DE102019130647A1 - Multi-detektor mit verschachtelten photodetektor-arrays und analogen ausleseschaltungen für lidar-empfänger - Google Patents

Multi-detektor mit verschachtelten photodetektor-arrays und analogen ausleseschaltungen für lidar-empfänger Download PDF

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Infineon Technologies AG
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Abstract

Ein Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) Empfänger umfasst ein erstes Linsensystem und ein erstes Detektormodul, das optisch mit dem ersten Linsensystem gekoppelt ist. Das erste Linsensystem ist ausgebildet, um einen reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht. Das erste Detektormodul umfasst ein erstes Photodetektor-Array und eine erste integrierte analoge Ausleseschaltung (IC), die mit dem ersten Photodetektor-Array gekoppelt ist, wobei das erste Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet sind. Der LIDAR-Empfänger umfasst ferner ein zweites Linsensystem benachbart zu dem ersten Linsensystem und ein zweites Detektormodul, das optisch mit dem zweiten Linsensystem gekoppelt ist.

Description

  • GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Licht- und Abstandsmessungs-(LIDAR-; Light Detection and Ranging) Empfänger und auf Verfahren für ein Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen, und genauer gesagt auf LIDAR-Empfänger mit mehreren Detektormodulen.
  • HINTERGRUND
  • Licht- und Abstandsmessung (LIDAR) ist ein Fernerfassungsverfahren, das Licht in Form eines gepulsten Lasers verwendet, um Reichweiten (variable Distanzen) zu einem oder mehreren Objekten in einem Sichtfeld zu messen. Insbesondere wird ein Mikroelektromechanisches-System- (MEMS-; microelectromechanical systems) Spiegel verwendet, um Licht über das Sichtfeld abtastend zu bewegen. Arrays von Photodetektoren empfangen Reflexionen von Objekten, die durch das Licht beleuchtet werden, und die Zeit, die benötigt wird, bis die Reflexionen an verschiedenen Sensoren in dem Photodetektor-Array ankommen, wird bestimmt. Dies wird auch als Laufzeit- (TOF; time-of-flight) Messung bezeichnet. LIDAR-Systeme bilden Tiefenmessungen und erstellen Distanzmessungen durch ein Abbilden der Distanz zu Objekten basierend auf den Laufzeit-Berechnungen. Somit können die Laufzeit-Berechnungen Distanz- und Tiefen-Abbildungen erzeugen, die zum Erzeugen von Bildern verwendet werden können.
  • Ein monolithisches Photodetektor-Array besteht typischerweise aus benachbarten Photodetektor-Spalten, die für ein Empfangen von Licht angeordnet sind. Das Photodetektor-Array wird auch von einer Ausleseelektronik begleitet, die sich außerhalb von einem Lichtempfangsbereich befindet. Eine Verdrahtung wird benötigt, um die Ausleseelektronik mit jeder der Photodetektor-Spalten zu verbinden, was Zwischenräume zwischen den Photodetektor-Spalten erfordert, um Raum für die Verdrahtung und die Verbindungen, hergestellt zu den Photodioden oder Pixeln des Arrays, zu erlauben. Diese Verdrahtungsstruktur erzeugt eine komplexe Topologie mit einer hohen Impedanz und begrenzt die Anzahl von Pixeln, die für ein Empfangen von Licht angeordnet sein können (d. h. sie verringert den Füllfaktor des Photodetektor-Arrays).
  • Daher kann eine verbesserte Vorrichtung mit einer Verbindung mit einer niedrigen Impedanz und einer einfacheren Topologie unter Beibehaltung eines angemessenen Füllfaktors wünschenswert sein.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Es besteht ein Bedarf zum Bereitstellen eines verbesserten Konzepts für einen Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) Empfänger, der ausgebildet ist, um einen reflektierten Lichtstrahl aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen zu empfangen, und ein Verfahren zum Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen und durch ein Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) System implementiert.
  • Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand von irgendeinem der Ansprüche erfüllt werden.
  • Ausführungsbeispiele stellen einen Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) Empfänger bereit, der ausgebildet ist, um einen reflektierten Lichtstrahl aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen zu empfangen. Der LIDAR-Empfänger umfasst ein erstes Linsensystem und ein erstes Detektormodul, das optisch mit dem ersten Linsensystem gekoppelt ist. Das erste Linsensystem ist ausgebildet, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht. Das erste Detektormodul umfasst ein erstes Photodetektor-Array und eine erste integrierte analoge Ausleseschaltung (IC; integrated circuit), die mit dem ersten Photodetektor-Array gekoppelt ist, wobei das erste Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet sind. Der LIDAR-Empfänger umfasst ferner ein zweites Linsensystem benachbart zu dem ersten Linsensystem und ein zweites Detektormodul, das optisch mit dem zweiten Linsensystem gekoppelt ist. Das zweite Linsensystem ist ausgebildet, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht. Das zweite Detektormodul umfasst ein zweites Photodetektor-Array und eine zweite analoge Auslese-IC, die mit dem zweiten Photodetektor-Array gekoppelt ist, wobei das zweite Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet sind.
  • Optional sind das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, und sind das zweite Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das zweite Photodetektor-Array als auch auf die erste analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  • Wiederum optional sind das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, ist das zweite Photodetektor-Array gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen angeordnet und ist die erste analoge Auslese-IC gemäß einem dritten Satz von Empfangsrichtungen angeordnet.
  • Optional sind das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC in einem ersten Empfangsbereich des ersten und des zweiten Detektormoduls angeordnet, der einem ersten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, und sind das zweite Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC in einem zweiten Empfangsbereich des ersten und des zweiten Detektormoduls angeordnet, der einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen entspricht.
  • Wiederum optional sind das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC in einem ersten Empfangsbereich des ersten und des zweiten Detektormoduls angeordnet, der einem ersten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, und ist das zweite Photodetektor-Array in einem zweiten Empfangsbereich des zweiten Detektormoduls angeordnet, der einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, wobei ein zweiter Empfangsbereich des ersten Detektormoduls dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, und ist die erste analoge Auslese-IC in einem dritten Empfangsbereich des ersten Detektormoduls angeordnet, der einem dritten Satz von Empfangsrichtungen entspricht.
  • Optional weisen die Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls und die Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zueinander auf, sodass jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls den reflektierten Lichtstrahl gleichzeitig empfängt, wenn ein entsprechender einer von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls den reflektierten Lichtstrahl empfängt.
  • Wiederum optional ist die Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls an einer Rückseite des ersten Linsensystems gemäß einer ersten räumlichen Anordnung angeordnet, ist die Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls an einer Rückseite des zweiten Linsensystems gemäß einer zweiten räumlichen Anordnung angeordnet, sind die erste räumliche Anordnung und die zweite räumliche Anordnung gleich.
  • Optional führt eine Position der ersten analogen Auslese-IC zu einem ersten blinden Fleck des ersten Detektormoduls, führt eine Position der zweiten analogen Auslese-IC zu einem zweiten blinden Fleck des zweiten Detektormoduls, und schließt sich ein Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem ersten einen von dem ersten blinden Fleck oder dem zweiten blinden Fleck gegenseitig aus mit einem Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem zweiten einen von dem ersten blinden Fleck oder dem zweiten blinden Fleck.
  • Wiederum optional umfasst das zweite Detektormodul ein drittes Photodetektor-Array und eine dritte analoge Auslese-IC, die mit dem dritten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und sind das dritte Photodetektor-Array und die dritte analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls von dem zweiten Photodetektor-Array, der zweiten analogen Auslese-IC und einander angeordnet.
  • Optional ist die zweite analoge Auslese-IC in einem Empfangsbereich der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls positioniert, zwischengeordnet zwischen dem zweiten Photodetektor-Array und dem dritten Photodetektor-Array.
  • Wiederum optional weisen das erste, das zweite und das dritte Photodetektor-Array eine erste Breite auf und weist ein Zwischenraum zwischen dem zweiten und dem dritten Photodetektor-Array eine zweite Breite auf, die gleich zu oder kleiner als die erste Breite ist.
  • Optional sind das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, und sind die erste analoge Auslese-IC und das dritte Photodetektor-Array gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf die erste analoge Auslese-IC als auch auf das dritte Photodetektor-Array trifft, wenn er von dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  • Wiederum optional umfasst das erste Detektormodul ein viertes Photodetektor-Array und eine vierte analoge Auslese-IC, die mit dem vierten Photodetektor-Array gekoppelt ist, wobei das vierte Photodetektor-Array und die vierte analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls von dem ersten Photodetektor-Array, der ersten analogen Auslese-IC und einander angeordnet sind.
  • Optional ist die erste analoge Auslese-IC in einem Empfangsbereich der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls positioniert, zwischengeordnet zwischen dem ersten Photodetektor-Array und dem vierten Photodetektor-Array.
  • Wiederum optional weisen das erste, das zweite, das dritte und das vierte Photodetektor-Array eine erste Breite auf und weist ein Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Photodetektor-Array und ein Zwischenraum zwischen dem zweiten und dem dritten Photodetektor-Array jeweils eine zweite Breite auf, die gleich zu oder kleiner als die erste Breite ist.
  • Optional sind das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, und sind die erste analoge Auslese-IC und das dritte Photodetektor-Array gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf die erste analoge Auslese-IC als auch auf das dritte Photodetektor-Array trifft, wenn er von dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  • Wiederum optional sind die dritte analoge Auslese-IC und das vierte Photodetektor-Array gemäß einem dritten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf die dritte analoge Auslese-IC als auch auf das vierte Photodetektor-Array trifft, wenn er von dem dritten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  • Optional sind das erste Linsensystem und das zweite Linsensystem identisch.
  • Wiederum optional sind das erste und das zweite Photodetektor-Array jeweils eine einzelne Pixelspalte, die ausgebildet ist, um elektrische Signale basierend auf dem reflektierten Lichtstrahl zu erzeugen, umfasst die erste analoge Auslese-IC eine erste Mehrzahl von Ausgangskanälen, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen von den Pixeln des ersten Photodetektor-Arrays gekoppelt sind, um die elektrischen Signale aus demselben auszulesen, und umfasst die zweite analoge Auslese-IC eine zweite Mehrzahl von Ausgangskanälen, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen von den Pixeln des zweiten Photodetektor-Arrays gekoppelt sind, um die elektrischen Signale aus demselben auszulesen.
  • Ausführungsbeispiele stellen ferner einen LIDAR-Empfänger bereit, der ausgebildet ist, um einen reflektierten Lichtstrahl aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen zu empfangen. Der LIDAR-Empfänger umfasst ein erstes Linsensystem und ein erstes Detektormodul, das optisch mit dem ersten Linsensystem gekoppelt ist. Das erste Linsensystem ist ausgebildet, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht. Das erste Detektormodul umfasst eine erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine erste Mehrzahl von integrierten analogen Ausleseschaltungen (ICs), die entlang einer ersten Richtung mit der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, wobei jede von der ersten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist. Der LIDAR-Empfänger umfasst ferner ein zweites Linsensystem benachbart zu dem ersten Linsensystem und ein zweites Detektormodul, das optisch mit dem zweiten Linsensystem gekoppelt ist. Das zweite Linsensystem ist ausgebildet, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht.
  • Optional umfasst das zweite Detektormodul eine zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs, die entlang der ersten Richtung mit der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, wobei jeder von der zweiten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist.
  • Wiederum optional weist die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine erste Breite in der ersten Richtung auf, weist die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine zweite Breite in der ersten Richtung auf, weisen Zwischenräume zwischen der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine dritte Breite in der ersten Richtung auf, die gleich zu oder kleiner als die zweite Breite ist, und weisen Zwischenräume zwischen der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine vierte Breite in der ersten Richtung auf, die gleich zu oder kleiner als die erste Breite ist.
  • Optional sind die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die erste Mehrzahl von analogen Auslese-ICs jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet, und sind die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet.
  • Wiederum optional ist die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays in einer ersten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet, die einer ersten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls entspricht, in dem die zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs angeordnet ist, und ist die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays in einer zweiten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet, die einer zweiten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls entspricht, in dem die erste Mehrzahl von analogen Auslese-ICs angeordnet ist.
  • Optional umfasst das erste Detektormodul eine dritte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine dritte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs, verschachtelt entlang einer ersten Richtung mit der dritten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays, wobei jeder von der dritten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der dritten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist, sind die dritte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die dritte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in die erste Richtung im Hinblick auf die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die erste Mehrzahl von analogen Auslese-ICs so verschoben, dass die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays benachbart zu der dritten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in einer zweiten Richtung angeordnet ist, die orthogonal zu der ersten Richtung ist, umfasst das zweite Detektormodul eine vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine vierte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs, verschachtelt entlang der ersten Richtung mit der vierten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays, wobei jeder von der vierten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der vierten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist, und sind die vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die vierte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in die erste Richtung im Hinblick auf die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs so verschoben, dass die vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays benachbart zu der zweiten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in der zweiten Richtung angeordnet ist.
  • Ausführungsbeispiele stellen ein Verfahren zum Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen und durch ein LIDAR-System implementiert bereit. Das Verfahren umfasst ein Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem ersten Linsensystem und einem zweiten Linsensystem; Übertragen, durch ein erstes Linsensystem, des empfangenen reflektierten Lichtstrahls zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen eines ersten Detektormoduls, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, wobei das erste Detektormodul ein erstes Photodetektor-Array und eine erste integrierte analoge Ausleseschaltung (IC) umfasst, die mit dem ersten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und wobei das erste Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet sind; und Übertragen, durch ein zweites Linsensystem, des empfangenen reflektierten Lichtstrahls zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, wobei das zweite Detektormodul ein zweites Photodetektor-Array und eine zweite analoge Auslese-IC umfasst, die mit dem zweiten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und wobei das zweite Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet sind.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele werden hierin unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
    • 1A ist ein schematisches Diagramm eines Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) Scansystems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen;
    • 1B zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines ersten Detektormoduls und eines zweiten Detektormoduls eines LIDAR-Scansystems, die jeweils Empfangsbereiche gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen aufweisen;
    • 1C stellt ein schematisches Blockdiagramm von zwei Detektormodulen eines LIDAR-Scansystems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen darstellen;
    • 2 zeigt eine Mischung aus Plan- und Querschnittsansichten eines Empfängers eines LIDAR-Scansystems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen;
    • 3 zeigt eine Mischung aus Plan- und Querschnittsansichten eines Empfängers eines LIDAR-Scansystems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen; und
    • 4 zeigt eine Planansicht eines Empfängers eines LIDAR-Scansystems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsbeispiele detailliert Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass diese Ausführungsbeispiele nur zu darstellenden Zwecken dienen und nicht als einschränkend betrachtet werden sollen. Zum Beispiel, während Ausführungsbeispiele möglicherweise derart beschrieben sind, dass sie eine Mehrzahl von Merkmalen oder Elementen aufweisen, soll dies nicht so ausgelegt werden, dass all diese Merkmale oder Elemente zum Implementieren von Ausführungsbeispielen notwendig sind. Stattdessen können bei anderen Ausführungsbeispielen einige der Merkmale oder Elemente weggelassen werden oder können durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt werden. Zusätzlich dazu können weitere Merkmale oder Elemente zusätzlich zu jenen, die ausdrücklich gezeigt und beschrieben sind, bereitgestellt werden, zum Beispiel herkömmliche Komponenten von Sensorbauelementen.
  • Merkmale von unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsbeispiele zu bilden, außer dies ist spezifisch anderweitig angegeben. Abänderungen oder Modifikationen, die in Bezug auf eines der Ausführungsbeispiele beschrieben sind, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. In einigen Fällen sind bekannte Strukturen und Vorrichtungen in Blockdiagrammform und nicht im Detail gezeigt, um ein Verunklaren der Ausführungsbeispiele zu vermeiden.
  • Verbindungen oder Kopplungen zwischen Elementen, die in den Zeichnungen gezeigt oder hierin beschrieben sind, können auf Draht basierende Verbindungen oder drahtlose Verbindungen sein, sofern nicht anderweitig angemerkt. Ferner können solche Verbindungen oder Kopplungen direkte Verbindungen oder Kopplungen ohne zusätzliche dazwischen liegende Elemente oder indirekte Verbindungen oder Kopplungen mit einem oder mehreren zusätzlichen dazwischen liegenden Elementen sein, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel das Übertragen einer bestimmten Art von Signal oder das Übertragen einer bestimmten Art von Information, im Wesentlichen beibehalten wird.
  • Ausführungsbeispiele beziehen sich auf optische Sensoren und optische Sensorsysteme und auf das Erhalten von Informationen über optische Sensoren und optische Sensorsysteme. Ein Sensor kann sich auf eine Komponente beziehen, die eine physikalische Größe, die gemessen werden soll, in ein elektrisches Signal umwandelt, zum Beispiel ein Stromsignal oder ein Spannungssignal. Die physikalische Größe kann zum Beispiel elektromagnetische Strahlung, wie beispielsweise sichtbares Licht, Infrarot- (IR-) Strahlung oder einen anderen Typ von Beleuchtungssignal, einen Strom oder eine Spannung aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Bildsensor ein Siliziumchip in einer Kamera sein, der Fotos von Licht, das aus einer Linse kommt, in Spannungen umwandelt. Je größer die aktive Fläche des Sensors, desto mehr Licht kann gesammelt werden, um ein Bild zu erzeugen.
  • Ein Sensorbauelement, wie es hierin verwendet wird, kann sich auf ein Bauelement beziehen, das einen Sensor und weitere Komponenten aufweist, zum Beispiel eine Vorspannungs-Schaltungsanordnung, einen Analog-Digital-Wandler oder ein Filter. Ein Sensorbauelement kann auf einem einzelnen Chip integriert sein, obwohl bei anderen Ausführungsbeispielen eine Mehrzahl von Chips oder auch Komponenten, die extern zu einem Chip sind, zum Implementieren eines Sensorbauelements verwendet werden können.
  • In LIDAR-Systemen überträgt eine Quelle Lichtpulse und/oder -strahlen in ein Sichtfeld und das Licht wird von einem oder mehreren Objekten durch Rückstreuung reflektiert. Insbesondere ist LIDAR ein direktes Laufzeit- (TOF-) System, bei dem die Lichtpulse (z. B. Laserpulse von Infrarotlicht) in das Sichtfeld emittiert werden und ein Pixelarray die reflektierten Pulse detektiert und misst. Zum Beispiel empfängt ein Array von Photodetektoren Reflexionen von Objekten, die von dem Licht beleuchtet werden.
  • Differenzen bei Rücklaufzeiten für jeden Lichtpuls über mehrere Pixel des Pixelarrays können dann verwendet werden, um digitale 3D-Darstellungen einer Umgebung zu erstellen oder um andere Sensordaten zu erzeugen. Zum Beispiel kann die Lichtquelle einen einzelnen Lichtpuls emittieren und ein Zeit-Digital-Wandler (TDC; Time-to-Digital Converter), der elektrisch mit dem Pixelarray gekoppelt ist, kann von der Zeit, zu der der Lichtpuls emittiert wird, bis zu einer Zeit zählen, zu der der reflektierte Lichtpuls an dem Empfänger (d. h. an dem Pixelarray) empfangen wird. Die „Laufzeit“ des Lichtpulses wird dann in eine Distanz übersetzt.
  • Ein Scan, wie beispielsweise ein oszillierender horizontaler Scan (z. B. von links nach rechts und rechts nach links im Hinblick auf ein Sichtfeld), kann eine Szene kontinuierlich auf abtastende Weise beleuchten. Durch Emittieren von aufeinanderfolgenden Lichtpulsen in unterschiedlichen Scanrichtungen kann ein als das „Sichtfeld“ bezeichneter Bereich gescannt werden und Objekte innerhalb des Bereichs können detektiert und abgebildet werden. Ein Rasterscan könnte ebenfalls verwendet werden.
  • 1A ist ein schematisches Diagramm eines LIDAR-Scansystems 100 gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Das LIDAR-Scansystem 100 ist eine optische Scanvorrichtung, umfassend einen Sender, umfassend eine Beleuchtungseinheit 10, eine Senderoptik 11 und einen eindimensionalen (1D-) Mikroelektromechanisches-System- (MEMS-) Spiegel 12 und einen Empfänger, umfassend ein erstes Linsensystem 14L, ein zweites Linsensystem 14R, ein erstes Detektormodul 15L und ein zweites Detektormodul 15R.
  • Das erste Linsensystem 14L und das zweite Linsensystem 14R sind benachbart zueinander, jedoch nicht unbedingt aneinander angrenzend angeordnet. Anders ausgedrückt, es kann einen Zwischenraum zwischen den beiden Linsensystemen geben. In jedem Fall sind beide Linsensysteme an dem Empfänger angeordnet und sind ausgebildet, um reflektiertes Licht gleichzeitig aus einer gleichen Empfangsrichtung oder einem Satz von Empfangsrichtungen zu empfangen. Das heißt, sie sind ausgebildet, um den gleichen reflektierten Lichtstrahl zu empfangen, der an dem Empfänger empfangen wird. Dementsprechend können die beiden Linsensysteme identisch zueinander (d. h. aus der gleichen Anordnung von Linsen bestehend) sein.
  • Das erste Detektormodul 15L und das zweite Detektormodul 15R sind auf der Rückseite ihres jeweiligen Linsensystems 14L oder 14R angeordnet, um den gleichen reflektierten Lichtstrahl zu empfangen. Anders ausgedrückt, das erste Detektormodul 15L empfängt den reflektierten Lichtstrahl als Empfangslinie RL (RL = receiving line) von dem ersten Linsensystem 14L und das zweite Detektormodul 15R empfängt den reflektierten Lichtstrahl als Empfangslinie RL von dem zweiten Linsensystem 14R. In jedem der Fälle trifft die Empfangslinie RL auf beide Detektormodule an einem gleichen jeweiligen Empfangsbereich. Wenn beispielsweise die Empfangslinie RL genau auf die Mitte des ersten Detektormoduls 15L trifft, würde die Empfangslinie RL auch genau auf die Mitte des zweiten Detektormoduls 15R treffen. Wenn die Empfangslinie RL auf einen Bereich trifft, der 5 mm rechts von der Mitte des ersten Detektormoduls 15L ist, würde die Empfangslinie RL auch auf eine Fläche, die 5 mm rechts von der Mitte des zweiten Detektormoduls 15R ist, treffen und so weiter.
  • Somit kann man sagen, dass das erste Detektormodul 15L und das zweite Detektormodul 15R jeweils eine Mehrzahl von Empfangsbereichen aufweisen. Die Empfangsbereiche des ersten Detektormoduls und die Empfangsbereiche des zweiten Detektormoduls weisen eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zueinander auf, sodass jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls den reflektierten Lichtstrahl gleichzeitig empfängt, während ein entsprechender einer von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls den reflektierten Lichtstrahl empfängt.
  • Wie im Folgenden näher beschrieben wird, umfasst das erste Detektormodul 15L mindestens ein Photodetektor-Array und mindestens eine analoge Ausleseschaltung, die in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen angeordnet sind. Ähnlich umfasst das zweite Detektormodul 15R mindestens ein Photodetektor-Array und mindestens eine analoge Ausleseschaltung, die in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen angeordnet sind. In jedem der Fälle, wenn ein oder beide Detektormodule 15L und 15R mehr als ein Photodetektor-Array und mehr als eine analoge Ausleseschaltung umfassen, sind die Photodetektor-Arrays und die analogen Ausleseschaltungen miteinander verschachtelt und sind in unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen angeordnet. Jedes Photodetektor-Array und jede analoge Ausleseschaltung können auf einem separaten Halbleiter-Die gebildet sein und die analogen Ausleseschaltungen können als integrierte analoge Ausleseschaltungen (ICs) bezeichnet werden.
  • 1B zeigt ein schematisches Blockdiagramm des ersten Detektormoduls 15L und des zweiten Detektormoduls 15R, von denen jedes Empfangsbereiche RA1-RA6 (RA = receiving area) gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen umfasst. Während sechs Empfangsbereiche gezeigt sind, können die Detektormodule je nach beabsichtigter Anwendung mehr oder weniger Empfangsbereiche umfassen. Auch kann, während das erste Detektormodul 15L und das zweite Detektormodul 15R als aneinander angrenzend dargestellt sind, ein Zwischenraum zwischen den beiden Detektormodulen vorhanden sein. Dies gilt auch für die 1A. In 1B weist jeder Empfangsbereich RA1-RA6 des ersten Detektormoduls 15L eine gleiche räumliche Anordnung auf wie ein entsprechender einer von den Empfangsbereichen RA1-RA6 des zweiten Detektormoduls 15R. Beispielsweise ist der Empfangsbereich RA1 räumlich an der gleichen Position (z. B. linker Rand) sowohl des ersten Detektormoduls 15L als auch des zweiten Detektormoduls 15R angeordnet. Der Empfangsbereich RA2 weist ebenfalls die gleiche räumliche Anordnung für beide Detektormodule auf, und so weiter für die Empfangsbereiche R3-R6.
  • Zusätzlich entspricht jeder der Empfangsbereiche RA1-RA6 einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen eines reflektierten Lichtstrahls. Das heißt, der Empfangsbereich RA1 für beide Detektoren entspricht einem ersten Satz von Empfangsrichtungen, an denen ein reflektierter Lichtstrahl an dem Empfänger empfangen werden kann, der Empfangsbereich RA2 für beide Detektoren entspricht einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen, an denen ein reflektierter Lichtstrahl an dem Empfänger empfangen werden kann, der Empfangsbereich RA3 für beide Detektoren entspricht einem dritten Satz von Empfangsrichtungen, an denen ein reflektierter Lichtstrahl an dem Empfänger empfangen werden kann und so weiter.
  • Wenn also der reflektierte Lichtstrahl an mindestens einer von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, wird die Empfangslinie RL auf den Empfangsbereich RA1 auf beiden Detektormodulen treffen. Wenn der reflektierte Lichtstrahl an mindestens einer von dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, trifft die Empfangslinie RL auf den Empfangsbereich RA2 beider Detektormodule. Wenn der reflektierte Lichtstrahl an mindestens einer von dem dritten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, trifft die Empfangslinie RL auf den Empfangsbereich RA3 auf beiden Detektormodulen, und so weiter. Jeder Satz von Empfangsrichtungen kann eine gleiche oder eine unterschiedliche Anzahl von Empfangsrichtungen umfassen und jeder Satz von Empfangsrichtungen kann eine Empfangsrichtung oder mehr als eine Empfangsrichtung umfassen.
  • Zusätzlich können benachbarte Sätze von Empfangsrichtungen eine teilweise Überlappung aufweisen. Das heißt, sie können beispielsweise eine gemeinsame Empfangsrichtung aufweisen und sie können jeweils mindestens eine unterschiedliche Empfangsrichtung voneinander aufweisen. Somit können die Empfangsbereiche ebenfalls teilweise überlappen.
  • Wie im Folgenden beschrieben wird, sind die Photodetektor-Arrays und die analogen Ausleseschaltungen in einem der Empfangsbereiche RA1-RA6 separat angeordnet.
  • Bezugnehmend wieder auf 1A umfasst die Beleuchtungseinheit 10 mehrere Lichtquellen (z. B. Laserdioden oder lichtemittierende Dioden), die linear in Einzelstrich-Formation ausgerichtet sind und so ausgebildet sind, dass sie zum Scannen eines Objekts verwendetes Licht übertragen. Das durch die Lichtquellen emittierte Licht ist typischerweise Infrarotlicht, obwohl auch Licht mit anderer Wellenlänge verwendet werden kann. Wie bei dem Ausführungsbeispiel von 1A ersichtlich ist, wird die Form des durch die Lichtquellen emittierten Lichts in einer Richtung senkrecht zu der Übertragungsrichtung ausgebreitet, um einen Lichtstrahl mit einer länglichen Form senkrecht zu einer Übertragung zu bilden. Das Beleuchtungslicht, das aus den Lichtquellen übertragen wird, wird in Richtung der Senderoptik 11 gerichtet, die ausgebildet ist, um jeden Laser auf einen eindimensionalen MEMS-Spiegel 12 zu fokussieren. Die Senderoptik 11 kann zum Beispiel eine Linse oder ein Prisma sein.
  • Bei Reflexion durch den MEMS-Spiegel 12 wird das Licht aus den Lichtquellen vertikal ausgerichtet, um für jeden emittierten Laserschuss eine eindimensionale vertikale Scanlinie SL (SL = scanning line) aus Infrarotlicht oder einen vertikalen Strich aus Infrarotlicht zu bilden. Jede Lichtquelle der Beleuchtungseinheit 10 trägt zu einer unterschiedlichen vertikalen Region der vertikalen Scanlinie SL bei. Somit können die Lichtquellen gleichzeitig aktiviert und gleichzeitig deaktiviert werden, um einen Lichtpuls mit mehreren Segmenten zu erhalten, wobei jedes Segment einer jeweiligen Lichtquelle entspricht. Jede vertikale Region oder jedes Segment der vertikalen Scanlinie SL kann jedoch auch unabhängig aktiv oder inaktiv sein, indem eine entsprechende eine von den Lichtquellen der Beleuchtungseinheit 10 ein- oder ausgeschaltet wird. Somit kann eine teilweise oder vollständige vertikale Scanlinie SL von Licht aus dem System 100 in das Sichtfeld ausgegeben werden.
  • Dementsprechend ist der Sender des Systems 100 eine optische Anordnung, ausgebildet, um Laserstrahlen basierend auf den Laserpulsen zu erzeugen, wobei die Laserstrahlen eine längliche Form aufweisen, die sich in einer Richtung senkrecht zu einer Übertragungsrichtung der Laserstrahlen erstreckt.
  • Zusätzlich wird darauf hingewiesen, dass während drei Laserquellen gezeigt sind, die Anzahl von Laserquellen nicht darauf beschränkt ist. Zum Beispiel kann die vertikale Scanlinie SL durch eine einzelne Laserquelle, zwei Laserquellen oder mehr als drei Laserquellen erzeugt werden.
  • Der MEMS-Spiegel 12 ist ein mechanischer sich bewegender Spiegel (d. h. ein MEMS-Mikrospiegel), der auf einem Halbleiterchip (nicht gezeigt) integriert ist. Der MEMS-Spiegel 12 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist durch mechanische Federn oder Biegeelemente (flexures) (nicht gezeigt) aufgehängt und ist ausgebildet, um um eine einzelne Achse zu rotieren und man kann sagen, dass er nur einen Freiheitsgrad für Bewegung aufweist. Aufgrund dieser einzelnen Rotationsachse wird der MEMS-Spiegel 12 als ein 1D-MEMS-Spiegel bezeichnet.
  • Der MEMS-Spiegel 12 ist ausgebildet, um von „Seite-zu-Seite“ um eine einzelne Scanachse 13 bei einer Resonanzfrequenz derart zu oszillieren, dass das Licht, das von dem MEMS-Spiegel 12 (d. h. die vertikale Scanlinie von Licht) reflektiert wird, rückwärts und vorwärts in einer horizontalen Scanrichtung oszilliert. Eine Scanperiode oder eine Oszillationsperiode ist beispielsweise durch eine vollständige Oszillation von einem ersten Rand des Sichtfeldes (z. B. linke Seite) zu einem zweiten Rand des Sichtfeldes (z. B. rechte Seite) und dann wieder zurück zu dem ersten Rand definiert. Eine Spiegelperiode des MEMS-Spiegels 12 entspricht einer Scanperiode.
  • Somit wird das Sichtfeld in horizontaler Richtung durch den vertikalen Lichtstrich gescannt, indem der Winkel des MEMS-Spiegels 12 auf seiner Scanachse 13 verändert wird. Zum Beispiel kann der MEMS-Spiegel 12 so ausgebildet sein, dass er bei einer Resonanzfrequenz von 2 kHz zwischen +/-15 Grad oszilliert, um das Licht über 30 Grad zu lenken, was den Scanbereich des Sichtfeldes ausmacht. Somit kann das Sichtfeld zeilenweise durch eine Rotation des MEMS-Spiegels 12 durch seinen Bewegungsgrad gescannt werden. Eine solche Sequenz durch den Bewegungsgrad (z. B. von -15 Grad bis +15 Grad) wird als ein einzelner Scanvorgang oder Scanzyklus bezeichnet. Mehrere Scans können verwendet werden, um Distanz- und Tiefen-Abbildungen sowie 3D-Bilder durch eine Verarbeitungseinheit zu erzeugen. Die horizontale Auflösung der Tiefen-Abbildungen und Bilder hängt von der Größe der inkrementellen Schritte bei dem Rotationswinkel des MEMS-Spiegels 12, vorgenommen zwischen den Scans, ab.
  • Während der Übertragungsspiegel im Kontext mit einem MEMS-Spiegel beschrieben ist, wird darauf hingewiesen, dass auch andere 1D-Spiegel verwendet werden können. Zusätzlich ist die Resonanzfrequenz nicht auf 2 kHz und der Rotationsgrad nicht auf +/-15 Grad beschränkt und sowohl die Resonanzfrequenz als auch das Sichtfeld können je nach Anwendung vergrößert oder verkleinert werden. Somit ist ein eindimensionaler Scanspiegel ausgebildet, um um eine einzelne Scanachse zu oszillieren und die Laserstrahlen in unterschiedlichen Richtungen in ein Sichtfeld zu lenken. Daher umfasst eine Übertragungstechnik ein Übertragen der Lichtstrahlen in das Sichtfeld von einem Übertragungsspiegel, der um eine einzelne Scanachse oszilliert, sodass die Lichtstrahlen als eine vertikale Scanlinie SL in das Sichtfeld projiziert werden, die sich horizontal über das Sichtfeld bewegt, während der Übertragungsspiegel um die einzelne Scanachse oszilliert.
  • Nach dem Auftreffen auf einem oder mehreren Objekten wird der übertragene vertikale Lichtstrich durch Rückstreuung zurück in Richtung des LIDAR-Scansystems 100 als eine reflektierte vertikale Linie reflektiert, wo das erste Linsensystem 14L und das zweite Linsensystem 14R das reflektierte Licht empfangen. Das erste Linsensystem 14L und das zweite Linsensystem 14R richten beide das reflektierte Licht auf ein jeweiliges von dem ersten Detektormodul 15L und dem zweiten Detektormodul 15R, die jeweils das reflektierte Licht als eine Empfangslinie RL (RL=receiving line) empfangen. Wenn die Empfangslinie RL auf ein Photoreaktor-Array trifft, ist das Photodetektor-Array ausgebildet, um elektrische Messsignale zu erzeugen. Die elektrischen Messsignale können zur Erzeugung einer 3D-Abbildung der Umgebung und/oder anderer Objektdaten basierend auf dem reflektierten Licht (z. B. durch TOF-Berechnungen und - Verarbeitung) verwendet werden.
  • Andererseits werden, wenn die Empfangslinie auf eine analoge Ausleseschaltung trifft, durch diese analoge Ausleseschaltung (d. h. durch dieses Detektormodul) keine elektrischen Messsignale erzeugt, da eine analoge Ausleseschaltung keine photoempfindliche Vorrichtung ist. Anders ausgedrückt, eine Position einer analogen Ausleseschaltung in einem der Empfangsbereiche eines Detektormoduls führt zu einem blinden Fleck dieses Detektormoduls.
  • Die Photodetektor-Arrays und die analogen Ausleseschaltungen sind jedoch zwischen den beiden Detektormodulen 15L und 15R so angeordnet, dass analoge Ausleseschaltungen nicht in einem gleichen Empfangsbereich der Empfangsbereiche R1-R6 in beiden Detektormodulen angeordnet sind. Wenn sich beispielsweise eine analoge Ausleseschaltung in dem Empfangsbereich R4 des ersten Detektormoduls 15L befindet, wird sich eine analoge Ausleseschaltung nicht in dem Empfangsbereich R4 des zweiten Detektormoduls 15R befinden. Stattdessen kann ein sich ein Photodetektor-Array in dem Empfangsbereich R4 des zweiten Detektormoduls 15R befinden, um den durch die analoge Ausleseschaltung in dem Empfangsbereich R4 des ersten Detektormoduls 15L erzeugten blinden Fleck zu kompensieren.
  • Die Empfangslinie RL ist als vertikale Lichtspalte gezeigt, die sich entlang einer der Pixelspalten in einer Längsrichtung der Pixelspalte erstreckt. Die Empfangslinie weist drei Regionen auf, die der vertikalen Scanlinie SL entsprechen, die in 1A gezeigt ist. Während sich die vertikale Scanlinie SL horizontal über das Sichtfeld bewegt, bewegt sich die vertikale Lichtspalte RL, die auf die beiden Detektormodule 15L und 15R trifft, auch horizontal über beide von den Detektormodulen 15L und 15R. Der reflektierte Lichtstrahl RL bewegt sich von einem ersten Rand von jedem der Detektormodule 15L und 15R zu einem zweiten Rand von jedem der Detektormodule 15L und 15R, wenn sich die Empfangsrichtung des reflektierten Lichtstrahls RL ändert. Die Empfangsrichtung des reflektierten Lichtstrahls RL, die einen Satz von Empfangsrichtungen umfassen kann, entspricht einer Übertragungsrichtung der Scanlinie SL.
  • 1C stellt ein schematisches Blockdiagramm von zwei Detektormodulen 15L und 15R gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen dar. Bei diesem Beispiel umfasst das Detektormodul 15L drei Photodetektor-Arrays 16a, 16b und 16c, die mit drei analogen Ausleseschaltungen 17a, 17b und 17c entlang einer ersten Richtung (d. h. x-Richtung) verschachtelt sind. Das heißt, die Photodetektor-Arrays 16a, 16b und 16c und die analogen Ausleseschaltungen 17a, 17b und 17c sind in einer abwechselnden Anordnung im Hinblick aufeinander entlang der x-Richtung angeordnet. Hier sind die Photodetektor-Arrays 16a, 16b und 16c und die analogen Ausleseschaltungen 17a, 17b und 17c in sechs Empfangsbereichen RA1-RA6 des Detektormoduls 15L angeordnet, wie gezeigt ist. Jedes der Photodetektor-Arrays 16a, 16b und 16c und die analogen Ausleseschaltungen 17a, 17b und 17c können auch auf separaten Dies angeordnet sein.
  • Ferner umfasst die analoge Ausleseschaltung 17a eine Mehrzahl von Ausgangskanälen, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen von den Pixeln des Photodetektor-Arrays 16a gekoppelt sind, um die elektrischen Signale daraus auszulesen, umfasst die analoge Ausleseschaltung 17b eine Mehrzahl von Ausgangskanälen, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen von den Pixeln des Photodetektor-Arrays 16b gekoppelt sind, um die elektrischen Signale daraus auszulesen, und umfasst die analoge Ausleseschaltung 17c eine Mehrzahl von Ausgangskanälen, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen der Pixel des Photodetektor-Arrays 16c gekoppelt sind, um die elektrischen Signale daraus auszulesen. Somit ist jedes Photodetektor-Array mit einer analogen Ausleseschaltung gepaart.
  • Das Detektormodul 15R umfasst zwei Photodetektor-Arrays 16d und 16e, die mit zwei analogen Ausleseschaltungen 17d und 17e entlang der x-Richtung verschachtelt sind. Das heißt, die Photodetektor-Arrays 16d und 16e und die analogen Ausleseschaltungen 17d und 17e sind in einer abwechselnden Anordnung im Hinblick aufeinander entlang der x-Richtung angeordnet. Hier sind die Photodetektor-Arrays 16d und 16e und die analogen Ausleseschaltungen 17d und 17e in vier Empfangsbereichen RA2-RA5 des Detektormoduls 15R angeordnet, wie gezeigt ist.
  • Ferner umfasst die analoge Ausleseschaltung 17d eine Mehrzahl von Ausgangskanälen, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen der Pixel des Photodetektor-Arrays 16d gekoppelt sind, um die elektrischen Signale daraus auszulesen, und die analoge Ausleseschaltung 17e umfasst eine Mehrzahl von Ausgangskanälen, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen der Pixel des Photodetektor-Arrays 16e gekoppelt sind, um die elektrischen Signale daraus auszulesen. Somit ist jedes Photodetektor-Array mit einer analogen Ausleseschaltung gepaart.
  • Wie zu beobachten ist, sind die Photodetektor-Arrays 16a-16c des Detektormoduls 15L in unterschiedlichen Empfangsbereichen angeordnet als die Photodetektor-Arrays 16d-16e des Detektormoduls 15R. Ähnlich sind die analogen Ausleseschaltungen 17a, 17b und 17c des Detektormoduls 15L in unterschiedlichen Empfangsbereichen angeordnet als die analogen Ausleseschaltungen 17d-17e des Detektormoduls 15R. Dementsprechend ist jedes Detektormodul 15L und 15R ausgebildet, um die blinden Flecke des anderen zu kompensieren, die das Ergebnis des Vorhandenseins von analogen Ausleseschaltungen sind, die sich in Empfangsbereichen der jeweiligen Detektormodule befinden.
  • Zusätzlich weist jedes der Photodetektor-Arrays 16a, 16b und 16c eine erste Breite (d. h. eine Breite des empfindlichen Bereichs des Photodetektor-Arrays) in der x-Richtung auf. Ein Zwischenraum zwischen den Photodetektor-Arrays 16d-16e weist eine zweite Breite, die gleich oder kleiner als die erste Breite ist, auf. Da die analoge Ausleseschaltung 17d in dem Zwischenraum zwischen den Photodetektor-Arrays 16d-16e angeordnet ist, ist auch die Breite der Ausleseschaltung 17d gleich oder kleiner als die erste Breite.
  • Ähnlich weist jedes der Photodetektor-Arrays 16d und 16e eine erste Breite (d. h. eine Breite des empfindlichen Bereichs des Photodetektor-Arrays) in der x-Richtung auf. Ein Zwischenraum zwischen den Photodetektor-Arrays 16a, 16b und 16c weist eine zweite Breite, die gleich oder kleiner als die erste Breite ist, auf. Da die analogen Ausleseschaltungen 17a und 17b in den Zwischenräumen zwischen den Photodetektor-Arrays 16a-16b bzw. 16b-16c angeordnet sind, ist auch die Breite der Ausleseschaltungen 17a und 17b gleich wie oder kleiner als die erste Breite. Diese Beabstandung stellt sicher, dass ein Bereich eines blinden Flecks nicht größer ist als ein Abdeckungsbereich der Photodetektor-Arrays, verwendet zum Kompensieren dieses blinden Flecks.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass das Detektormodul 15L und das Detektormodul 15R untereinander austauschbar sind. Zusätzlich kann jedes Detektormodul 15L und 15R mehr oder weniger Photodetektor-Array-/Analog-Ausleseschaltungs-Paare als gezeigt aufweisen, während es dennoch so angeordnet ist, dass es die blinden Flecke des anderen kompensiert. Beispielsweise kann das Detektormodul 15L ein einzelnes Photodetektor-Array/Analog-Ausleseschaltungs-Paar umfassen, während das Detektormodul 15R zwei Photodetektor-Array/Analog-Ausleseschaltungs-Paare umfassen kann. Alternativ kann jedes Detektormodul 15L und 15R die gleiche Anzahl von Photodetektor-Array/Analog-Ausleseschaltungs-Paaren umfassen.
  • Es wird auch darauf hingewiesen, dass während die analogen Ausleseschaltungen als auf der rechten Seite ihres gepaarten Photodetektor-Arrays angeordnet gezeigt sind, sie alternativ auf der linken Seite ihres gepaarten Photodetektor-Arrays angeordnet sein können.
  • Die Photodetektor-Arrays 16a-16e können irgendeine Anzahl von Photodetektortypen sein; umfassend Avalanche-Photodioden (APD; avalanche photodiodes), Photozellen und/oder andere Photodiodenbauelemente. Bilderzeugungssensoren wie beispielsweise ladungsgekoppelte Bauelemente (CCDs; charge-coupled devices) können die Photodetektoren sein. Bei den hierin bereitgestellten Beispielen sind die Photodetektor-Arrays 16a-16e jeweils ein eindimensionales (1D-) APD-Array, das eine einzelne Spalte von APD-Pixeln aufweist. Da die Pixel jeweils fest (permanent) mit einem jeweiligen Ausgangskanal einer jeweiligen analogen Ausleseschaltung gekoppelt sind, bleibt jedes Pixel während einer gesamten Scanoperation aktiv (gekoppelt). Dies steht im Gegensatz zu einer Anordnung, bei der Pixel sequenziell ausgelesen werden, indem die Pixel selektiv mit einer Ausleseschaltung gekoppelt und entkoppelt werden, basierend darauf, welche Pixel zum Auslesen ausgewählt werden.
  • Die Photodetektor-Arrays 16a-16e sind ausgebildet, um reflektierende Lichtpulse als die Empfangslinie RL zu empfangen und als Antwort darauf elektrische Signale zu erzeugen. Da der Zeitpunkt der Übertragung jedes Lichtpulses von der Beleuchtungseinheit 10 bekannt ist und da das Licht sich mit einer bekannten Geschwindigkeit bewegt, kann durch eine Laufzeit-Berechnung unter Verwendung der elektrischen Signale die Distanz von Objekten von den Detektormodulen 15L und 15R bestimmt werden. Eine Tiefen-Abbildung kann die Distanzinformationen graphisch darstellen.
  • Bei einem Beispiel löst ein Mikrocontroller für jede Distanzabtastung einen Laserpuls von jeder der Lichtquellen der Beleuchtungseinheit 10 aus und startet auch einen Timer in einer integrierten Schaltung (IC) eines Zeit-Digital-Wandlers (TDC). Der Laserpuls wird durch die Übertragungsoptik ausgebreitet, durch das Zielfeld reflektiert und von den Photodioden von einem von den Photodetektor-Arrays 16a-16e erfasst.
  • Die Photodioden emittieren einen kurzen elektrischen Puls, der dann durch einen elektrischen Signalverstärker verstärkt wird. Eine Komparator-IC erkennt den Puls und sendet ein digitales Signal an den TDC, um den Timer zu stoppen. Der TDC verwendet eine Taktfrequenz, um jede Messung zu kalibrieren. Der TDC sendet die seriellen Daten der Differenzzeit zwischen den digitalen Start- und Stoppsignalen an den Mikrocontroller, der jegliche Fehlerablesungen herausfiltert, mehrere Zeitmessungen mittelt und die Distanz zu dem Ziel an dieser bestimmten Feldposition berechnet. Durch Emittieren von aufeinanderfolgenden Lichtpulsen in unterschiedlichen Richtungen, geschaffen durch den MEMS-Spiegel, kann ein Bereich (d. h. ein Sichtfeld) gescannt werden, ein dreidimensionales Bild kann erzeugt werden und Objekte innerhalb des Bereichs können detektiert werden.
  • Jedes der Detektormodule 15L und 15R ist so angeordnet, dass ein vorgesehenes Sichtfeld auf die 2D-Erweiterung des Detektormoduls 15L und 15R abgebildet wird. Anders ausgedrückt, die Empfangsbereiche RA1-RA6 werden auf das vorgesehene Sichtfeld abgebildet, die Verwendung mehrerer Photodetektor-Arrays in den Detektormodulen in versetzten verschachtelten Anordnungen ist das Äquivalent zu einem 2D-Photodetektor-Array. Im Vergleich zu der Verwendung eines einzelnen 1D-Detektor-Arrays in einer Fokusebene eines optischen Systems erlaubt die oben beschriebene Verwendung eines 2D-Photodetektor-Arrays eine signifikante Reduzierung des Hintergrundlichts in einer Messung, da das Hintergrundlicht von dem Sichtfeld nun auf mehrere Spalten verteilt ist. Ein empfangener Lichtstrahl wird jedoch nur auf eine bestimmte Spalte oder bestimmte Spalten des 2D-Detektor-Arrays treffen, abhängig von der horizontalen Position der vertikalen Scanlinie.
  • Wie bereits erwähnt, ist jedes Pixel eines Photodetektor-Arrays 16a-16e fest mit einer der analogen Ausleseschaltungen 17a-17e gekoppelt. Ein Pixel, das mit einer analogen Ausleseschaltung gekoppelt ist, kann als aktiv bezeichnet werden. Somit sind die Pixel während einer gesamten Scanoperation immer aktiv.
  • Jede der analogen Ausleseschaltungen 17a-17e umfasst N analoge Ausgangskanäle, wobei N die Anzahl von Pixeln in einer Pixelspalte ist. Jeder analoge Ausgangskanal ist ausgebildet, um Messsignale auszulesen, die von einem gekoppelten Pixel empfangen werden.
  • Diese Messsignale werden dann für eine Datenverarbeitung an die Verarbeitungs- und Steuereinheit übertragen, umfassend die vorstehend beschriebenen Laufzeit-Berechnungen. Beispielsweise kann die Verarbeitungs- und Steuereinheit einen Analog-Digital-Wandler (ADC) für jede Photodiode und ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA; field programmable gate array) umfassen, die die Laufzeit aufzeichnen.
  • Wenn ein Puls von Laserenergie als eine vertikale Scanlinie SL von der Oberfläche des MEMS-Spiegels 12 in das Sichtfeld eintritt, treten reflektierende Pulse auf, wenn das Laserlicht ein Objekt im Sichtfeld beleuchtet. Diese reflektierenden Pulse gelangen als eine vertikale Lichtspalte zu den Photodetektormodulen 15L und 15R, die beispielsweise die Breite von einem Photodetektorpixel und eine Länge, die sich vertikal zumindest teilweise entlang einer Pixelspalte des Photodetektor-Arrays 16a, 16b, 16c, 16d oder 16e in einer Längsrichtung erstreckt, aufweisen können. Das heißt, alle Photodetektor-Pixel in einer Pixelspalte oder ein Abschnitt der Photodetektor-Pixel der Pixelspalte können den Lichtstrich empfangen. Beispielsweise können in einem Fall alle Lichtquellen der Beleuchtungseinheit 10 verwendet werden, um die Scanlinie SL/Empfangslinie RL zu erzeugen. In diesem Fall kann sich die Empfangslinie RL entlang einer Vollpixelspalte in der Längsrichtung erstrecken. In einem anderen Fall wird möglicherweise nur eine Teilmenge der Lichtquellen verwendet, um die Scanlinie SL/Empfangslinie RL zu erzeugen. In diesem Fall erstreckt sich die Empfangslinie möglicherweise nur entlang eines Abschnitts der Pixelspalte in der Längsrichtung.
  • In einigen Fällen können eine Pixelspalte und eine benachbarte analoge Ausleseschaltung Licht von einem gleichen Lichtstrich (d. h. einer gleichen Empfangslinie RL) empfangen.
  • Dies kann beispielsweise auftreten, wenn ein Abschnitt des empfangenen Lichtstrichs auf einen Bereich zwischen einer Pixelspalte und einer benachbarten Ausleseschaltung trifft. In diesem Fall würde eine Pixelspalte in dem anderen Detektormodul in dem gleichen Empfangsbereich wie die benachbarte analoge Ausleseschaltung ebenfalls die gleiche Empfangslinie empfangen und diesen blinden Fleck kompensieren. Somit kann eine Pixelspalte in dem Detektormodul 15L teilweise durch einen ersten Abschnitt der Empfangslinie RL beleuchtet werden, während eine Pixelspalte in dem Detektormodul 15R teilweise durch einen zweiten, unterschiedlichen Abschnitt der Empfangslinie RL beleuchtet werden kann. Durch das Verwenden der Detektormodule 15L und 15R in 1C als ein Beispiel können die Pixelspalte 16b und die Pixelspalte 16e teilweise durch eine Empfangslinie RL beleuchtet werden, wenn die Empfangslinie RL auf einen Bereich zwischen den Empfangsbereichen RA3 und RA4 trifft.
  • Wird dagegen, wie vorstehend beschrieben, eine teilweise vertikale Scanlinie SL durch die Beleuchtungseinheit 10 erzeugt, so wird möglicherweise nur eine Teilpixelspalte des Photodetektor-Arrays 15a in einer Längsrichtung beleuchtet werden.
  • Jedes Photodetektor-Array 16a-16e ist ausgebildet, um Messsignale (elektrische Signale) zu erzeugen, die zum Erzeugen einer 3D-Abbildung der Umgebung basierend auf dem reflektierten Licht (z. B. durch TOF-Berechnungen und -Verarbeitung) verwendet werden. Zum Beispiel kann, wie vorstehend angemerkt, jedes Photodetektor-Array 16a-16e ein ID-Array von Photodioden oder anderen Lichtdetektions-Komponenten sein, die in der Lage sind, Licht zu detektieren und zu messen und daraus elektrische Signale zu erzeugen. Jedes Empfangspixel emittiert einen kurzen elektrischen Puls, der von einer entsprechenden analogen Ausleseschaltung 17a, 17b, 17c, 17d oder 17e ausgelesen wird.
  • Jedes Signal, das aus einer analogen Ausleseschaltung 17a, 17b, 17c, 17d oder 17e ausgelesen wird, wird dann von einem elektrischen Signalverstärker verstärkt. Eine Komparator-IC erkennt den Puls und sendet ein digitales Signal an den TDC, um den Timer zu stoppen. Der TDC verwendet eine Taktfrequenz, um jede Messung zu kalibrieren. Der TDC sendet die seriellen Daten der Differenzzeit zwischen den digitalen Start- und Stoppsignalen an den Mikrocontroller, der jegliche Fehlerablesungen herausfiltert, mehrere Zeitmessungen mittelt und die Distanz zu dem Ziel an dieser bestimmten Feldposition berechnet. Der Mikrocontroller kann einen nächsten Lichtpuls an der Beleuchtungseinheit 10 auslösen, um eine neue Feldposition zu scannen. Durch Emittieren von aufeinanderfolgenden Lichtpulsen in unterschiedlichen Richtungen, kann ein Bereich gescannt werden, ein dreidimensionales Bild kann erzeugt werden und Objekte innerhalb des Bereichs können detektiert werden.
  • Obwohl nicht dargestellt, kann der Empfänger des LIDAR-Scansystems 100 auch eine digitale Mikrospiegelvorrichtung (DMD; digital micromirror device) und eine sekundäre Optik (z. B. eine Linse, ein internes Totalreflexions- (TIR; total internal reflection) Prisma oder einen Strahlteiler) umfassen, die ausgebildet sind, um das reflektierte Licht zunächst durch das Linsensystem 14L oder 14R zu empfangen und das empfangene reflektierte Licht in Richtung des Detektormoduls 15L oder 15R umzuleiten. Beispielsweise würde eine DMD zunächst den reflektierten Lichtpuls von einem Linsensystem empfangen und das empfangene reflektierte Licht durch die sekundäre Optik (z. B. eine Linse, ein internes Totalreflexions- (TIR-) Prisma oder einen Strahlteiler) auf das Detektormodul 15L oder 15R ablenken. In diesem Fall würden die Detektormodule 15L und 15R, wie oben beschrieben, weiterhin eine vertikale Lichtspalte RL empfangen.
  • 2 zeigt eine Mischung aus Plan- und Querschnittsansichten eines Empfängers 200 eines LIDAR-Systems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Der Empfänger 200 umfasst zwei Linsensysteme 14L und 14R, die in einer Planansicht (d. h. durch seine x-Achse geschnitten) gezeigt sind, und zwei Detektormodule 15L und 15R, die in einer Querschnittsansicht (d. h. durch seine y-Achse geschnitten) gezeigt sind. Das Detektormodul 15L umfasst ein Photodetektor-Array 16b und eine analoge Ausleseschaltung 17b, während das Detektormodul 15R zwei Photodetektor-Arrays 16d und 16e und zwei analoge Ausleseschaltungen 17d und 17e umfasst.
  • Der LIDAR-Empfänger 200 ist ausgebildet, um einen reflektierten Lichtstrahl aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen zu empfangen, der als reflektiertes, in den LIDAR-Empfänger 200 kommendes Licht gezeigt ist.
  • Das Detektormodul 15L ist optisch mit dem Linsensystem 14L gekoppelt, das ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5 des Detektormoduls 15L zu übertragen, wobei die Empfangsbereiche RA3 und RA4 gezeigt sind. Ähnlich ist das Detektormodul 15R optisch mit dem Linsensystem 14R gekoppelt, das ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5 des Detektormoduls 15R zu übertragen, wobei die Empfangsbereiche RA2-RA5 gezeigt sind.
  • Jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5 entspricht einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen. Beispielsweise befindet sich der Empfangsbereich RA1 an der Rückseite des Linsensystems 14L und des Linsensystems 14R, sodass er reflektiertes Licht aus einem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfängt (nicht dargestellt). Das heißt, wenn das reflektierte Licht durch den Empfänger 200 (d. h. durch beide Linsensysteme 14L und 14R) aus dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, wird der reflektierte Lichtstrahl auf den Empfangsbereich RA1 von beiden Detektormodulen 15L und 15R treffen. Bei diesem Beispiel ist an dem Empfangsbereich RA1 kein Element bereitgestellt. In anderen Anwendungen kann jedoch ein Photodetektor-Array oder eine analoge Ausleseschaltung in dem Empfangsbereich RA1 bereitgestellt sein. Dies gilt für alle Beispiele, bei denen ein Empfangsbereich „leer“ ist.
  • Der Empfangsbereich RA2 befindet sich an der Rückseite des Linsensystems 14L und des Linsensystems 14R, sodass er reflektiertes Licht aus einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen RD2 (RD = receiving directions) empfängt. Das heißt, wenn das reflektierte Licht durch den Empfänger 200 (d. h. durch beide Linsensysteme 14L und 14R) aus dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen RD2 empfangen wird, wird der reflektierte Lichtstrahl auf den Empfangsbereich RA2 von beiden Detektormodulen 15L und 15R treffen. In diesem Fall wird der reflektierte Lichtstrahl auf das Photodetektor-Array 16d des Detektormoduls 15R treffen und die analoge Ausleseschaltung 17d wird von dem Photodetektor-Array 16d erzeugte elektrische Signale auslesen.
  • Der Empfangsbereich RA3 befindet sich an der Rückseite des Linsensystems 14L und des Linsensystems 14R, sodass er reflektiertes Licht aus einem dritten Satz von Empfangsrichtungen RD3 empfängt. Das heißt, wenn das reflektierte Licht durch den Empfänger 200 (d. h. durch beide Linsensysteme 14L und 14R) aus dem dritten Satz von Empfangsrichtungen RD3 empfangen wird, wird der reflektierte Lichtstrahl auf den Empfangsbereich RA3 der beiden Detektormodule 15L und 15R treffen. In diesem Fall wird der reflektierte Lichtstrahl auf das Photodetektor-Array 16b des Detektormoduls 15L und auf die analoge Ausleseschaltung 17d des Detektormoduls 15R treffen. Die analoge Ausleseschaltung 17b wird von dem Photodetektor-Array 16b erzeugte elektrische Signale auslesen.
  • Der Empfangsbereich RA4 befindet sich an der Rückseite des Linsensystems 14L und des Linsensystems 14R, sodass er reflektiertes Licht von einem vierten Satz von Empfangsrichtungen RD4 empfängt. Das heißt, wenn das reflektierte Licht durch den Empfänger 200 (d. h. durch beide Linsensysteme 14L und 14R) aus dem vierten Satz von Empfangsrichtungen RD4 empfangen wird, wird der reflektierte Lichtstrahl auf den Empfangsbereich RA4 von beiden Detektormodule 15L und 15R treffen. In diesem Fall wird der reflektierte Lichtstrahl auf das Photodetektor-Array 16e des Detektormoduls 15R und auf die analoge Ausleseschaltung 17b des Detektormoduls 15L treffen. Die analoge Ausleseschaltung 17e wird von dem Photodetektor-Array 16e erzeugte elektrische Signale auslesen.
  • Der Empfangsbereich RA5 befindet sich an der Rückseite des Linsensystems 14L und des Linsensystems 14R, sodass er reflektiertes Licht aus einem fünften Satz von Empfangsrichtungen (nicht dargestellt) empfängt. Das heißt, wenn das reflektierte Licht durch den Empfänger 200 (d. h. durch beide Linsensysteme 14L und 14R) aus dem fünften Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, wird der reflektierte Lichtstrahl auf den Empfangsbereich RA5 von beiden Detektormodule 15L und 15R treffen. In diesem Fall wird der reflektierte Lichtstrahl auf die analoge Ausleseschaltung 17e des Detektormoduls 15R treffen.
  • Bei diesem Beispiel führt eine Position der analogen Ausleseschaltung 17b zu einem blinden Fleck des Detektormoduls 15L, da die analoge Ausleseschaltung 17b eine lichtempfindliche Vorrichtung ist. Zusätzlich führt eine Position der analogen Ausleseschaltungen 17d und 17e zu einem blinden Fleck des Detektormoduls 15R. Da sich die Photodetektoren in jedem von den Photodetektoren jedoch in unterschiedlichen Empfangsbereichen befinden, ist der eine oder sind die mehreren Photodetektoren in dem Detektormodul 15L in der Lage, die blinden Flecke in dem Detektormodul 15R zu kompensieren und umgekehrt. Somit schließt sich das Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem ersten von dem blinden Fleck des Detektormoduls 15L oder dem blinden Fleck des Detektormoduls 15R gegenseitig aus mit dem Empfangen des reflektierten Lichtstrahl an einem zweiten von dem blinden Fleck des Detektormoduls 15R oder dem blinden Fleck des Detektormoduls 15L.
  • 3 zeigt eine Mischung aus Plan- und Querschnittsansichten eines Empfängers 300 eines LIDAR-Systems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Der Empfänger 300 umfasst zwei Linsensysteme 14L und 14R, die in einer Planansicht (d. h. durch seine x-Achse geschnitten) gezeigt sind, und zwei Detektormodule 15L und 15R, die in einer Querschnittsansicht (d. h. durch seine y-Achse geschnitten) gezeigt sind. Das Detektormodul 15L umfasst ein Photodetektor-Array 16a, 16b und 16c und eine analoge Ausleseschaltung 17a, 17b und 17c, wobei sich die Elemente 16a, 17a, 16b, 17b und 16c in jeweiligen der Empfangsbereiche RA1-RA5 befinden. Bei diesem Beispiel befindet sich die analoge Ausleseschaltung 17c nicht in einem Empfangsbereich. Zusätzlich umfasst das Detektormodul 15R zwei Photodetektor-Arrays 16d und 16e und zwei analoge Ausleseschaltungen 17d und 17e, wobei sich die Elemente 16d, 17d, 16e und 17e in jeweiligen der Empfangsbereiche RA2-RA5 befinden. Bei diesem Beispiel umfasst der Empfangsbereich RA1 des Detektormoduls 15R kein Element.
  • Ferner entspricht, wie ähnlich in Bezug auf 2 beschrieben, jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5, die in 3 gezeigt sind, einem unterschiedlichen Satz von jeweiligen Empfangsrichtungen RD1-RD5. Die Photodetektor-Arrays sind innerhalb der Empfangsbereiche RA1-RA5 so angeordnet, dass, wenn ein reflektierter Lichtstrahl auf eine der analogen Ausleseschaltungen (z. B. die analoge Ausleseschaltung 17a, 17b, 17d oder 17e) in einem der Detektormodule trifft, ein Photodetektor-Array (z. B. das Photodetektor-Array 16b, 16c, 16d oder 16e), das sich in dem anderen Detektormodul befindet, auch den reflektierten Lichtstrahl empfängt. Somit können blinde Flecke, die durch die analogen Ausleseschaltungen erzeugt werden, durch Photodetektor-Arrays kompensiert werden, die sich in dem anderen Detektormodul befinden.
  • Basierend auf dem in 3 gezeigten Empfänger 300, ist das Detektormodul 15L optisch mit dem Linsensystem 14L gekoppelt, wobei das Linsensystem 14L ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5 des Detektormoduls 15L zu übertragen. Jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5 entspricht einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen RD1-RD5 des reflektierten Lichtstrahls. Zusätzlich umfasst das Detektormodul 15L eine erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine erste Mehrzahl von analogen Auslese-ICs, die entlang einer ersten Richtung (d. h. x-Richtung) mit der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, wobei jede von der ersten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist.
  • Ähnlich ist das Detektormodul 15R optisch mit dem Linsensystem 14R gekoppelt, wobei das Linsensystem 14R ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5 des Detektormoduls 15R zu übertragen. Jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen RA1-RA5 entspricht einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen RD1-RD5 des reflektierten Lichtstrahls. Zusätzlich umfasst das Detektormodul 15R eine zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs, die entlang der ersten Richtung (d. h. x-Richtung) mit der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, wobei jede von der zweiten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist.
  • 4 zeigt eine Planansicht eines Empfängers 400 eines LIDAR-Systems gemäß einem oder mehreren Ausführungsbeispielen. Der Empfänger 400 umfasst zwei Linsensysteme 14L und 14R, von denen jedes über dem jeweiligen Detektormodul 15L bzw. 15R angeordnet ist. Die Linsensysteme 14L und 14R sind mit gestrichelten Linien dargestellt, um ihre Transparenz im Hinblick auf empfangenes reflektiertes Licht zu demonstrieren. Somit wird das empfangene reflektierte Licht durch die Linsensysteme 14L und 14R empfangen und dadurch zu den Detektormodulen 15L und 15R übertragen.
  • Das Detektormodul 15L ist optisch mit dem Linsensystem 14L gekoppelt, wobei das Linsensystem 14L ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des Detektormoduls 15L zu übertragen. Ähnlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls.
  • Das Detektormodul 15L umfasst ein erstes Teil-Detektormodul 18L, das eine erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine erste Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen, die entlang einer ersten Richtung (d. h. einer x-Richtung) mit der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, aufweist, wobei jede von der ersten Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen mit einem unterschiedlichen einen von der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist. Die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die erste Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen sind jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des Detektormoduls 15L angeordnet.
  • Das Detektormodul 15R ist optisch mit dem Linsensystem 14R gekoppelt, wobei das Linsensystem 14R ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des Detektormoduls 15R zu übertragen. Ähnlich zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen entspricht jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls.
  • Das Detektormodul 15R umfasst ein erstes Teil-Detektormodul 18R, das eine zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine zweite Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen, die entlang einer ersten Richtung (d. h. einer x-Richtung) mit der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, aufweist, wobei jede von der zweiten Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen mit einem unterschiedlichen einen von der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist. Die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die zweite Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen sind jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des Detektormoduls 15R angeordnet.
  • Zusätzlich umfasst das Detektormodul 15L ein zweites Teil-Detektormodul 19L, das eine dritte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine dritte Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen, die entlang der ersten Richtung (d. h. der x-Richtung) mit der dritten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, aufweist, wobei jede von der dritten Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen mit einem unterschiedlichen einen von der dritten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist. Ferner sind die dritte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die dritte Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen in die erste Richtung (d. h. die x-Richtung) im Hinblick auf die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die erste Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen so verschoben, dass die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays benachbart zu der dritten Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen in die zweite Richtung (d. h. die y-Richtung) angeordnet ist, die orthogonal zu der ersten Richtung (d. h. der x-Richtung) ist.
  • Zusätzlich umfasst das Detektormodul 15R ein zweites Teil-Detektormodul 19R, das eine vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine vierte Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen, die entlang der ersten Richtung (d. h. der x-Richtung) mit der vierten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, aufweist, wobei jede von der vierten Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen mit einem unterschiedlichen einen von der vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist. Ferner sind die vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die vierte Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen in die erste Richtung (d. h. die x-Richtung) im Hinblick auf die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die zweite Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen so verschoben, dass die vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays benachbart zu der zweiten Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen in die zweite Richtung (d. h. die y-Richtung) angeordnet ist, die orthogonal zu der ersten Richtung (d. h. der x-Richtung) ist.
  • Basierend auf dieser Anordnung sind die ersten Teil-Detektoren 18L und 18R so angeordnet, dass deren Photodetektor-Arrays die blinden Flecke des anderen Photodetektor-Arrays kompensieren, die dadurch erzeugt werden, dass sich die analogen Ausleseschaltungen in jeweiligen Empfangsbereichen befinden. Ebenso sind die zweiten Teil-Detektoren 19L und 19R so angeordnet, dass deren Photodetektor-Arrays die blinden Flecke des anderen Photodetektor-Arrays kompensieren, die dadurch erzeugt werden, dass sich die analogen Ausleseschaltungen in jeweiligen Empfangsbereichen befinden
  • Bei diesem Beispiel weist die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine erste Breite in der ersten Richtung auf, die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays weist jeweils eine zweite Breite in der ersten Richtung auf, Zwischenräume zwischen der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays weisen jeweils eine dritte Breite in der ersten Richtung auf die gleich oder kleiner als die zweite Breite ist, und Zwischenräume zwischen der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays weisen jeweils eine vierte Breite in der ersten Richtung auf, die gleich oder kleiner als die erste Breite ist.
  • Zusätzlich sind die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die erste Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet, und die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die zweite Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen sind jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet. Insbesondere ist die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays in einer ersten Teilmenge der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet, die einer ersten Teilmenge der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls entsprechen, worin die zweite Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen angeordnet ist, und die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays ist in einer zweiten Teilmenge der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet, die einer zweiten Teilmenge der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls entsprechen, worin die erste Mehrzahl von analogen Ausleseschaltungen angeordnet ist.
  • Ein Verfahren zum Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen und durch ein LIDAR-System implementiert kann umfassen: Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem ersten Linsensystem und einem zweiten Linsensystem; Übertragen, durch ein erstes Linsensystem, des empfangenen reflektierten Lichtstrahls zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen eines ersten Detektormoduls, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, wobei das erste Detektormodul ein erstes Photodetektor-Array und eine erste analoge Auslese-IC umfasst, die mit dem ersten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und wobei das erste Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet sind; und Übertragen, durch ein zweites Linsensystem, des empfangenen reflektierten Lichtstrahls zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, wobei das zweite Detektormodul ein zweites Photodetektor-Array und eine zweite analoge Auslese-IC umfasst, die mit dem zweiten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und wobei das zweite Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet sind.
  • Obwohl sich die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele auf ein MEMS-Bauelement mit einem Spiegel beziehen, versteht sich, dass andere Implementierungen auch andere optische Bauelemente als MEMS-Spiegel-Bauelemente oder andere oszillierende MEMS-Strukturen umfassen können. Zusätzlich, obwohl einige Aspekte in dem Kontext mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens repräsentieren, wobei ein Block oder ein Bauelement einem Verfahrensschritt oder einem Merkmal eines Verfahrensschrittes entspricht. Analog dazu repräsentieren Aspekte, die in dem Kontext mit einem Verfahrensschritt beschrieben sind, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Elements oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch eine (oder unter Verwendung einer) Hardwarevorrichtung ausgeführt werden, wie zum Beispiel eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung. Bei einigen Ausführungsbeispielen können ein einzelner oder mehrere der Verfahrensschritte durch eine solche Vorrichtung ausgeführt werden.
  • Abhängig von bestimmten Implementierungsanforderungen können hierin bereitgestellte Ausführungsbeispiele in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums ausgeführt werden, z. B. einer Diskette, DVD, einer Blue-Ray, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers mit elektronisch lesbaren Steuerungssignalen, die darauf gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenarbeiten (oder in der Lage sind, damit zusammenzuarbeiten), dass das jeweilige Verfahren ausgeführt wird. Daher kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
  • Anweisungen können durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt werden, wie beispielsweise eine oder mehrere zentrale Verarbeitungseinheiten (CPU; central processing units), digitale Signalprozessoren (DSPs; digital signal processors), Allzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs; application specific integrated circuits), feldprogrammierbare Logik-Arrays (FPGAs; field programmable logic arrays) oder eine andere äquivalente integrierte oder diskrete Logik-Schaltungsanordnung. Dementsprechend bezieht sich der Ausdruck „Prozessor“, wie hierin verwendet, auf irgendeine der vorangehenden Strukturen oder irgendeine andere Struktur, die für eine Implementierung der hierin beschriebenen Techniken geeignet ist. Zusätzlich kann bei einigen Aspekten die hierin beschriebene Funktionalität innerhalb dedizierter Hardware- und/oder Software-Module bereitgestellt sein. Auch könnten die Techniken vollständig in einer oder mehreren Schaltungen oder Logikelementen implementiert sein.
    Die oben beschriebenen exemplarischen Ausführungsbeispiele sind ausschließlich darstellend. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Details für andere Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind. Es ist daher die Absicht, dass diese nur durch den Schutzbereich der anhängigen Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Details eingeschränkt sind, die durch die Beschreibung und Erklärung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert werden.

Claims (26)

  1. Ein Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) Empfänger, der ausgebildet ist, um einen reflektierten Lichtstrahl aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen zu empfangen, der LIDAR-Empfänger umfassend: ein erstes Linsensystem; ein erstes Detektormodul, das optisch mit dem ersten Linsensystem gekoppelt ist; wobei das erste Linsensystem ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls einem anderen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, und wobei das erste Detektormodul ein erstes Photodetektor-Array und eine erste integrierte analoge Ausleseschaltung (IC) umfasst, die mit dem ersten Photodetektor-Array gekoppelt ist, wobei das erste Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet sind, ein zweites Linsensystem, das benachbart zu dem ersten Linsensystem ist; und ein zweites Detektormodul, das optisch mit dem zweiten Linsensystem gekoppelt ist; wobei das zweite Linsensystem ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, und wobei das zweite Detektormodul ein zweites Photodetektor-Array und eine zweite analoge Auslese-IC umfasst, die mit dem zweiten Photodetektor-Array gekoppelt ist, wobei das zweite Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet sind.
  2. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 1, wobei das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, und das zweite Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das zweite Photodetektor-Array als auch auf die erste analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  3. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, das zweite Photodetektor-Array gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen angeordnet ist und die erste analoge Auslese-IC gemäß einem dritten Satz von Empfangsrichtungen angeordnet ist.
  4. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC in einem ersten Empfangsbereich des ersten und des zweiten Detektormoduls angeordnet sind, der einem ersten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, und das zweite Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC in einem zweiten Empfangsbereich des ersten und des zweiten Detektormoduls angeordnet sind, der einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen entspricht.
  5. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC in einem ersten Empfangsbereich des ersten und des zweiten Detektormoduls angeordnet sind, der einem ersten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, und das zweite Photodetektor-Array in einem zweiten Empfangsbereich des zweiten Detektormoduls angeordnet ist, der einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, wobei ein zweiter Empfangsbereich des ersten Detektormoduls dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen entspricht, und die erste analoge Auslese-IC in einem dritten Empfangsbereich des ersten Detektormoduls angeordnet ist, der einem dritten Satz von Empfangsrichtungen entspricht.
  6. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls und die Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls eine Eins-zu-Eins-Entsprechung zueinander aufweisen, sodass jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls den reflektierten Lichtstrahl gleichzeitig empfängt, wenn ein entsprechender einer von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls den reflektierten Lichtstrahl empfängt.
  7. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: die Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls an einer Rückseite des ersten Linsensystems gemäß einer ersten räumlichen Anordnung angeordnet ist, die Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls an einer Rückseite des zweiten Linsensystems gemäß einer zweiten räumlichen Anordnung angeordnet ist, die erste räumliche Anordnung und die zweite räumliche Anordnung gleich sind.
  8. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: eine Position der ersten analogen Auslese-IC zu einem ersten blinden Fleck des ersten Detektormoduls führt, eine Position der zweiten analogen Auslese-IC zu einem zweiten blinden Fleck des zweiten Detektormoduls führt, und ein Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem ersten einen von dem ersten blinden Fleck oder dem zweiten blinden Fleck sich gegenseitig ausschließt mit einem Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem zweiten einen von dem ersten blinden Fleck oder dem zweiten blinden Fleck.
  9. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das zweite Detektormodul ein drittes Photodetektor-Array und eine dritte analoge Auslese-IC umfasst, die mit dem dritten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und das dritte Photodetektor-Array und die dritte analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls von dem zweiten Photodetektor-Array, der zweiten analogen Auslese-IC und einander angeordnet sind.
  10. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 9, wobei die zweite analoge Auslese-IC in einem Empfangsbereich der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls positioniert ist, zwischengeordnet zwischen dem zweiten Photodetektor-Array und dem dritten Photodetektor-Array.
  11. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei: das erste, das zweite und das dritte Photodetektor-Array eine erste Breite aufweisen und ein Zwischenraum zwischen dem zweiten und dem dritten Photodetektor-Array eine zweite Breite aufweist, die gleich zu oder kleiner als die erste Breite ist.
  12. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei: das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, und die erste analoge Auslese-IC und das dritte Photodetektor-Array gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf die erste analoge Auslese-IC als auch auf das dritte Photodetektor-Array trifft, wenn er von dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  13. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei das erste Detektormodul ein viertes Photodetektor-Array und eine vierte analoge Auslese-IC umfasst, die mit dem vierten Photodetektor-Array gekoppelt ist, wobei das vierte Photodetektor-Array und die vierte analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls von dem ersten Photodetektor-Array, der ersten analogen Auslese-IC und einander angeordnet sind.
  14. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 13, wobei die erste analoge Auslese-IC in einem Empfangsbereich der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls positioniert ist, zwischengeordnet zwischen dem ersten Photodetektor-Array und dem vierten Photodetektor-Array.
  15. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 14, wobei: das erste, das zweite, das dritte und das vierte Photodetektor-Array eine erste Breite aufweisen und ein Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Photodetektor-Array und ein Zwischenraum zwischen dem zweiten und dem dritten Photodetektor-Array jeweils eine zweite Breite aufweist, die gleich zu oder kleiner als die erste Breite ist.
  16. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei: das erste Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC gemäß einem ersten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf das erste Photodetektor-Array als auch auf die zweite analoge Auslese-IC trifft, wenn er von dem ersten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird, und die erste analoge Auslese-IC und das dritte Photodetektor-Array gemäß einem zweiten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf die erste analoge Auslese-IC als auch auf das dritte Photodetektor-Array trifft, wenn er von dem zweiten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  17. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 16, wobei die dritte analoge Auslese-IC und das vierte Photodetektor-Array gemäß einem dritten Satz von Empfangsrichtungen so angeordnet sind, dass der reflektierte Lichtstrahl sowohl auf die dritte analoge Auslese-IC als auch auf das vierte Photodetektor-Array trifft, wenn er von dem dritten Satz von Empfangsrichtungen empfangen wird.
  18. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Linsensystem und das zweite Linsensystem identisch sind.
  19. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei: das erste und das zweite Photodetektor-Array jeweils eine einzelne Pixelspalte sind, die ausgebildet ist, um elektrische Signale basierend auf dem reflektierten Lichtstrahl zu erzeugen, die erste analoge Auslese-IC eine erste Mehrzahl von Ausgangskanälen umfasst, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen von den Pixeln des ersten Photodetektor-Arrays gekoppelt sind, um die elektrischen Signale aus demselben auszulesen, und die zweite analoge Auslese-IC eine zweite Mehrzahl von Ausgangskanälen umfasst, die jeweils fest mit einem entsprechenden einen von den Pixeln des zweiten Photodetektor-Arrays gekoppelt sind, um die elektrischen Signale aus demselben auszulesen.
  20. Ein Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) Empfänger, der ausgebildet ist, um einen reflektierten Lichtstrahl aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen zu empfangen, der LIDAR-Empfänger umfassend: ein erstes Linsensystem; ein erstes Detektormodul, das optisch mit dem ersten Linsensystem gekoppelt ist; wobei das erste Linsensystem ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, und wobei das erste Detektormodul eine erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine erste Mehrzahl von integrierten analogen Ausleseschaltungen (ICs) umfasst, die entlang einer ersten Richtung mit der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, wobei jeder von der ersten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist, ein zweites Linsensystem, das benachbart zu dem ersten Linsensystem ist; und ein zweites Detektormodul, das optisch mit dem zweiten Linsensystem gekoppelt ist; wobei das zweite Linsensystem ausgebildet ist, um den reflektierten Lichtstrahl zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls zu übertragen, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht.
  21. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 20, wobei das zweite Detektormodul eine zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs umfasst, die entlang der ersten Richtung mit der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays verschachtelt sind, wobei jeder von der zweiten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist.
  22. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 21, wobei: die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine erste Breite in der ersten Richtung aufweist, die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine zweite Breite in der ersten Richtung aufweist, Zwischenräume zwischen der ersten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine dritte Breite in der ersten Richtung aufweisen, die gleich zu oder kleiner als die zweite Breite ist, und Zwischenräume zwischen der zweiten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays jeweils eine vierte Breite in der ersten Richtung aufweisen, die gleich zu oder kleiner als die erste Breite ist.
  23. Der LIDAR-Empfänger gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei: die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die erste Mehrzahl von analogen Auslese-ICs jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet sind, und die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet sind.
  24. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der Ansprüche 21 bis 23, wobei: die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays in einer ersten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet ist, die einer ersten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls entspricht, in dem die zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs angeordnet ist, und die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays in einer zweiten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet ist, die einer zweiten Teilmenge von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls entspricht, in dem die erste Mehrzahl von analogen Auslese-ICs angeordnet ist.
  25. Der LIDAR-Empfänger gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei: das erste Detektormodul eine dritte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine dritte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs umfasst, verschachtelt entlang einer ersten Richtung mit der dritten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays, wobei jeder von der dritten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der dritten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist, die dritte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die dritte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in die erste Richtung im Hinblick auf die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die erste Mehrzahl von analogen Auslese-ICs so verschoben sind, dass die erste Mehrzahl von Photodetektor-Arrays benachbart zu der dritten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in einer zweiten Richtung angeordnet ist, die orthogonal zu der ersten Richtung ist, das zweite Detektormodul eine vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und eine vierte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs umfasst, verschachtelt entlang der ersten Richtung mit der vierten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays, wobei jeder von der vierten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs mit einem unterschiedlichen einen von der vierten Mehrzahl von Photodetektor-Arrays gekoppelt ist, und die vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die vierte Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in die erste Richtung im Hinblick auf die zweite Mehrzahl von Photodetektor-Arrays und die zweite Mehrzahl von analogen Auslese-ICs so verschoben sind, dass die vierte Mehrzahl von Photodetektor-Arrays benachbart zu der zweiten Mehrzahl von analogen Auslese-ICs in der zweiten Richtung angeordnet ist.
  26. Ein Verfahren zum Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls aus einer Mehrzahl von Empfangsrichtungen und durch ein Licht- und Abstandsmessungs- (LIDAR-) System implementiert, das Verfahren umfassend: Empfangen des reflektierten Lichtstrahls an einem ersten Linsensystem und einem zweiten Linsensystem; Übertragen, durch ein erstes Linsensystem, des empfangenen reflektierten Lichtstrahls zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen eines ersten Detektormoduls, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, wobei das erste Detektormodul ein erstes Photodetektor-Array und eine erste integrierte analoge Ausleseschaltung (IC) umfasst, die mit dem ersten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und wobei das erste Photodetektor-Array und die erste analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des ersten Detektormoduls angeordnet sind; und Übertragen, durch ein zweites Linsensystem, des empfangenen reflektierten Lichtstrahls zu einer Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls, wobei jeder von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls einem unterschiedlichen Satz von Empfangsrichtungen des reflektierten Lichtstrahls entspricht, wobei das zweite Detektormodul ein zweites Photodetektor-Array und eine zweite analoge Auslese-IC umfasst, die mit dem zweiten Photodetektor-Array gekoppelt ist, und wobei das zweite Photodetektor-Array und die zweite analoge Auslese-IC jeweils in einem unterschiedlichen einen von der Mehrzahl von Empfangsbereichen des zweiten Detektormoduls angeordnet sind.
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