元180可以包括一个或多个转子。转子可以包括联接到轴上的一个或多个转子叶片。转子叶片和轴可由合适的驱动机构(例如马达)转动。尽管设备160的推进单元180被描述为基于螺旋桨的，并且可以具有四个转子，但是可以使用任何合适数量、类型和/或配置的推进单元。例如，转子的数量可以是一个、两个、三个、四个、五个或更多个。转子可以竖直地、水平地或相对于设备160成任何其它合适角取向。转子的角可以是固定的或可变的。推进单元180可以由任何合适的马达驱动，例如DC马达(例如，有刷或无刷)或AC马达。在一些实施例中，马达可以被配置成安装和驱动转子叶片。
设备160被配置成从控制系统170接收控制命令。在图1所示的实施例中，控制系统170包括在设备160上承载的一些部件和位于设备160外的一些部件。例如，控制系统170可以包括由设备160承载的第一控制器171和位于设备160的远程位置并经由通信链路176(例如，诸如基于射频(RF)的链路的无线链路)连接的第二控制器172(例如，人工操作的遥控器)。第一控制器171可以包括计算机可读介质173，其执行引导设备160的动作的指令，包括但不限于推进系统180和搭载物162(例如，相机)的操作。第二控制器172可以包括一个或多个输入/输出设备，例如显示和控制按钮。操作员操纵第二控制器172以远程控制设备160，并且经由第二控制器172所承载的显示器和/或其它接口装置接收来自设备160的反馈。在其它代表性实施例中，设备160可以自主地操作，在这种情况下，第二控制器172可以被去除，或者可以仅用于操控者覆盖功能。
设备160可以是可以用于各种实施例的若干合适类型的装置中的任何一种。图2示出了根据本技术的一个或多个实施例可以使用的一些代表性设备。该设备包括无人飞行器(UAV)202、有人飞行器204、自主轿车206、自平衡载具208、地面机器人210、智能可穿戴式装置212、虚拟现实(VR)头戴式显示器214和增强现实(AR)头戴式显示器216中的至少一者。该设备还可以包括载具，例如半自主轿车或允许环境感测以辅助驾驶的车辆。
为了允许设备的迅速移动，期望搭载物(例如，光电扫描装置)可以获得高密度空间数据以构建周围环境的精确模型。然而，在光电扫描装置中使用单源发射器可能难以实现这一点。
此外，本地规定通常对发射器的能量密度施加上限。例如，在发射器(多个发射器)的出口(多个出口)处和/或在距发射器(多个发射器)某距离内的光能量密度不可以超过阈值。该阈值可能对发射功率施加限制，从而限制光电扫描装置的检测范围。此外，现有光电扫描装置(例如，固态LIDAR系统)的部件效率也可能对检测范围产生负面影响。
本公开描述了能够发射多个电磁射束(例如，激光束)并检测多个返回信号的光电扫描装置。所述多个电磁射束可以在相同或不同方向上发射和/或引导。在根据所公开技术的实施例中，可以在任何特定时间点发射和检测多个信号，从而与使用各个发射器的装置相比，允许系统收集更密集和更均匀分布的空间数据。此外，与一些现有系统(例如，固态LIDAR系统)相比，通过在系统中采用射束转向模块，根据所公开技术的实施例可以利用更少的发射器(多个发射器)来实现相同水平的空间数据密度。
图3A示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性传感器系统300的示意图。传感器系统300可以基于测量光在传感器系统300和对象305之间行进的时间[即飞行时间(TOF)]来检测外部环境中的对象305的距离。传感器系统300包括多源发射器模块310。多源发射器模块310包括源模块301，该源模块301包括一个或多个二极管，所述一个或多个二极管定位成在视野(FOV)内发射一个或多个电磁能量束。每个电磁能量束可以是各个电磁能量脉冲或一系列电磁能量脉冲。在下面的讨论中，光发射器模块被用作源模块301的示例。例如，所述一个或多个二极管可以在源模块301的FOV内发射一个或多个光束。然而，注意，在传感器系统300中可以采用其他合适类型的电磁能量发射器来发射不同于光束的一个或多个电磁能量束。
如图3A所示，多源发射器模块310还包括反射器模块302，该反射器模块被定位成接收和反射所述一个或多个光束。源模块301与反射器模块302一起发出多个出射光束304。在一些实施例中，多源发射器模块310进一步包括准直器模块303，该准直器模块位于来自反射器模块302的多个反射光束的路径中，以产生多个出射光束。在一些实施例中，反射器模块302沿着准直器模块303的光轴定位，以使得光束可以更有效地被准直。在一些实施例中，反射器模块302沿着偏离准直器模块303的光轴的轴线定位，以减少可能被反射器模块302阻挡的返回光的量。
在某些实施例中，传感器系统300包括射束转向模块320，该射束转向模块包括一个或多个光学部件(例如，一个或多个透镜)，以将来自多源发射器模块310的所述多个出射光束转向相同或不同方向。例如，射束转向模块320可以包括光学元件312和马达314。光学元件312包括第一表面和第二、非平行表面。例如，光学元件312的厚度可以沿着一方向增加——其中，光学元件312的一端具有比另一端厚的厚度。在一些实施方式中，光学元件312包括透镜。马达314联接到光学元件312以驱动光学元件312围绕轴线309转动，用于将所述多个光束转向不同方向(例如第一方向308和第二方向308’)。在一些实施方式中，射束转向模块320可以包括第二光学元件313，该第二光学元件313被定位成围绕轴线309转动。第二光学元件313也由马达314驱动，并且可以以与第一光学元件312相同的速度或与第一光学元件312不同的速度转动。转动速度的差可产生不同的扫描模式。
图4A-4D示出了来自根据本技术的一个或多个实施例配置的射束转向模块的出射光束的一些代表性路径。根据射束转向模块中使用的光学部件，出射光束的路径可以是密集或稀疏的、规则的或不规则的。特别地，各个出射光束和轴线之间的角可以保持相同或者随时间而改变。例如，当轴线和各个光束之间的角保持相同时，出射光束的路径形成多个同心圆。作为另一示例，当轴线和各个光束之间的角随时间变化时，出射光束的路径形成如图4A-4C所示的各种不规则形状。在一些实施例中，射束转向模块320可以被定位成来回扫描所述多个出射光束。例如，射束转向模块320可以包括沿轴线(例如，该轴线可以是反射镜的侧部之一)振荡的扫描反射镜。如图4D所示，来自扫描反射镜的出射光束的路径形成彼此大致平行的多条线。
回到图3A，当沿第一方向308的出射光束照射到对象305时，反射光或散射光可以在大角上传播，并且仅一部分能量可被朝向传感器系统300反射。例如，返回光束306被导向准直器模块303(例如，通过射束转向模块320)。准直器模块303可以收集返回光束306并将其聚焦在接收器模块311上。准直器模块303可以包括至少透镜和/或反射镜。在一些实施例中，包括至少透镜和/或反射镜的第二、单独的准直器模块可以用于收集并聚焦从射束转向模块320朝向接收器模块311的返回光束。接收器模块311可以包括多个半导体接收器单元，所述多个半导体接收器单元被定位成接收返回光束306并将来自返回光束的光信号转换成电信号。
在一些实施例中，源模块301与反射器模块302之间的光路长度与源模块301与接收器模块311之间的光路长度大致相同，从而提高光束的准直质量。
图3B示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性传感器系统的示意图。在该实施例中，源模块331包括多个二极管，所述多个二极管被定位成在FOV内发射多个光束304。反射器模块332位于所述多个光束304的路径中。在一些实施例中，如图3B所示，反射器模块包括透明区域或开口333，以允许所述多个光束304穿过。准直器303然后将所述多个光束304对准并将其导向射束转向模块320。在一些实施例中，反射器模块333沿与准直器模块303的光轴不同的轴线定位，以使得可以通过准直器模块303对光束进行准直。
光束304通过准直器模块303进行准直，并由射束转向模块320转向外部环境。然后，来自外部环境中的所述一个或多个对象的返回光束306通过准直器模块303进行准直，并被反射器模块332朝向接收器模块334反射。例如，准直器模块303可以聚焦返回光束306并将变窄的光束导向反射器模块332，以使得光束可以被接收器模块334接收。
类似地，在一些实施例中，源模块331与反射器模块332之间的光路长度与源模块331与接收器模块334之间的光路长度大致相同，从而提高光束的准直质量。
图3C示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性传感器系统的示意图。在本实施例中，反射镜模块302包括第一扫描反射镜，该第一扫描反射镜振荡以产生多个出射光束。射束转向模块340包括联接到马达344的第二扫描反射镜341。马达344驱动第二扫描反射镜341振荡，以便将光束转向到外部环境。两个扫描反射镜302、341可以在相同方向或不同方向上振荡。
图3D示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的又一代表性传感器系统的示意图。在图3D所示的实施例中，光学元件312包括具有不对称形状的透镜。为了解决透镜的不均匀的重量分布，光学元件312包括稳定器351，以在光学元件312转动时保持其平衡。此外，为了避免阻挡和/或干扰返回光束306，反射器模块302可以远离光学元件312的轴线309定位，以使得来自源模块301的所述多个光束304可以被导向光学元件312的边缘。然而，反射器模块302不是太靠近光学元件312的边缘定位，从而避免所述多个光束304被稳定器351阻挡。
多源发射器可以使用各种光学配置，或使用产生多个光束的源模块来实施。在下列实施例中进一步描述了多源发射器和相关制造技术的细节。
图5A是根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性多源发射器模块500和相应的多单元接收器模块510的示意图。发射器模块500包括发射光束的各个二极管501和反射光束的反射器模块502。在该实施例中，反射器模块502包括反射表面(例如，各个反射镜)，其可以在小角范围内以高频率振荡(如箭头R所示)。反射器模块502可以联接到控制反射表面振荡的致动器。振荡使得反射表面在时间域中顺序地在不同方向(例如A、B和C)上反射来自各个二极管501的光束503。在一些实施例中，反射器模块502包括扫描反射镜，例如微机电系统(MEMS)扫描反射镜。在一些实施方式中，该反射镜可以在5度到10度的范围内振荡。
在一些实施例中，多源发射器模块520包括第一准直器模块505，该第一准直器模块位于源模块501和反射器模块502之间，以在反射器模块502接收光束503并在相同或不同方向发射光束之前，将光束503在特定方向上对准。
然后，所述多个光束可以被外部环境中的一个或多个对象反射。第二准直器504将从多个方向(例如，A′、B′和C′)到达的返回光束导向多单元接收器模块510，以获得用于构建外部环境的模型的信号。注意，穿过第二准直器504的光学中心的光束不改变方向。还应注意，多单元接收器模块510中的接收器单元位于与第二准直器504的焦面相对应的曲面上或其附近。因此，平行于A′的光束被准直到接收器单元550a，平行于B′的光束被准直到接收器单元550b，以及平行于C′的光束被类似地准直到接收器单元550c。
图5B是根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性多源发射器模块520和相应的多单元接收器模块510的示意图。发射器模块520包括发射光束的各个二极管501和反射光束的反射器模块512。在该实施例中，反射器模块512包括多个反射表面。每个表面被定位成反射来自二极管501的光束的至少一部分，并且产生在不同方向A、B和C上的反射光束。
在一些实施例中，多源发射器模块520包括第一准直器模块505，该第一准直器模块位于源模块501和反射器模块512之间，以在反射器模块512接收光束并在相同或不同方向发射光束之前将光束在一个方向上对准。
在一些实施例中，反射器模块512包括联接到微镜控制器的微镜阵列。控制器可以控制微镜的角位置，从而允许光束的更精确的校准。然后，光束被外部环境中的一个或多个对象反射。第二准直器504将来自外部环境的从多个方向(例如，A′、B′和C′)到达的返回光束导向多单元接收器模块510，以获得用于构建外部环境的模型的信号。
图6A是根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性多源发射器模块600和相应的多单元接收器模块510的示意图。在该实施例中，发射器模块600和接收器模块510共享相同的准直器模块601。反射器模块502包括可以在小角范围内以高频率振荡(如箭头R所示)的各个反射镜。多源发射器模块600还包括准直器模块601，该准直器模块位于来自反射器模块的多个反射光束的路径中。准直器模块601可以用于对来自反射器模块502的不同方向(例如，方向A、B和C)上的光束进行准直，以及将来自外部环境的不同方向(例如，方向A′、B′和C′)上的返回光束导向多单元接收器模块510。
图6B是根据本技术的一个或多个实施例配置的另一代表性多源发射器模块620和相应的多单元接收器模块510的示意图。反射器模块512包括多个反射表面。每个表面被定位成反射来自二极管501的光束的至少一部分，并将反射光束引导至不同方向。各个表面与多单元接收器模块512中的各个接收器单元具有一一对应关系。在一些实施例中，每个接收器单元和相应表面之间的距离通常与二极管501和相应表面之间的距离相同。
在图6A-6B所示的实施例中，发射器模块(600，620)和接收器模块510共享相同的准直器模块601。准直器模块601位于来自反射器模块的所述多个反射光束的路径中。准直器模块601可以用于对不同方向(例如，方向A、B和C)上的光束进行准直，以及将来自外部环境的不同方向(例如，方向A′、B′和C′)上的返回光束导向多单元接收器模块510。
通过共享准直器模块601，发射器模块610和接收器模块510可以被一体地组装，从而允许利用较少的零件更容易地制造传感器装置。在另一个有利的方面，共享准直器模块601还允许用于返回光束的较大孔径。在一些实施方式中，为了允许传感器装置的更紧凑设计，射束转向模块的孔径由准直器模块(多个准直器模块)的孔径(多个孔径)共享。图6C示出了根据本技术的一个或多个实施例的各种孔径的示意图，在所述一个或多个实施例中使用了单独的准直器。在图6C中，射束控制模块具有第一孔径631。使用两个单独的准直器模块；第一准直器模块的第二孔径633和第二准直器模块的第三孔径635被校准为在第一孔径631内。显然，第二孔径和第三孔径都小于第一孔径。通过共享准直器模块，准直器模块的孔径可以与射束转向模块的孔径631的尺寸相同，从而允许更多的返回光束被传感器装置捕获。
图7是根据本技术的一个或多个实施例配置的又一多源发射器模块700和相应的多单元接收器模块510的示意图。多源发射器模块700包括各个二极管501、准直器模块701和反射器模块702。在该实施例中，准直器模块701位于二极管501和反射器模块702之间，以在光束被反射器模块702反射之前对该光束进行准直。准直器模块701可以是微透镜阵列，以将光束引导到相同或不同的方向。例如，每个微透镜可以对来自二极管501的光的一部分进行准直。所述多个光束首先被反射器模块702反射以形成指向不同方向(例如，A、B和C)的所述多个出射光束。然后，出射光束被外部环境中的一个或多个对象反射。第二准直器模块703将来自外部环境的从多个方向(例如，A′、B′和C′)到达的返回光束导向多单元接收器模块510，以获得用于构建外部环境的模型的信号。
在图5A-7所示的实施例中，可以使用具有各种光学配置的单源发射器(例如，各个二极管)来产生多个光束。图8A-8C示出了根据本技术的一个或多个实施例配置的代表性二极管。二极管能够发射电磁能量束。图8A示出了代表性二极管800的侧视图。二极管800具有正侧801(例如，P-侧或阳极)和负侧802(例如，N-侧或阴极)。这两个侧一起允许光束803从发光区域804发射。图8B示出了二极管800的端视图，以及图8C示出了二极管800的俯视图。在图8A-8C所示的示例中，发射光束的区域可被定位成更靠近P-侧801。
在一些实施例中，单源发射器模块可以根据下面讨论的公开技术来封装，以获得合适的检测范围。在一些实施例中，多源发射器模块可以根据下面讨论的公开技术进行封装，以提供密集且较均匀分布的数据集，同时符合安全和/或能量规定。
如上所述，由每个二极管发射的能量密度通常由本地安全和/或功率规定来调节。同时，希望具有大的发射功率以实现更大的检测范围。为了符合安全和/或能量规定，同时提供期望的检测范围，来自二极管管芯的脉冲信号可以变窄——即，可以在更短的时间段内从二极管管芯发射相同量的能量。因此，发射器可以在不超过能量和/或安全规定的总能量密度限制的情况下实现每个脉冲信号的更高功率。
然而，脉冲越窄，由相关联的电路的电感引起的耗散能量越大，这可能是增加发射功率的重大障碍。另外，诸如分布电感的大电感可能延迟二极管管芯的响应时间，从而将窄脉冲信号扩展到不期望的宽脉冲信号。这可能成为增加传输功率的重大障碍。
因此，希望减小相关联的电路中的分布电感。目前，包括发光二极管的封装部件通常通过金属线联接到系统电路。发光二极管的相应控制电路通常位于封装部件的外部。这种配置可以引入大量的分布电感。本技术的实施例提供了可以用于减小相关联的控制电路和(一个或多个)发光二极管之间的距离，从而减小由电路引起的分布电感的技术。该技术还可以用于各种实施例中以实现更集成且紧凑的封装部件。
图9A-9B示出了根据本技术的实施例配置的代表性封装二极管900。图9A示出了代表性封装二极管900的横截面。封装二极管900包括基板901和由基板901(例如，经由承载件911)承载的二极管管芯902。二极管管芯被定位成发射电磁能量束906(例如激光束)。封装二极管900还包括联接到基板901以封闭二极管管芯902的壳体904。该壳体包括开口或透明区域905，以允许从二极管管芯发射的电磁能量束穿过壳体。在一些实施例中，从二极管管芯发射的电磁能量束直接穿过壳体904。电磁能量束还可以在穿过壳体904之前被其他的光学部件引导。
在一些实施例中，封装二极管900包括基板上的控制电路903以控制二极管管芯902。壳体904被定位成封闭二极管管芯902和控制电路903两者。控制电路903可以包括开关部件和/或驱动电路。开关部件可以用于接通/断开驱动电路，从而控制二极管管芯902。在一些实施方式中，控制电路903包括下列器件中的至少一个：场效应晶体管、电阻器或电容器。因为控制电路903与二极管管芯902封装在一起，所以控制电路的电感(例如分布电感)可以被配置成减少对二极管管芯902的响应时间的影响。
在一些实施例中，封装二极管900包括至少部分地覆盖壳体的开口或透明区域905的保护板907。在一些实施方式中，保护板907包括透明材料，以允许来自电磁能量束的至少98％的电磁能通过。在一些实施例中，壳体904包括金属材料。壳体904可以使用诸如注射成型等技术制造。
图9B示出包括用于承载二极管管芯902的承载体911的代表性封装二极管900的另一横截面。二极管管芯902的正侧(例如，阳极)使用导线912连接到基板901。因为导线912是细而窄的，所以可以有目的地放置导线912，以使得电磁能量束可以穿过壳体904的开口或透明区域905而不被阻挡。二极管管芯的负侧(例如，阴极)附接到承载体911以将二极管管芯电连接到系统电路。
在一些实施例中，承载体911包括用于将热从二极管管芯902传导至基板901的导热材料。例如，承载体911可以包括具有金属图案的金属陶瓷或硅材料。在一些实施方式中，承载体911可以包括附接到二极管管芯902以将热从二极管管芯传导到基板901的铜层913。
在一些实施例中，基板901经由一个或多个引脚联接到系统电路(例如，印刷电路板)。图9C示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚913联接到印刷电路板912的基板901的示例。印刷电路板912包括孔915以允许电磁能量束906穿过。图9D示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚913联接到印刷电路板922的基板901的另一示例。在该实施例中，电磁能量束906在与印刷电路板922相反的方向上发射。
在一些实施例中，基板901以表面安装的方式安装在系统电路上。目前，通常需要手工来焊接金属线以将基板联接到印刷电路板。使用表面安装技术，基板可以经由金属薄层自动地联接到印刷电路板，从而减小了制造过程中的人工工作量。图9E-9F示出了根据本技术的实施例配置的以表面安装的方式安装在印刷电路板(912、922)上的封装二极管900的两个示例。
图9G示出了根据本技术的实施例配置的另一代表性封装二极管950。封装二极管950包括在基板901的另一侧上的一个或多个控制电路部件953。通过将控制电路部件放置在基板901的所述另一侧上，可以减小控制电路部件953和相应的二极管902之间的距离，从而相应地减小分布电感。在一些实施例中，封装二极管950包括胶955(例如，紫外胶)，以保护基板901的所述另一侧上的控制电路953。
图9A-9B所示实施例的封装过程可以包括下列步骤：
步骤1.a：使用表面安装技术(SMT)将控制电路放置在基板上。
步骤1.b：使用芯片接合技术将铜层联接至承载体。如果承载体本身包括导热材料，则可以跳过该步骤。
步骤1.c：使用芯片接合技术(例如，利用导电胶)将二极管管芯的阴极联接到承载体。
步骤1.d：使用引线接合技术(例如，经由导线)将二极管管芯的阳极连接到承载体。
步骤1.d：使用表面安装技术将承载体放置在基板上，以使得二极管管芯的发光表面与壳体的开口或透明区域对准。
步骤1.f：使用表面安装技术将壳体放置在基板上。
图10A示出了根据本技术的实施例配置的另一代表性封装二极管1000。在该实施例中，封装二极管1000包括用于承载二极管管芯1002的多个散热器1001a、1001b。散热器1001a、1001b还将热从二极管管芯1002传递到基板1001。二极管管芯1002的正侧(例如，阳极)附接到第一散热器1001a，以及二极管管芯1002的负侧(例如，阴极)附接到第二散热器1001b。
在一些实施例中，第一散热器1001a具有比第二散热器1001b短的长度。在一个有利方面，不同长度的散热器允许电磁能量束1006穿过壳体1004的开口或透明区域。例如，如图10A所示，发射区域1008更靠近二极管管芯的一侧(例如，正侧)。通过将发射区域1008朝向较短的散热器1001a放置，来自二极管管芯1002的电磁能量束1006可以穿过壳体1004的开口或透明区域。在另一个有利方面，不同长度的散热器允许更容易的制造过程。例如，如图10B所示，多个二极管管芯1012可以放置在散热器材料层1011上。所述多个二极管管芯1012的负侧可以联接到散热器材料层1011，以允许所述多个二极管管芯1012的发射区域面向上。然后，可以将多件散热器材料1013放置到成对的二极管管芯1012上。组件1010可以沿多条线1014a、1014b、1014c切割，以获得由相应的多个散热器承载的多个单独的二极管管芯。注意，二极管管芯1012下面的散热器材料层1011和二极管管芯1012上面的热材料1013可以同时被切割，以允许散热器在两侧的切割端齐平，从而确保在散热器定位到基板上之后，电磁能量束可以大致垂直于基板发射。
在一些实施例中，散热器中可以包括铜或其它导电材料。散热器可以提供两种功能：将二极管管芯电连接到基板，以及将从二极管管芯产生的热传导到基板。
在一些实施例中，电磁能量束1006具有某发散角。因此，联接到二极管管芯的正侧的散热器可能需要凹槽以避免阻挡电磁能量束1006。图10C示出了根据本技术的实施例配置的联接到二极管管芯1002的正侧的代表性散热器1022的侧视图。在该实施例中，散热器1011包括凹槽1021，该凹槽被定位成允许从二极管管芯发射的电磁能量束1006穿过壳体的开口或透明区域。在一些实施方式中，联接到二极管的负侧的散热器不包括任何凹槽，使得可以简化制造工艺。
在一些实施例中，基板1001经由一个或多个引脚联接到系统电路(例如，印刷电路板)。图10D示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚1033联接到印刷电路板1032的基板1001的示例。印刷电路板1032包括孔1035，以允许电磁能量束1006通过。图10E示出了根据本技术的实施例配置的经由一个或多个引脚1033联接到印刷电路板1042的基板1001的另一示例。在该实施例中，电磁能量束1006沿与印刷电路板1042相反的方向发射。
在一些实施例中，基板1001以表面安装的方式安装在系统电路上。如上所述，通常需要手工来焊接金属线以将基板联接到印刷电路板。使用表面安装技术，基板可以经由金属薄层自动地联接到印刷电路板，从而减少了制造过程中的人工工作量。图10F-10G示出了根据本技术的实施例配置的以表面安装的方式安装在印刷电路板(1032、1042)上的封装二极管1000的两个示例。
二极管管芯可以被定位成在相同或不同方向上发射光束。例如，如图9A和10A所示，发射光束可以大致垂直于(例如，90°±5°)基板。图11A-11B示出了根据本技术的实施例配置的不同配置，以允许二极管管芯发射与基板大致平行(0°±5°)的光束。
如图11A所示，承载体1103可以被定位在二极管管芯1102的下方，以使得从二极管管芯1102发射的光可以从壳体的开口1105出射。可替代地，如图11B所示，二极管管芯1102和其他部件可以经由较大的承载体1104联接到基板1101。在一些实施例中，较大的承载体1104是基板1101的一部分。例如，基板1101的形状在中间部分地升高以形成承载体1104。在图11C所示的另一示例中，反射部件1106被定位成反射来自二极管管芯1101的光束，并且产生大致垂直于基板1101(例如，90°±5°)的相应出射光束。
上述包装技术可用于将多个二极管管芯封装在各个封装部件中。通过将多个二极管管芯封装在一起，可以实现相邻的二极管管芯之间的小的、合适的距离，从而导致封装部件和相应的光学部件的更紧凑的设计。此外，该设计还可以降低电感。因此，可以减轻电感对窄脉冲信号的影响。
图12A示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的代表性封装部件1200。在该实施例中，各个二极管管芯1202由相应的承载体1203承载。二极管管芯1202被定位成发射穿过壳体1204的透明保护板1207的多个光束。在一些实施例中，封装部件1200包括位于基板上的一个或多个控制电路部件1205，每个控制电路部件被配置成控制相应的二极管管芯1202。壳体1204被定位成封闭二极管管芯1202和控制电路部件1205两者。
在许多实施例中，封装部件和准直器模块(例如透镜)组装在一起，以使得准直器模块可以在大的角范围上引导光束。因此，当在基板上定位所述多个二极管管芯时，希望考虑准直器模块的焦面。例如，所述多个二极管管芯可以位于与准直器模块的焦面相对应的曲面上。
图12B示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的另一代表性封装部件1250。在该实施例中，控制电路部件位于基板1201的相反侧。每个二极管管芯1202具有相应的控制电路部件1205，该控制电路部件位于基板的下方，以使得二极管管芯1202和相应的控制电路部件1205之间的距离可以最小化，从而减小分布电感。
图13A示出了根据本技术的实施例配置的设计用于说明准直器模块的焦面的二极管管芯的代表性配置。在该实施例中，3×3二极管管芯阵列被封装在一起。二极管管芯1302a-1302i经由相应的承载体1303由基板1301承载。二极管管芯1302a-1302c形成阵列中的第一行，二极管管芯1302d-1302f形成阵列中的第二行，二极管管芯1302g-1302i形成阵列中的第三行。多个承载体1303具有不同的高度，以使得多个二极管管芯的发射表面位于与准直器模块的焦面相对应的曲面1305上。
图13B示出了根据本技术的实施例配置的设计用于说明准直器模块的焦面的另一代表性配置。在该实施例中，封装部件包括多个微透镜1308，所述多个微透镜位于所述多个电磁能量束的路径中，以产生与准直器模块的焦面1309相对应的多个折射电磁能量束。例如，透镜1308可以与覆盖壳体1304的开口或透明区域的至少一部分的透明保护盖1307集成。电磁能量束1306被对应于准直器模块的焦面1309折射。
图14A示出根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的另一代表性封装部件1400。在该实施例中，封装部件包括用于承载二极管管芯1402的多个散热器1403。相邻的二极管管芯1402经由所述多个散热器1403中的一个或多个散热器电连接到系统电路。在一些实施方式中，散热器1403的厚度可以用于控制相邻的二极管管芯1402之间的距离。
封装部件还包括与所述多个二极管管芯1402对应的多个非导电元件1407(有时称为虚设部件)。虚设部件1407位于所述多个散热器1403之间，并且与二极管管芯1402有一定距离，以便于制造封装部件，如下所述。
图14A所示实施例的封装过程可以包括下列步骤：
步骤2.a：将二极管管芯和虚设部件附接到第一散热器。
步骤2.b：将第二散热器附接到二极管管芯和虚设部件。
步骤2.c：将另一二极管管芯和另一虚设部件附接到第二散热器。
重复步骤2.b和2.c以在组件中获得多个二极管管芯。然后将该组件切割(例如，使用激光切割或水切割)成期望的形状。在一些实施例中，虚设部件包括绝缘体。例如，虚设部件可以包括陶瓷材料。在一些实施例中，虚设部件与相应的二极管管芯之间的距离在从50μm到150μm的范围内。因为虚设部件的厚度与相应的二极管管芯的厚度大致相同，所以虚设部件可以分配一些切割力以将对二极管管芯的潜在损坏最小化。
在图14A所示的实施例中，每个散热器1403包括连接到各个二极管管芯1402的导电元件1406。控制电路1408经由导电元件1406独立于其他二极管管芯可操作地联接到各个二极管管芯，以控制所述各个二极管管芯。因此，二极管管芯1403可以彼此独立地操作(例如，一个二极管管芯可以被接通，而其余的二极管管芯保持断开)。
图14B示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的另一代表性封装部件1450。在该实施例中，控制电路部件1408位于基板1401的相反侧。每个二极管管芯1402具有相应的控制电路部件1408，该控制电路部件位于基板的下方，以使得二极管管芯1202和相应的控制电路部件1205之间的距离可以最小化，从而减小分布电感。注意，每个散热器1403包括连接到各个二极管管芯的导电元件1406，以允许独立控制二极管管芯。
图14C示出了根据本技术的实施例配置的包括多个二极管管芯的又一代表性封装部件1480。在该实施例中，散热器1413是导电的。因此，所有二极管管芯电连接在一起，并且可以由各个控制电路1408统一控制(例如，所有二极管管芯可以同时被接通/断开)。
图15A示出了在封装部件中的二极管管芯的代表性配置。类似于图13A所示的实施例，在该实施例中，所述多个散热器1503具有不同的高度，以使得所述多个二极管管芯的发射表面被定位在相对于准直器模块的焦面的曲面1509上。
图15B示出了设计用于说明准直器模块的焦面的二极管管芯的另一代表性配置。在该实施例中，封装部件包括多个微透镜1508，所述多个微透镜定位在所述多个电磁能量束的路径中，以产生与准直器模块的焦面1509相对应的多个折射电磁能量束。例如，透镜1508可以与覆盖壳体1504的开口或透明区域的至少一部分的透明保护盖1507集成。电磁能量束1506被对应于准直器模块的焦面1509折射。
图15C示出了根据本技术的实施例配置的多个二极管管芯的又一代表性配置。在该实施例中，所述多个二极管管芯以非平行方式并排定位在基板1501上，以使得来自所述多个二极管管芯的所述多个电磁能量束1531a、1531b、1531c彼此不平行。图15D示出了图15C中的二极管管芯的相应俯视图。在一些实施方式中，如图15D所示，二极管管芯1541被布置成使得电磁能量束1531a、1531b、1531c穿过准直器模块1544的中心1543。准直器模块1544然后将所述多个电磁能量束1531a、1531b、1531c聚焦成在一个方向上的波束1542。
图15E示出了根据本技术的实施例配置的联接到相应的控制电路组件的多个二极管管芯的另一代表性俯视图。在该实施例中，所述多个二极管管芯1541a、1541b、1541c以非平行方式并排定位，以使得来自二极管管芯的所述多个电磁能量束彼此不平行。二极管管芯连接到相应的开关部件1542a、1542b、1542c和驱动电路1543a、1553b、1543c。可以将每个二极管管芯和相应的电路(例如，开关部件和驱动电路)之间的距离最小化，以减小分布电感。
如上参照图3所述的那样，传感器系统还可以包括多单元接收器模块，以将光信号转换成相应的电信号。图16示出了根据本技术的实施例配置的代表性多单元接收器模块1600的俯视图。接收器模块1600包括基板1601。接收器模块还包括经由导线1603联接到基板1601的多个半导体接收器单元1602。各个半导体接收器单元可以包括在正侧的阴极和在负侧的阳极。
各个半导体接收器单元1602被定位成接收由外部环境中的对象反射的光束并将该光转换成电信号。为了使半导体接收器单元1602被精确地定位，基板1601可以包括多个标记1606，以指示接收单元1602的合适位置。在一些实施例中，接收器模块1600进一步包括由基板1601承载以封闭半导体接收器单元1602的透明保护板。可替代地，接收器模块1600可以以晶片级封装，以允许半导体接收器单元1602被精确地定位。
在一些实施例中，半导体接收器单元1602包括多个光电二极管。例如，半导体接收器单元1602可以形成雪崩光电二极管阵列。
在许多实施例中，接收器模块和准直器模块(例如透镜)组装在一起，以使得准直器模块可以将来自外部环境中的一个或多个对象的反射光束引导到接收器模块。因此，当定位所述多个接收单元时，希望考虑准直器模块的焦面。例如，所述多个半导体接收器单元可以位于与准直器模块的焦面相对应的曲面上或其附近。
图17A示出了根据本技术的实施例的代表性配置中的对应于准直器模块的焦面1709定位的半导体接收器单元。在该实施例中，多层陶瓷板1703a、1703b位于基板1701上，以允许所述多个半导体接收器单元1702被定位在相对于基板1701的不同高度处，以便与准直器模块的焦面1709对准。
图17B示出了根据本技术的实施例配置的设计用于说明准直器模块的焦面的半导体接收器单元的另一代表性配置。在该实施例中，接收器模块包括多个微透镜1706，这些微透镜1706位于准直电磁能量束的路径中，以基于准直器模块的焦面折射准直电磁能量束。例如，透镜1708可以与透明保护盖1707集成。返回电磁能量束1706被对应于准直器模块的焦面1709折射。
在一些实施例中，接收器模块还包括多个带通滤波器1711。各个带通滤波器1711位于各个半导体接收器单元1702上，以过滤相应的准直电磁能量束。所述多个半导体接收器单元1702可以被布置成一行或布置在阵列中。
利用从多光源发射器模块发射的多个光束和在多单元接收器模块处接收的多个光束，当来自不同的二极管管芯的多个光束被同一接收单元接收时，累积误差可能增大。为了获得精确的信号，可能期望在各个二极管管芯和各个接收单元之间具有一一对应关系。
在一些实施例中，当二极管管芯和接收器单元以相同的模式排列时，可以获得各个二极管管芯和各个接收单元之间的一一对应关系。在一些实施例中，当相邻的二极管发射器之间的位移与相邻的半导体接收器单元之间的位移成比例时，可以获得一一对应关系。这里，位移是矢量，其指的是各个元件如何相对于彼此被定位(例如，模式，二极管管芯和接收器单元以该模式排列，以及各个二极管管芯和/或接收器单元之间的距离)。
图18A示出了根据本技术的实施例配置的各个二极管管芯和接收单元之间的代表性对应关系。在该实施例中，每个二极管管芯对应于不同的接收单元(例如，TA1到RA1、TA2到RA2等)。所述多个二极管发射器可以同时或以时分复用方式发射所述多个电磁能量束。
在一些实施例中，多源发射器模块和多单元接收器模块共享相同的光学模块(例如，将来自源模块的所述多个电磁能量束作为多个出射电磁能量束引导，并将由外部环境中的所述一个或多个对象反射的反射电磁能量束导向接收器模块的光学模块)。在这种情况下，两个相邻的发射机之间的位移与两个相邻的接收器之间的位移相同。例如，在第一方向WT上的两个相邻的发射机的中心之间的距离与在相同方向WR上的两个相邻的接收器的中心之间的距离相同(即，WT＝WR)。类似地，在第二方向HT上的两个相邻的发射机的中心之间的距离与在相同方向HR上的两个相邻的接收器的中心之间的距离相同(即，HT＝HR)。
在一些实施例中，多源发射器模块和多单元接收器模块使用单独的光学模块。例如，第一光学模块被定位成将来自源模块的所述多个电磁能量束导向外部环境中的一个或多个对象。第二光学模块被定位成将由外部环境中的所述一个或多个对象反射的所述多个反射电磁能量束导向接收器模块。在这种排列中，两个相邻的发射机的中心之间的距离和两个相邻的接收器的中心之间的距离可以具有下列对应关系：
WT/WR＝HT/HR。根据光学配置，WT、WR、HT和HR可以以不同的方式对应，这还产生了各个发射机和接收器之间的一一对应关系。
更一般地，当所述多个发射器和多个接收器以不规则形状排列时，当二极管发射器和半导体接收器单元以相同的形状排列时，可以获得各个元件之间的一一对应关系。在一些实施例中，当相邻的二极管发射器之间的位移与相邻的半导体接收器单元之间的位移成比例时，可以获得一一对应关系。
当多源发射器模块和多单元接收器模块使用单独的光学模块时，如图18B所示，二极管发射器的组织模式与半导体接收器单元的组织模式相同。发射器模块1801和接收器模块1802之间的对应关系可以通过将发射器模块1801作为整体转动角β并通过比例缩放相邻元件之间的距离来获得。该比例基于单独的光学模块的光学特性来确定。如果单独的光学模块的光学特性是大致相同的，则不需要调节各个元件(例如，二极管管芯或接收器单元)来获得对应关系。
当发射器模块和接收器模块共享相同的光学模块时，相邻的二极管发射器之间的位移与相邻的半导体接收器单元之间的位移成比例。因此，可以简化校准过程，从而使得传感器装置的批量生产更容易。例如，可以首先调节各个二极管管芯之间的距离和各个接收器单元之间的距离，以确保它们彼此成比例。然后，可以整体调节发射机模块和接收模块的位置以获得一一对应关系。在发射机模块和接收器模块之间共享相同的光学模块消除了基于相应的二极管管芯的位置来调节各个接收器单元的需要。
可以仔细地控制用于制造多源发射器模块和多单元接收器模块的过程，以允许二极管管芯和半导体接收器单元被精确地定位。在许多情况下，与表面安装技术相比，芯片接合技术提供了用于定位二极管管芯和接收单元的更好的控制和精度。例如，导电芯片贴膜可以用作芯片接合工艺的一部分，以将二极管管芯或半导体接收器单元附接到相应的基板。在芯片接合技术仍然不能提供足够的精度来定位元件的情况下，承载体和/或散热器可以用于控制相邻的元件之间的位移。
图19A是示出用于制造根据本技术的实施例配置的多源电磁能发射器的方法1900的流程图。该方法1900包括：在方框1902处，将第一二极管管芯附接到第一承载体的一侧。该方法1900还包括：在方框1904处，将第二二极管管芯附接到第一承载体的相反侧，以使得第一二极管管芯和第二二极管管芯之间的距离大致等于(100％±5％)第一承载体的厚度。
在一些实施例中，该方法还包括将第一二极管的相反侧附接到第二承载体的一侧，以及将第三二极管管芯附接到第二承载体的相反侧，以使得第一二极管管芯与第三二极管管芯之间的距离大致等于(100％±5％)第二承载体的厚度。在一些实施方式中，该方法进一步包括使用芯片接合技术将第四二极管管芯附接到承载体的所述侧。芯片接合技术控制第四二极管与第一二极管之间的距离。
图19B是根据图19A所示的方法制造的多源电磁能发射器的示意图。在该实施例中，第一二极管管芯TA2附接到第一承载体1911(例如，使用导电胶)。第二二极管管芯TA3附接到第一承载体1911的相反侧。第一二极管管芯和第二二极管管芯之间的距离W(即，两个二极管管芯的发射区域之间的距离)可以通过第一承载体1911的厚度控制。
然后，第一二极管TA2可以附接到第二承载体1912(例如，使用导电胶)。第三二极管管芯TA1附接到第二承载体1912的相反侧。再者，第一二极管管芯TA2和第三二极管管芯TA1之间的距离(即，两个二极管管芯的发射区域之间的距离)可以通过第二承载体1912的厚度控制。
可使用芯片接合技术来控制竖直方向(如图19B中所观察到的)上相邻管芯之间的距离。例如，第四二极管管芯TB2可以使用芯片接合技术附接到承载体1911、1912。如上文参考图14A所述的那样，可以在第一二极管管芯TA2和第四二极管管芯TB2之间放置虚设部件(例如，垫片或抵消元件)以在切割和/或组装期间分散力。
芯片接合技术还可以为多单元接收器模块中的半导体接收器单元提供定位精度。可替代地，半导体接收器单元可以以晶片级集成，以允许半导体接收器单元被精确地定位。图20A是包括多单元接收器模块2002的阵列的晶片2001的示意图。每个多单元接收器模块2002包括多个半导体接收器单元。图20B是根据本技术的实施例配置的以晶片级封装的多单元接收器模块2002的示意图。多单元接收器模块2002包括基板2001和多个半导体接收器单元2003。每个半导体接收器单元2003具有单独的接收区域2004。在一些实施例中，每个半导体接收器单元2003具有位于一侧的阴极焊盘，该阴极焊盘与其它阴极焊盘无关。半导体接收器单元可以在另一侧共享相同的阳极。
如上所述，出射光束可以形成如图4A-4D所示的各种扫描图案。类似地，返回光束可以形成相应的扫描路径。在一些情况下，将二极管管芯和/或半导体接收器单元以规则的形状放置可能是不希望的。以图4D所示的扫描路径为例，当多个半导体接收器单元位于相同的扫描路径(例如，直线)上时，所述多个接收器单元接收相同的扫描路径，从而导致有效接收路径的数量减少。
图21A-21B示出了接收路径的数量小于接收器的实际数量的几种情形。在图21A中，九个半导体接收器单元被排列成规则的3×3正方形阵列。当扫描路径的切线是正方形的对角线(例如，在第一方向2101上)时，多个接收器(例如，A1、B2、C4)接收相同的路径，从而充当各个接收器。因此，三个接收器检测相同的扫描路径，而不是检测三个不同的路径。因此，接收的扫描路径的有效数量从九个减少到五个：(1)C1，(2)B1和C2，(3)A1、B2和C3，(4)A2和B3，以及(5)A3。因此，影响了所接收数据的密度。
类似地，如图21B所示，当扫描路径的切线是正方形的对角线(例如，第二方向2102)时，接收器的有效数量可以减少到五个：(1)A1，(2)A2和B1，(3)A3、B2和C1，(4)B3和C2，以及(5)C3。在一些情况下，可以进一步减少接收器的有效数量。图21C-21D示出了有效接收扫描路径的数量进一步减小时的几种情形。例如，如图21C所示，当扫描路径的切线平行于正方形的第一边(例如，第三方向2103)时，接收的扫描路径的有效数量减少到三个：(1)A1、A2和A3，(2)B1、B2和B3，以及(3)C1、C2和C3。类似地，当扫描路径的切线平行于正方形的第二边(例如，第四方向2104)时，接收器的有效数量减少到三个：(1)A1、B1、C1，(2)A2、B2、C2，以及(3)A3、B3、C3。
图22A示出了当实际接收器被定位成对应于正多边形时接收器的有效数量减少的另一情形。当扫描路径的切线平行于第一方向2201时，当接收器的实际数量是八个时，接收器的有效数量减少到四：(1)R2、R3，(2)R1、R4，(3)R5、R8，以及(4)R6、R7。通常，对于具有N个顶点的凸多边形(即，N个接收器)，当N是奇数时，有效接收器的最小数量是(N+1)/2。当N是偶数时，有效接收器的最小数量是N/2。
基于上述观察，可以使用下列标准来定位(例如，最优地定位)二极管管芯和/或半导体接收器单元：
(1)所有元件(例如，二极管管芯或半导体接收器单元)被放置在一个圆上；
(2)元件形成凸多边形；以及
(3)从相邻元件到凸多边形的中心的多条延长线所形成的角彼此不同。例如，如图22B所示，θ1≠θ1≠...≠θN。
在一些实施例中，可以通过放置元件以使得通过连接四个元件中的两个元件所形成的多条线中的至少一部分线彼此不平行来定位(例如，最佳地定位)二极管管芯或半导体接收器单元。例如，如图22C所示，通过连接四个元件中的两个元件所形成的所有线(例如2202a、2202b、2202C、2202d)彼此不平行。这样，与图22A所示的情况相比，可以增加有效接收器的数量。
校准发射器模块和接收器模块以获得上述一一对应关系也可以是制造过程的重要方面。在一些实施例中，首先校准发射器模块，然后校准和调节接收器模块以获得上述一一对应关系。在一些实施例中，首先校准接收器模块，然后校准和调节发射器模块以获得上述一一对应关系。在一些实施方式中，可以同时校准和调节发射器模块和接收器模块两者，以允许制造过程中的灵活性。
图23是根据本技术的实施例的用于校准电磁能传感器的方法2300的流程图。该传感器包括在上述一些实施例中所述的发射器模块、接收器模块和准直器模块。该方法2300包括：在方框2302处，调节发射器模块的位置以获得良好的准直质量。该方法还包括：在方框2304处，调节接收器模块的位置，以使得接收器模块中的各个半导体接收器单元与发射器模块中的各个二极管形成一一对应关系。发射器模块中的二极管可以是固定的或者是可单独调节的。类似地，接收器模块中的半导体接收器单元可以是固定的或可单独调节的。
当来自二极管管芯的电磁能量束被准直器模块更有效地进行准直时，由来自每个二极管管芯的电磁能量束形成的光斑变得更小。为了获得实现良好准直质量的发射器模块的位置，可以使用诸如红外相机等设备来观察和测量由每个二极管管芯形成的光斑。当光斑的直径达到其最小值时，可以确定发射器模块处于最佳位置。
图24A-24B示出了根据图23所示的方法2300的代表性校准过程。图24A示出了根据本技术的实施例的用于调节发射器模块2402的代表性过程。首先调节发射器模块2402，以便将其定位在选定(例如，最佳)位置，以实现良好的准直质量。通常，通过调节发射器模块2402使得各个二极管与准直器模块的轴线之间的距离之和至少近似地最小化，以及各个二极管与准直器模块的焦面之间的距离之和至少近似地最小化，可以获得二极管管芯的小的光斑。
在一些实施例中，调节发射器模块2402的位置包括在水平方向(例如，平行于基板平面的方向，诸如X方向和/或Y方向)上移动发射器模块2402，以使得参考点和准直器的轴线(例如，Z轴线)之间的距离至少近似地最小化，从而减小每个二极管管芯的光斑的面积。为了允许所有二极管和准直器模块的轴线之间的距离最小化，同时简化校准过程，参考点通常选择为在发射器模块2402的中心处。例如，参考点可以是位于发射器模块2402的中心处的参考二极管。参考点还可以是发射器模块的几何中心，或者可以具有另一(例如，偏离中心的)位置2402。在调节参考点之后，发射器模块2402沿着准直器的轴线(例如，Z轴线)移动，以使得各个二极管和准直器模块的焦面之间的距离之和至少近似地最小化，以进一步减小光斑的尺寸。在一些实施方式中，发射器模块2402还可以围绕一根或多根轴线(例如，X/Y/Z轴线)转动，以允许各个光斑达到其用于良好准直质量的最小尺寸。
在一些实施方式中，对参考二极管的光斑进行测量。当在水平方向和/或沿着准直器的轴线调节发射器模块之后，参考二极管的光斑达到其最小直径、面积或其它相关尺寸时，可以确定发射器模块2402被放置在用于良好准直质量的最佳位置。在一些实施方式中，可以测量一个或多个二极管管芯(例如，参考点周围的若干二极管管芯或参考二极管)的光斑。当光斑的面积彼此大致相同或者在相对小的范围内(例如，从0.8×平均光斑面积到1.2×平均光斑面积)时，可以确定发射器模块2402被放置在用于良好准直质量的最佳位置。
在一些实施例中，可以设计部件的机械结构，以使得当发射器模块2402和准直器模块组装在一起时，发射器模块2402中的各个二极管与准直器模块的轴线之间的距离之和至少近似地最小化，从而降低校准过程的复杂度。使用这种机械配置，发射器模块2402仅需要沿着准直器的轴线(例如，Z轴线)调节，以使得各个二极管和准直器模块的焦面之间的距离之和至少近似地最小化，以减小光斑的尺寸。
图24B示出了用于调节接收器模块2404的过程的示例。在图24B中，接收器模块2404被调节为使得接收器模块2404中的各个半导体接收器单元与发射器模块2402中的各个二极管形成一一对应关系。在一些实施例中，通过调节接收器模块2404相对于发射器模块2402的位置来使得各个半导体接收器单元和准直器模块的轴线(例如，Z轴线)之间的距离至少近似地最小化来获得一一对应关系。
为了简化校准过程，接收器模块2404的参考点也可以用于帮助获得一一对应关系。参考点可以是位于接收器模块2404的中心处的参考半导体接收器单元。参考点还可以是接收器模块2404的几何中心。例如，接收器模块2404可以在水平方向(例如，平行于基板平面的方向，诸如X方向和/或Y方向)上移动，以使得参考点和准直器的轴线(例如，Z轴线)之间的距离至少近似地最小化，从而允许接收器模块2402的参考点与发射器模块2402的参考点对准。然后，接收器模块2404可以沿着准直器模块的轴线(例如Z轴线)移动，以使得各个半导体接收器单元和准直器模块的焦面之间的距离之和至少近似地最小化，从而获得半导体单元和二极管管芯之间的一一对应关系。
在一些实施例中，接收器模块可以进一步围绕一根或多根轴线(例如，X/Y/Z轴线中的一根或多根)转动，以使得接收器模块2404中的各个半导体接收器单元更紧密地对应于发射器模块2402中的各个二极管。在一些实施例中，在转动接收器模块2404之前执行调节发射器模块2404的位置。
为了确定各个半导体接收器单元和各个二极管管芯是否形成一一对应关系，可以测量半导体接收器单元接收的光量。当各个半导体接收器单元接收的光量大致相同并且等于或大于预定阈值时，可以确定接收器模块2404中的各个半导体接收器单元被放置在与发射器模块2402中的各个二极管相对应的最佳位置。例如，可以调节接收器模块2404的位置，以使得每个半导体接收器单元(或所选择的半导体接收器单元中的子集)接收的光量等于或大于预定阈值。在一些实施方式中，可以调节接收器模块2404的位置，以使得由各个接收器单元接收的光量大致相同或在相对小的范围内(例如，从0.8×平均光量到1.2×平均光量)。在一些实施方式中，可以进一步调节接收器模块2404的位置，以使得半导体接收器单元之间所接收的光量的变化落入小范围内。
图25是根据本技术的实施例的用于校准电磁能传感器以获得各个二极管管芯和半导体接收器单元之间的精确对应关系的方法2500的流程图。该传感器包括如在若干实施例的上下文中的如上所述的发射器组件、准直器模块和接收器组件。该方法2500包括：在方框2502处，从包括在接收器组件中的多个半导体接收器单元中选择接收器组件的参考单元。该方法2500包括：在方框2504处，从包括在接收器组件中的多个二极管中选择发射器组件的参考二极管。该方法还包括：在方框2506处，调节接收器组件的位置，以使得接收器组件的参考单元与发射器组件的参考二极管对准。该方法还包括：在方框2508处，使接收器组件围绕轴线转动，以获得接收器组件中的各个半导体接收器单元与发射器组件中的各个二极管之间的对应关系。该轴线穿过接收器组件的参考单元。
在一些实施例中，接收器组件的参考单元是位于接收器单元中心的半导体接收器单元。发射器组件的参考二极管是位于发射器组件中心的二极管。
在一些实施例中，该方法包括调节发射器组件的位置，以使得来自所述多个二极管的多个电磁能量束在指定位置处形成斑点。可以使用诸如红外相机等设备来观察和测量该斑点。斑点的位置和尺寸可以是用于确定发射器组件是否已经成功校准的指示器。例如，在一些实施方式中，斑点的直径小于或等于预定阈值以完成发射器的校准。
在一些实施例中，在调节接收器组件的位置之前执行调节发射器组件的位置。在一些实施方式中，调节发射器组件的位置包括沿着平行于基板平面的水平方向(例如，图24A中的X轴线和/或Y轴线)中的至少一根轴线移动发射器组件，沿着垂直于发射器基板平面的竖直轴线(例如，图24A中的Z轴线)移动发射器组件，以及沿着水平方向(例如，图24A中的X轴线和/或Y轴线)中的至少一根轴线转动发射器组件，以使得所述多个二极管被相对于准直器模块的焦面定位。
在一些实施例中，调节发射器组件的位置还包括围绕竖直轴线(例如，图24A中的Z轴线)转动发射器组件，以使得由来自所述多个二极管的所述多个电磁能量束形成的斑点位于指定位置处。
在一些实施例中，调节接收器组件的位置包括在平行于基板平面的水平方向(例如，如图24B所示的X方向和/或Y方向)上移动接收器组件，以使得接收器组件中的参考单元与发射器组件中的参考二极管对准。
在一些实施例中，调节接收器组件的位置还包括沿垂直于接收器基板平面的竖直轴线(例如，图24B所示的Z轴线)移动接收器组件，以及围绕水平方向上的至少一根轴线(例如，图24B所示的X轴线和/或Y轴线)转动接收器组件，以使得所述多个半导体接收器单元被相对于准直器模块的焦面定位。然后，接收器组件可以围绕穿过接收器组件的参考点的竖直轴线(例如，图24B中的Z轴线)转动。
在本技术的一个有利方面，所公开的技术可以提供一种能够发射多个电磁射束并检测多个返回信号的光电扫描装置。所公开的技术允许收集更密集且分布更均匀的空间数据，从而提供大的检测范围，同时符合本地安全规定。
在本技术的另一有利方面，所公开的技术允许封装二极管部件具有对二极管的响应时间具有低影响的合适电感。相关的制造方法允许自动组装部件，从而降低产品的成本和制造时间。
图26是示出了用于计算机系统或其他控制装置2600的架构的示例的框图，该计算机系统或其他控制装置2600可以用于实施本公开技术的各个部分(例如，第一控制器171和/或第二控制器172)。在图26中，计算机系统2600包括经由互连件2625连接的一个或多个处理器2605和存储器2610。互连件2625可以表示通过适合的桥、适配器或控制器连接的任何一个或多个单独的物理总线、点对点连接或上述两者。因此，互连件2625可以包括例如系统总线、外围设备互连(PCI)总线、HyperTransport或工业标准体系结构(ISA)总线、小型计算机系统接口(SCSI)总线、通用串行总线(USB)、IIC(I2C)总线、或电气和电子工程师协会(IEEE)标准674总线，有时称为“火线”。
处理器(或多个处理器)2605可包括中央处理单元(CPU)以控制例如主计算机的整体操作。在某些实施例中，处理器(或多个处理器)2605通过执行存储在存储器2610中的软件或固件来完成这一点。处理器(或多个处理器)2605可以是或可以包括一个或多个可编程通用或专用微处理器、数字信号处理器(DSP)、可编程控制器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)等，或者这些装置的组合。
存储器2610可以是或包括计算机系统的主存储器。存储器2610表示任何合适形式的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存等或这些装置的组合。在使用中，存储器2610除其他外，可以包含一组机器指令，当处理器2605执行该机器指令时，该机器指令使处理器2605执行操作以实施本公开技术的实施例。
(可选的)网络适配器2615也通过互连件2625连接到处理器(或多个处理器)2605。网络适配器2615为计算机系统2600提供与诸如存储客户端和/或其它存储服务器等远程装置通信的能力，并且例如可以是以太网适配器或光纤通道适配器。
在方法或过程的一般上下文中描述了本文描述的一些实施例，在一个实施例中，这些方法或过程可以通过在计算机可读介质中体现的计算机程序产品来实施，该计算机程序产品包括由联网环境中的计算机执行的计算机可执行指令，例如程序代码。计算机可读介质可以包括可移动和不可移动存储装置，包括但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)、数字多功能盘(DVD)等。因此，计算机可读介质可以包括非暂时性存储介质。一般而言，程序模块可包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。计算机(或处理器)可执行指令、相关联的数据结构和程序模块表示用于执行本文所公开的方法的步骤的程序代码的示例。这种可执行指令或相关联的数据结构的特定顺序表示用于实施在这种步骤或过程中描述的功能的相应动作的示例。
所公开的一些实施例可以使用硬件电路、软件或其组合实施为装置或模块。例如，硬件电路实施方式可以包括例如集成为印刷电路板的一部分的独立模拟和/或数字部件。可替代地，或另外地，所公开的部件或模块可以被实施为专用集成电路(ASIC)和/或现场可编程门阵列(FPGA)装置。一些实施方式可以另外地或可替代地包括数字信号处理器(DSP)，该数字信号处理器是具有针对与本申请所公开的功能相关联的数字信号处理的操作需要而优化的架构的专用微处理器。类似地，每个模块内的各种部件或子部件可以以软件、硬件或固件来实施。模块和/或模块内的部件之间的连接性可以使用本领域已知的连接性方法和介质中的任何一种来提供，包括但不限于使用适当协议通过因特网、有线或无线网络的通信。
虽然本公开包含许多细节，但是这些细节不应被解释为对任何发明的范围或所要求保护的范围的限制，而应被解释为可能对特定实施例专用的特征的描述。在本专利文件中在单独的实施例的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合地实施。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独地或以任何合适的子组合来实施。此外，尽管特征可以如上所述地在某些组合中起作用，甚至最初就是这样要求保护的，但是来自要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且要求保护的组合可以指向子组合或者子组合的变型。
类似地，虽然在附图中以特定顺序描述了操作，但是这不应被理解为要求以所示的特定顺序或以相继次序执行这样的操作，或者要求执行所有所示的操作，以实现期望的结果。此外，在本文件中描述的实施例中的各种系统部件的分离不应被理解为在所有实施例中都需要这种分离。
仅描述了多个实施方式和示例，并且可基于本文件中描述和示出的内容来做出其它实施方式、改进和变型。
从上文可以理解，本文出于说明的目的描述了所公开技术的具体实施例，但是可以在不背离该技术的情况下进行各种修改。例如，虽然在一些前述讨论中使用光发射器作为示例，但是任何合适类型的电磁发射器可以用于各种传感器系统。在特定实施例的上下文中描述的技术的某些方面可以在其他实施例中组合或排除。此外，虽然在那些实施例的上下文中描述了与所公开技术的某些实施例相关联的优点，但是其他实施例也可以呈现这样的优点，并且并非所有实施例都需要呈现这样的优点以落入本技术的范围内。因此，本公开和相关技术可以包含未在此明确示出或描述的其他实施例。

Claims (57)

1.一种电磁能传感器设备，包括：
源模块，所述源模块包括一个或多个二极管，所述一个或多个二极管被定位成发射一个或多个电磁能量束；
反射器模块，所述反射器模块被定位成接收和反射所述一个或多个电磁能量束，其中，所述源模块和所述反射器模块一起发射多个出射电磁能量束；以及
接收器模块，所述接收器模块包括多个半导体接收器单元，所述多个半导体接收器单元被定位成接收由外部环境中的一个或多个对象反射的返回电磁能量束，并将来自所述返回电磁能量束的光信号转换为电信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述源模块包括多个二极管，所述多个二极管被定位成发射多个电磁能量束。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述多个二极管在各个二极管之间以相等的间隔排列。
4.根据权利要求2所述的设备，其中，所述多个二极管以不规则的几何形状排列。
5.根据权利要求2所述的设备，其中，所述多个二极管被封装在一起。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述反射器模块包括反射表面和致动器，所述致动器联接至所述反射表面，以使所述反射表面振荡并引导多个出射电磁能量束。
7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述反射表面的振荡范围为5度至10度。
8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述反射器模块包括微机电系统(MEMS)扫描反射镜。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述反射器模块包括多个反射表面，并且其中，各个反射表面被定位成反射来自所述源模块的所述一个或多个电磁能量束的至少一部分，并产生相应的反射电磁能量束。
10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述反射器模块包括微镜阵列。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述微镜阵列联接至微镜控制器，以允许对所述微镜阵列进行校准。
12.根据权利要求1所述的设备，进一步包括射束转向模块，所述射束转向模块被定位成改变各个出射电磁能量束的方向。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述射束转向模块被定位成将由所述外部环境中的所述一个或多个对象反射的所述返回电磁能量束导向所述接收器模块。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述射束转向模块被定位成沿着一路径扫描所述多个出射电磁能量束。
15.根据权利要求12所述的设备，其中，所述射束转向模块包括：
第一光学元件，以及
致动器，所述致动器联接到所述第一光学元件，以使所述第一光学元件围绕轴线转动，以用于使得所述一个或多个出射电磁能量束转向。
16.根据权利要求15所述的设备，其中，各个出射电磁能量束与所述轴线之间的角随着时间而变化。
17.根据权利要求15所述的设备，其中，所述第一光学元件包括第一表面和第二、非平行表面。
18.根据权利要求15所述的设备，其中，所述射束转向模块包括第二光学元件，所述第二光学元件被定位成以与所述第一光学元件不同的速度围绕所述轴线转动。
19.根据权利要求12所述的设备，所述射束转向模块还包括扫描反射镜。
20.根据权利要求6和19中任一项所述的设备，其中，所述扫描反射镜被定位成在与所述反射器模块相同的方向上振荡。
21.根据权利要求6和19中任一项所述的设备，其中，所述扫描反射镜被定位成在与所述反射器模块不同的方向上振荡。
22.根据权利要求12所述的设备，还包括：
光学模块，所述光学模块被定位成将来自源模块的所述多个电磁能量束导向所述射束转向模块，并将来自所述射束转向模块的电磁能量束导向所述接收器模块。
23.根据权利要求22所述的设备，其中，所述源模块与所述反射器模块之间的距离大致等于所述接收器模块与所述反射器模块之间的距离。
24.根据权利要求22所述的设备，其中，所述光学模块包括透镜。
25.根据权利要求22所述的设备，其中，所述反射器模块沿着与准直器模块的光轴不同的轴线定位。
26.根据权利要求22所述的设备，其中，所述反射器模块包括开口或透明区域，以允许多个电磁能量束作为所述多个出射电磁能量束穿过。
27.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个二极管排列成凸多边形。
28.根据权利要求1所述的设备，其中，所述半导体接收器单元排列成凸多边形。
29.根据权利要求1所述的设备，包括：
第一准直器模块，所述第一准直器模块位于所述源模块和所述反射器模块之间，以在所述反射器模块接收电磁能量束之前对来自所述源模块的电磁能量束的不同部分进行准直。
30.根据权利要求29所述的设备，还包括：
第二准直器模块，所述第二准直器模块位于所述返回电磁能量束的路径中，以将所述返回电磁能量束引导到所述接收器模块，其中，各个返回电磁能量束平行于来自所述反射器模块的相应的出射电磁能量束。
31.根据权利要求1所述的设备，包括：
准直器模块，所述准直器模块位于所述源模块和所述反射器模块之间，以在所述反射器模块接收所述一个或多个电磁能量束并且发射多个出射电磁能量束之前，将所述一个或多个电磁能量束准直在一个方向上。
32.根据权利要求1-31中任一项所述的设备，其中，所述源模块和所述反射器模块被包括在传感器模块中，并且其中，所述设备还包括：
主体，所述主体承载所述传感器模块；
一个或多个推进单元，所述一个或多个推进单元联接到所述主体，以移动所述主体，以及
控制系统，所述控制系统包括：
第一控制器，所述第一控制器联接到所述传感器模块，以操作所述传感器模块并从所述传感器模块获得输入，以及
第二控制器，所述第二控制器与所述第一控制器通信，以基于来自所述传感器模块的输入经由所述一个或多个推进单元控制所述主体的运动。
33.根据权利要求32所述的设备，其中，所述主体形成机器人、车辆或飞行器的至少一部分。
34.一种用于校准电磁能传感器的方法，所述电磁能传感器包括发射器组件、准直器模块和接收器组件，所述方法包括：
从包括在所述接收器组件的多个半导体接收器单元中选择所述接收器组件的参考单元；
从包括在所述接收器组件的多个二极管中选择所述发射器组件的参考二极管；
调节所述接收器组件的位置，以使得所述接收器组件的参考单元与所述发射器组件的参考二极管对准；以及
将所述接收器组件围绕一轴线转动，以获得所述接收器组件中的各个半导体接收器单元和所述发射器组件中的各个二极管之间的对应关系，其中，所述轴线穿过所述接收器组件的参考单元。
35.根据权利要求34所述的方法，其中，选择所述接收器组件的参考单元包括选择位于所述接收器单元中心的半导体接收器单元。
36.根据权利要求34所述的方法，其中，选择所述发射器组件的参考二极管包括选择位于所述发射器组件的中心的二极管。
37.根据权利要求34所述的方法，其中，转动所述接收器组件包括使得所述接收器组件围绕穿过所述接收器组件的参考单元的竖直轴线转动。
38.根据权利要求34所述的方法，其中，调节所述接收器组件的位置包括在水平方向上移动所述接收器组件。
39.根据权利要求34所述的方法，其中，调节所述接收器组件的位置包括：(1)沿着第一竖直轴线移动所述接收器组件；以及(2)在水平方向上围绕至少一根轴线转动所述接收器组件，以使得所述多个半导体接收器单元被相对于所述准直器模块的焦面定位。
40.根据权利要求34所述的方法，还包括：
调节所述发射器组件的位置，以使得来自所述多个二极管的多个电磁能量束在指定位置处形成光斑，其中，所述光斑的直径小于或等于预定阈值。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，调节所述发射器组件的位置包括：
使用红外装置观察由来自所述多个二极管的所述多个电磁能量束形成的斑点；以及
测量由来自所述多个二极管的所述多个电磁能量束形成的所述光斑的直径。
42.根据权利要求40所述的方法，其中，调节所述发射器组件的位置在调节所述接收器组件的位置之前执行。
43.根据权利要求40所述的方法，其中，调节所述发射器组件的位置包括：(1)沿着水平方向上的至少一根轴线移动所述发射器组件；(2)沿着第二垂直轴移动所述发射器组件；以及(3)沿着水平方向上的至少一根轴线转动所述发射器组件，以使得所述多个二极管被相对于所述准直器模块的焦面定位。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，调节所述发射器组件的位置还包括：
围绕所述第二竖直轴线转动所述发射器组件，以使得由来自所述多个二极管的所述多个电磁能量束形成的所述光斑位于所述指定位置处。
45.一种用于校准电磁能传感器的方法，所述电磁能传感器包括发射器模块、接收器模块和准直器模块，包括：
调节所述发射器模块的位置，以使得所述准直器模块对来自所述发射器模块的电磁能量束有效地进行准直；以及
调节所述接收器模块的位置，以使得所述接收器模块中的各个半导体接收器单元与所述发射器模块中的各个二极管形成一一对应关系。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述发射器模块中的所述二极管是固定的。
47.根据权利要求45所述的方法，其中，所述接收器模块中的所述半导体接收器单元是固定的。
48.根据权利要求45所述的方法，其中，调节所述发射器模块的位置包括：
在水平方向上移动所述发射器模块，以使得参考二极管和所述准直器的轴线之间的距离至少近似地最小化，其中，所述参考二极管是位于所述发射器模块的中心处的二极管。
49.根据权利要求45所述的方法，其中，调节所述发射器模块的位置包括：
在水平方向上移动所述发射器模块，以使得所述发射器模块的几何中心与所述准直器的轴线之间的距离至少近似地最小化。
50.根据权利要求45所述的方法，其中，调节所述发射器模块的位置包括：
沿着所述准直器的轴线移动所述发射器模块，以使得各个二极管和所述准直器模块的焦面之间的距离之和至少近似地最小化。
51.根据权利要求50所述的方法，还包括：
观察由所述发射器模块中的二极管发射的所述多个电磁能量束形成的光斑；以及
测量所述光斑的直径，以确定各个二极管与所述准直器模块的焦面之间的距离之和至少近似地最小化。
52.根据权利要求45所述的方法，还包括：
调节所述接收器模块的位置，以使得所述接收器模块中的半导体接收器单元和所述准直器模块的轴线之间的距离至少近似地最小化。
53.根据权利要求52所述的方法，其中，调节所述接收器模块的位置包括：
在水平方向上移动所述接收器模块，以使得参考单元和所述准直器的轴线之间的距离至少近似地最小化，其中，所述参考单元是位于所述接收器模块的中心处的半导体接收器单元。
54.根据权利要求52所述的方法，其中，调整所述接收器模块的位置包括：
在水平方向上移动所述接收器模块，以使得所述接收器模块的几何中心与所述准直器的轴线之间的距离至少近似地最小化。
55.根据权利要求52所述的方法，其中，调整所述接收器模块的位置包括：
沿着所述准直器模块的轴线移动接收器模块，以使得各个半导体接收器单元和所述准直器模块的焦面之间的距离之和至少近似地最小化。
56.根据权利要求45所述的方法，其中，调节所述接收器模块的位置包括：
围绕一根或多根轴线转动所述接收器模块，以使得所述接收器模块中的各个半导体接收器单元与所述发射器模块中的各个二极管形成一一对应关系。
57.根据权利要求56所述的方法，其中，调节所述接收器模块的位置在转动所述接收器模块之前执行。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021113604A1 (de) 2021-05-26 2022-12-01 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlung emittierende vorrichtung, messsystem und fahrzeug mit messsystem
DE102022106938A1 (de) * 2022-03-24 2023-09-28 Ams-Osram International Gmbh Gestapelte laseranordnung und verfahren zum erzeugen derselben

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102928978A (zh) * 2012-11-02 2013-02-13 北京航空航天大学 一种基于旋转双楔镜的光束扫描机构
CN105319555A (zh) * 2007-02-28 2016-02-10 电装波动株式会社 用于目标三维探测的激光雷达装置
CN105659108A (zh) * 2013-08-20 2016-06-08 谷歌公司 具有共享发射/接收路径的旋转光检测和测距平台的设备和方法
CN105785343A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 中国科学院电子学研究所 空间多光束激光发射装置、多通道接收装置和探测装置
CN106405563A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 上海诺司纬光电仪器有限公司 一种测距系统及校准测距系统的方法
CN107407727A (zh) * 2015-03-27 2017-11-28 伟摩有限责任公司 用于光检测与测距光学对准的方法与系统
CN107561551A (zh) * 2017-09-19 2018-01-09 深圳市镭神智能系统有限公司 一种基于多线激光雷达的光路系统
CN107783144A (zh) * 2017-10-30 2018-03-09 南京牧镭激光科技有限公司 测风激光雷达装置
CN107807367A (zh) * 2017-11-02 2018-03-16 南京牧镭激光科技有限公司 一种相干测风激光雷达装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19840049C5 (de) * 1998-09-02 2007-11-08 Leica Geosystems Ag Vorrichtung zur optischen Distanzmessung
US7064810B2 (en) * 2003-09-15 2006-06-20 Deere & Company Optical range finder with directed attention
US20110149268A1 (en) * 2009-12-17 2011-06-23 Marchant Alan B Dynamic 3d wind mapping system and method
EP2607924A1 (de) * 2011-12-23 2013-06-26 Leica Geosystems AG Entfernungsmesser-Justage
US9128190B1 (en) * 2013-03-06 2015-09-08 Google Inc. Light steering device with an array of oscillating reflective slats
PL224520B1 (pl) * 2014-01-27 2017-01-31 Politechnika Łódzka Urządzenie do odchylania wiązki światła, zwłaszcza wąskokątnych przestrzennych dalmierzy laserowych
US9459352B2 (en) * 2014-11-20 2016-10-04 Texas Instruments Incorporated Multi-sensor proximity sensing using a near zone light sensor and a far zone light sensor
US9625582B2 (en) * 2015-03-25 2017-04-18 Google Inc. Vehicle with multiple light detection and ranging devices (LIDARs)
US10012723B2 (en) * 2015-03-31 2018-07-03 Amazon Technologies, Inc. Modular LIDAR system
CN104898109A (zh) * 2015-05-20 2015-09-09 中国科学院合肥物质科学研究院 一种结构紧凑型收发一体式云信息测量系统
JP6609995B2 (ja) * 2015-05-25 2019-11-27 富士通株式会社 レーザ測距装置
CN105510899B (zh) * 2015-11-27 2018-01-16 皖江新兴产业技术发展中心 一种激光雷达同轴检测系统及其自动校准方法
US10281923B2 (en) * 2016-03-03 2019-05-07 Uber Technologies, Inc. Planar-beam, light detection and ranging system
CN206133000U (zh) * 2016-07-05 2017-04-26 衢州赋腾信息科技有限公司 一种无人机红外定位校准系统
JP6857979B2 (ja) * 2016-07-27 2021-04-14 株式会社トプコン レーザスキャナの光学系及び測量装置
CN205982639U (zh) * 2016-08-26 2017-02-22 深圳市大疆创新科技有限公司 扫描装置及无人驾驶设备
US20180081038A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-22 Innoviz Technologies Ltd. Methods Circuits Devices Assemblies Systems and Functionally Associated Machine Executable Code for Light Detection and Ranging Based Scanning
DE102016220468A1 (de) * 2016-10-19 2018-04-19 Robert Bosch Gmbh Lidar-Sensor zur Erfassung eines Objektes

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105319555A (zh) * 2007-02-28 2016-02-10 电装波动株式会社 用于目标三维探测的激光雷达装置
CN102928978A (zh) * 2012-11-02 2013-02-13 北京航空航天大学 一种基于旋转双楔镜的光束扫描机构
CN105659108A (zh) * 2013-08-20 2016-06-08 谷歌公司 具有共享发射/接收路径的旋转光检测和测距平台的设备和方法
CN107407727A (zh) * 2015-03-27 2017-11-28 伟摩有限责任公司 用于光检测与测距光学对准的方法与系统
CN106405563A (zh) * 2015-07-29 2017-02-15 上海诺司纬光电仪器有限公司 一种测距系统及校准测距系统的方法
CN105785343A (zh) * 2016-04-29 2016-07-20 中国科学院电子学研究所 空间多光束激光发射装置、多通道接收装置和探测装置
CN107561551A (zh) * 2017-09-19 2018-01-09 深圳市镭神智能系统有限公司 一种基于多线激光雷达的光路系统
CN107783144A (zh) * 2017-10-30 2018-03-09 南京牧镭激光科技有限公司 测风激光雷达装置
CN107807367A (zh) * 2017-11-02 2018-03-16 南京牧镭激光科技有限公司 一种相干测风激光雷达装置

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