用于LIDAR传感器系统的光学封装以及LIDAR传感器系统

摘要

本公开涉及用于LIDAR传感器系统的光学封装以及LIDAR传感器系统。光学封装具有基板，该基板包括形成在基板中的多个电容器的阵列，形成在基板中的多个开关，其中，每个开关可以连接在至少一个激光二极管和多个电容器中的至少一个电容器之间。光学封装还包括在所述多个电容器附近安装在基板上的所述至少一个激光二极管，以提供小的寄生电感和电容。处理器被配置成控制所述多个开关以控制第一电流来对所述多个电容器充电。其中，处理器被配置为控制所述多个开关以控制第二电流，以利用从所述多个电容器中的至少一个电容器放电的电流来驱动所述至少一个激光二极管。本公开还涉及具有上述光学封装的LIDAR传感器系统。

说明书

本申请是申请号为202080034648.4、申请日为2020年3月5日、发明名称为“用于LIDAR传感器系统的部件，LIDAR传感器系统，LIDAR传感器装置，用于LIDAR传感器系统的方法和用于LIDAR传感器装置的方法”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明的技术领域大体上涉及使用光检测和测距技术的光检测和测距(LIDAR)系统和方法。本公开内容关注用于LIDAR传感器系统的部件、LIDAR传感器系统、LIDAR传感器装置和用于LIDAR传感器系统或LIDAR传感器装置的方法。

背景技术

有许多研究和市场预测，这些研究和市场预测预测未来的机动性和运输将从由操作人员监督的车辆转向具有增加的自主性水平的车辆，朝向完全自主的自驱动车辆。然而，这种转变不是突然的变化，而是具有不同自主性水平的逐渐过渡，例如由SAE国际(汽车工程师协会)在SAE J3016中定义的。此外，这种过渡不会以简单的线性方式发生，从一个级别前进到下一个级别，而使所有先前的级别都不是必要的。相反，预期不同自主性程度的这些级别将在更长的时间段上共存，并且许多车辆及其相应的传感器系统将能够支持这些级别中的多于一个。

根据各种因素，操作人员可以根据车辆的能力例如在不同的SAE级别之间主动切换，或者车辆操作系统可以请求或启动这样的切换，通常对于车辆的可能的操作人员具有及时的信息和接受时段。这些因素可以包括内部因素，例如个人偏好、人类驾驶员的驾驶经验水平或生物状态、以及例如环境条件的变化如天气、交通密度或意外的交通复杂性的外部因素。

重要的是要注意，对于未来的上述情形不是理论上的、远方的偶然性。事实上，如今已经在现代车辆中实现了大量所谓的高级驾驶员辅助系统(ADAS)，其清楚地展现了自主车辆控制的特征。当前的ADAS系统可以被配置成例如在危险情况(例如车道偏离警告)下警告操作人员，但是在特定驾驶情况下，一些ADAS系统能够接管控制并且执行车辆转向操作，而无需操作人员的主动选择或干预。示例可以包括诸如自适应巡航控制的便利驱动情况，也包括危险情况，如车道保持助手和紧急制动助手的情况。

上述情形都需要车辆和运输系统具有极大增加的感知、解释和反应其周围环境的能力。因此，远程环境感测系统将处于未来机动性的核心并不令人惊讶。

由于现代交通由于大量不同种类的交通参与者、变化的环境或不充分地映射或甚至未映射的环境以及由于快速的、相互关联的动态而可能是极其复杂的，因此这种感测系统将必须能够覆盖必须以高水平的准确性和可靠性执行的广泛范围的不同任务。事实证明，不存在能够满足与半自主或完全自主车辆相关的所有所需特征的单个“适合所有”感测系统。相反，未来的机动性需要具有不同优点和缺点的不同感测技术和概念。感测系统之间的差异可能与感知范围、垂直和水平视场(FOV)、空间和时间分辨率、数据采集速度等相关。因此，可能由用于更复杂任务的深度神经元学习(DNL)方法和其它神经处理器单元(NFU)方法辅助的传感器融合和数据解释如交通状况的判断和衍生车辆控制功能的生成，可能是应对这种复杂性所必需的。此外，自主车辆的驾驶和转向可能需要一组伦理规则和普遍接受的交通规则。

在这些感测系统中，LIDAR感测系统以及可能由雷达和超声系统支持的基于相机的系统预期起到至关重要的作用。对于特定的感知任务，这些系统可以或多或少地彼此独立地操作。然而，为了增加感知水平(例如，在准确度和范围方面)，由不同感测系统获取的信号和数据可以在所谓的传感器融合系统中集合在一起。通过解决可能的不一致性和矛盾以及通过提供一定水平的冗余度，传感器数据的合并不仅对于细化和合并测量结果是必要的，而且对于增加传感器结果的置信度也是必要的。无意的虚假信号和有意的对抗性攻击也可能在这种情况下起作用。

为了准确和可靠地感知车辆周围，不仅可以考虑车辆内部感测系统和测量数据，而且可以考虑来自车辆外部源的数据和信息。这种车辆外部源可以包括连接到其他交通参与者的感测系统，例如前方和迎面而来的车辆、行人和骑车人，而且还包括安装在道路基础设施元素上的感测系统，所述道路基础设施元素如交通灯、交通信号、桥梁、道路建设地点的元素和中央交通监视结构。此外，数据和信息可以来自遥远的源，例如交通远程操作员和全球定位系统(例如GPS)的卫星。

因此，除了感测和感知能力之外，未来的机动性还将严重依赖于与广泛的通信伙伴进行通信的能力。通信可以是单向的或双向的，并且可以包括各种无线传输技术，例如WLAN、蓝牙以及基于射频和可视或非可视光信号的通信。应当注意，一些感测系统，例如LIDAR感测系统，可以用于感测和通信任务，这使得它们对于未来的机动性概念特别有吸引力。数据安全和安全性以及通信伙伴的明确标识是基于光的技术具有优于其它无线通信技术的固有优点的示例。通信可能需要被加密和防篡改。

从以上描述中，还清楚的是，未来的机动性必须能够处理大量的数据，因为每驾驶小时可能产生几十千兆字节。这意味着自主驾驶系统必须以非常高的速度采集、收集和存储数据，通常符合实时条件。此外，未来的车辆必须能够解释这些数据，即在短时间内导出某种上下文意义，以便规划和执行所需的驾驶操纵。这需要复杂的软件解决方案，利用先进的算法。预期自主驾驶系统将包括：越来越多的人工智能、机器和自学习的元素，以及用于某些任务的深度神经网络(DNN)如视觉图像识别，以及用于更复杂任务的其他神经处理器单元(NFU)方法如交通状况的判断和衍生车辆控制功能的生成等。数据计算、处理、存储和检索可能需要大量的处理能力，因此需要大量的电力。

为了总结和总结上述段落，未来的机动性将涉及感测系统、通信单元、数据存储设备、数据计算和信号处理电子设备以及可以包括和提供各种伦理设置的高级算法和软件解决方案。所有这些元素的组合构成网络-物理世界，通常表示为物联网(IoT)。在这方面，未来的交通工具也表示某种类型的IoT设备，并且可以被称为“移动IoT设备”。

这样的“移动IoT设备”可以适用于运输人和货物以及获取或提供信息。可以注意到，未来的交通工具有时也被称为“轮上智能电话”，该术语确实反映了未来交通工具的一些能力。然而，该术语意味着对消费者相关的新功能和手法的某种关注。尽管这些方面当然可以起作用，但是它不一定反映出未来商业模式的巨大范围，特别是数据驱动的商业模式，其可以仅在当前时刻设想，但是其可能不仅集中于个人、便利驱动的功能，而且还包括商业、工业或法律方面。

新的数据驱动商业模型将集中于智能的、基于位置的服务，利用例如自学习和预测方面，以及用人工智能作为关键驱动因素之一的手势和语言处理。所有这些都是由数据推动的，将在汽车行业中由作为移动数字平台的大量未来车辆以及由将移动和固定IoT设备连接在一起的连接性网络产生大量数据。

包括基于站的和自由浮动的汽车共享以及乘坐共享命题的新机动性服务已经开始破坏传统的商业领域。这种趋势将继续，最终提供机器人-出租车服务和复杂的运输即服务(TaaS)和移动即服务(MaaS)解决方案。

也必须考虑电气化，关于未来机动性的另一改变行业面貌趋势。因此，未来的感测系统将必须密切关注系统效率、重量和能量消耗方面。除了能量消耗的总体最小化之外，取决于例如特定情形或特定位置因素的特定于环境的优化策略也可以起到重要作用。

能量消耗可对自主驱动电动车辆施加限制因素。存在大量耗能设备，如传感器，例如RADAR、LIDAR、相机、超声、全球导航卫星系统(GNSS/GPS)、传感器融合设备、处理能力、移动娱乐设备、加热器、风扇、加热、通风和空调(HVAC)、汽车对汽车(C2C)和汽车对环境(C2X)通信、数据加密和解密、以及更多，所有这些都导致高功耗。特别地，数据处理单元非常耗费电力。因此，有必要优化所有设备并以智能方式使用这些设备，从而可以维持更高的电池里程。

除了新的服务和数据驱动的商业机会之外，预期未来的机动性还提供交通相关事故的显著减少。基于来自德国联邦统计局(Destatis，2018)的数据，超过98％的交通事故至少部分由人类引起。来自其他国家的统计数字显示类似的明确相关性。

然而，必须记住，自动化车辆也将引入之前不存在的新型风险。这适用于迄今未见的交通情形，仅涉及单个自动驾驶系统，以及适用于由多个自动驾驶系统之间的动态交互导致的复杂情形。因此，与人类驾驶表现相比，现实场景的目标在于自动驾驶的总体积极的风险平衡，减少了事故的数量，同时在罕见的和不可预见的驾驶情况下在一定程度上容许一些轻微的负面影响。这可以通过可能以软件和硬件实现的伦理标准来调整。

自动驾驶的任何风险评估必须处理安全和安全性相关方面：在此上下文中，安全集中于被动对手，例如由于系统或系统部件故障，而安全性集中于主动对手，例如由于第三方的有意攻击。

在下文中，参考“Safety first for automated driving”，在2019年由作者从各种Automotive OEM、Tier-1和Tier-2供应商出版的白皮书，给出安全相关和安全性相关因素的非详尽列举。

安全评估：为了满足目标安全目标，必须对所有相关系统和部件实施和执行验证和确认方法。安全评估可以包括根据设计原理的安全、开发和生产过程的质量审计、冗余感测和分析部件的使用以及许多其他概念和方法。

安全操作：任何传感器系统或其他安全相关系统可能易于退化，即系统性能可能随时间降低，或者系统甚至可能完全失效(例如不可用)。为了确保安全操作，系统必须能够例如通过冗余传感器系统来补偿这种性能损失。在任何情况下，系统必须被配置成将车辆转移到具有可接受风险的安全状态。一种可能性可以包括车辆控制到人类车辆操作者的安全转移。

操作设计域：每个安全相关系统具有操作域(例如，关于诸如温度的环境条件或包括雨、雪和雾的天气条件)，在该操作域内已经指定并验证了系统的正确操作。一旦系统进入该域之外，系统必须能够补偿这种情况或者必须执行车辆控制到人类车辆操作者的安全转移。

安全层：自动驾驶系统需要识别系统限制，以确保其仅在这些指定和验证的限制内操作。这还包括识别关于控制权到车辆操作者的安全转移的限制。

用户职责：必须始终清楚哪些驾驶任务仍由用户负责。此外，该系统必须能够确定表示用户的生物状态(例如，警觉状态)的因素，并且告知用户关于用户的其余驾驶任务的责任。

操作员发起的移交：如果操作人员要求启用或脱离自动驾驶系统，必须有清楚的规则和明确的指令。

车辆发起的移交：对于这种移交操作的请求必须是清楚的并且可由人类操作者管理，包括足够长的时间段以便操作者适应当前交通情况。在证实人类操作者不可用或不能安全接管的情况下，自动驾驶系统必须能够执行最小风险的操纵。

交通行为：自动驾驶系统必须以易于理解的方式动作和反应，使得它们的行为对于其他道路用户是可预测的。这可以包括自动驾驶系统必须遵守和遵循交通规则，并且自动驾驶系统例如经由专用的指示器信号(光学的、声学的)通知其他道路使用者关于他们的预期行为。

安全性：必须保护自动驾驶系统免受安全威胁(例如网络攻击)，包括例如第三方攻击者对系统的未授权访问。此外，系统必须能够确保数据完整性并检测数据损坏以及数据伪造。可信数据源和通信伙伴的标识是另一个重要方面。因此，安全方面通常与密码概念和方法密切地关联。

数据记录：至少在明确定义的情况下，必须记录与自动驾驶系统的状态相关的相关数据。此外，必须确保数据的可追溯性，使得数据管理的策略成为必要，包括簿记和标记的概念。标记可以包括例如使数据与位置信息例如GPS信息相关。

在以下公开中，公开了可能与本章“背景信息”中呈现的技术、概念和场景相关的各个方面。本公开集中于LIDAR传感器系统、受控LIDAR传感器系统和LIDAR传感器设备以及用于LIDAR传感器管理的方法。如上面的说明所示，自动驾驶系统是极其复杂的系统，其包括多种相互关联的感测系统、通信单元、数据存储设备、数据计算和信号处理电子设备以及高级算法和软件解决方案。

发明内容

根据本发明的光学封装包括基板。基板包括形成在所述基板中的多个电容器的阵列。基板包括形成在基板中的多个开关。每个每个开关连接在至少一个激光二极管与所述多个电容器中的至少一个电容器之间。光学封装包括在所述多个电容器附近安装在基板上的所述至少一个激光二极管。光学封装包括处理器，该处理器被配置成控制所述多个开关以控制第一电流来对所述多个电容器充电。处理器被配置成控制所述多个开关以控制第二电流以利用从所述多个电容器中的至少一个电容器放电的电流来驱动所述至少一个激光二极管。

在优选实施方式中，所述多个电容器和所述多个开关被单片集成在基板中。

在另一优选实施方式中，所述多个开关中的每个开关被分配给所述多个电容器中的正好一个相应的电容器。

在另一优选实施方式中，处理器被配置成单独控制所述多个开关以控制第一电流来对所述多个电容器充电。处理器被配置成单独控制所述多个开关以控制第二电流以利用从所述多个电容器中的至少一个电容器放电的电流来驱动所述至少一个激光二极管。

在又一优选实施方式中，所述多个开关中的每个开关包括晶体管。所述多个晶体管中的至少一个晶体管可以是场效应晶体管。所述多个晶体管中的至少一个场效应晶体管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管。述多个晶体管中的至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管可以是互补金属氧化物半导体场效应晶体管。

在另一优选实施方式中，所述电容器阵列包括与所述至少一个激光二极管相关联的在约400000个电容器至约600000个电容器的范围内的多个电容器。

在又一优选实施方式中，所述电容器阵列中的至少一个电容器具有在约50fF至约200fF的范围内的电容。

在另一优选实施方式中，驱动所述至少一个激光二极管的电流包括在约10mA至约100A的范围内的电流。

在另一优选实施方式中，电容器与所述至少一个激光二极管之间的电路径具有低于100pH的感应率。

在又一优选实施方式中，所述电容器阵列中的至少一个电容器是深沟槽电容器。

在另一优选实施方式中，所述电容器阵列中的至少一个电容器是叠层电容器。

在较优选实施方式中，所述电容器阵列的电容器被布置成行和列。

在又一优选实施方式中，光学封装可以可选地包括连接所述多个电容器中的至少一些电容器的导电公共线。

在另一优选实施方式中，前一实施方式的公共线被配置成提供电力以对所述多个电容器充电。

在另一优选实施方式中，光学封装包括印刷电路板。基板可以安装在印刷电路板上。印刷电路板可以包括电耦接至基板的公共线的电触点。印刷电路板的电触点可以被引线键合至基板的公共线。

在示例21ad中，示例16ad至20ad中任一个的主题可以可选地包括印刷电路板。基板可以安装在印刷电路板上。至少一个激光二极管的第一端子可以电耦接到公共线。至少一个激光二极管的第二端子可以电耦接到印刷电路板的电触点。

在又一优选实施方式中，印刷电路板的电触点被引线键合到至少一个激光二极管的第二端子。

在另一较优选实施方式中，基板包括硅或基本上由硅组成。

在又一优选实施方式中，所述至少一个激光二极管横向覆盖所述多个电容器的至少一部分。

在另一优选实施方式中，所述至少一个激光二极管包括边缘发射激光二极管。

在不同的优选实施方式中，所述至少一个激光二极管包括垂直腔表面发射激光二极管。

在又一优选实施方式中，处理器被单片集成在基板中。

在另一优选实施方式中，处理器安装在印刷电路板上。

在另一优选实施方式中，处理器被配置为控制所述多个开关以对所述多个电容器中的至少一些电容器放电，以驱动所述至少一个激光二极管发射预定义脉冲形状的激光脉冲。

在较优选实施方式中，电容器阵列中的至少一个电容器直接布置在所述至少一个激光二极管下面，以便提供小的寄生电感和电容。

本发明还涉及包括以上实施方式中任一个实施方式的光学封装的LIDAR传感器系统。

附图说明

参考附图描述详细说明。在说明书和附图中的不同示例中使用相同的附图标记可以表示相似或相同的项目。附图不一定是按比例绘制的，而是将重点放在说明本公开内容的原理上。

在以下描述中，参考以下附图描述本公开内容的各种实施方式，其中：

图1示出了根据各种实施方式的传感器的一部分。

图2更详细地示出了根据各种实施方式的传感器的一部分。

图3更详细地示出了根据各种实施方式的传感器的一部分。

图4更详细地示出了根据各种实施方式的传感器的一部分。

图5更详细地示出了根据各种实施方式的被记录的场景和用于检测场景的传感器像素。

图6更详细地示出了根据各种实施方式的被记录的场景和用于检测场景的传感器像素。

图7更详细地示出了说明根据各种实施方式的LIDAR传感器系统的方法的流程图。

图8更详细地示出了说明根据各种实施方式的LIDAR传感器系统的另一种方法的流程图。

图9示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的光学部件的截面视图。

图10A和图10B示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的光学部件的截面视图(图10A)和对应的波长/透射图(图10B)。

图11A和图11B示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的光学部件的截面视图(图11A)和对应的波长/透射图(图11B)。

图12示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的传感器的截面视图。

图13示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的传感器的顶视图。

图14示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的传感器的顶视图。

图15示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的传感器的顶视图。

图16示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的光学部件的截面视图。

图17A以示意性表示示出了根据各种实施方式的光学封装的侧视图。

图17B以示意性表示示出了根据各种实施方式的等效电路。

图17C以示意性表示示出了根据各种实施方式的等效电路。

图18以示意性表示示出了根据各种实施方式的光学封装的顶视图。

图19A以示意性表示示出了根据各种实施方式的光学封装的侧视图。

图19B以示意性表示示出了根据各种实施方式的光学封装的顶视图。

图20示意性地示出了所提出的LIDAR传感器系统，受控LIDAR传感器系统和LIDAR传感器设备的实施方式。

具体实施方式

引言

自主驾驶车辆需要检测物体并以快速和可靠的方式绘制它们的距离的感测方法。光检测和测距(LIDAR)——有时称为激光检测和测距(LADAR)、飞行时间测量设备(TOF)、激光扫描仪或激光雷达——是检测对象并映射它们的距离的感测方法。该技术通过用光脉冲照射目标并测量反射的返回信号的特性来工作。光脉冲的宽度可以从几纳秒到几微秒。

为了在复杂的驾驶环境中操纵和引导自主车辆，给车辆装备提供关于周围环境的高分辨率、三维信息(数据云)的快速和可靠的感测技术从而通过使用车载或基于云的计算机系统实现适当的车辆控制是非常困难的。

对于距离和速度测量，现有技术中已知一种光检测和测距LIDAR传感器系统。利用LIDAR传感器系统，可以快速扫描环境并检测各个物体(车辆，行人，静止物体)的运动速度和方向。LIDAR传感器系统用于例如部分自主车辆或完全自主驾驶原型以及飞机和无人驾驶飞机。高分辨率LIDAR传感器系统发射(主要是红外)激光束，并且还使用透镜、反射镜或微镜系统以及合适的传感器装置。

本公开内容涉及一种用于环境检测的LIDAR传感器系统，其中LIDAR传感器系统被设计为执行用于检测环境的重复测量，其中LIDAR传感器系统具有发射单元(第一LIDAR感测系统)，该发射单元被设计为用至少一个激光脉冲执行测量，并且其中LIDAR系统具有检测单元(第二LIDAR感测单元)，该检测单元被设计为在测量时间窗口期间检测物体反射的激光脉冲。此外，LIDAR系统具有控制设备(LIDAR数据处理系统/控制和通信系统/LIDAR传感器管理系统)，该控制设备被设计成：在检测到至少一个反射的光束分量的情况下，基于预定分配将检测到的光束分量与光束分量所源自的立体角范围相关联。本公开内容还包括用于操作LIDAR传感器系统的方法。

所讨论的距离测量基于发射的电磁脉冲的过渡时间测量。电磁谱的范围应当从紫外到可见光到红外，包括405nm到480nm范围内的紫色和蓝色辐射。如果这些辐射碰撞物体，则脉冲成比例地反射回距离测量单元并且可以用适当的传感器记录为回波脉冲。如果脉冲的发射发生在时间t0并且回波脉冲在稍后的时间t1被检测到，则在过渡时间ΔtA＝t1－t0上到物体的反射表面的距离d可以根据等式1来确定。

d＝ΔtA c/2 等式1

由于这些是电磁脉冲，因此c是光速的值。在本公开内容的上下文中，词语“电磁”包括整个电磁光谱，因此包括紫外、可见和红外光谱范围。

LIDAR方法有用地利用光脉冲工作，所述光脉冲例如使用具有约850nm至约1600nm之间的波长的半导体激光二极管，所述半导体激光二极管具有1ns至100ns的FWHM脉冲宽度(FWHM＝半高全宽)。通常还可以想到的是高达特别是大约8100nm的波长。

此外，每个光脉冲通常与测量时间窗口相关联，该测量时间窗口开始于测量光脉冲的发射。如果通过测量可检测到非常远的物体，诸如例如距离300米或更远的物体，则该测量时间窗口必须持续至少两微秒，在该测量时间窗口内检查是否已经接收到至少一个反射的光束分量。此外，这种测量时间窗口彼此通常具有时间距离。

LIDAR传感器的使用现在越来越多地用于汽车领域。相应地，LIDAR传感器越来越多地安装在机动车辆中。

本公开内容还涉及一种用于操作LIDAR传感器系统装置的方法，该LIDAR传感器系统装置包括具有第一LIDAR传感器的第一LIDAR传感器系统和具有第二LIDAR传感器的至少一个第二LIDAR传感器系统，其中第一LIDAR传感器和第二LIDAR传感器重复地执行相应的测量，其中第一LIDAR传感器的测量在相应的第一测量时间窗口中执行，在该第一测量时间窗口开始时，第一LIDAR传感器发射第一测量光束并且检查在相应的第一测量时间窗口内是否检测到第一测量光束的至少一个反射的光束分量。此外，在相应的第二测量时间窗口中执行至少一个第二LIDAR传感器的测量，在第二测量时间窗口开始时，由至少一个第二LIDAR传感器发射第二测量光束，并且检查在相应的第二测量时间窗口内是否检测到第二测量光束的至少一个反射的光束部分。本公开内容还包括具有第一LIDAR传感器和至少一个第二LIDAR传感器的LIDAR传感器系统布置。

LIDAR(光检测和测距)传感器系统应特别理解为是指如下系统：该系统除了具有用于发射例如脉冲形式的光束的一个或多个发射器和用于检测任何反射光束分量的检测器之外，还可以具有其它器件，例如光学元件，如透镜和/或MEMS镜。

在一些实施方式中，与远程设置的光学系统协作的MEMS(微机电系统)系统的振荡镜或微镜允许在60°或120°的水平角度范围和例如30°的垂直角度范围中扫描视场。接收器单元或传感器可以在没有空间分辨率的情况下测量入射辐射。接收器单元还可以是空间角度分辨率测量设备。接收器单元或传感器可以包括光电二极管，例如雪崩光电二极管(APD)或单光子雪崩二极管(SPAD)，PIN二极管或光电倍增管。例如，可以使用LIDAR系统在高达60m、高达300m或高达600m的距离处检测对象。300m的范围对应于600m的信号路径，从中可以产生例如2μs的测量时间窗口或测量持续时间。

如上所述，LIDAR传感器系统中的光反射元件可以包括微电镜系统(MEMS)和/或数字镜(DMD)和/或数字光处理元件(DLP)和/或检流计扫描器，用于控制发射的激光束脉冲和/或将物体反向散射的激光脉冲反射到传感器表面上。有利地，提供多个镜。在一些实现方式中，这些镜子可以特别地以矩阵的方式来布置。镜可以单独和分开地且彼此独立地旋转或移动。

单独的镜各自均可以是所谓的微镜单元或“数字微镜器件”(DMD)的一部分。DMD可以具有多个镜特别是微镜，其可以在至少两个位置之间以高频旋转。每个镜的角度可以单独调节并且可以具有至少两个稳定的位置(或者换句话说，特别是稳定的最终状态)，镜可以在这两个稳定的位置之间交替。镜子的数目可以对应于投影图像的分辨率，其中各个镜子可以表示要照射的区域上的光像素。“数字微镜器件”是用于光的动态调制的微机电部件。

因此，DMD可以例如为车辆近光和/或远光提供合适的照明。此外，DMD还可以提供用于在诸如街道或周围物体的表面上投影图像、标志和信息的投影光。镜子或DMD可以被设计为微机电系统(MEMS)。例如，通过激励MEMS可以引起各个镜子的移动。这种微镜阵列例如可从德克萨斯仪器公司(Texas Instruments)获得。微镜特别地被布置成矩阵，例如在854×480微镜的阵列中，如在通过德克萨斯仪器公司针对汽车应用而优化的DLP3030-Q1 0.3英寸DMP镜系统中，或在针对家庭投影应用而设计的1920×1080微镜系统中，或在针对4K电影院投影应用而设计的4096×2160微镜系统中，但也可用于车辆应用中。特别地，微镜的位置可以例如以高达32kHz的时钟速率单独调节，使得预定光图案可以通过微镜的相应调节而耦合出前照灯。

在一些实施方式中，所使用的MEMS装置可以被提供为1D MEMS装置或2D MEMS装置。在1D MEMS中，单个镜的运动以平移或旋转方式绕轴发生。在2D MEMS中，单独的镜绕两个轴旋转和振荡，由此可以单独地使用两个轴，使得可以独立于另一个轴来调节和控制每个振动的振幅。

此外，来自光源的光束辐射可以偏转通过具有至少一个液晶元件的结构，其中至少一个液晶元件的一个分子取向可以通过电场调节。引导待对准的辐射通过的结构可以包括至少两个涂覆有导电和透明涂层材料的片状元件。在一些实施方式中，板元件是透明的并且彼此平行地间隔开。板元件和导电涂层材料的透明度允许辐射的透射。导电且透明的涂层材料可以至少部分或完全由具有高电导率或小电阻的材料例如铟锡氧化物(ITO)和/或具有低电导率或大电阻的材料例如聚-3，4-亚乙二氧基噻吩(PEDOT)制成。

所产生的电场的强度是可调节的。电场可以特别地通过将电压施加到涂层材料或板元件的涂层来调节。根据在如上所述形成的板元件的涂层材料或涂层上施加的电压的大小或高度，在涂层材料或涂层之间形成不同大小的电势差并因此形成不同的电场。

取决于电场的强度，即取决于施加到涂层的电压的强度，液晶元件的分子可以与电场的场线对准。

由于结构内不同取向的液晶元件，可以实现不同的折射率。结果，根据分子取向，通过该结构的辐射以不同的速度移动通过位于板元件之间的液晶元件。总之，位于板元件之间的液晶元件具有棱镜的功能，其可以偏转或引导入射辐射。结果，利用相应地施加到板元件的导电涂层的电压，穿过该结构的辐射可以被定向或偏转，由此偏转角可以由所施加的电压的水平来控制和改变。

此外，白色光源或彩色光源和红外激光光源的组合是可能的，其中光源之后是自适应镜子布置，通过该自适应镜子布置，可以操纵或调制由两个光源发射的辐射，传感器系统用于旨在用于环境检测的红外光源。这种布置的优点是两个光系统和传感器系统使用共同的自适应镜子布置。因此，不必规定光系统和传感器系统各自具有它们自己的镜子布置。由于高度的集成空间，可以减小重量特别是成本。

在LIDAR系统中，不同设计的发射器和接收器概念也是已知的，以便能够在不同的空间方向上记录距离信息。基于此，然后生成环境的二维图像，其包含每个解析的空间点的完整三维坐标。可以基于如何显示图像分辨率来抽象地区分不同的LIDAR拓扑。即，分辨率可以专门由角度敏感检测器、角度敏感发射器或两者的组合来表示。专门通过检测器产生其分辨率的LIDAR系统被称为闪烁LIDAR。该闪烁LIDAR包括尽可能均匀地照明整个视场的发射器。相反，在这种情况下，检测器包括多个单独可读并排列成矩阵的段或像素。这些像素中的每一个被相应地分配一个立体角范围。如果在某个像素中接收到光，则相应地从分配给该像素的立体角区域导出该光。与此相反，光栅或扫描LIDAR具有发射器，其在不同的空间方向上选择性地且具体地在时间上顺序地发射测量脉冲。这里，单个传感器段足以作为检测器。在这种情况下，如果检测器在特定的测量时间窗口内接收到光，则该光来自在相同的测量时间窗口内由发射器发射的光所进入的立体角范围。

为了改善信噪比(SNR)，可以在LIDAR传感器系统中将多个上述测量值或单脉冲测量值网状化或彼此组合，例如通过对所确定的测量值求平均来改善信噪比。

在一些实施方式中，由光源发射的辐射是由激光二极管在600nm至850nm的波长范围内发射的红外(IR)辐射。然而，高达1064nm、高达1600nm、高达5600nm或高达8100nm的波长也是可能的。激光二极管的辐射可以以类似脉冲的方式发射，频率在1kHz和1MHz之间，在一些实现方式中，频率在10kHz和100kHz之间。激光脉冲持续时间可以在0.1ns和100ns之间，在一些实现方式中在1ns和2ns之间。作为IR辐射发射激光二极管的类型，可以使用VCSEL(垂直腔表面发射激光器)，其发射具有“毫瓦”范围内的辐射功率的辐射。然而，也可以使用VECSEL(垂直外腔表面发射激光器)，其可以以瓦数范围内的高脉冲功率操作。VCSEL和VECSEL都可以是阵列的形式，例如15×20或20×20激光二极管可以布置成使得总辐射功率可以是几百瓦特。如果激光脉冲同时以阵列排列，则可以实现最大的总辐射功率。发射器单元可以例如在它们各自发射的辐射的波长方面不同。如果接收器单元也被配置为波长敏感的，则脉冲也可以根据它们的波长被区分。

在“部件”一章中描述了涉及LIDAR传感器系统的各种部件(例如光源、传感器、镜子系统、激光驱动器、控制设备)的功能的其它实施方式。

附录“说明和概述”描述了引用和使用的技术术语的其它方面。

本公开内容的目的是提出用于LIDAR传感器系统的改进的组件和/或提出用于LIDAR传感器系统和/或用于LIDAR传感器设备的改进的解决方案和/或提出用于LIDAR传感器系统和/或用于LIDAR传感器设备的改进的方法。

该目的根据独立权利要求的特征来实现。本公开内容的其它方面在从属权利要求和以下描述中给出。

图20示意性地示出了所提出的LIDAR传感器系统、受控LIDAR传感器系统和LIDAR传感器设备的实施方式。

LIDAR传感器系统10包括第一LIDAR感测系统40，该第一LIDAR感测系统40可以包括：光源42，其被配置为发射电磁或其它辐射120，特别是在蓝色和/或红外波长范围内的连续波或脉冲激光辐射；光源控制器43和相关软件；束操纵和调制装置41，特别是光操纵和反射装置，例如微机械镜系统(MEMS)；以及相关控制单元150；光学部件80，例如透镜和/或全息元件；LIDAR传感器管理系统90，其被配置为管理第一LIDAR感测系统40的正确操作所需的输入和输出数据。

第一LIDAR感测系统40可连接到其它LIDAR传感器系统装置，例如连接到控制和通信系统70，所述控制和通信系统70被配置成管理第一LIDAR传感器系统10的正确操作所需的输入和输出数据。

LIDAR传感器系统10可以包括第二LIDAR感测系统50，第二LIDAR感测系统50被配置为使用各种传感器52和传感器控制器53来接收和测量电磁或其他辐射。

第二LIDAR感测系统可以包括检测光学器件82以及用于束操纵和控制的致动器51。

LIDAR传感器系统10还可以包括执行信号处理61、数据分析和计算62、传感器融合和其它感测功能63的LIDAR数据处理系统60。

LIDAR传感器系统10还可以包括控制和通信系统70，其接收和输出各种信号和控制数据160并且用作LIDAR传感器系统10的各种功能和设备之间的网关。

LIDAR传感器系统10还可以包括一个或多个相机系统81，相机系统81可以是独立的，也可以与另一雷达传感器系统10部件组合，或者嵌入到另一雷达传感器系统10部件中，并且该相机系统被数据连接到各种其它设备例如第二LIDAR感测系统50的部件或者LIDAR数据处理系统60的部件或者控制和通信系统70。

LIDAR传感器系统10可以集成或嵌入到LIDAR传感器设备30中，例如外壳、车辆、车辆前灯。

受控LIDAR传感器系统20被配置为控制LIDAR传感器系统10及其各种组件和设备，并且执行或至少辅助LIDAR传感器设备30的导航。受控LIDAR传感器系统20还可以被配置为例如与另一车辆或通信网络通信，从而辅助导航LIDAR传感器设备30。

如上所述，LIDAR传感器系统10被配置成发射电磁或其它辐射，以便探测环境100中的其它物体，如汽车、行人、路标和道路障碍物。LIDAR传感器系统10还被配置成接收和测量电磁的或其它类型的物体反射的或物体发射的辐射130以及其它想要的或不想要的电磁辐射140，以便生成可用于环境绘图过程的信号110，通常生成表示检测到的物体的点云。

受控LIDAR传感器系统20的各种部件使用其它部件或软件150来完成信号识别和处理以及信号分析。该过程可以包括使用来自其它传感器设备的信号信息。

根据本发明的LIDAR传感器系统可以与LIDAR传感器装置组合，LIDAR传感器装置连接到用于照明环境空间的光控制单元。

如在本公开内容中已经描述的，各种类型的光电二极管可以用于检测各个传感器像素中的光或光脉冲，例如以下类型的光电二极管中的一种或多种：

-pin光电二极管；

-无源和有源像素传感器(APS)，如CCD或CMOS；

-以线性模式操作的雪崩光电二极管(APD)；

-以盖革模式操作以检测单光子的雪崩光电二极管(单光子雪崩光电二极管，SPAD)。

应当注意，在本公开内容的上下文中，光电二极管被理解为具有不同的光电二极管类型，即使光电二极管的结构是相同的(例如，光电二极管都是pin光电二极管)，但是光电二极管具有不同的尺寸或形状或取向和/或可以具有不同的灵敏度(例如，由于向光电二极管施加不同的反向偏置电压)。说明性地，在本公开内容的上下文中的光电二极管类型不仅由光电二极管的构造类型限定，而且由其尺寸，形状，取向和/或操作方式等限定。

可以提供传感器像素的二维阵列(从而光电二极管的二维阵列)以用于二维图像的成像。在这种情况下，与CCD或CMOS图像传感器相比，每个传感器像素可以单独读出转换成电信号的光信号。然而，可以提供互连多个传感器像素以便通过实现更高的信号强度来实现更高的灵敏度。该原理可应用于但不限于，“硅光电倍增器”(SiPM)的原理。在这种情况下，多个(数量级为10到1000或甚至更多)单独的SPAD并联连接。尽管每个单独的SPAD对第一入射光子起反应(考虑到检测概率)，但是大量SPAD信号的总和产生准模拟信号，其可以用于导出入射光信号。

与其中整个传感器阵列(其也可称为检测器阵列)被同时照射的所谓闪光LIDAR传感器系统相比，存在使用一维光束偏转或二维光束偏转与二维检测器阵列的组合的若干LIDAR概念。在这种情况下，可以传输圆形或线性(直的或弯曲的)激光束，并且可以通过单独固定安装的接收器光学器件将其成像到传感器阵列(检测器阵列)上。在这种情况下，根据发射器/接收器光学器件和光束偏转装置的位置，仅照射传感器阵列的预定像素。被照明的像素被读出，而未被照明的像素不被读出。因此，抑制了例如来自未被照射且因此未被读出的像素的不需要的信号(例如背景光)。根据发射器/接收器光学器件的尺寸，例如通过接收器光学器件的散焦来照射更多像素或更少的像素是可行的。例如，根据被照射的场景和反向散射光的信号响应，可以自适应地调整散焦过程。传感器52的表面上的照明点的最合适的尺寸不一定需要与传感器阵列上的像素的几何布局一致。举例来说，如果光点位于两个(或四个)像素之间，那么两个(或四个)像素将仅被部分照明。这也可能由于未照明的像素区域而导致差的信噪比。

在各种实施方式中，可以提供控制线(例如，携载列选择信号的列选择线和携载行选择信号的行选择线)以选择性地互连多个光电二极管以界定“虚拟像素”，其可以最佳地适应于传感器阵列上的激光点的相应应用场景和大小。这可以通过行选择线和列选择线来实现，类似于DRAM存储器的存储单元的存取和控制。此外，可以在一个公共传感器52上实现(例如单片集成)各种类型的光电二极管(换言之，各种光电二极管类型)，并且例如可以被单独地驱动，访问和读出。

此外，结合或独立于多个像素的互连，传感器可以包括若干像素，这些像素包括不同类型的光电二极管。换句话说，各种光电二极管类型可以被单片集成在传感器52上，并且可以被单独访问，控制或驱动，或者来自具有相同或不同光电二极管类型的像素的传感器像素信号可以被组合和分析为一个公共信号。

作为示例，可以提供不同的光电二极管类型并且单独地控制和读出，例如：

-一个或多个像素可能具有用于LIDAR应用的单光子雪崩光电二极管；

-一个或多个像素可以具有用于相机应用(例如，用于检测车辆的尾灯或前灯，或用于使用红外敏感传感器的热成像)的pin光电二极管；和/或

-一个或多个像素可以具有用于LIDAR应用的雪崩光电二极管。

根据各自的应用，像素的光电二极管可以在上游连接的像素级上设置有附加的光学带通滤波器和/或偏振滤波器。

通常，传感器52的多个像素可以互连。

关于如何互连具有相同或不同光电二极管类型的像素存在许多选项，例如：

-像素可以具有不同的光电二极管类型，例如相同物理结构的光电二极管，但是它们各自的传感器表面区域具有不同的尺寸；

-像素可以具有不同的光电二极管类型，例如相同物理结构的光电二极管，但是具有不同的灵敏度(例如由于不同的操作模式，例如施加不同的反向偏置电压)；或

-像素可以具有不同的光电二极管类型，例如不同物理结构的光电二极管，例如具有pin光电二极管的一个或多个像素和/或具有雪崩光电二极管的一个或多个像素和/或具有SPAD的一个或多个像素。

可以基于相机和/或LIDAR两者的照明条件(换句话说，照亮条件)来提供像素的互连且因此提供光电二极管(例如，pin光电二极管)的互连。随着照明条件的改善，可以选择和组合多个传感器像素中较少数目的传感器像素。换句话说，在良好照明条件的情况下，可以互连较少的像素。这导致较低的光敏度，但是它可以实现较高的分辨率。在不良照明条件的情况下，例如在夜间驾驶时，可以互连更多的像素。这导致较高的光敏度，但可能具有较低的分辨率。

在各种实施方式中，传感器控制器可以被配置成基于LIDAR传感器系统的照度水平来控制选择网络(参看下文以进一步解释)，使得照明条件(可见和/或红外线光谱范围)越好，组合所述多个传感器像素中的选定传感器像素将越少。

各个像素的互连以及由此各个光电二极管到“虚拟传感器像素”的互连允许传感器像素的尺寸精确地适应整个系统(例如整个LIDAR感测系统)的需求。这可能发生在例如预期光电二极管的非照明区域对所需信号提供显著噪声贡献的情形中。作为示例，“像素”(“虚拟像素”)的大小的可变定义(选择)可以例如利用雪崩光电二极管和/或硅光电倍增器(SiPM)来提供，其中传感器52包括大量包括SPAD的单独像素。为了增加具有明显饱和效应(例如SiPM)的传感器的动态区域，可以实现以下互连：激光束具有随着离激光束中心的距离增加而强度降低的光束轮廓。原则上，激光束轮廓可以具有不同的形状，例如高斯或平顶形状。还应当注意，对于LIDAR测量功能，可以使用红外和可见激光二极管以及分别合适的传感器元件。

如果像素在传感器阵列中以环(例如圆形或椭圆形环)的形式围绕照射(例如激光)光束的预期中心进行互连，则结果，该中心可能饱和。然而，由于强度降低，位于传感器阵列之外的一个或多个环中的传感器像素可以以线性(不饱和)模式操作，并且可以估计信号强度。在各种实施方式中，环的像素可以互连以提供多个像素环或像素环段。像素环还可以例如在仅一个总和信号输出可用于互连的传感器像素的情况下)以及时连续的方式互连，。在可选实施方式中，可以在传感器阵列中提供或实现多个和信号输出，所述传感器阵列可以耦合到不同组的传感器像素。通常，像素可以根据各自的要求以任意方式分组。在一个传感器52内的不同类型的传感器像素的组合例如允许将LIDAR传感器的功能与照相机的功能组合在一个公共的光学器件装置中，而没有发生关于LIDAR和照相机之间的调节和校准的偏差的风险。这可以降低组合LIDAR/相机传感器的成本，并且可以进一步改善LIDAR数据和相机数据的数据融合。如上所述，照相机传感器可以在可见和/或红外光谱范围内是敏感的(热像照相机)。

此外，传感器控制器53可以考虑像素的各个光电二极管所需的积分时间(读出时间)来控制传感器像素。积分时间可以取决于光电二极管的尺寸。因此，例如由传感器控制器53提供的控制读出过程的时钟对于不同类型的像素可以是不同的，并且可以根据像素选择网络的配置而改变。

图1示出了根据各种实施方式的传感器52的一部分3800。应当注意，传感器52不需要是SiPM检测器阵列。传感器52包括多个像素3802。每个像素3802包括光电二极管。照射到传感器52的部分3800的表面上的光(激光)点3804在图1中用圆圈3806表示。光(激光)点3804覆盖多个传感器像素3802。可以提供选择网络，其可以被配置为选择性地组合多个像素3802中的一些像素3802以形成放大的传感器像素。累积由组合的传感器像素的光电二极管提供的电信号。可以提供读出电路，该读出电路可以被配置为从组合的传感器像素读出累积的电信号以作为一个公共信号。

选择网络可以被配置成施加多个行选择信号3808，3810，3812(行选择信号的数目可以等于传感器52的行的数目)以选择分别选择的行的传感器像素3802。为此，选择网络可以包括行多路复用器(图1中未示出)。此外，选择网络可以被配置为应用多个列选择信号3814，3816，3818(列选择信号的数量可以等于传感器52的列的数量)以选择分别选择的列的像素。为此，选择网络可以包括列多路复用器(图1中未示出)。

图1示出了由多个行选择信号3808，3810，3812和多个列选择信号3814，3816，3818选择的九个选定的传感器像素3802。光(激光)点3804完全覆盖九个选定的传感器像素3820。此外，传感器控制器53可以向传感器52提供电源电压3822。由所选择的传感器像素3820提供的传感器信号3824从传感器52读出并经由选择网络提供给一个或多个放大器。应当注意，光(激光)点3804不需要完全覆盖所选择的传感器像素3820。

传感器52的每个传感器像素3802以与动态随机存取存储器(DRAM)中的存储器单元的选择机制相当的方式的单独可选择性允许简单且因此成本有效的传感器电路架构快速且可靠地选择一个或一个以上传感器像素3802以同时实现对多个传感器像素的评估。这可以提高第二LIDAR传感器系统50的传感器信号评估的可靠性。

图2更详细地示出了根据各种实施方式的传感器52的一部分3900。

传感器52可以包括多个行选择线3902，每个行选择线3902耦合到选择网络的输入，例如耦合到选择网络的行多路复用器的输入。传感器52还可以包括多个列选择线3904，每个列选择线3904连接到选择网络的另一个输入，例如连接到选择网络的列多路复用器的输入。相应的列开关3906分别耦合到列选择线3904之一，并且被连接以将存在于电源电压线3910上的电源电压3908耦合到耦合到相应的列选择线3904的传感器像素3802，或者从那里去耦电源电压3908。每个传感器像素3802可以耦合到列读出线3912，列读出线3912又经由相应的列读出开关3916耦合到收集读出线3914。列读出开关3916可以是列多路复用器的一部分。可以在收集读出线3914上提供所选传感器像素3802的电流之和，换言之，传感器信号3824。每一传感器像素3802可进一步经由相应列像素开关3918耦合在相关联列选择线3904的下游(换句话说，相应列像素开关3918连接在相应相关联列选择线3904与相关联传感器像素3802之间)。此外，每个传感器像素3802还可以经由相应的列像素读出开关3920耦合到相关联的列读出线3912的上游(换句话说，相应的列像素读出开关3920连接在相应的相关联的列读出线3912和相关联的传感器像素3802之间)。传感器52中的每个开关可以由例如场效应晶体管(FET)的晶体管例如MOSFET实现。每一列像素开关3918和每一列像素读出开关3920的控制输入(例如，MOSFET的栅极端子)可导电地耦合到多个行选择线3902中的相关联行选择线。因此，行多路复用器可经由相关联的行选择线3902“激活”列像素开关3918和像素读出开关3920。在相应的列像素开关3918和相关联的像素读出开关3920被激活的情况下，相关联的列开关3906最终通过将电源电压3908施加到例如MOSFET的源极来激活相应的传感器像素3802，并且(因为例如相关联的列像素开关3918被闭合)电源电压3908也被施加到相应的传感器像素3802。由“激活的”所选择的传感器像素3802检测到的传感器信号可以被转发到相关联的列读出线3912(因为例如相关联的列像素读出开关3920也是闭合的)，并且如果相关联的列读出开关3920也是闭合的，则相应的传感器信号被发送到收集读出线3914并且最终被发送到相关联的放大器(诸如相关联的TIA)。

作为示例并且如图3所示，

-列开关3906可以由列开关MOSFET 4002实现；

-列读出开关3916可以由列读出开关MOSFET 4004实现。

-列像素开关3918可以由列像素开关MOSFET 4006实现；以及

-列像素读出开关3920可以由列像素读出开关MOSFET 4008实现。

图4更详细地示出了根据各种实施方式的传感器52的一部分4100。

在各种实施方式中，可以在相应的传感器像素3802中省略列像素读出开关3920。图41所示的实施方式可以例如应用于作为传感器52的SiPM。因此，在这种情况下，像素3802可以实现为SPAD 3802。传感器52还包括用于快速传感器信号的第一求和输出4102。第一求和输出4102可以经由相应的耦合电容器4104耦合到每个SPAD的阳极。该示例中的传感器52还包括用于慢传感器信号的第二求和输出4106。第二求和输出4106可以经由相应的耦合电阻器(其在SPAD作为像素的光电二极管的情况下也可称为猝熄电阻器)4108耦合到每一SPAD的阳极。

图5更详细地示出了根据各个实施方式的记录场景4200和用于检测场景的传感器像素。

如上所述，传感器52可以具有带有具有不同灵敏度的光电二极管的传感器像素3802。在各种实施方式中，边缘区域4204可以至少部分地围绕中心区域4202。在各种实施方式中，可以为LIDAR传感器系统的较大操作范围提供中心区域4202，并且可以为较短操作范围提供边缘区域4204。中心区域4202可以表示车辆的主移动(驾驶，飞行或游泳)方向，因此通常需要远视图来识别远处的物体。边缘区域4204可以表示场景的边缘区域，并且通常在车辆(例如汽车)正在移动的场景中，可以检测到的对象100通常比在车辆正在移动的主移动方向上更近。较大的操作范围意味着目标对象100的返回信号具有相当低的信号强度。因此，可以在中心区域4202中提供具有较高灵敏度的光电二极管的传感器像素3802。较短的操作范围意味着目标对象100返回信号具有相当高(强)的信号强度。因此，可以在边缘区域4204中提供具有较低灵敏度的光电二极管的传感器像素3802。然而，原则上，传感器像素的图案(类型，尺寸和灵敏度)可以被配置用于特定的驾驶场景和车辆类型(公共汽车，小汽车，卡车，建筑车辆，无人驾驶飞机等)。这意味着，例如，边缘区域4204的传感器像素3802可以具有高灵敏度。还应当指出的是，如果车辆使用各种LIDAR/照相机传感器系统，则即使在照明和检测相同视场时，这些系统也可以被不同地配置。

图6更详细地示出了根据各个实施方式的记录场景4300和用于检测场景4300的传感器像素3802。

在各种实施方式中，可提供相同光电二极管类型的传感器像素的行式布置。举例来说，第一行4302可包括具有用于闪光LIDAR传感器系统的APD的像素，且第二行4304可包括具有用于相机的PIN光电二极管的像素。可以重复地提供两个分别相邻的像素行，从而例如以交替的方式提供不同像素的行。然而，相同光电二极管类型的像素行的顺序和数量可以变化，并且同样分组到特定的选择网络中。还应注意，像素的行或列可以采用不同的光电二极管类型。而且，行或列不能完全充满光电二极管。车辆自身的运动可以补偿传感器阵列的降低的分辨率(“推扫”原理)。

不同的行可以包括各种光电二极管类型，例如：

-第一行：具有APD的像素(LIDAR)

第二行：具有pin光电二极管的像素(照相机)。

-第一行：具有第一偏振平面的像素

第二行：具有不同第二偏振平面的像素

这可以允许直接入射的光束和反射的光束(例如车辆，物体的不同表面)之间的区别。

-第一列：具有第一pin光电二极管的像素(配置为检测具有可见光谱中的波长的光)

第二行：具有第二pin光电二极管的像素(被配置成检测具有近红外(NIR)光谱中的波长的光)。

这可以允许检测尾灯以及红外(IR)照射。

传感器控制器53可以被配置成根据当前应用中期望的光电二极管类型来选择相应的像素3802。

图7更详细地示出了说明根据各个实施方式的LIDAR传感器系统的方法4400的流程图。

LIDAR传感器系统可以包括多个传感器像素。每个传感器像素包括至少一个光电二极管。LIDAR传感器系统还可以包括选择网络和读出电路。在4402中，方法4400可以包括选择网络选择性地将多个传感器像素中的一些传感器像素进行组合以形成放大的传感器像素。累积由组合的传感器像素的光电二极管提供的电信号。在4404中，方法4400还可以包括读出电路，其从组合的传感器像素读出累积的电信号作为一个公共信号。

图8更详细地示出了说明根据各个实施方式的LIDAR传感器系统的另一种方法4500的流程图。

LIDAR传感器系统可以包括多个像素。多个像素中的第一像素包括第一光电二极管类型的光电二极管，并且多个像素中的第二像素包括第二光电二极管类型的光电二极管。第二光电二极管类型不同于第一光电二极管类型。LIDAR传感器系统还可以包括像素传感器选择器和传感器控制器。方法4500可以包括，在4502中，像素传感器选择器选择包括第一光电二极管类型的光电二极管的第一像素中的至少一个和/或包括第二光电二极管类型的光电二极管的第二像素中的至少一个，并且在4504中，传感器控制器控制像素选择器选择至少一个第一像素和/或至少一个第二像素。

此外，应当注意，光(激光)发射(例如，由多个光(激光)源提供，其可以以分组方式操作)可以在其光强度图案中适于传感器52的像素分布或布置，例如，其可以适于使得较大像素可以用具有比较小像素更高强度的光充电。这可以相对于分别具有较高和较低灵敏度的光电二极管以模拟方式提供。

在各个实施方式中，在参照图1至图8所述的LIDAR传感器系统中，第一传感器像素可以包括第一光电二极管类型的光电二极管，并且多个像素中的第二像素可以包括第二光电二极管类型的光电二极管。第二光电二极管类型不同于第一光电二极管类型。在各种实施方式中，两个光电二极管可以以参考图9到图16所述的实施方式中大体描述的方式一个堆叠在另一个上方。

在下文中，将阐述本公开内容的各个方面：

示例1d是LIDAR传感器系统。LIDAR传感器系统包括多个传感器像素，每个传感器像素包括至少一个光电二极管。LIDAR传感器系统还包括选择网络，其被配置为选择性地组合多个传感器像素中的一些传感器像素以形成放大的传感器像素。累积由组合的传感器像素的光电二极管提供的电信号。LIDAR传感器系统还包括读出电路，其被配置为从组合的传感器像素读出累积的电信号以作为一个公共信号。

在示例2d中，示例1d的主题可以可选地包括：所述至少一个光电二极管包括至少一个pin二极管。

在示例3d中，示例1d的主题可以可选地包括：所述至少一个光电二极管包括至少一个雪崩光电二极管。

在示例4d中，示例3d的主题可以可选地包括：所述至少一个雪崩光电二极管包括至少一个单光子雪崩光电二极管。

在示例5d中，示例1d至4d中任一个的主题可以可选地包括：多个传感器像素以行和列的方式布置在传感器矩阵中。

在示例6d中，示例1d至5d中任一个的主题可以可选地包括：选择网络包括：多个行选择线，每个行选择线导电地耦合到相同行的至少一些传感器像素；多个列选择线，每个列选择线导电地耦合到相同列的至少一些传感器像素；以及多个读出线，每个读出线导电地耦合到相同列或相同行的至少一些传感器像素，以累积由组合的传感器像素提供的电信号。

在示例7d中，示例1d至6d中任一个的主题可以可选地包括，至少一些传感器像素中的每个传感器像素包括连接在选择网络和传感器像素的第一端子之间的第一开关，和/或连接在传感器像素的第二端子和选择网络之间的第二开关。

在示例8d中，示例6d和7d的主题可以可选地包括：第一开关连接在多个列选择线中的列选择线与传感器像素的第一端子之间，其中第一开关的控制端子耦合到多个行选择线中的行选择线。第二开关连接在传感器像素的第二端子和多条读出线中的一条读出线之间。第二开关的控制端耦合到多个行选择线中的行选择线。

在示例9d中，示例7d或8d中任一个的主题可以可选地包括：至少一个第一开关和/或至少一个第二开关包括场效应晶体管。

在示例10d中，示例1d至9d中任一个的主题可以可选地包括：LIDAR传感器系统还包括传感器控制器，其被配置为控制选择网络以选择性地组合多个传感器像素中的一些传感器像素以形成放大的传感器像素。

在示例11d中，示例10d的主题可以可选地包括：传感器控制器被配置为基于LIDAR传感器系统的照度水平来控制选择网络，使得在改善照明条件的情况下，将选择和组合多个传感器像素中的较少数目的传感器像素。

在示例12d中，示例1d至11d中任一个的主题可以可选地包括，LIDAR传感器系统还包括多个读出放大器，每个读出放大器耦合到多个读出线中的相关读出线。

在示例13d中，示例12d的主题可以可选地包括：公共信号是电流。所述多个读出放大器包括多个跨阻放大器，每个跨阻放大器被配置为将相关联的电流转换为电压。

示例14d是LIDAR传感器系统。LIDAR传感器系统可以包括多个像素。多个像素中的第一像素包括第一光电二极管类型的光电二极管，并且多个像素中的第二像素包括第二光电二极管类型的光电二极管。第二光电二极管类型不同于第一光电二极管类型。LIDAR传感器系统还可以包括：像素选择器，其被配置为选择包括第一光电二极管类型的光电二极管的第一像素和/或包括第二光电二极管类型的光电二极管的第二像素中的至少一个；以及传感器控制器，其被配置为控制像素选择器以选择至少一个第一像素和/或至少一个第二像素。

在示例15d中，示例14d的主题可以可选地包括，传感器控制器和像素被配置为单独地读出第一光电二极管类型的光电二极管和第二光电二极管类型的光电二极管。

在示例16d中，示例14d或15d中任一个的主题可以可选地包括：传感器控制器和像素被配置为将第一光电二极管类型的光电二极管和第二光电二极管类型的光电二极管读出为一个组合信号。

在示例17d中，示例14d至16d中任一个的主题可以可选地包括：第一光电二极管类型的光电二极管和/或第二光电二极管类型的光电二极管选自由以下各项组成的组：一个pin光电二极管；一个雪崩光电二极管；或单光子光电二极管。

在示例18d中，示例14d至17d中任一个的主题可以可选地包括：LIDAR传感器系统还包括：选择网络，其被配置为选择性地组合多个像素中的一些像素以形成放大的像素，其中由组合的像素的光电二极管提供的电信号被累积；以及读出电路，其被配置为从组合的像素读出累积的电信号以作为一个公共信号。

在示例19d中，示例14d至18d中任一个的主题可以可选地包括：所述多个像素以行和列布置在传感器矩阵中。

在示例20d中，示例14d至19d中任一个的主题可以可选地包括：选择网络包括：多个行选择线，每个行选择线导电地耦合到相同行的至少一些像素；多个列选择线，每个列选择线导电地耦合到相同列的至少一些像素；以及多个读出线，每个读出线导电地耦合到相同列或相同行的至少一些像素以累积由组合像素提供的电信号。

在示例21d中，示例14d至20d中任一个的主题可以可选地包括，至少一些像素中的每个像素包括连接在选择网络和像素的第一端子之间的第一开关，和/或连接在像素的第二端子和选择网络之间的第二开关。

在示例22d中，示例20d和21d的主题可以可选地包括：第一开关被连接在多个列选择线中的列选择线与像素的第一端子之间。第一开关的控制端被耦合到多个行选择线中的行选择线。第二开关被连接在像素的第二端子和多条读出线中的一条读出线之间。第二开关的控制端被耦合到多个行选择线中的行选择线。

在示例23d中，示例21d或22d中任一个的主题可以可选地包括：至少一个第一开关和/或至少一个第二开关包括场效应晶体管。

在示例24d中，示例14d至23d中任一个的主题可以可选地包括，传感器控制器还被配置为控制选择网络以选择性地组合多个像素中的一些像素以形成放大的像素。

在示例25d中，示例22d的主题可以可选地包括：传感器控制器被配置为基于LIDAR传感器系统的照度水平来控制选择网络，使得在改善照明条件的情况下，将选择和组合多个传感器像素中的较少数目的传感器像素。

在示例26d中，示例14d至25d中任一个的主题可以可选地包括，LIDAR传感器系统还包括多个读出放大器，每个读出放大器耦合到多个读出线中的相关读出线。

在示例27d中，示例26d的主题可以可选地包括：公共信号是电流。所述多个读出放大器包括多个跨阻放大器，每个跨阻放大器被配置为将相关联的电流转换为电压。

示例28d是用于LIDAR传感器系统的方法。LIDAR传感器系统可以包括多个传感器像素。每个传感器像素包括至少一个光电二极管。LIDAR传感器系统还可以包括选择网络和读出电路。该方法可以包括；选择网络选择性地组合多个传感器像素中的一些传感器像素以形成放大的传感器像素，其中由组合的传感器像素的光电二极管提供的电信号被累积，并且读出电路从组合的传感器像素读出累积的电信号以作为一个公共信号。

在示例29d中，示例28d的主题可以可选地包括，该至少一个光电二极管包括至少一个pin二极管。

在示例30d中，示例28d的主题可以可选地包括，所述至少一个光电二极管包括至少一个雪崩光电二极管。

在示例31d中，示例30d的主题可以可选地包括，所述至少一个雪崩光电二极管包括至少一个单光子雪崩光电二极管。

在示例32d中，示例28d至31d中任一个的主题可以可选地包括：所述多个传感器以行和列布置在传感器矩阵中。

在示例33d中，示例28d至32d中任一个的主题可以可选地包括：选择网络包括：多个行选择线，每个行选择线导电地耦合到相同行的至少一些传感器像素；多个列选择线，每个列选择线导电地耦合到相同列的至少一些传感器像素；以及多个读出线，每个读出线导电地耦合到相同列或相同行的至少一些传感器像素，以累积由组合的传感器像素提供的电信号。

在示例34d中，示例28d至33d中任一个的主题可以可选地包括，至少一些传感器像素中的每个传感器像素包括连接在选择网络和传感器像素的第一端子之间的第一开关，和/或连接在传感器像素的第二端子和选择网络之间的第二开关。

在示例35d中，示例33d和示例34d的主题可以可选地包括：第一开关连接在多个列选择线中的列选择线与传感器像素的第一端子之间。第一开关的控制端经由多个行选择线中的行选择线控制。第二开关连接在传感器像素的第二端子和多条读出线中的一条读出线之间。第二开关的控制端通过多个行选择线中的行选择线控制。

在示例36d中，示例34d或35d中任一个的主题可以可选地包括：至少一个第一开关和/或至少一个第二开关包括场效应晶体管。

在示例37d中，示例28d至36d中任一个的主题可以可选地包括：该方法还包括传感器控制器，其控制选择网络以选择性地组合多个传感器像素中的一些传感器像素以形成放大的传感器像素。

在示例38d中，示例37d的主题可以可选地包括，传感器控制器基于LIDAR传感器系统的照度水平来控制选择网络，使得在改善照明条件的情况下，将选择和组合多个传感器像素中的较少数目的传感器像素。

在示例39d中，示例28d至38d中任一个的主题可以可选地包括，LIDAR传感器系统还包括多个读出放大器，每个读出放大器耦合到多个读出线中的相关读出线。

在示例40d中，示例39d的主题可以可选地包括：公共信号是电流。多个读出放大器包括多个互阻抗放大器。每个互阻抗放大器将相关电流转换为电压。

示例41d是用于LIDAR传感器系统的方法。LIDAR传感器系统可以包括多个像素。多个像素中的第一像素包括第一光电二极管类型的光电二极管，并且多个像素中的第二像素包括第二光电二极管类型的光电二极管。第二光电二极管类型不同于第一光电二极管类型。LIDAR传感器系统还可以包括像素传感器选择器和传感器控制器。该方法可以包括：像素传感器选择器选择包括第一光电二极管类型的光电二极管的第一像素和/或包括第二光电二极管类型的光电二极管的第二像素中的至少一个；以及传感器控制器控制像素选择器以选择至少一个第一像素和/或至少一个第二像素。

在示例42d中，示例41d的主题可以可选地包括：第一光电二极管类型的光电二极管和/或第二光电二极管类型的光电二极管选自由以下各项组成的组：pin光电二极管，雪崩光电二极管和/或单光子雪崩光电二极管。

在示例43d中，示例41d或42d中的任一者的主题可以可选地包括：所述方法进一步包含：选择网络，其选择性地组合所述多个像素的一些传感器以形成放大像素，其中累积由所述组合像素的光电二极管提供的电信号；以及读出电路，其从所述组合像素读出所述累积的电信号以作为一个共同信号。

在示例44d中，示例41d至43d中任一个的主题可以可选地包括：所述多个像素以行和列的方式布置在传感器矩阵中。

在示例45d中，示例41d至44d中任一个的主题可以可选地包括：选择网络包括：多个行选择线，每个行选择线导电地耦合到相同行的至少一些像素；多个列选择线，每个列选择线导电地耦合到相同列的至少一些像素；以及多个读出线，每个读出线导电地耦合到相同列或相同行的至少一些像素以累积由组合像素提供的电信号。

在示例46d中，示例41d至45d中任一个的主题可以可选地包括，至少一些像素中的每个像素包括连接在选择网络和像素的第一端子之间的第一开关，和/或连接在像素的第二端子和选择网络之间的第二开关。

在示例47d中，示例45d和示例46d的主题可以可选地包括：第一开关连接在多个列选择线中的列选择线与像素的第一端子之间。第一开关的控制端通过多个行选择线中的行选择线控制，第二开关连接在像素的第二端子和多个读出线中的读出线之间。第二开关的控制端通过多个行选择线中的行选择线控制。

在示例48d中，示例46d或47d中任一个的主题可以可选地包括：至少一个第一开关和/或至少一个第二开关包括场效应晶体管。

在示例49d中，示例41d至48d中任一个的主题可以可选地包括，传感器控制器控制选择网络以选择性地组合多个像素中的一些像素以形成放大的像素。

在示例50d中，示例49d的主题可以可选地包括，传感器控制器基于LIDAR传感器系统的照度水平来控制选择网络，使得在改善照明条件的情况下，将选择和组合多个传感器像素中的较少数目的传感器像素。

在示例51d中，示例41d至50d中任一个的主题可以可选地包括，LIDAR传感器系统还包括多个读出放大器，每个读出放大器耦合到多个读出线中的相关读出线。

在示例52d中，示例51d的主题可以可选地包括：公共信号是电流。所述多个读出放大器包括多个跨阻放大器，每个跨阻放大器将相关联的电流转换为电压。

示例53d是一种计算机程序产品。该计算机程序产品可以包括可以包含在非瞬态计算机可读介质中的多个程序指令，当多个程序指令由根据示例1d至27d中任一个的LIDAR传感器系统的计算机程序设备执行时使LIDAR传感器系统执行根据示例28d至52d中任一个的方法。

示例54d是一种具有计算机程序的数据存储设备，该计算机程序可以被包含在非瞬态计算机可读介质中，该计算机程序适于执行用于根据上述方法示例中的任一个的LIDAR传感器系统的方法或根据上述LIDAR传感器系统示例中的任一个的LIDAR传感器系统的方法中的至少一个。

根据本发明的LIDAR传感器系统可以与LIDAR传感器装置组合，用于照射连接至光控制单元的环境空间。

在LIDAR传感器系统中，例如为了借助于数据融合来识别对象或对象的特征，可能需要LIDAR传感器和相机传感器的组合。此外，根据情况，可能需要借助于LIDAR传感器的三维测量或借助于相机传感器的二维映射。通过示例的方式，单独的LIDAR传感器通常不能确定车辆的尾灯是接通还是断开。

在LIDAR传感器和相机传感器的常规组合中，提供两个单独的图像传感器，并且这些图像传感器借助于合适的光学器件装置(例如半透明镜，棱镜等)组合。因此，需要相当大的LIDAR传感器空间，并且光学器件装置的两个部分光学器件装置和两个传感器(LIDAR传感器和相机传感器)必须以高精度彼此对准。作为替选方案，在两个单独的映射系统以及因此两个传感器的情况下，必须以高精度确定两个传感器的光轴彼此的相对位置，以便能够在随后的图像处理中考虑由传感器彼此的几何距离引起的影响，从而精确地匹配由传感器提供的图像。此外，还应当考虑传感器的光轴的相对取向的偏差，因为它们对校准状态有影响。这还可以结合以下事实：两个传感器的视场不一定彼此重叠，并且区域可能存在于非常接近传感器的区域中，在该区域中物体不能被一个或更多个其他传感器中的所有传感器同时检测到。

本公开内容的各个方面可以提供两种不同波长下的LIDAR功能、或在可见波长区域中的LIDAR功能与相机功能的组合、或在热红外的波长区域中的LIDAR功能与相机功能的组合，如下文将更详细地描述。

在常规LIDAR传感器系统中，LIDAR功能与相机功能的组合通常借助于两个单独的传感器系统来实现，并且在图像处理中考虑传感器系统彼此的相对位置。在(电影或视频)相机的背景下，存在使用三个单独的图像传感器代替具有滤色器(拜耳图案)的CCD/CMOS图像传感器阵列的方法。入射光可以借助于具有全表面滤色器的光学器件装置(例如三色分束器棱镜)分布在三个图像传感器上。在常规普通相机的背景下，已经做出了通过提供CMOS图像传感器来避免拜耳图案滤色器的不利影响的努力，该CMOS图像传感器使用硅的波长相关吸收，以便在不同的穿透深度记录不同的光谱颜色。

说明性地，(到目前为止)仅在照片应用中使用的光穿透到载体例如半导体(例如硅)衬底中的波长相关深度的物理原理用于根据各种实施方式的LIDAR传感器和相机传感器的集成领域中。

为了实现这一点，可以将两种或更多种不同类型的光电二极管堆叠在彼此上方，即，将一种类型的光电二极管放置在另一种类型的光电二极管之上。这可以例如通过在一种常见的制造工艺(或其他类型的集成工艺，例如晶片接合或其他三维工艺)中对不同类型的光电二极管进行单片集成来实现。在各种实施方式中，用于检测可见光(例如用于检测汽车尾灯的红色光谱区域)的pin光电二极管可以设置在载体(例如衬底)的表面附近。在载体的较深区域中(例如，在衬底的较深区域中)，可以提供雪崩光电二极管(APD)，其可以被配置成检测由激光发射器发射的并且具有在近红外区域(NIR)中的波长的光。在这种情况下，由于其较小的穿透深度，可以在pin光电二极管的表面附近检测到红光。在这种情况下，可见光谱(VIS)的光的显著更少部分可以穿透到更深的区域(例如，更深的层)中，使得在那里实现的雪崩光电二极管主要对NIR光敏感。

光电二极管一个在另一个上方的堆叠可以是有用的，因为：

-pin光电二极管(相机)和APD(LIDAR)的传感器功能总是相对于彼此精确对准，并且需要仅一个接收光学器件装置——在各种实施方式中，可以提供CCD或CMOS传感器——此外，相机可以被配置为红外(IR)相机、可见光相机或热相机或其组合；

-有效地使用入射光。

图9以截面视图示意性地示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的光学部件5100。

光学部件5100可以包括载体，该载体可以包括衬底，例如包括半导体材料和/或半导体化合物材料。可以用于载体和/或半导体结构的材料的示例包括以下材料中的一种或更多种：GaAs、AlGaInP、GaP、AlP、AlGaAs、GaAsP、GaInN、GaN、Si、SiGe、Ge、HgCdTe、InSb、InAs、GaInSb、GaSb、CdSe、HgSe、AlSb、CdS、ZnS、ZnSb、ZnTe。衬底可以可选地包括器件层5102。诸如(场效应)晶体管5104或其他电子器件(电阻器、电容器、电感器等)5104的一个或更多个电子器件5104可以完全或部分地形成在器件层5102中。一个或更多个电子器件5104可以被配置成处理由第一光电二极管5110和第二光电二极管5120生成的信号，这将在下面更详细地描述。衬底可以可选地包括底部互连层5106。可替选地，互连层5106可以被配置为单独的层，例如被配置为布置在器件层5102上方的单独的层(如图9所示)。载体可以具有在从约100μm至约3000μm的范围内的厚度。

被配置成接触电子器件5104或第一光电二极管5110的阳极或阴极、换言之第一光电二极管5110的第一部分(其将在下面更详细地描述)的一个或更多个电子触点5108可以连接至底部互连层5106的电子触点5108。此外，可以在底部互连层5106中形成一个或更多个接触过孔5112。一个或更多个接触过孔5112延伸穿过实现第一光电二极管5110的整个层结构进入中间互连/器件层5114。一个或更多个电子触点5108以及一个或更多个接触过孔5112可以由导电材料例如金属(例如Cu或Al)或任何其他合适的导电材料制成。一个或更多个电子触点5108和一个或更多个接触过孔5112可以在底部互连层5106中形成导电连接网络。

第一光电二极管5110可以是雪崩型光电二极管例如雪崩光电二极管(APD)或单光子光电二极管(SPAD)。第一光电二极管5110可以在线性模式/盖革模式下操作。说明性地，第一光电二极管5110在载体上的第一半导体结构中实现LIDAR传感器像素。第一光电二极管5110被配置成吸收在第一波长区域中的接收光。第一光电二极管5110且因此第一半导体结构可以具有在从约500nm至约50μm的范围内的层厚度。

可以在中间互连/器件层5114中完全或部分地形成一个或更多个另外的电子器件5116，例如(场效应)晶体管5116或其他另外的电子器件(电阻器、电容器、电感器等)5116。被配置成接触另外的电子器件5116或第一光电二极管5110的阳极或阴极、换言之第一光电二极管5110的第二部分的一个或更多个另外的电子触点5118可以连接至中间互连/器件层5114的另外的电子触点5118。一个或更多个另外的电子触点5118和一个或更多个接触过孔5112可以在中间互连/器件层5114中形成导电连接网络(被配置成电接触第一光电二极管5110和第二光电二极管5120的导电结构)。说明性地，中间互连/器件层5114(其也可以被称为互连层5114)布置在第一半导体结构与第二半导体结构之间。

可以被配置成接触另外的电子器件5116或第二光电二极管5120的阳极或阴极、换言之第二光电二极管5120的第一部分(其将在下面更详细地描述)的一个或更多个另外的电子触点5118和/或一个或更多个接触过孔5112可以连接至中间互连/器件层5114的另外的电子触点5118。

第二光电二极管5120可以布置在中间互连/器件层5114上(例如，与中间互连/器件层5114直接物理接触)。第二光电二极管5120可以是pin光电二极管(例如，被配置成接收可见光谱的光)。说明性地，第二光电二极管5120在中间互连/器件层5114上并且因此也在第一半导体结构上的第二半导体结构中实现相机传感器像素。换言之，第二光电二极管5120垂直堆叠在第一光电二极管上。第二光电二极管5120被配置成吸收在第二波长区域中的接收光。第二波长区域的接收光具有比主要第一波长区域的接收光更短的波长。

图11A和图11B以截面视图示意性地示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的光学部件5200(图10A)和相应的波长/透射图5250(图10B)。

图10A的光学部件5200基本上类似于如上所述的图9的光学部件5100。因此，下面将更详细地描述图10A的光学部件5200相对于图9的光学部件5100的仅主要区别。

图10A的光学部件5200还可以可选地包括一个或更多个微透镜5202，一个或更多个微透镜5202可以布置在第二光电二极管5120上方(例如，直接在第二光电二极管5120上方，换言之与第二光电二极管5120物理接触)。一个或更多个微透镜5202可以嵌入于例如硅酮的合适的填充材料5204中或至少部分地由其包围。对于层结构，一个或更多个微透镜5202连同填充材料5204可以具有在从约1μm至约500μm的范围内的层厚度。

此外，可以被配置成实现带通滤光器的滤光器层5206可以布置在可选的一个或更多个微透镜5202或第二光电二极管5120上(例如，直接在上面，换言之与可选的填充材料5204或与第二光电二极管5120物理接触)。滤光器层5206可以具有在从约1μm至约500μm的范围内的层厚度。

如图10A所示，光撞击到滤光器层5206的上(暴露)表面5208上。光可以包括各种波长，诸如例如第一波长范围λ

如图10B所示的波长/透射图5250示出了滤光器层5206的波长相关透射特性。如图所示，滤光器层5206具有带通滤光器特性。更详细地，滤光器层5206对于具有第一波长范围λ

在各种实施方式中，第二光电二极管5120可以包括或可以是pin光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)，并且第一光电二极管5110可以包括或可以是雪崩光电二极管(在线性模式/在盖革模式下)(被配置成检测近红外(NIR)光谱或红外(IR)光谱的光)。

图11A和图11B以截面视图示意性地示出了根据各种实施方式的用于LIDAR传感器系统的光学部件5300(图11A)和相应的波长/透射图5250(图11B)。

图11A的光学部件5300基本上类似于如上所述的图10A的光学部件5200。因此，下面将更详细地描述图11A的光学部件5300与图10A的光学部件5200的仅主要区别。

图11A的光学部件5300还可以可选地包括镜结构(例如布拉格镜结构)。第二光电二极管5120可以布置在镜结构的两个镜(例如，两个布拉格镜)5302、5304之间(换言之，夹在中间)。换言之，图11A的光学部件5300还可以可选地包括底镜(例如底部布拉格镜)5302。底镜(例如底部布拉格镜)5302可以布置在中间互连/器件层5114之上(例如与中间互连/器件层5114直接物理接触)。在这种情况下，第二光电二极管5120可以布置在底镜5302之上(例如，与底镜5302直接物理接触)。此外，顶镜(例如顶部布拉格镜)5304可以布置在第二光电二极管5120上方(例如与第二光电二极管5120直接物理接触)。在这种情况下，可选的一个或更多个微透镜5202或滤光器层5206可以布置在顶镜5304上(例如与顶镜5304直接物理接触)。

在各种实施方式中，第二光电二极管5120可以包括或可以是pin光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)，并且第一光电二极管5110可以包括或可以是雪崩光电二极管(在线性模式/在盖革模式下)(被配置成检测近红外(NIR)光谱或红外(IR)光谱的光)。

图12示意性地示出了根据各个实施方式的LIDAR传感器系统的传感器52的截面视图5400。如图12所示，传感器52可以包括根据如以上描述的或如以下将进一步描述的实施方式中的任一个的多个光学部件(例如，如图9所示的多个光学部件5100)。光学部件可以布置成阵列，例如矩阵布置，例如行和列。在各种实施方式中，可以提供多于10个、或多于100个、或多于1000个、或多于10000个以及甚至更多的光学部件。

图13示出了根据各个实施方式的LIDAR传感器系统的图12的传感器52的顶视图5500。顶视图5500示出了多个滤色器部分(每个滤色器可以实现为滤光器层5206)。不同的滤色器部分可以被配置成透射(传输)可见光谱中的不同波长的光(要由第二光电二极管5120检测)和要由第一光电二极管5110吸收或检测以进行LIDAR检测的一个或更多个波长的光。通过示例的方式，红色像素滤光器部分5502可以被配置成透射具有表示红色的波长的光(要由第二光电二极管5120检测)和要由第一光电二极管5110吸收或检测以进行LIDAR检测的一个或更多个波长的光，并且阻挡这些波长区域之外的光。此外，绿色像素滤光器部分5504可以被配置成透射具有表示绿色的波长的光(要由第二光电二极管5120检测)和要由第一光电二极管5110吸收或检测以进行LIDAR检测的一个或更多个波长的光，并且阻挡这些波长区域之外的光。此外，蓝色像素滤光器部分5506可以被配置成透射具有表示蓝色的波长的光(要由第二光电二极管5120检测)和要由第一光电二极管5110吸收或检测以进行LIDAR检测的一个或更多个波长的光，并且阻挡这些波长区域之外的光。滤色器部分5502、5504、5506可以各自具有对应于传感器像素的横向尺寸，在这种情况下，尺寸类似于第二光电二极管5120的横向尺寸。在这些实施方式中，第二光电二极管5110可以具有与第二光电二极管5120相同的横向尺寸。滤色器部分5502、5504、5506可以根据拜耳图案布置。

图14示出了根据各个实施方式的LIDAR传感器系统的传感器52的顶视图5600。

图14的传感器基本上类似于如上所述的图13的传感器。因此，下面将更详细地描述图14的传感器与图13的传感器的仅主要区别。

在各种实施方式中，滤色器部分5502、5504、5506可以各自具有对应于传感器像素的横向尺寸，在这种情况下尺寸类似于第二光电二极管5120的横向尺寸。在这些实施方式中，第一光电二极管5110可以具有比第二光电二极管5120更大的横向尺寸。通过示例的方式，第一光电二极管5110的表面积可以大于第二光电二极管5120的表面积。在一种实现方式中，第一光电二极管5110的表面积可以比第二光电二极管5120的表面积大两倍、或四倍、或八倍、或十六倍。第一光电二极管5110的较大尺寸由图14中的矩形5602表示。滤色器部分5502、5504、5506也可以根据拜耳图案布置。在这些示例中，第一光电二极管5110的分辨率可能不是很重要，但是第一光电二极管5110的灵敏度可能很重要。

图15示出了根据各个实施方式的LIDAR传感器系统的传感器52的顶视图5700。

图15的传感器基本上类似于如上所述的图13的传感器。因此，下面将更详细地描述图15的传感器与图13的传感器的仅主要区别。

顶视图5700示出了与图13或图14所示的传感器的滤色器部分不同的多个滤色器部分(每个滤色器可以实现为滤光器层5206)。在这些示例中，红色像素滤光器部分5702可以被配置成透射具有表示红色的波长的光(要由第二光电二极管5120检测以检测车辆的尾灯)和要由第一光电二极管5110吸收或检测以进行LIDAR检测的一个或更多个波长的光，并且阻挡这些波长区域之外的光。此外，黄色(或橙色)像素滤光器部分5704可以被配置成透射具有表示黄色(或橙色)的波长的光(要由第二光电二极管5120检测以便检测车辆的警告灯或闪光灯)和要由第一光电二极管5110吸收或检测以进行LIDAR检测的一个或更多个波长的光，并且阻挡这些波长区域之外的光。在这些实施方式中，第一光电二极管5110可以具有比第二光电二极管5120更大的横向尺寸。通过示例的方式，第一光电二极管5110的表面积可以大于第二光电二极管5120的表面积。在一种实现方式中，第一光电二极管5110的表面积可以比第二光电二极管5120的表面积大两倍、或四倍、或八倍、或十六倍。第一光电二极管5110的较大尺寸由图15中的矩形5602表示。滤色器部分5702和5704可以根据棋盘图案布置。在这些示例中，第一光电二极管5110的分辨率可能不是很重要，但是第一光电二极管5110的灵敏度可能很重要。

应当注意，滤色器部分的结构和透射特性可以根据期望的颜色空间而变化。在上述实施方式中，考虑RGB颜色空间。可以提供的其他可能的颜色空间是CYMG(青色、黄色、品红色和绿色)、RGBE(红色、绿色、蓝色和翠绿色)、CMYW(青色、品红色、黄色和白色)等。滤色器部分将相应地适配。可选的其他滤色器类型可以模拟人眼的暗视灵敏度曲线。

图16示出了根据各个实施方式的LIDAR传感器系统的光学部件5800。

图16的光学部件5800基本上类似于如上所述的图10A的光学部件5200。因此，下面将更详细地描述图16的光学部件5800与图10A的光学部件5200的主要区别。

首先，光学部件5800可以具有或可以不具有可选的一个或更多个微透镜5202和填充材料5204。此外，反射器层5802可以布置在滤光器层5206上方(例如，与滤光器层5206直接物理接触)。反射器层5802可以被配置成反射在第四波长λ

各种实施方式诸如例如上文所说明的实施方式可以包括不同光电二极管的堆叠，例如：

-pin光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)在pin光电二极管(被配置成检测近红外(NIR)光谱的光)上的堆叠；

-pin光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)在雪崩光电二极管(在线性模式/在盖革模式下)(被配置成检测近红外(NIR)光谱的光)上的堆叠；

-谐振腔光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)在雪崩光电二极管(在线性模式/在盖革模式下)(被配置成检测近红外(NIR)光谱的光)上的堆叠；

-pin光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)在被配置成借助于相位差提供间接ToF测量(例如PMD方法)的另一光电二极管上的堆叠；

-谐振腔光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)在被配置成借助于相位差提供间接ToF测量(例如PMD方法)的另一光电二极管上的堆叠；

如上所述，以上提到的实施方式可以由滤光器例如带通滤光器来补充，该滤光器被配置成透射应当由靠近载体表面的光电二极管检测的(例如可见光谱的)光的部分，诸如例如用于车辆尾灯的红光以及具有所使用的LIDAR源(例如激光源)的波长的光的部分。

以上提到的实施方式还可以由每像素(一个或更多个)微透镜来补充以增加填充因数(由于制造过程所需的图像传感器像素的电路区域而可能发生填充因数减小)。填充因数应理解为光学有效面积与像素总面积之间的面积比。例如可以通过电子部件减小光学有效面积。微透镜可以在像素的整个区域上延伸，并且可以将光引导到光学有效区域。这将增加填充因数。

在各种实施方式中，可以提供被正面照射的图像传感器或被背面照射的图像传感器。在被正面照射的图像传感器中，器件层位于面向撞击传感器52的光的层中。在背面照射图像传感器中，器件层位于背离撞击传感器52的光的层中。

在各种实施方式中，可以提供两个APD光电二极管，这两个APD光电二极管被配置成检测不同NIR波长的光，并且这两个APD光电二极管可以彼此堆叠，例如以使用水(蒸汽)的波长相关吸收特性，并且通过比较在不同波长下检测到的光的强度来获得关于大气和/或表面例如表面的路面中存在的水量的信息。

根据所需的波长，可以在诸如硅的半导体材料中或在诸如硅锗、III-V半导体化合物材料或II-VI半导体化合物材料的半导体化合物材料中单独地或彼此组合地实现检测器。

各种实施方式可以允许制造小型化和/或有成本效益的传感器系统，该传感器系统可以将相机传感器和LIDAR传感器彼此组合在一个公共载体(例如衬底)中。这种传感器系统可以被提供用于模式识别、或对象识别、或面部识别。传感器系统可以在诸如移动电话或智能电话的移动设备中实现。

此外，各种实施方式可以允许制造用于车辆的紧凑和/或有成本效益的传感器系统。这样的传感器系统可以被配置成检测一个或更多个其他车辆的主动尾灯并且同时借助于传感器系统的LIDAR传感器部分来执行对象的三维测量。

此外，各种实施方式允许在一个公共检测器中组合两个LIDAR波长，例如以借助于各个反射光的比较来获得关于反射目标对象的表面特性的信息。

各种实施方式可以允许LIDAR传感器、相机传感器(被配置成检测可见光谱(VIS)的光)和相机传感器(被配置成检测热红外光谱的光)组合在一个公共传感器中(例如，单片集成在一个公共载体上，例如一个公共衬底，例如一个公共晶片)。

各种实施方式可以减少相机和LIDAR的不同图像传感器之间的调整变化。

在各种实施方式中，甚至多于两个的光电二极管可以彼此堆叠。

应当注意，在各种实施方式中，一个、两个或甚至更多个光电二极管和滤光器层(例如滤光器层5206)的滤色器部分的横向尺寸(和/或形状)可以是相同的。

此外，在各种实施方式中，一个、两个或甚至更多个光电二极管的横向尺寸(和/或形状)可以相同，并且滤光器层(例如滤光器层5206)的滤色器部分的横向尺寸(和/或形状)可以彼此不同和/或与一个、两个或甚至更多个光电二极管的横向尺寸(和/或形状)不同。

此外，在各种实施方式中，一个、两个或甚至更多个光电二极管的横向尺寸(和/或形状)可以彼此不同和/或与滤色器部分的横向尺寸(和/或形状)不同，并且滤光器层(例如滤光器层5206)的滤色器部分的横向尺寸(和/或形状)可以相同。

此外，在各种实施方式中，一个、两个或甚至更多个光电二极管的横向尺寸(和/或形状)可以彼此不同，并且滤光器层(例如滤光器层5206)的滤色器部分的横向尺寸(和/或形状)可以彼此不同和/或与一个、两个或甚至更多个光电二极管的横向尺寸(和/或形状)不同。

此外，如上所述，也可以使用其他类型的滤色器组合，如CYMG(青色、黄色、绿色和品红色)、RGBE(红色、绿色、蓝色和翠绿色)、CMYW(青色、品红色、黄色和白色)。滤色器可以具有在从约50nm至约200nm的范围内的带宽(FWHM)。然而，也可以提供单色滤光器(黑/白)。

应当注意，根据DIN EN 12899-1和DIN 6171-1规定了反光交通标志的标准色值分量和亮度因数。车辆前灯(近光灯和远光灯、日间行驶灯)的颜色坐标由汽车行业的ECE白场(CIE图)定义。这同样适用于信号颜色，其颜色坐标例如由ECE颜色边界定义。还参见CIENo.2.2(TC-1.6)1975，或还参见BGBI.II——2005年8月12日发布——第248号)。其他国家或地区规范标准也可以适用。所有这些组件可以在各种实施方式中实现。

因此，所使用的传感器像素滤色器的透射曲线应当符合相应的颜色相关的交通规则。具有带滤色器的传感器像素的传感器元件不仅需要按照拜尔图案布置，而且也可以使用其他图案配置，例如X变换矩阵像素滤光器配置。

参照图10至图16描述的传感器可以例如在光子混合设备中实现(例如用于间接测量或在消费电子设备中实现，在消费电子设备中智能电话的前摄像头可以例如同时生成三维图像)。

参照图10至图16描述的传感器也可以例如在传感器中实现，以检测表面的特性，例如街道是干的还是湿的，因为表面通常根据其状态(例如干态或湿态)等具有不同的光反射特性。

如先前参照图1至图8所描述的，根据参照图9至图16所描述的各种实施方式的堆叠式光电二极管可以实现包括第一光电二极管类型的光电二极管的第一传感器像素和包括第二光电二极管类型的光电二极管的多个像素中的第二像素。

通过示例的方式，这种堆叠的光学部件包括多个不同光电二极管类型的光电二极管(例如，彼此堆叠的两个、三个、四个或更多个光电二极管)。堆叠的光学部件可以基本上类似于如上所述的图9的光学部件5100。因此，以下将更详细地描述堆叠式光学部件相对于图9的光学部件5100的仅主要区别。

堆叠的光学部件可以可选地包括一个或更多个微透镜，其可以布置在第二光电二极管上方(例如，直接在其上方，换言之与第二光电二极管物理接触)。一个或更多个微透镜可以嵌入于例如硅酮的适合填充材料中或至少部分地由例如硅酮的适合填充材料包围。对于层结构，一个或更多个微透镜与填充材料一起可以具有在从约1μm至约500μm的范围内的层厚度。

此外，可以被配置成实现带通滤光器的滤光器层可以布置在可选的一个或更多个微透镜或第二光电二极管之上(例如，直接在上面，换言之与可选的填充材料或与第二光电二极管物理接触)。滤光器层可以具有在从约1μm至约500μm的范围内的层厚度。滤光器层可以具有根据相应应用的过滤特性。

在各种实施方式中，第二光电二极管可以包括或可以是pin光电二极管(被配置成检测可见光谱的光)，并且第一光电二极管可以包括或可以是雪崩光电二极管(在线性模式下/在盖革模式下)(被配置成检测近红外(NIR)光谱或红外(IR)光谱的光)。

在各种实施方式中，可以提供复用器来单独地选择例如由pin光电二极管或雪崩光电二极管提供的传感器信号。因此，复用器可以选择例如pin光电二极管(因此仅提供由pin光电二极管提供的传感器信号)或雪崩光电二极管(因此仅提供由雪崩光电二极管提供的传感器信号)。

在下文中，将示出本公开内容的各个方面：

示例1f是用于LIDAR传感器系统的光学部件。所述光学部件包括：第一光电二极管，其在第一半导体结构中实现LIDAR传感器像素并且被配置成吸收第一波长区域的接收光；第二光电二极管，其在所述第一半导体结构上方的第二半导体结构中实现相机传感器像素且被配置成吸收第二波长区域的接收光；以及互连层(例如，在所述第一半导体结构与所述第二半导体结构之间)，其包括被配置成电接触所述第二光电二极管的导电结构。第二波长区域的接收光具有比第一波长区域的接收光更短的波长。

在示例2f中，示例1f的主题可以可选地包括：第二光电二极管垂直堆叠在第一光电二极管上方。

在示例3f中，示例1f或2f中任一个的主题可以可选地包括：第一光电二极管是第一垂直光电二极管，和/或第二光电二极管是第二垂直光电二极管。

在示例4f中，示例1f至3f中任一个的主题可以可选地包括：光学部件还包括另一互连层(例如，在载体与第一半导体结构之间)，该另一互连层包括被配置成电接触第二垂直光电二极管和/或第一垂直光电二极管的导电结构。

在示例5f中，示例1f至4f中任一个的主题可以可选地包括：所述光学部件还包括在所述第二半导体结构上方的微透镜，所述微透镜横向上基本上覆盖所述第一垂直光电二极管和/或所述第二垂直光电二极管。

在示例6f中，示例1f至5f中任一个的主题可以可选地包括：光学部件还包括在第二半导体结构上方的滤光器层，该滤光器层横向上基本上覆盖第一垂直光电二极管和/或第二垂直光电二极管，并且被配置成透射具有第一波长区域内以及在第二波长区域内的波长的接收光，并且阻挡在第一波长区域外以及在第二波长区域外的光。

在示例7f中，示例1f至6f中任一个的主题可以可选地包括：第一波长区域的接收光具有在从约800nm至约1800nm的范围内的波长，和/或第二波长区域的接收光具有在从约380nm至约780nm的范围内的波长。

在示例8f中，示例1f至6f中任一个的主题可以可选地包括：第一波长区域的接收光具有在从约800nm至约1800nm的范围内的波长，和/或第二波长区域的接收光具有在从约800nm至约1750nm的范围内的波长。

在示例9f中，示例1f至8f中任一个的主题可以可选地包括：第二波长区域的接收光具有比第一波长区域的任何接收光短至少50nm、例如至少100nm的波长。

在示例10f中，示例1f至7f或9f中任一个的主题可以可选地包括：第一波长区域的接收光具有在红外光谱波长区域中的波长，和/或第二波长区域的接收光具有在可见光谱波长区域中的波长。

在示例11f中，示例1f至10f中任一个的主题可以可选地包括：光学部件还包括镜结构，该镜结构包括底镜和顶镜。第二半导体结构布置在底镜与顶镜之间。底镜布置在互连层与第二半导体结构之间。

在示例12f中，示例11f的主题可以可选地包括：镜结构包括布拉格镜结构。

在示例13f中，示例11f或12f中任一个的主题可以可选地包括：镜结构和第二垂直光电二极管被配置成使得第二垂直光电二极管形成谐振腔光电二极管。

在示例14f中，示例1f至13f中任一个的主题可以可选地包括：光学部件还包括在第二半导体结构上方的反射器层。

在示例15f中，示例14f的主题可以可选地包括：该反射器层被配置为热反射器层，该热反射器层被配置成反射具有等于或大于约2μm的波长的辐射，和/或该反射器层被配置为红外反射器层。

在示例16f中，示例1f至15f中任一个的主题可以可选地包括：第一光电二极管是pin光电二极管，并且第二光电二极管是pin光电二极管。

在示例17f中，示例1f至15f中任一个的主题可以可选地包括：第一光电二极管是雪崩光电二极管，并且第二光电二极管是pin光电二极管。

在示例18f中，示例1f至15f中任一个的主题可以可选地包括：第一光电二极管是雪崩光电二极管，并且第二光电二极管是谐振腔光电二极管。

在示例19f中，示例1f至15f中任一个的主题可以可选地包括：第一光电二极管是单光子雪崩光电二极管，并且第二光电二极管是谐振腔光电二极管。

在示例20f中，示例1f至15f中任一个的主题可以可选地包括：第一光电二极管是雪崩光电二极管，并且第二光电二极管是雪崩光电二极管。

在示例21f中，示例2f至20f中任一个的主题可以可选地包括：光学部件还包括多个光电二极管堆叠的阵列，每个光电二极管堆叠包括垂直堆叠在第一光电二极管上方的第二光电二极管。

在示例22f中，示例1f至21f中任一个的主题可以可选地包括：多个光电二极管堆叠中的至少一个光电二极管堆叠包括与第二光电二极管相邻的在第二半导体结构中的至少一个另外的第二光电二极管，并且多个光电二极管堆叠中的至少一个光电二极管堆叠的第一光电二极管具有比至少一个光电二极管堆叠的第二光电二极管和至少一个另外的第二光电二极管大的横向延伸，使得第二光电二极管和至少一个另外的第二光电二极管横向上布置在第一垂直光电二极管的横向延伸内。

在示例23f中，示例1f至22f中任一个的主题可以可选地包括：载体是半导体衬底。

示例24f是用于LIDAR传感器系统的传感器。传感器可以包括多个根据示例1f至23f中任一个的光学部件。多个光学部件被单片地集成在作为公共载体的载体上。

在示例25f中，示例24f的主题可以可选地包括：该传感器被配置为被正面照射的传感器。

在示例26f中，示例24f的主题可以可选地包括：该传感器被配置为被背面照射的传感器。

在示例27f中，示例24f至26f中任一项的主题可以可选地包括：传感器还包括覆盖多个光学部件中的至少一些光学部件的滤色器层。

在示例28f中，示例27f的主题可以可选地包括：滤色器层包括第一滤色器子层和第二滤色器子层。第一滤色器子层被配置成透射具有在第一波长区域内和在第二波长区域内的波长的接收光，并且阻挡在第一波长区域外和在第二波长区域外的光。第二滤色器子层被配置成阻挡具有第二波长区域之外的波长的接收光。

在示例29f中，示例28f的主题可以可选地包括：第一滤色器子层和/或第二滤色器子层包括多个第二子层像素。

在示例30f中，示例29f的主题可以可选地包括：第一滤色器子层和/或第二滤色器子层包括根据拜耳图案的多个第二子层像素。

在示例31f中，示例27f至30f中任一个的主题可以可选地包括：第一滤色器子层包括尺寸与第二子层像素相同的多个第一子层像素。第一子层像素和第二子层像素彼此重叠。

在示例32f中，示例27f至30f中任一个的主题可以可选地包括：第一滤色器子层包括尺寸大于第二子层像素的尺寸的多个第一子层像素。一个第一子层像素与多个第二子层像素横向上基本上重叠。

示例33f是一种LIDAR传感器系统，包括根据示例24f至32f中任一项所述的传感器、以及被配置成控制所述传感器的传感器控制器。

示例34f是用于根据示例33f的LIDAR传感器系统的方法，其中，LIDAR传感器系统被集成到LIDAR传感器设备中，并且与第二传感器系统通信，并且使用由第二传感器系统测量的对象分类和/或概率因子和/或流量相关性因子来评估当前和未来测量以及作为这些因子的函数的导出的LIDAR传感器设备控制参数。

脉冲激光源可具有各种应用。脉冲激光源的重要应用领域可以是飞行时间LIDAR传感器或LIDAR系统。在飞行时间LIDAR系统中，可以发射激光脉冲，激光脉冲可以被目标物体反射，并且反射的脉冲可以再由LIDAR系统接收。到物体的距离可以通过测量发出激光脉冲与接收反射脉冲之间经过的时间来计算。各种类型的激光器或激光源可用于LIDAR应用(例如，在LIDAR系统中)。作为示例，LIDAR系统可以包括边缘发射二极管激光器、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、光纤激光器或固态激光器(例如，Nd:YAG二极管泵浦晶体激光器、圆盘激光器等)。例如，针对低成本应用，可以提供边缘发射二极管激光器或VCSEL。

可以为激光二极管提供以脉冲模式工作的专用驱动器电路。可以在短时间段内(通常在几皮秒到几微秒的量级)通过激光二极管发送相对高的电流脉冲，以获得短且强的光学激光脉冲。驱动器电路可以包括用于为电流脉冲提供电荷的存储电容器。驱动器电路可以包括用于产生电流脉冲的开关装置(例如，一个或多个晶体管)。激光源与电流源之间的直接连接可以提供过量电流(说明性地，过大的电流)。硅基电容器(例如，沟槽电容器或堆叠电容器)可以集成到混合或系统封装中，用于提供激光驱动器的更高的集成度。用于激活通过激光二极管的电流脉冲的开关装置可以是相对于电容器的单独元件。

存储电容器和开关可以位于远离激光二极管一定距离处。这可能与包括在电容器和开关装置中的各种电气部件的尺寸有关。说明性地，对于分立部件，可以存在毫米级的最小距离。印刷电路板(PCB)上的分立部件的焊接和连接印刷电路板(PCB)上的部件的电路通道可能防止所述最小距离进一步减小。这可能增加系统中的寄生电容和电感。

各种实施方式可以基于在公共基板中集成一个或多个电荷存储电容器、一个或多个开关装置(也称为开关)和一个或多个激光发射器(例如，一个或多个激光二极管)。说明性地，可以提供包括多个电容器、多个开关装置(例如，用于每个电容器的开关装置)以及集成在公共基板中或公共基板上的一个或多个激光二极管的系统。电容器和开关装置紧邻一个或多个激光二极管(例如，在同一基板中)的布置可以提供减小的寄生电感和电容(例如，用于驱动电流的电路径的寄生电感和电容)。这可以提供改进的脉冲特性(例如，减小的最小脉冲宽度、在某一脉冲宽度下的增加的最大电流、对实际脉冲形状的更高程度的影响或脉冲的更均匀的形状)。

在各种实施方式中，可以提供光学封装(也称为激光二极管系统)。光学封装可以包括基板(例如，半导体基板，诸如化合物半导体材料基板)。基板可以包括形成在基板中的多个电容器的阵列。基板可以包括多个开关。每个开关可以连接在至少一个电容器与至少一个激光二极管之间。光学封装可以包括安装在基板上的至少一个激光二极管。光学封装可以包括处理器(例如，激光驱动器控制电路或激光驱动器控制电路的一部分)，该处理器被配置成控制多个开关以控制第一电流对多个电容器充电。处理器可以被配置成控制多个开关以控制第二电流，从而利用从至少一个电容器放电的电流来驱动至少一个激光二极管(例如，通过激光二极管的电流脉冲)。说明性地，处理器可以被配置成控制多个开关以控制第二电流来使多个电容器放电。例如，可以为LIDAR应用提供光学封装。说明性地，光学封装可以基于用于电容器和开关的阵列分布方法。

第一电流可以与第二电流相同。说明性地，用于对电容器充电的电流可以与从电容器放电的电流相同。可替选地，第一电流可以不同于第二电流(例如，在存储在电容器中的部分电荷已经耗散的情况下，如下面进一步详细描述的)。

光学封装的部件(例如，电容器、开关和至少一个激光二极管)的布置可以类似于动态随机存取存储器(DRAM)的部件的布置。作为示例，每个开关可以被分配给正好一个相应的电容器。开关电容器对(例如，与相关联的激光二极管组合)可类似于DRAM阵列的存储器单元(例如，存储器单元可以包括例如存储电容器、晶体管以及电连接)。

多个电容器和多个开关可以理解为至少一个激光二极管的驱动器电路(说明性地，作为驱动器电路的一部分，例如类似DRAM的驱动器电路)。激光二极管可以部分地覆盖驱动器电路(例如，电容器的阵列的至少一部分)。说明性地，驱动器电路可以布置在激光二极管的下面。驱动器电路可以与激光二极管电连接(例如，通过集成电路的3D集成方法，例如凸块接合(bump bonding))。电容器(例如，类似DRAM的电容器)可以具有足够的容量来向激光二极管提供足够的电流以用于高功率激光发射，说明性地，用于飞行时间LIDAR应用中的发射。在示例性布置中，可以将约500000个电容器(例如，每个具有约100fF的电容)分配给激光二极管(例如，分配给VCSEL，例如具有约100μm的直径)。电容器直接在激光二极管下面的布置可以提供小的寄生电感和电容。这可以简化短且强大的激光脉冲的产生(例如，在示例性布置中基于约40A的电流脉冲)。作为示例，电容器(和/或开关)与激光二极管之间的连接(例如，电路径)可具有低于100pH的感应率。

在不使用电荷的情况下，例如在一定时间段之后，存储在电容器中的电荷可以耗散。可以提供电容器的定期再充电(说明性地，刷新)(例如，以预定义的时间间隔)。电荷耗散可以降低激光脉冲的无意发射的风险。可以在没有高电阻率电阻器的情况下提供光学封装，或者光学封装可以在没有高电阻率电阻器的情况下操作，所述高电阻率电阻器被配置成在大于激光脉冲率的时间段内使存储电容器放电。

可以使用DRAM制造方法例如CMOS技术方法来制造驱动器电路。电容器可以是深沟槽电容器或堆叠电容器(说明性地，至少一个电容器可以是深沟槽电容器和/或至少一个电容器可以是堆叠电容器)。每个开关可以包括晶体管，例如场效应晶体管(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管，诸如互补金属氧化物半导体场效应晶体管)。可以以成本有效的方式(例如，没有昂贵的高性能高速功率晶体管，诸如没有GaN FET)来提供(和制造)驱动器电路。

激光二极管可以包括III-V半导体材料作为活性材料(例如，来自AlGaAs或GaN族的半导体)。作为示例，激光二极管可以包括边缘发射激光二极管。作为另一示例，激光二极管可以包括垂直腔表面发射激光二极管(例如，光学封装可以是VCSEL封装)。

在各种实施方式中，处理器可以被配置成单独地控制多个开关以控制第一电流对多个电容器充电。

在各种实施方式中，处理器可以被配置成控制要被传送到激光二极管的电荷量。处理器可以被配置成单独地控制多个开关以控制第二电流，从而利用从至少一个电容器放电的电流来驱动至少一个激光二极管。说明性地，处理器可以被配置成单独地控制开关，使得与激光二极管相关联的可变数量的电容器可被放电(说明性地，在特定时间时)以驱动激光二极管(例如，仅一个电容器或一些电容器或所有电容器)。这可以提供对电流脉冲的总电流和输出激光脉冲的强度的控制。可以例如基于精确调节的电流波形来提供可变的激光器输出功率。

作为示例，光学封装可以包括用于选择性地对电容器充电和/或选择性地使电容器放电(例如，用于对电容器的子集或子阵列充电和/或使电容器的子集或子阵列放电)的一个或多个接入线(例如，类似于DRAM电路)。

在各种实施方式中，光学封装可以包括例如布置为一维阵列(例如，线阵列)或二维阵列(例如，矩阵阵列)的多个激光二极管。作为示例，光学封装可以包括VCSEL阵列。每个激光二极管可以与驱动器电路的相应部分(例如，相应的电容器和开关，例如相应的500000个电容器)相关联(例如，由其驱动)。

在各自实施方式中，光学封装可以包括一个或更多个热耗散部件，例如一个或多个通孔(例如，硅通孔(TSV))、一个或多个金属层和/或一个或多个散热装置。作为示例，光学封装可以包括布置在基板下面(例如，与基板直接物理接触)的一个或多个散热装置。作为另一示例，光学封装可以包括布置在包括开关和电容器的基板的区域外部和/或内部的一个或多个硅通孔。一个或多个硅通孔可以提供从激光二极管到基板的底表面(说明性地，电容器/开关阵列下方的安装表面)的改进的(例如，更大的)热传导。作为其他示例，光学封装可以包括布置在电容器与开关之间的金属层。金属层可以改进朝向光学封装的侧面的热传递。金属层可以具有附加的电功能，例如使电容器中的一些与光学封装的侧面电接触。可以提供热耗散部件以耗散与光学封装的部件(例如，激光二极管和驱动器电路)的高密度集成相关的热负载。

图17A示出了根据各种实施方式的光学封装15500的示意性侧视图。

光学封装15500可以包括基板15502。基板15502可以是半导体基板。作为示例，基板15502可以包括硅或者可以基本上由硅组成。作为另一示例，基板15502可以包括化合物半导体材料(例如，GaAs、InP、GaN等)或基本上由化合物半导体材料(例如，GaAs、InP、GaN等)组成。

基板15502可以包括多个电容器15504。电容器15504可以形成在基板15502中，例如电容器15504可以单片集成在基板15502中。说明性地，电容器15504可以在三个侧面或更多侧面上被基板15502(例如，被基板材料)包围。电容器15504可以例如通过DRAM制造工艺来制造。

作为示例，至少一个电容器15504(或多于一个电容器15504，或所有电容器15504)可以是深沟槽电容器。说明性地，可以将沟槽(或多个沟槽)形成至基板15502中(例如，经由蚀刻)。可以在沟槽中沉积电介质材料。可以围绕沟槽的下部形成板。该板可以是或者可以用作深沟槽电容器的第一电极。例如，该板可以是基板15502中的掺杂区(例如，n掺杂区)。金属(例如，p型金属)可沉积在介电层上面。金属可以是深沟槽电容器的第二电极或者可以用作深沟槽电容器的第二电极。

作为另一示例，至少一个电容器15504(或多于一个电容器15504，或所有电容器15504)可以是堆叠电容器。说明性地，可以在基板中形成有源区(或多个分离的有源区)。栅极介电层可沉积在有源区上面(例如，在每个有源区上面)。导电层和介电层的序列可沉积在栅极介电层上面。例如，可以经由掩模和蚀刻工艺以及随后的金属沉积来形成电触点。

电容器15504可以以有序的方式布置在基板15502中，例如，多个电容器15504可以形成阵列。作为示例，电容器15504可以沿一个方向布置以形成一维电容器阵列。作为另一示例，电容器15504可以沿两个方向布置以形成二维电容器阵列。说明性地，电容器15504的阵列的电容器15504可以按行和列(例如，N个行和M个列，其中N可以等于M或可以不同于M)来布置。应当理解，多个电容器15504可以包括具有相同类型或不同类型的电容器15504(例如，一个或多个深沟槽电容器和一个或多个堆叠电容器)，例如在阵列的不同部分中(例如，在不同子阵列中)的不同类型的电容器15504。

基板15502可以包括多个开关15506。开关15506可以形成在基板15502中，例如开关15506可以单片集成在基板15502中。每个开关15506可以连接在至少一个电容器15504与至少一个激光二极管15508之间(例如，每个开关15506可以与至少一个电容器15504和至少一个激光二极管15508电耦接)。说明性地，开关15506可以沿将电容器15504与激光二极管15508连接的电路径布置。

可以控制(例如，断开或闭合)开关15506以控制从相关联的电容器15504到激光二极管15508的电流。作为示例，每个开关15506可以包括晶体管。至少一个晶体管(或多于一个晶体管，或所有晶体管)可以是场效应晶体管，例如金属氧化物半导体场晶体管(例如，互补金属氧化物半导体场晶体管)。应当理解，多个开关15506可以包括具有相同类型或不同类型的开关15506。

可以将开关15506分配给多于一个电容器15504(例如，可以控制开关15506以控制多于一个的电容器15504与激光二极管15508之间的电流)。可替选地，每个开关15506可以被分配给正好一个相应的电容器15504。说明性地，基板15502可以包括多个开关电容器对(例如，类似于多个DRAM单元)。这可以通过例如图17B和图17C中所示的电路等效物来说明。开关15506s可以被控制(例如，经由控制端子15506g，诸如栅极端子)以允许或阻止从所分配的电容器15504c到激光二极管15508d(或到相关联的激光二极管，如图17C所示)的电流。

开关15506可具有与电容器15504相同或类似的布置(例如，基板15502可以包括开关15506的阵列，例如一维阵列或二维阵列)。

光学封装15500可以包括至少一个激光二极管15508。激光二极管15508可以安装在基板15502上(例如，激光二极管15508可以布置在基板15502的诸如顶表面的表面上，例如在基板15502的绝缘层上)。激光二极管15508可以横向覆盖多个电容器15504的至少一部分。说明性地，激光二极管15508可以对应于多个电容器15504或多个电容器15504的至少一部分(例如，直接在上方)安装在基板15502上。这可以为电容器15504(或开关15506)与激光二极管15508之间的电路径提供低感应率。电路径(例如，在电容器15504与激光二极管15508之间和/或在开关15502与激光二极管15508之间)可以具有在70pH与200pH之间的范围内的感应率，例如低于100pH。

激光二极管15508可以是适用于LIDAR应用的激光二极管(例如，光学封装15500可以包括在LIDAR系统中，例如LIDAR传感器系统10中)。作为示例，激光二极管15508可以是边缘发射激光二极管或者可以包括边缘发射激光二极管。作为另一示例，激光二极管15508可以是垂直腔表面发射激光二极管或者可以包括垂直腔表面发射激光二极管。

激光二极管15508可以被配置成接收从电容器15504放电的电流。作为示例，基板15502可以包括多个电触点(例如，每个电触点可以例如经由相应的开关15506与相应的电容器15504连接)。激光二极管15508可以安装在电触点上或者可以与电触点电连接。作为示例，激光二极管15508的第一端子可以例如经由导电公共线15510电连接到电触点，如下面进一步详细描述的(例如，激光二极管15508的第一端子可以电耦接到公共线15510)。激光二极管15508的第二端子可以电连接到第二电位，例如接地。

激光二极管15508可以与用于提供预定义的激光输出功率的多个电容器15504相关联。作为示例，激光二极管15508可以被配置成接收从多个电容器15504放电的电流，使得可以提供例如高于预定义阈值的预定义激光输出功率。以另一方式陈述，激光二极管15508可以被配置成接收从多个电容器15504放电的电流，使得预定义电流(例如，高于电流阈值的电流)可以流入或流过激光二极管15508。作为示例，激光二极管15508可以与在从几百个电容器15504到几百万个电容器15504的范围内的多个电容器15504相关联，例如在从约100000个电容器15504到约1000000个电容器15504的范围内，例如在从约400000个电容器15504到约600000个电容器15504的范围内，例如约500000个电容器15504。每个电容器15504可以具有在毫微微法拉范围内的电容，例如在从约50fF到约200fF的范围内，例如约100fF。电容器15504的电容可以根据与激光二极管15508相关联的电容器15504的数量来选择或调整(说明性地，电容可以关于减少相关联的电容器15504的数量而增加，并且可以关于增加相关联的电容器15504的数量而减少)。可以根据驱动激光二极管15508的电流来选择或调整电容器15504的电容(例如，与相关联的电容器15504的数量相结合)。与激光二极管15508相关联的至少一个电容器15504或一些电容器15504或所有电容器15504可以被放电(例如，对于每个激光脉冲发射)。这可以提供对发射的激光脉冲的控制，如下面进一步详细描述的。

光学封装15500可以包括多于一个具有相同类型或不同类型的激光二极管15508(例如，多个激光二极管)。每个激光二极管可以与相应的多个电容器15504相关联(例如，与相应数目的电容器相关联，例如在从约400000到约600000的范围内，例如约500000)。

激光二极管15508可以被配置成在从相关联的电容器15504放电的电流在激光二极管15508中流动的情况下发射光(例如，激光脉冲)。激光二极管可以被配置成发射预定义波长范围内的光，例如在近红外或红外波长范围内(例如，在从约800nm到约1600nm的范围内，例如在约905nm处或在约1550nm处)。发射的激光脉冲的持续时间可以取决于电容器15504的时间常数。作为示例，发射的激光脉冲可以具有在从低于1ns到几纳秒的范围内的脉冲持续时间(换言之，脉冲宽度)，例如在从约5ns到约20ns的范围内，例如约10ns。

光学封装15500可以包括导电公共线15510(例如，金属线)。公共线15510可以连接多个电容器15504中的至少一些电容器15504。说明性地，公共线15510可以连接(例如，可以电连接)多个电容器15504中的至少一些电容器15504的电触点。作为示例，公共线15510可以连接多个电容器15504中的所有电容器15504。作为另一示例，光学封装15500可以包括多条公共线15510，每条公共线连接多个电容器15504中的至少一些电容器15504。

光学封装15500可以包括电源15512(例如，被配置成提供电流的源，例如电池)。电源15512可以电连接到公共线15512(或连接到每个公共线)。电源15512可被配置成提供电力以对多个电容器15504(例如，连接到公共线15510的电容器15504)充电。

光学封装15500可以包括处理器15514。作为示例，处理器15514可以安装在基板15502上。作为另一示例，处理器15514可以单片集成在基板15502中。可替选地，处理器15514可以安装在印刷电路板15602上(参见图18)。处理器可以被配置成控制多个开关15506(例如，断开或闭合多个开关)。作为示例，光学封装15500(或基板15502)可以包括与开关15506的控制端子电连接的多个接入线(例如，类似于DRAM中的字线)。处理器15514可以被配置成通过向多个接入线(或向一些接入线，或向单个接入线)提供控制信号(例如，诸如控制电压的电压或电势)来控制开关15506。处理器15514可以被配置成单独地控制开关15506，例如通过将单独的控制信号提供给连接到开关15506或待控制的开关15506的接入线。作为示例，处理器15514可以包括或可被配置成控制用于将控制电压供应到接入线(未图示)的电压供应电路。

处理器15514可以被配置成控制(例如，单独地控制)多个开关15506以控制第一电流来对多个电容器15504充电。说明性地，处理器15514可以被配置成接通多个开关15506，使得电流可以从公共线15510(说明性地，从电源15512)流入电容器15504。

处理器15514可以被配置成控制(例如，单独地控制)多个开关15506以控制第二电流来使多个电容器15504放电。说明性地，处理器15514可以被配置成接通多个开关15506，使得电容器15504可以被放电(例如，电流可以从电容器15504流向激光二极管15508)。第一电流可以与第二电流相同或与第二电流不同(例如，第一电流可以大于第二电流)。

处理器15514可以被配置成控制(例如，单独地控制)多个开关15506以控制第二电流，以利用从至少一个电容器15504放电的电流来驱动激光二极管15508。处理器15514可以被配置成通过控制(例如，接通)开关15506(例如，通过使与激光二极管15508相关联的一定数量的电容器15504放电)来调节流经激光二极管15508的电流(例如，调节激光输出功率)。说明性地，驱动至少一个激光二极管15508的第二电流可以包括与放电电容器15504的数量成比例的电流(例如，在从几毫安到约100A的范围内的电流，例如在从约10mA到约100A的范围内，例如从约1A到约50A，例如约40A)。

处理器15514可以被配置成控制所发射的光脉冲。该处理器可以被配置成通过控制待放电的电容器15504(例如，放电电容器15504)的布置和/或数量来控制或选择所发射的光脉冲的特性(例如，所发射的光脉冲的形状、持续时间以及幅度)。作为示例，可以通过使布置在电容器15504阵列内不同位置的电容器15504放电来控制所发射的光脉冲的形状。作为另一示例，可以通过使更高(或更低)数量的电容器15504放电来增大(或减小)所发射的光脉冲的幅度。

处理器15514可以被配置成控制多个开关15506以使至少一些电容器15504放电，以驱动激光二极管15508发射具有预定义脉冲形状的光脉冲(例如，激光脉冲)(换言之，具有特定波形的光脉冲)。作为示例，处理器15514可以被配置成将数据编码在所发射的光脉冲中(例如，选择与要传输的数据相关联的形状)。说明性地，所发射的光脉冲可以被调制(例如，电调制)，使得数据可以被编码在光脉冲中。处理器15514可以被配置成控制电容器15504的放电以调制所发射的光脉冲的幅度，例如在所发射的光脉冲中包括一个或多个驼峰样结构元件。处理器15514可访问存储与对应脉冲形状相关联的数据(例如，待传输的)的存储器(例如，存储具有对应脉冲形状的码书映射数据)。

处理器15514可以被配置成控制多个开关15506以使至少一些电容器15504放电，以驱动激光二极管15508根据光发射方案发射光脉冲。作为示例，处理器15514可以被配置成控制电容器15504的放电以驱动激光二极管15508发射光脉冲序列，例如构造为帧(说明性地，所发射的光脉冲的时间布置可以编码或描述数据)。

光学封装15500可以包括一个或多个另外的部件，在图17A中未示出。作为示例，光学封装15500(例如，基板15502)可以包括一个或多个附加开关(例如，如图17C中的电路等效物中所示)。第一附加开关(或多个第一附加开关)可被控制(例如断开或闭合)以选择性地提供从电源15512到电容器15504的路径。可以控制第二附加开关(或多个第二附加开关)以选择性地提供从激光二极管15508到电触点的路径(下面进一步详细描述)。

如图17C所示，光学封装15500的示例性操作如下。第一附加开关SW

图18示出了根据各个实施方式的示意性表示的光学封装15500的顶视图。

光学封装15500可以包括基部支撑件，例如印刷电路板15602。基板15502可以安装在印刷电路板15602上(例如，集成在印刷电路板15602中)。处理器15514可以安装在印刷电路板15602上。

印刷电路板15602可以包括第一电触点15604。第一电触点15604可以连接(例如电耦接)到基板15502的公共线15510(换言之，连接到光学封装15500的公共线15510)，例如如图17A所示。作为示例，第一电触点15604可以引线键合到公共线15510。可以经由印刷电路板15602的第一电触点15604提供对电容器15504充电的电力。作为示例，电源可以安装在印刷电路板15602上并与第一电触点15604电耦接。

印刷电路板15602可以包括第二电触点15606。激光二极管15508的第二端子15608可以电耦接到印刷电路板15602的第二电触点15606。作为示例，印刷电路板15602的第二电触点15606可以引线键合到激光二极管15508的第二端子15608。第二电触点15606可以提供流过激光二极管15508的电流的路径。

应当理解，图18所示的布置是作为示例示出的，并且可以提供光学封装15500的其他配置。作为示例，光学封装15500可以包括例如以一维阵列或两维阵列(例如，以矩阵阵列)布置在基部支承件上的多个激光二极管15508。光学封装15500可以包括多个第一电触点15604和/或多个第二电触点15606。作为示例，光学封装15500可以包括与每个激光二极管15508相关联的第一电触点15604和第二电触点15606。作为另一个示例，光学封装15500可以包括用于激光二极管15508阵列中的每一行的第一电触点15604。

图19A和图19B分别以示意性表示的形式示出了根据各个实施方式的光学封装15700的侧视图和顶视图。在图19B中，根据图19A中的表示，示出了可以布置在不同水平的光学封装15700的部件，例如在光学封装15700内或基板内的不同垂直位置。

光学封装15700可以被配置为例如关于图17A至图18所描述的光学封装15500。说明性地，光学封装15700可以是光学封装15500的示例性实现。

光学封装15700可以包括基板15702。光学封装15700可以包括形成(例如，单片集成)在基板15702中的多个存储电容器15704(例如，存储电容器15704的阵列，例如二维阵列)。光学封装15700可以包括形成(例如单片集成)在基板中的多个开关15706，例如多个晶体管(例如场效应晶体管)。每个开关15706可以连接在至少一个电容器15704(例如，正好一个电容器15704)和激光二极管15708之间。基板15702可以包括基底15702s，基底15702s例如包括硅或基本上由硅组成。基板15702可以包括绝缘层15702i，绝缘层15702i例如包括诸如氧化硅的氧化物。

激光二极管15708可以是例如具有金字塔形状的垂直腔表面发射激光二极管(例如，从激光二极管15708的顶表面发射光)。激光二极管15708可以安装在基板15702上(例如，在绝缘层15702i上)。激光二极管15708可以包括有源层15708a(说明性地，有源材料层)。

激光二极管15708可以包括布置在有源层15708a上方和/或下方的一个或多个光学结构15708o。作为示例，激光二极管15708可以包括布置在有源层15708a上面(例如，与有源层15708a直接物理接触)的第一光学结构15708o。第一光学结构15708o可以是顶部布拉格反射镜(例如，具有高和低折射率的介电材料的交替薄层的序列)。激光二极管15708可以包括布置在有源层15708a下面(例如，与有源层15708a直接物理接触)的第二光学结构15708o。第二光学结构15708o可以是底部布拉格反射镜。

光学封装15700可以包括印刷电路板15710。基板15702可以安装在印刷电路板15710上。激光二极管15708可以例如经由一个或多个接合线15712电连接到印刷电路板15710(例如，连接到印刷电路板15710的电触点)。作为示例，激光二极管15708可以包括布置在激光二极管15708上面的(例如，第二)端子15714(例如，顶部触点)。端子15714可以是环状台面结构(例如，以允许发射激光)，例如如图19B所示。一个或多个接合线15712可以连接到端子15714。

激光二极管15708可以包括布置在激光二极管15708的底表面(例如，底部触点)处的另一(例如，第一)端子15716。端子15716可以与连接器结构15718(例如，形成在基板15702中的连接器结构15718)电耦接。连接器结构15718可以提供与开关15706和电容器15704(例如，在端子15716与开关15706和电容器15704之间)的电耦接(例如，电路径)。作为示例，连接器结构15718可以包括多个电触点15718c，例如具有单个销状元件的栅格结构。每个电触点15718c可以例如经由相应的开关15706与相应的电容器15704连接。说明性地，连接器结构15718可以通过多个开关装置15706选择性地耦接到多个存储电容器15706(例如，销状存储电容器)。连接器结构15718可以是公共线路15510的示例。

连接器结构15718可用于对多个电容器15704充电。作为示例，连接器结构15718可以与电源电耦接。作为另一个例子，连接器结构15718可以例如经由一个或多个接合线15720与印刷电路板15710电耦接。连接器结构15718可以与印刷电路板15710的电端子电耦接。电源可以与印刷电路板15710的电端子电耦接。说明性地，连接器结构15718可具有包括多个连接器线的梳状布置(如图19B所示)。每个连接器线可以可选地包括相应的开关(例如，场效应晶体管)或与相应的开关(例如，场效应晶体管)相关联，用于提供对要充电的电容器的选择的附加控制(例如，除了借助于接入线15722的选择之外)。

基板15702可以包括多个接入线15722(说明性地，多个字线)。每一接入线可与一个或多个开关15706电耦接(例如，与一个或多个开关15706的相应控制端子(例如，栅极端子)电耦接)。接入线15722可用于控制(例如，断开或闭合)与其耦接的一个或多个开关15706。

光学封装15700可以包括被配置为以上例如关于图17A至图18所述的处理器15514的处理器。处理器可以被配置成通过经由多个接入线15522提供控制信号(例如，多个控制信号)来控制开关15706。

光学封装15700(例如，基板15702)可以包括作为散热部件的示例的一个或多个通孔15724(例如，硅通孔)。作为示例，通孔15724可以在垂直方向上延伸穿过基板(例如，穿过基底15702s和穿过绝缘层15702i)。通孔15724可以填充有散热或导热材料，例如金属(例如，沉积或生长在通孔15724中)。通孔15724可以布置在如下区域外部：在该区域中，多个电容器15704和/或多个开关15706形成在基板15702中。

在下文中，将阐述本公开内容的各个方面：

示例1ad是光学封装。光学封装可以包括基板。基板可以包括形成在基板中的多个电容器的阵列。基板可以包括形成在基板中的多个开关。每个开关可以连接在至少一个激光二极管和多个电容器中的至少一个电容器之间。光学封装可以包括安装在基板上的至少一个激光二极管。所述光学封装可以包括处理器，所述处理器被配置成控制所述多个开关以控制第一电流来对所述多个电容器充电。所述处理器可以被配置为控制所述多个开关以控制第二电流，以利用从所述多个电容器中的至少一个电容器放电的电流来驱动所述至少一个激光二极管。

在示例2ad中，示例1ad的主题可以可选地包括：所述多个电容器和所述多个开关被单片集成在所述基板中。

在示例3ad中，示例1ad或2ad中的任一个的主题可以可选地包括：所述多个开关中的每个开关被分配给所述多个电容器中的正好一个相应的电容器。

在示例4ad中，示例3ad的主题可以可选地包括：所述处理器被配置成单独地控制所述多个开关以控制所述第一电流来对所述多个电容器充电。所述处理器可以被配置为单独地控制所述多个开关以控制所述第二电流，以利用从所述多个电容器中的至少一个电容器放电的电流来驱动所述至少一个激光二极管。

在示例5ad中，示例1ad至4ad中任一项的主题可以可选地包括：所述多个开关中的每个开关包括晶体管。

在示例6ad中，示例5ad的主题可以可选地包括：所述多个晶体管中的至少一个晶体管是场效应晶体管。

在示例7ad中，示例6ad的主题可以可选地包括：所述多个晶体管中的至少一个场效应晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管。

在示例8ad中，示例7ad的主题可以可选地包括：所述多个晶体管中的至少一个金属氧化物半导体场效应晶体管是互补金属氧化物半导体场效应晶体管。

在示例9ad中，示例1ad至8ad中任一个的主题可以可选地包括：电容器阵列包括与至少一个激光二极管相关联的在从约400000个电容器至约600000个电容器的范围内的多个电容器。

在示例10ad中，示例1ad至9ad中任一个的主题可以可选地包括：电容器阵列中的至少一个电容器具有在从约50fF至约200fF范围内的电容。

在示例11ad中，示例1ad至10ad中任一项的主题可以可选地包括：驱动所述至少一个激光二极管的电流包括在从约10mA至约100A范围内的电流。

在示例12ad中，示例1ad至11ad中任一个的主题可以可选地包括：电容器与该至少一个激光二极管之间的电路径具有低于100pH的感应率。

在示例13ad中，示例1ad至12ad中任一个的主题可以可选地包括：电容器阵列的至少一个电容器是深沟槽电容器。

在示例14ad中，示例1ad至13ad中任一项的主题可以可选地包括，电容器阵列中的至少一个电容器是叠层电容器。

在示例15ad中，示例1ad至14ad中任一个的主题可以可选地包括：电容器阵列的电容器被布置成行和列。

在示例16ad中，示例1ad至15ad中任一个的主题可以可选地包括连接多个电容器中的至少一些电容器的导电公共线。

在示例17ad中，示例16ad的主题可以可选地包括电源，该电源电连接到公共线并且被配置为提供电力以对多个电容器充电。

在示例18ad中，示例1ad至17ad中任一个的主题可以可选地包括印刷电路板。基板可以安装在印刷电路板上。

在示例19ad中，示例16ad或17ad中任一个的主题可以可选地包括印刷电路板。基板可以安装在印刷电路板上。印刷电路板可以包括电耦接到基板的公共线的电触点。

在示例20ad中，示例19ad的主题可以可选地包括印刷电路板的电触点被引线键合到基板的公共线。

在示例21ad中，示例16ad至20ad中任一个的主题可以可选地包括印刷电路板。基板可以安装在印刷电路板上。至少一个激光二极管的第一端子可以电耦接到公共线。至少一个激光二极管的第二端子可以电耦接到印刷电路板的电触点。

在示例22ad中，示例21ad的主题可以可选地包括：印刷电路板的电触点被引线键合到至少一个激光二极管的第二端子。

在示例23ad中，示例1ad至22ad中的任一个的主题可以可选地包括：基板包括硅或基本上由硅组成。

在示例24ad中，示例1ad至23ad中任一项的主题可以可选地包括：所述至少一个激光二极管横向覆盖所述多个电容器的至少一部分。

在示例25ad中，示例1ad至24ad中任一个的主题可以可选地包括：所述至少一个激光二极管包括边缘发射激光二极管。

在示例26ad中，示例1ad至24ad中任一个的主题可以可选地包括：所述至少一个激光二极管包括垂直腔表面发射激光二极管。

在示例27ad中，示例1ad至26ad中任一项的主题可以可选地包括：所述处理器被单片集成在所述基板中。

在示例28ad中，示例19ad至26ad中任一项的主题可以可选地包括：处理器安装在印刷电路板上。

在示例29ad中，示例19ad至28ad中任一项的主题可以可选地包括：所述处理器被配置为控制所述多个开关以对所述多个电容器中的至少一些电容器放电，以驱动所述至少一个激光二极管发射预定义脉冲形状的激光脉冲。

在示例30ad中，示例29ad的主题可以可选地包括，激光脉冲具有约10ns的脉冲持续时间。

在示例31ad中，示例29ad或30ad中的任一个的主题可以可选地包括：所述处理器被配置成控制所述多个开关以对所述多个电容器中的至少一些电容器放电，以驱动所述至少一个激光二极管根据光发射方案发射激光脉冲。

在示例32ad中，示例29ad至31ad中的任一项的主题可以可选地包括：处理器被配置成控制多个开关以对多个电容器中的至少一些电容器放电，以驱动至少一个激光二极管发射预定义脉冲形状的激光脉冲。

示例33ad是包括示例1ad至32ad中任一个的光学封装的LIDAR传感器系统。

虽然在此已经描述和示出了各种实施例，但是本领域的普通技术人员将容易地想到用于执行功能和/或获得结果和/或在此描述的一个或多个优点的多种其他手段和/或结构，并且这些变化和/或修改中的每一个都被认为是在在此描述的实施例的范围内。更一般来说，所属领域的技术人员将容易了解，本文中所描述的所有参数、尺寸、材料和配置旨在是示范性的，且实际参数、尺寸、材料和/或配置将取决于使用所述教示的特定应用。本领域技术人员将认识到，或能够仅使用常规实验确定本文所述的具体有利实施方案的许多等同物。因此，应当理解，前述实施例仅以示例的方式呈现，并且在所附权利要求及其等同物的范围内，可以以不同于具体描述和要求保护的方式来实践实施例。本公开的实施方案涉及本文所述的每个单独的特征，系统、制品、材料、试剂盒和/或方法。此外，两个或更多个此类特征，系统、制品、材料、试剂盒和/或方法的任何组合，如果此类特征，系统、制品、材料、试剂盒和/或方法不相互矛盾，则包括在本公开的范围内。

上述实施例可以以多种方式中的任何一种来实现。实施例可以以任何顺序和任何组合与其它实施例组合。例如，可以使用硬件、软件或其组合来实现实施例。当以软件实现时，软件代码可以在任何合适的处理器或处理器集合上执行，无论是在单个计算机中提供还是分布在多个计算机中。

此外，应当理解，计算机可以体现为多种形式中的任何一种，例如机架式计算机、台式计算机、膝上型计算机或平板计算机。另外，计算机可以嵌入在通常不被视为计算机但具有适当处理能力的装置(例如LIDAR传感器装置)中，包括个人数字助理(PDA)、智能电话或任何其他适当的便携式或固定电子设备。

此外，计算机可以具有一个或多个输入和输出设备。这些设备尤其可用于呈现用户界面。可用于提供用户界面的输出设备的示例包括用于输出的可视呈现的打印机或显示屏，以及用于输出的可听呈现的扬声器或其他声音生成设备。可用于用户界面的输入设备的示例包括键盘和诸如鼠标、触摸板和数字化图形输入板等定点设备。作为另一示例，计算机可通过语音识别或以其它可听格式接收输入信息。

这样的计算机可以通过任何适当形式的一个或多个网络互连，包括局域网或广域网，例如企业网，以及智能网(IN)或因特网。这样的网络可以基于任何合适的技术，并且可以根据任何合适的协议来操作，并且可以包括无线网络、有线网络或光纤网络。

本文概述的各种方法或过程可被编码为可在采用各种操作系统或平台中的任一种的一个或多个处理器上执行的软件。另外，这种软件可以使用多种合适的编程语言和/或编程或脚本工具中的任何一种来编写，并且还可以被编译为在框架或虚拟机上执行的可执行机器语言代码或中间代码。

在这方面，可以将各种公开的概念具体化为用一个或多个程序编码的计算机可读存储介质(或多个计算机可读存储介质)(例如，计算机存储器、一个或多个软盘、光盘、光盘、磁带、闪存、现场可编程门阵列或其它半导体器件中的电路配置，或其它非暂态介质或有形计算机存储介质)，当在一个或多个计算机或其它处理器上执行时，所述程序执行实现上述公开的各种实施例的方法。一个或多个计算机可读介质可以是可传送的，使得存储在其上的一个或多个程序可以被加载到一个或多个不同的计算机或其他处理器上以实现如上所述的本公开的各个方面。

术语“程序”或“软件”在本文中以一般意义使用以指代可用于对计算机或其它处理器编程以实施上文所论述的实施例的各个方面的任何类型的计算机代码或计算机可执行指令集。另外，应当理解，根据一个方面，在执行时执行本公开的方法的一个或多个计算机程序不需要驻留在单个计算机或处理器上，而是可以以模块化方式分布在多个不同的计算机或处理器之间以实现本公开的各个方面。

计算机可执行指令可以是由一个或多个计算机或其它设备执行的多种形式，诸如程序模块。一般而言，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。通常，程序模块的功能可以在各种实施例中按需组合或分布。

而且，数据结构可以以任何适当的形式存储在计算机可读介质中。为了简化说明，数据结构可以被示为具有通过数据结构中的位置相关的字段。这样的关系同样可以通过为字段分配具有在计算机可读介质中传达字段之间的关系的位置的存储来实现。然而，可以使用任何适当的机制来建立数据结构的字段中的信息之间的关系，包括通过使用指针、标签或建立数据元素之间的关系的其它机制。

此外，各种有利的构思可以体现为提供了示例的一个或多个方法。作为方法的一部分执行的动作可以以任何适当的方式排序。因此，可以构造其中以不同于所示的顺序执行动作实施例，这可以包括同时执行一些动作，即使在说明性实施例中示出为顺序动作。

如本文所定义和使用的所有定义应理解为控制字典定义、通过引用并入的文献中的定义和/或所定义术语的普通含义。

在说明书和权利要求书中使用的不定冠词“一”和“一个”，除非清楚地相反指示，否则应被理解为意指“至少一个”。

如本文在说明书和权利要求书中所用的短语“和/或”应理解为意指如此结合的要素中的“任一者或两者”，即在一些情况下结合地存在而在其它情况下分离地存在的要素。用“和/或”列出的多个要素应当以相同的方式解释，即如此结合的要素中的“一个或多个”。除了由“和/或”条款具体指明的要素之外，可以任选地存在其他要素，无论与具体指明的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，当结合开放式语言如“包含”使用时，对“A和/或B”的引用在一个实施例中可以仅指A(任选地包括除B之外的要素)；在另一个实施例中，仅指B(任选地包含A以外的元素)；在又一个实施方案中，指A和B两者(任选地包括其他元素)；等等。

如本文在说明书和权利要求书中所用，“或”应理解为具有与如上定义的“和/或”相同的含义。例如，当分离列表中的项目时，“或”或“和/或”应被解释为包括性的，即，包括多个或要素列表中的至少一个，但也包括多于一个，以及可选地，包括附加的未列出的项目。仅有清楚地相反指示的术语，例如“仅一个”或“确切地一个”，或当在权利要求中使用时，“由……组成”，将是指包括多个要素或要素列表中的确切一个要素。一般而言，在其之前是排他性术语，诸如“任一个”、“其中一个”、“仅其中一个”或“正好其中一个”时，本文中使用的术语“或”应仅被解释为表示排他性替换(即，“一个或另一个但不是两者”)。当在权利要求中使用时，“基本上由……组成”应具有在专利法领域中使用的普通含义。

如本文在说明书和权利要求书中所使用的，关于一个或多个要素的列表的短语“至少一个”应理解为是指选自要素列表中的任何一个或多个要素的至少一个要素，但不一定包括要素列表内具体列出的每个要素中的至少一个，并且不排除要素列表中的要素的任何组合。该定义还允许除了在短语“至少一个”所指的要素列表内具体标识的要素之外的要素可以任选地存在，无论与具体标识的那些要素相关还是不相关。因此，作为非限制性实例，“A和B中的至少一个”(或等效地，“A或B中的至少一个”或等效地“A和/或B中的至少一个”)在一个实施例中可以是指至少一个、任选地包括多于一个A、不存在B(并且任选地包括除B以外的元素)；在另一个实施方案中，指至少一个、任选地包括多于一个B、不存在A(并且任选地包括除A以外的要素)；在又一个实施方案中，指涉及至少一个、任选地包括多于一个A、和至少一个、任选地包括多于一个B(和任选地包括其它元素)；等等。

在权利要求书以及以上公开内容中，所有过渡性短语如“包含”、“包括”、“携带”、“具有”、“含有”、“涉及”、“持有”、“由……组成”等应理解为开放式的，即意指包括但不限于此。仅过渡性短语“由……组成”和“基本上由……组成”分别为封闭式或半封闭式过渡性短语，如2010年7月修订的美国专利局专利审查规程手册第2111.03节第8版中所述。

出于本公开和所附权利要求的目的，术语“连接”用于描述各种元件如何接口或“耦接”。这样描述的元件的接口或耦接可以是直接的或间接的。虽然已经用结构特征和/或方法动作专用的语言描述了本主题，但是应当理解，所附权利要求中定义的主题不必限于所描述的具体特征或动作。相反，这些具体特征和动作是作为实现权利要求的优选形式而公开的。

在本说明书的上下文中，术语“连接”和“耦接”用于描述直接和间接连接以及直接或间接耦接。

本节提供了对所引用的技术术语的某些方面和含义的一些说明和描述，但不限制其理解。

致动器是能够将能量(例如电、磁、光电、液压、气动)转换成机械运动(例如平移、旋转、振荡、振动、冲击、拉动、推动等)的部件或装置。例如，可以使用致动器来移动和/或改变和/或修改诸如机械元件、光学元件、电子元件、检测器元件等的部件以及/或者材料或材料部件。致动器还可以适于发射例如超声波等。

专用集成电路(ASIC)是被设计成执行特定的定制功能的集成电路器件。作为构件块，ASIC可以包括大量逻辑门。此外，ASIC可包括形成所谓的片上系统(SOC)的其它构件块，例如微处理器和存储器块。

自动导引车辆或自动导引车辆(AGV)是跟随地板中的标记或线或者使用视觉、磁体或激光进行导航的机器人。AGV可被配备成自主操作。

目前使用许多术语来描述具有一定程度的自动驾驶能力的车辆。这样的车辆能够在没有直接的人类交互的情况下执行至少一些活动，这些活动先前只能由人类驾驶员执行。根据SAE国际(汽车工程师协会)，可以定义六个级别的自动化(SAE J3016)，从级别0(其中自动化系统发出警告或者可以暂时干预)开始直到级别5(其中根本不需要人类交互)。

越来越多的现代车辆已经配备有所谓的高级驾驶员辅助系统(ADAS)，其被配置成在驾驶过程中帮助驾驶员或在特定驾驶情况下进行干预。这样的系统可以包括基本特征，例如防抱死制动系统(ABS)和电子稳定性控制(ESC)，它们通常被认为是0级特征，以及更复杂的特征，例如车道偏离警告、车道保持辅助、车道改变支持、自适应巡航控制、碰撞避免、紧急中断辅助和自适应远光系统(ADB)等，它们可以被认为是1级特征。级别2、3和4的特征可以分别表示为部分自动化、条件自动化和高度自动化。最后，可以将级5表示为完全自动化。

用于级别5的替代和广泛使用的术语是无人驾驶汽车、自驱动汽车或机器人汽车。在工业应用的情况下，术语自动导引车辆(AGV)广泛地用于表示对于特定任务具有部分或完全自动化的车辆，所述特定任务例如制造设施或仓库中的材料运输。此外，无人飞行器(UAV)或无人驾驶飞机也可以表现出不同的自动化水平。除非另有说明，否则在本专利申请的上下文中，术语“自主车辆(AV)”被认为包括具有部分、有条件、高度或完全自动化的车辆的所有上述实施例。

信标是发射用于通信目的的信号数据的设备，例如基于蓝牙或基于DIIA、THREAD、ZIGBee或MDSIG技术的协议。信标可以建立无线局域网。

一般而言，由光源发射的光束可以以扫描或非扫描方式发射到照明场(FOI)中。在非扫描LIDAR(例如闪光LIDAR)的情况下，光源的光在一个单独的实例中被传输到完整的FOI中，即，光束被以使得整个FOI被同时照亮的方式加宽(例如通过漫射光学元件)。

可替换地，在扫描式照明的情况下，以一维方式(例如通过在水平方向上移动垂直光条，或反之亦然)或以二维方式(例如通过在FOI上沿Z字形图案移动光斑)在FOI上引导光束。为了执行这种波束操纵操作，机械和非机械解决方案都是适用的。

机械解决方案可以包括旋转反射镜、振荡反射镜，特别是振荡微机电镜(MEMS)、数字镜装置(DMD)、检流计扫描器等。移动反射镜可以具有平面表面区域(例如具有圆形、椭圆形、矩形或多边形形状)并且可以围绕一个或多个轴倾斜或旋转。非机械解决方案可以包括所谓的光学相控阵(OPA)，其中通过动态地控制可调光学元件(例如相位调制器、移相器、液晶元件(LCD)等)的光学特性来改变光波的相位。

通信接口描述了可用于交换信号的两个设备之间的各种接口或网关。在该上下文中的信号可以包括简单的电压或电流电平，以及基于上述编码或调制技术的复杂信息。

在LIDAR传感器系统的情况下，通信接口可用于在LIDAR传感器系统的不同组件之间传送信息(信号、数据等)。此外，通信接口可用于在LIDAR传感器系统或其部件或模块与设置在车辆中的其它装置特别是其它传感器系统(LIDAR、RADAR、超声、相机)之间传递信息(信号、数据等)，以允许传感器融合功能。

通信单元是电子装置，其被配置成向其他通信单元发送信号和/或从其他通信单元接收信号。通信单元可以单向、双向或多向方式交换信息。可以经由电磁波(包括无线电或微波频率)、光波(包括UV、VIS、IR)、声波(包括超声频率)来交换通信信号。可以使用各种编码或调制技术来交换信息，例如脉冲宽度调制、脉冲编码调制、幅度调制、频率调制等。

信息可以以加密或非加密的方式被传输，并在可信或不可信网络(例如区块链分类帐)中被分发。作为示例，车辆和道路基础设施的元件可以包括CU，以便经由所谓的C2C(车对车)或C2X(车对基础设施或车对环境)彼此交换信息。此外，这样的通信单元可以是物联网(IoT)系统即彼此连接、交互和交换数据的设备、传感器、车辆和其它电器的网络的一部分。

部件描述构成LIDAR系统的元件，特别是关键元件。这样的关键元件可以包括光源单元、光束控制单元、光电检测器单元、ASIC单元、处理器单元、定时时钟、离散随机或随机值的发生器以及数据存储单元。此外，部件可以包括与光源相关的光学元件、与检测器单元相关的光学元件、与光源相关的电子设备、与光束控制单元相关的电子设备、与检测器单元相关的电子设备，以及与ASIC、处理器和数据存储器和数据执行设备相关的电子设备。LIDAR传感器系统的组件还可以包括高精度时钟、全球定位系统(GPS)和惯性导航测量系统(IMU)。

计算机程序设备是能够执行存储在设备的存储器块中的指令或者能够执行已经经由输入接口发送到设备的指令的设备或产品。这种计算机程序产品或设备包括任何种类的基于计算机的系统或基于软件的系统，包括处理器、ASIC或能够执行编程指令的任何其它电子设备。计算机程序设备可以被配置成执行与LIDAR传感器系统相关的方法、过程、处理或控制活动。

控制及通信系统接收来自LIDAR数据处理系统的输入，并与LIDAR感测系统、LIDAR传感器和车辆控制和感测系统以及与其它对象/车辆通信。

受控LIDAR传感器系统包含一个或多受控的“第一LIDAR传感器系统”，和/或一个或多个受控的“第二LIDAR传感器系统”，和/或一个或多个受控的LIDAR数据处理系统，和/或一或多受控一个或多个受控LIDAR传感器装置，和/或一个或多个受控的控制及通信系统。

受控意味着对上述LIDAR传感器系统组件中的任一个的本地或远程检查以及故障检测和修复。受控还可以指对LIDAR传感器装置包括车辆的控制。

受控还可以意味着包括工业标准、生物反馈、安全规定、自主驾驶水平(例如SAE级别)以及道德和法律框架。

受控还可以意味着对多于一个LIDAR传感器系统、或多于一个LIDAR传感器装置、或多于一个车辆以及/或者其他对象的控制。

受控LIDAR传感器系统可以包括使用人工智能系统、数据加密和解密以及使用数字记录的区块链技术，所述数字记录存储由加密值支持的事务列表(称为“区块”)。每个区块包含至前一区块的链接、时间戳和关于它表示的事务的数据。区块是不可变的，这意味着一旦它们被创建，它们就不能被容易地修改。区块链的数据不是本地存储的，即被存储在不同的计算机上。

受控LIDAR传感器系统可以被配置成执行传感器融合功能，例如收集、评估和合并来自不同传感器类型(例如LIDAR、RADAR、超声、相机)的数据。因此，受控LIDAR传感器系统包括反馈和控制回路，即在不同部件、模块和系统之间交换信号、数据和信息，这些部件、模块和系统都被采用以获得对传感器系统(例如车载传感器系统)的周围环境的一致理解。

提供各种组件(例如，检测器、ASIC)和处理(如信号/噪声测量和优化、各种其它传感器信号(如来自其它LIDAR传感器系统、雷达、相机或超声测量)的融合)是可靠地测量反向散射LIDAR信号和得出关于点云的识别和后续对象识别及分类的信息所必需的。可以使用相应的通信单元(CU)经由边缘计算或云计算系统来处理信号和数据。为此，可以以加密方式传输信号和数据。

为了增加数据安全性和数据持久性，可以采取进一步的规定，例如基于区块链或智能合约的方法的实现。还可以通过在整个系统的“层”(包括人、物理、端点、网络、应用和数据环境)中单独地和/或组合地应用安全控制、措施和策略的组合来增强数据安全性。

使用成像和信号处理方法中已知的数据去卷积方法或其它合适的方法(包括神经元和深度学习技术)进行数据分析可能是有益的。

LIDAR生成的数据集可以用于车辆(例如汽车、轮船、飞机、无人驾驶飞机)的控制和转向，包括远程控制操作(例如停车操作或例如由控制室中的应急人员执行的操作)。数据集可以被加密和传送(C2C、C2X)，以及呈现给用户(例如通过HUD或使用可佩戴眼镜或类似设计的虚拟/增强现实)。LIDAR系统也可用于数据加密目的。

数据使用还可以包括使用人工智能(AI)的方法，即基于计算机的系统或计算机实现的方法，这些方法被配置成解释所传输的数据，基于这些解释从这样的数据中学习并得出结论，这些结论可以被实施为动作以实现特定目标。用于这种基于AI的方法的数据输入可以来自LIDAR传感器系统，以及其他物理或生物反馈传感器(例如，提供来自车辆外部或内部环境的视频流的相机，从而评估例如人类驾驶员的视线)。基于AI的方法可以使用用于模式识别的算法。通常，数据使用可以采用数学或统计方法，以便基于可用的先前数据集来预测未来事件或场景(例如贝叶斯方法)。此外，数据使用可以包括关于道德问题的考虑(反映例如公知的“手推车困境”的情况)。

检测器是能够提供输出信号(至评估电子单元)的装置，该输出信号定性地或定量地与其环境中的物理(或化学)特性的存在或变化相关。这种物理特性的示例是温度、压力、加速度、光的亮度(UV、VIS、IR)、振动、电场、磁场、电磁场、声波或超声波等。检测器装置可以包括使用例如光敏CCD或CMOS芯片或堆叠的多层光电二极管的相机(单光或立体)、超声或超声波检测器、用于无线电波的检测器(RADAR系统)、光电二极管、诸如NTC元件(即具有负温度系数的热敏电阻)的温度传感器、加速度传感器等。

光电探测器是对暴露于电磁辐射敏感的检测装置。典型地，光子在撞击到光敏元件上时被转换成电流信号。光敏元件可以包括具有p-n结区域的半导体元件，其中光子被吸收并转换成电子-空穴对。许多不同的检测器类型可用于LIDAR应用，例如光电二极管、PN二极管、PIN二极管(正本征负二极管)、APD(雪崩光电二极管)、SPAD(单光子雪崩二极管)、SiPM(硅光电倍增器)、CMOS传感器(互补金属氧化物半导体)、CCD(电荷耦合器件)、堆叠多层光电二极管等。

在LIDAR系统中，使用光电检测器来检测(定性地和/或定量地)来自光的回波信号，该光由光源发射到FOI中，并且其后从FOI中的至少一个物体反射或散射。光电检测器可以包括一个或多个光敏元件(相同类型或不同类型)，其可以以线性条纹或二维阵列排列。光敏区可以具有矩形、正方形、多边形、圆形或椭圆形形状。光电检测器可以覆盖有类似拜耳的可见或红外滤光器区段。

数字地图是可用于被格式化为虚拟图像的数据的集合。数字地图的主要功能是提供测量数据值的精确表示。数字映射还使得能够计算从一个对象到另一个对象的几何距离，如其数据集所表示的。数字地图也可称为虚拟地图。

电子设备表示所有类型的电子组件或电子模块，其可用于LIDAR传感器系统中以促进其功能或改进其功能。例如，这种电子设备可以包括用于光源、束操纵单元或检测器单元的驱动器和控制器。电子设备可以包括用于提供电压、电流或功率的各种电子部件。电子设备还可以包括用于处理电信号或电子信号的各种电子组件，包括接收、发送、发射、放大、衰减、滤波、比较、存储或处理电信号或电子信号。

在LIDAR系统中，可以存在与光源相关的电子设备、与束操纵单元相关的电子设备、与检测器单元相关的电子设备以及与ASIC和处理器单元相关的电子设备。电子设备还可以包括定时单元、定位单元(例如致动器)、位置跟踪单元(例如GPS、地理定位、室内定位单元、信标等)、通信单元(WLAN、无线通信、蓝牙、BLE等)或其他测量单元(例如惯性、加速度、振动、温度、压力、位置、角度、旋转等)。

术语照射场(FOI)涉及光可由LIDAR光源(包括所有对应的下游光学元件)透射到其中的立体角扇区。FOI沿水平方向被限制于开度角Δα

术语视场(FOV)涉及LIDAR检测器(包括所有相应的上游光学元件)可以从其接收光信号的立体角扇区。FOV沿水平方向被限制于开度角αH，沿垂直方向被限制于开度角αV。

通过使用角度敏感检测器获得关于环境的角度信息(对象识别)的LIDAR传感器系统通常被称为闪光LIDAR传感器系统。

在本申请的上下文中，术语“帧”可用于描述信号(例如，电信号或光信号或LIDAR信号，诸如光信号)的逻辑结构。说明性地，术语“帧”可以描述或定义用于帧的内容(例如，用于信号或信号分量)的排列(例如，结构)。帧内内容的排列可被配置成提供数据或信息。帧可以包括符号序列或符号表示。符号或符号表示根据其在帧内的位置可以具有不同的含义(例如，其可以表示不同类型的数据)。帧可以具有预定义持续时间。说明性地，帧可以定义时间窗口，在该时间窗口内信号可以具有预定义的含义。作为示例，被配置成具有帧结构的光信号可以包括表示(或携带)数据或信息的光脉冲序列。帧可以由码(例如，信号调制码)来定义，该码可以定义帧内的符号的排列。

网关是指被配备用于与另一网络接口的联网硬件。网关可根据需要包含诸如协议转换器、阻抗匹配设备、速率转换器、故障隔离器或信号转换器等设备以提供系统互操作性。它还需要在两个网络之间建立相互可接受的管理程序。换言之，网关是网络上用作去往和来自网络的“门”或入口和出口点的节点。换言之，节点是具有创建、接收或发送数据的唯一网络地址的活动重新分配和/或通信点，有时被称为“数据节点”。

对于人机交互(HMI)，例如车辆和驾驶员之间的交互，可能需要处理数据和信息，使得它们可以被提供为图形表示或其他形式的可视化，例如HUD或增强现实(AR)或虚拟现实(VR)的方法。可以评估诸如疲劳、眩晕、心跳增加、神经质等生物参数的生物反馈系统可以包括在这种人机交互系统中。作为示例，生物反馈系统可以检测到车辆的驾驶员表现出增加的疲劳的迹象，这由中央控制单元评估，最终导致从较低的SAE级别切换到较高SAE级别。

LIDAR数据处理系统可以包括信号处理、信号优化(信号/噪声)、数据分析、对象检测、对象识别、与边缘和云计算的信息交换、数据库、数据库和其他感测设备(例如其他LIDAR设备、雷达、相机、超声、生物统计反馈数据、驾驶员控制设备、车对车(C2C)通信、车对环境(C2X)通信、地理位置数据(GPS))的功能。

LIDAR数据处理系统可以生成点云(3D/6D)、对象位置、对象移动、环境数据、对象/车辆密度。

LIDAR数据处理系统可以包括对第一LIDAR感测系统和/或第二LIDAR感测系统的反馈控制和/或控制及通信系统。

LIDAR感测系统可以包括一个或多个LIDAR发射模块，这里称为“第一LIDAR感测”，和/或一个或多个LIDAR传感器模块，这里称为“第二LIDAR感测”。

除非另有说明，否则在本专利申请的框架中术语传感器或传感器模块描述模块，其被配置成用作LIDAR传感器系统。这样，它可以包括执行诸如距离测量之类的基本LIDAR功能所需的LIDAR关键组件的最小集合。

LIDAR(光检测和测距)传感器应特别理解为意指这样的系统，其除了用于发射光束(例如以脉冲形式)的一个或多个发射器和用于检测任何反射光束分量的检测器之外，还可具有其它装置，例如光学元件，诸如透镜和/或MEMS镜。因此，LIDAR传感器也可以称为LIDAR系统或LIDAR传感器系统或LIDAR检测系统。

LIDAR传感器装置是独立的或集成到壳体、灯具、前灯或其他车辆部件、家具、天花板、纺织品等中和/或与其他对象(例如，车辆、行人、交通参与对象等)组合的LIDAR传感器系统。

LIDAR传感器管理系统，其从LIDAR数据处理系统和/或控制及通信系统和/或LIDAR传感器装置的任何其它组件接收输入，并将控制和信令命令输出到所述第一LIDAR感测系统和/或所述第二LIDAR感测系统。

LIDAR传感器管理软件(包括反馈软件)用在LIDAR传感器管理系统中。

LIDAR传感器模块包括至少一个LIDAR光源\至少一个LIDAR感测元件和连接到所述至少一个LIDAR光源的至少一个驱动器。它还可以包括光学部件和由LIDAR信号处理硬件和软件支持的LIDAR数据处理系统。

LIDAR系统是一种系统，其可以是或可以被配置成LIDAR传感器系统。

LIDAR传感器系统是分别使用光或电磁辐射来得出关于LIDAR系统的环境中的对象的信息的系统。首字母缩略词LIDAR代表光检测和测距。备选名称可以包括LADAR(激光检测和测距)、LEDDAR(发光二极管检测和测距)或激光雷达。

LIDAR系统通常包括如下所述的各种组件。在示例性应用中，这种LIDAR系统被布置在车辆处，以得出关于道路上和道路附近的对象的信息。这样的对象可以包括其他道路使用者(例如，车辆、行人、骑车人等)、道路基础设施的元件(例如，交通标志、交通灯、道路标志、护栏、交通岛、人行道、桥墩等)以及通常可以在道路上或在道路附近有意或无意地发现的所有类型的对象。

经由这种LIDAR系统得出的信息可以包括距离、速度、加速度、移动方向、轨迹、姿态和/或这些对象的其它物理或化学特性。为了得到该信息，LIDAR系统可以确定在发射的辐射被照明区域(FOI)中的至少一个对象反射或散射并被光电检测器检测到之后由光源发射的电磁辐射的飞行时间(TOF)或物理特性的变化，例如相位、振幅、频率、偏振、结构化点图案、基于三角测量的方法等。

LIDAR系统可以被配置为闪光LIDAR或固态LIDAR(无移动光学器件)、扫描LIDAR、(1-或2-MEMS镜系统、光纤振荡器)、混合版本以及其他配置。

光控制单元可以被配置成控制至少一个第一LIDAR感测系统和/或至少一个第二LIDAR感测系统以在至少一个操作模式中操作。光控制单元可以包括光控制软件。可能的操作模式例如是：调光、脉冲、PWM、升压、包括照明和非照明周期的照射模式、光通信(包括C2C和C2X)、与LIDAR传感器系统的其它元件(例如第二LIDAR传感器装置)的同步。

用于LIDAR应用的光源分别提供电磁辐射或光，其用于得出关于LIDAR系统的环境中的对象的信息。在一些实现方式中，光源发射在不可见波长范围内的辐射，特别是在从850nm直到8100nm的波长范围内的红外辐射(IR)。在一些实施方式中，光源在半高全宽(FWHM)在1ns至100ns之间的窄带宽范围内发射辐射。

LIDAR光源可以被配置成同时或以时序方式发射多于一个可见或不可见波长。

光源可以发射脉冲辐射，该脉冲辐射包括具有相同脉冲高度的单个脉冲或具有均匀脉冲高度或具有变化脉冲高度的多个脉冲串。脉冲可以具有对称的脉冲形状，例如矩形脉冲形状。或者，脉冲可以具有不对称的脉冲形状，它们各自的上升沿和下降沿不同。脉冲长度可以在皮秒(ps)到微秒(μs)的范围内。

多个脉冲也可以至少部分地彼此重叠。除了这种脉冲操作之外，光源还可以至少暂时地以连续波操作模式操作。在连续波操作模式中，光源可适于改变发射辐射的相位、振幅、频率、偏振等。光源可以包括固态光源(例如边缘发射激光器、表面发射激光器、半导体激光器、VCSEL、VECSEL、LED、超发光LED等)。

光源可以包括一个或多个(相同类型或不同类型的)发光元件，这些发光元件可以排列成线性条纹或二维阵列。光源还可以包括有源或无源散热元件。

光源可具有若干接口，这些接口便于与诸如电源、驱动器、控制器、处理器等各种电子设备的电连接。由于车辆可采用多于一个LIDAR系统，因此它们中的每一个可具有不同的激光特性，例如关于激光波长、脉冲形状和FWHM。

LIDAR光源可以与诸如前灯、日间行车灯(DRL)、指示灯、刹车灯、雾灯等的常规车辆照明功能组合，使得两个光源(LIDAR和另一车辆光源)被制造和/或放置在同一基板上、或被集成到同一壳体中和/或被组合为不可分离的单元。

标记可以是任何电光单元，例如由外部对象特别是行人和骑行者穿戴的光电二极管阵列，其可以检测红外辐射或声波(次声波、可听波、超声波)、处理进入的辐射/波，并且作为响应，反射或发射具有相同或不同波长的红外辐射或声波(次声波、可听波、超声波)，并且直接或间接地与包括自主驾驶车辆的其他对象通信。

术语方法可以描述过程、处理、技术或一系列步骤，其被执行以实现结果或执行功能。方法例如可以指在制造或组装器件期间的一系列步骤。方法还可以指使用产品或设备来实现特定结果的方式(例如，测量值、存储数据、处理信号等)。

模块描述了可以建立LIDAR系统的组件的任何集合。例如，光源模块可以描述如下模块，该模块包括光源、多个光束形成光学元件和作为电子设备的光源驱动器，该光源驱动器被配置成向光源供电。

对象通常可以表示可以通过传感器系统获得信息的所有种类的物理，化学或生物物质。关于LIDAR传感器系统，对象可以描述其他道路用户(例如，车辆、行人、骑车人等)、道路基础设施的元素(例如，交通标志、交通灯、道路标志、护栏、交通岛、人行道、桥墩等)，以及通常可以有意或无意地在道路上或在道路附近发现的所有种类的对象。

处理器是基于二进制数据输入执行多用途处理的电子电路。具体地，微处理器是基于单个集成电路(IC)的处理单元。一般而言，处理器接收可根据存储在处理器的存储器块中的指令来处理的二进制数据，并经由其接口提供二进制结果作为输出。

通过使用用于在视场(FOV)上扫描(即有角度地发射)激光束的可移动反射镜或用于在FOV上扫描激光束的任何其它技术来获得角度信息的LIDAR传感器系统被称为扫描LIDAR传感器系统。

本公开的上下文中的传感器包括一个或多个传感器像素(其也可被称为像素)。每个传感器像素包括正好一个光电二极管。传感器像素可以全部具有相同的形状或不同的形状。传感器像素可以全部与它们各自的相邻像素具有相同的间隔，或者可以具有不同的间隔。传感器像素可以都具有相同的空间取向或不同的空间取向。传感器像素可全部布置在一个平面内或不同平面或其它非平面内。传感器像素可以包括相同的材料组合或不同的材料组合。传感器像素可以全部具有相同的表面结构或者可以具有不同的表面结构。传感器像素可以成组布置和/或连接。

通常，每个传感器像素可以具有任意形状。传感器像素可以全部具有相同的尺寸或不同的尺寸。通常，每个传感器像素可以具有任意尺寸。此外，传感器像素可以全部包括相同光电二极管类型或不同光电二极管类型的光电二极管。

光电二极管类型可以由以下特征中的一个或多个来表征：光电二极管的尺寸；光电二极管关于将电磁辐射转换成电信号的灵敏度(灵敏度的变化可能由施加不同的反向偏置电压引起)；光电二极管对光波长的灵敏度；光电二极管的电压等级；光电二极管的结构(例如pin光电二极管、雪崩光电二极管或单光子雪崩光电二极管)；以及光电二极管的材料。

传感器像素可以被配置成与滤色元件和/或光学部件成函数关系。

传感器是设备、模块或子系统，其目的是检测其环境中的事件或变化，并将信息发送到其它电子设备，通常是计算机处理器。如今，存在可用于各种测量目的例如测量触摸、温度、湿度、气压和流量、电磁辐射、有毒物质等的宽范围传感器。换句话说，传感器可以是电子部件、模块或子系统，其检测事件或其物理环境中的能量形式的变化(例如运动、光、温度、声音等)，并将信息发送到诸如计算机的其它电子装置以进行处理。

传感器可用于测量电阻性、电容性、电感性、磁性、光学或化学特性。

传感器包括相机传感器，例如CCD或CMOS芯片，用于在红外波长范围内测量的LIDAR传感器、雷达传感器，以及用于在次声、可听和超声频率范围内测量的声学传感器。超声是频率高于20kHz的辐射。

传感器可以是红外敏感的并且测量例如人或动物的存在和位置。

传感器可以被分组为传感器网络。车辆可采用多种传感器，包括相机传感器、LIDAR感测装置、RADAR、声学传感器系统等。这些传感器可以安装在车辆的内部或外部的不同位置处(车顶、前、后、侧、角、下方、车头灯或任何其他照明单元内部)，并且还可以建立传感器网络，该传感器网络可以经由一个集线器或多个子集线器和/或经由车辆的电子控制单元(ECU)进行通信。

传感器可以直接或间接地连接到数据存储、数据处理和数据通信设备。

相机中的传感器可以连接到CCTV(闭路电视)。光传感器可以测量来自其它物体的反射光的量和方向(反射率)。

术语“感测场”描述了传感器系统的周围环境，其中可以检测对象或任何其它内容，以及它们的物理或化学特性(或它们的变化)。在LIDAR传感器系统的情况下，其描述了LIDAR光源(FOI)向其中发射光并且LIDAR检测器(FOV)可以从其接收由对象反射或散射的光的立体角体。作为示例，LIDAR感测场可以包括道路或靠近车辆的道路附近，但也可以包括车辆的内部。对于其他类型的传感器，感测场可以描述传感器周围的空气或与传感器直接接触的一些物体。

传感器光学器件表示所有种类的光学元件，其可以用在LIDAR传感器系统中以便于其功能或改善其功能。例如，这样的光学元件可以包括透镜或透镜组、滤光器、漫射器、反射镜、反射器、光导、衍射光学元件(DOE)、全息光学元件，以及可以经由折射、衍射、反射、透射、吸收、散射等操纵光(或电磁辐射)的一般所有类型的光学元件。传感器光学器件可以指与光源、束操纵单元或检测器单元相关的光学元件。激光发射器和光学元件可以相对于它们的距离和方向移动、倾斜或以其它方式移位和/或调制。

一些LIDAR相关的商业模型可以处理传感器系统优化的方法。传感器系统优化可以依赖于广泛范围的方法、功能或设备，包括例如利用人工智能的计算系统、传感器融合(利用来自其他LIDAR传感器、RADAR传感器、超声传感器、相机、视频流等的数据和信号)以及软件上传和下载功能(例如用于更新目的)。传感器系统优化可以进一步利用车辆用户的个人数据，例如关于年龄、性别、健康水平、可用驾驶许可证(客车、卡车)和驾驶经验(交叉车辆重量、车辆轴数、拖车、马力、前轮驱动/后轮驱动)的个人数据。个人数据还可以包括关于驾驶经验(例如初学者水平、经验水平、专业驾车者水平)和/或基于诸如每年平均里程、某些道路级别的经验、道路环境或驾驶条件(例如高速公路、山路、越野、高海拔、桥梁、隧道、倒车、停车等)的数据的驾驶经验，以及某些天气条件或其他相关条件(雪、冰、雾、昼/夜、雪轮胎、雪链等)的经验的进一步细节。

个人数据还可以包括关于先前事故的信息、保险单、警告票据、警察报告、中央交通登记簿(例如德国的弗伦斯堡)中的条目，以及来自生物反馈系统、其他健康相关系统(例如心脏起搏器)的数据和其他数据(例如关于驾驶和休息时间、酒精摄入水平等)的数据。

个人数据在汽车共享场景中可以是特别相关的，并且可以包括关于预期乘坐(起始地点、目的地、工作日、乘客数量)，装载类型(仅有乘客、货物、动物、危险货物、重载、重载等)和个人偏好(时间优化驾驶、安全优化驾驶等)的信息。可以经由智能电话连接(例如，基于蓝牙、WiFi、LiFi等)来提供个人数据。智能电话或类似的移动设备还可以用作测量工具(例如环境光、导航数据、交通密度等)和/或用作可以用作助理、决策支持等的设备。

在本申请的上下文中，术语“信号调制”(也称为“电调制”)可以用于描述用于对这种信号中的数据进行编码的信号(例如光信号或电信号，例如LIDAR信号)的调制。作为示例，光信号(例如，光脉冲)可以被电调制，使得光信号携带或传输数据或信息。说明性地，电调制的光信号可以包括被布置(例如，在时间上间隔开)的光脉冲序列，使得可以根据光脉冲的布置来提取或解释数据。类似地，术语“信号解调”(也称为“电解调”)可用于描述对来自信号(例如，来自光信号，诸如光脉冲序列)的数据的解码。

数字地图是可用于格式化为虚拟图像的数据的集合。数字地图的主要功能是提供测量数据值的精确表示。数字地图还使得能够计算从一个对象到另一个对象的几何距离，如其数据集所表示的。数字地图也可称为虚拟地图。

车辆可以是装备有LIDAR传感器系统和/或与LIDAR传感器系统通信的任何物体或设备。特别地，车辆可以是：机动车辆、飞行器、所有其他移动车辆、静止物体、建筑物、天花板、纺织品、交通控制设备……。此外，本发明的方案还包括：

(1).一种用于LIDAR传感器系统的光学部件(5100)，所述光学部件(5100)包括：

第一光电二极管(5110)，其在第一半导体结构中实现LIDAR传感器像素并且被配置成吸收第一波长区域中的接收光；

第二光电二极管(5120)，其在所述第一半导体结构上方的第二半导体结构中实现相机传感器像素且被配置成吸收第二波长区域中的接收光；

互连层(5114)，包括被配置成电接触所述第二光电二极管(5120)的导电结构；

其中，所述第二波长区域的接收光具有比所述第一波长区域的接收光更短的波长。

(2).根据方案(1)所述的光学部件(5100)，其中，所述第二光电二极管(5120)垂直堆叠在所述第一光电二极管(5110)上方。

(3).根据方案(1)或(2)中任一项所述的光学部件(5100)，其中，所述第一光电二极管(5110)是第一垂直光电二极管；以及/或者，其中所述第二光电二极管(5120)是第二垂直光电二极管。

(4).根据方案(1)至(3)中的任一项所述的光学部件(5100)，还包括：另外的互连层(5106)，所述另外的互连层(5106)包括被配置成电接触所述第二垂直光电二极管和/或所述第一垂直光电二极管的导电结构。

(5).根据方案(1)或(4)中任一项所述的光学部件(5100)，还包括：在所述第二半导体结构上方的微透镜(5202)，所述微透镜(5202)横向上基本上覆盖所述第一垂直光电二极管(5110)和/或所述第二垂直光电二极管(5120)。

(6).根据方案(1)至(5)中任一项所述的光学部件(5100)，还包括：在所述第二半导体结构上方的滤光器层(5206)，所述滤光器层(5206)横向上基本上覆盖所述第一垂直光电二极管(5110)和/或所述第二垂直光电二极管(5120)，并且被配置成透射具有在所述第一波长区域内以及在所述第二波长区域内的波长的接收光，并且阻挡在所述第一波长区域外以及在所述第二波长区域外的光。

(7).根据方案(1)至(6)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一波长区域的接收光具有在约800nm至约1800nm的范围内的波长；以及/或者

其中，所述第二波长区域的接收光具有在约380nm至约780nm范围内的波长。

(8).根据方案(1)至(6)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一波长区域的接收光具有在约800nm至约1800nm的范围内的波长；以及/或者

其中，所述第二波长区域的接收光具有在约800nm至约1750nm范围内的波长。

(9).根据方案(1)至(8)中任一项所述的光学部件(5100)，其中，所述第二波长区域的接收光具有比所述第一波长区域的接收光短至少50nm，优选地短至少100nm的波长。

(10).根据方案(1)至(7)或(9)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一波长区域的接收光具有在红外光谱波长区域中的波长；以及/或者

其中，所述第二波长区域的接收光具有在可见光谱波长区域中的波长。

(11).根据方案(1)至(10)中任一项所述的光学部件(5100)，还包括：

镜结构(5302；5304)，包括底镜(5302)和顶镜(5304)；

其中，所述第二半导体结构设置在所述底镜(5302)和所述顶镜(5304)之间；

其中，所述底镜(5302)设置在所述互连层(5114)和所述第二半导体结构之间。

(12).根据方案(11)所述的光学部件(5100)，其中，所述镜结构(5302；5304)包括布拉格镜结构。

(13).根据方案(10)或(11)中任一项所述的光学部件(5100)，其中，所述镜结构(5302；5304)和所述第二垂直光电二极管(5120)被配置成使得所述第二垂直光电二极管(5120)形成谐振腔光电二极管。

(14).根据方案(1)至(13)中任一项所述的光学部件(5100)，还包括：

在所述第二半导体结构上方的反射器层。

(15).根据方案(14)所述的光学部件(5100)，

其中，所述反射器层(5802)被配置成反射具有等于或大于约2μm的波长的辐射；以及/或者

其中，所述反射器层(5802)被配置为红外反射器层。

(16).根据方案(1)至(15)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一光电二极管(5110)是pin光电二极管；以及

其中，所述第二光电二极管(5120)是pin光电二极管。

(17).根据方案(1)至(15)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一光电二极管(5110)是雪崩光电二极管；以及

其中，所述第二光电二极管(5120)是pin光电二极管。

(18).根据方案(1)至(15)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一光电二极管(5110)是雪崩光电二极管；以及

其中，所述第二光电二极管(5120)是谐振腔光电二极管。

(19).根据方案(1)至(15)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一光电二极管(5110)是单光子雪崩光电二极管；以及

其中，所述第二光电二极管(5120)是谐振腔光电二极管。

(20).根据方案(1)至(15)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述第一光电二极管(5110)是雪崩光电二极管；以及

其中，所述第二光电二极管(5120)是雪崩光电二极管。

(21).根据方案(2)至(20)中任一项所述的光学部件(5100)，还包括：

多个光电二极管堆叠的阵列，每个光电二极管堆叠包括垂直堆叠在第一光电二极管(5110)上方的第二光电二极管(5120)。

(22).根据方案(1)至(21)中任一项所述的光学部件(5100)，

其中，所述多个光电二极管堆叠中的至少一个光电二极管堆叠包括与所述第二光电二极管(5120)相邻的在所述第二半导体结构中的至少一个另外的第二光电二极管(5120)；

其中，所述多个光电二极管堆叠中的所述至少一个光电二极管堆叠的所述第一光电二极管(5110)具有比所述至少一个光电二极管堆叠的所述第二光电二极管(5120)和所述至少一个另外的第二光电二极管(5120)大的横向延伸，使得所述第二光电二极管(5120)和所述至少一个另外的第二光电二极管(5120)横向地布置在所述第一垂直光电二极管的所述横向延伸内。

(23).根据方案(1)至(22)中任一项所述的光学部件(5100)，其中，所述载体(5102；5106)是半导体衬底。

(24).一种用于LIDAR传感器系统(10)的传感器(52)，所述传感器(52)包括：

多个根据方案(1)至(23)中任一项所述的光学部件(5100)；

其中，所述多个光学部件(5100)被单片地集成在作为公共载体(5102；5106)的所述载体(5102；5106)上。

(25).根据方案(24)所述的传感器(52)，配置为被正面照射的传感器(52)。

(26).根据方案(24)所述的传感器(52)，配置为被背面照射的传感器(52)。

(27).根据方案(24)至(26)中任一项所述的传感器(52)，还包括：

滤色器层，其覆盖所述多个光学部件(5100)中的至少一些光学部件(5100)。

(28).根据方案(27)所述的传感器(52)，

其中，所述滤色器层包括第一滤色器子层和第二滤色器子层；

其中，所述第一滤色器子层被配置成透射具有在所述第一波长区域内以及在所述第二波长区域内的波长的接收光，并且阻挡在所述第一波长区域外以及在所述第二波长区域外的光；以及

其中，所述第二滤色器子层被配置成阻挡具有所述第二波长区域之外的波长的接收光。

(29).根据方案(28)所述的传感器(52)，其中，所述第一滤色器子层和/或所述第二滤色器子层包括多个第二子层像素。

(30).根据方案(29)所述的传感器(52)，其中，所述第一滤色器子层和/或所述第二滤色器子层包括根据拜耳图案的多个第二子层像素。

(31).根据方案(27)至(30)中任一项所述的传感器(52)，其中，所述第一滤色器子层包括尺寸与所述第二子层像素相同的多个第一子层像素；

其中，所述第一子层像素和所述第二子层像素彼此重叠。

(32).根据方案(27)至(30)中任一项所述的传感器(52)，

其中，所述第一滤色器子层包括尺寸大于所述第二子层像素的尺寸的多个第一子层像素；

其中，一个第一子层像素与多个第二子层像素横向上基本上重叠。

(33).一种LIDAR传感器系统(10)，包括：

根据方案24至32中任一项所述的传感器(52)；以及

被配置成控制所述传感器(52)的传感器控制器(53)。

(34).一种用于根据方案(33)所述的LIDAR传感器系统(10)的方法，

其中，所述LIDAR传感器系统被集成到LIDAR传感器装置中，并且与第二传感器系统通信，并且使用由第二传感器系统测量的对象分类和/或概率因子和/或交通相关性因子来评估当前和未来测量以及作为这些因子的函数的导出的LIDAR传感器装置控制参数。

(35).一种LIDAR传感器系统(10)，包括：

多个传感器像素(3802)，每个传感器像素(3802)包括：

光电二极管；

像素选择电路，被配置成通过控制相关联的光电二极管内的放大或相关联的光电二极管内的光电子的转移来选择或抑制所述传感器像素(3802)；以及

至少一个读出电路，所述至少一个读出电路包括输入和输出，并且被配置成基于施加到所述输入的电信号在所述输出处提供电变量；

其中，所述多个传感器像素(3802)的至少一些光电二极管电耦合至所述至少一个读出电路或LIDAR传感器系统(10)的所述输入，

或者

LIDAR传感器系统(10)包括：

至少一个光电二极管(52)；

能量存储电路(1102)，被配置成存储由所述光电二极管(52)提供的电能；

控制器(53)，被配置成控制存储在所述能量存储电路(1102)中的电能的读出过程；

至少一个读出电路(1104)，包括：

事件检测器(1902，1904，1906，1908，1910)，被配置成在表示存储在所述能量存储电路(1102)中的电能的模拟电气特性满足预定触发标准的情况下提供触发信号(1944，1946，1948，1950，1952)；

定时器电路(1912，1914，1916，1918，1920)，被配置成提供数字时间信息；

模数转换器(1932，1934，1936，1938，1940)，被配置成将所述模拟电气特性转换为数字电特性值；

其中，所述事件检测器(1902，1904，1906，1908，1910)被配置成根据所述触发信号(1944，1946，1948，1950，1952)对所述定时器电路(1912，1914，1916，1918，1920)进行去激活以及对所述模数转换器(1932，1934，1936，1938，1940)进行激活，

或者

LIDAR传感器系统(10)，包括：

激光源(5902)，被配置成发射至少一个激光束；

空间光调制器(5910)，所述空间光调制器(5910)布置在所述激光源(5902)的激光路径中并且包括多个像素调制器；以及

调制器控制器(5914)，被配置成控制所述空间光调制器(5910)以逐像素地调制入射到所述空间光调制器(5910)上的激光来在所述LIDAR传感器系统(10)的视场(5912)中生成预定的激光束轮廓，

或者

LIDAR传感器系统(10)，包括：

传感器(52)，包括：

第一传感器像素(11620-1)，被配置成提供第一传感器像素信号(11622-1)；

第二传感器像素(11620-2)，被布置为距所述第一传感器像素(11620-1)一定距离并且被配置成提供第二传感器像素信号(11622-2)；

像素信号选择电路(11624)，被配置成：

根据所述第一传感器像素信号(11622-1)确定表示由光源(42)发射并由所述第一传感器像素(11620-1)接收的光信号(11612)的至少一个第一候选飞行时间的至少一个第一值；

根据所述第二传感器像素信号(11622-2)确定表示由光源(42)发射并由第二传感器像素(11620-2)接收的光信号(11612)的至少一个第二候选飞行时间的至少一个第二值；

验证所述至少一个第一值和所述至少一个第二值是否满足预定的符合准则，

或者

传感器模块(16702)，被配置成提供传感器数据；

数据压缩模块(16706)，被配置成压缩由所述传感器模块(16702)提供的所述传感器数据的至少一部分以生成压缩的传感器数据；以及

双向通信接口(16710)，被配置成：

提供所述压缩的传感器数据；以及

接收定义与所述压缩的传感器数据相关联的数据质量的信息；

其中，所述数据压缩模块(16706)还被配置成根据所接收的信息选择用于生成所述压缩的传感器数据的数据压缩特性，或者

LIDAR传感器系统(10)，包括：

传感器(52)，包括一个或多个光电二极管；

一个或多个处理器，被配置成：

对来自由所述一个或多个光电二极管接收的光信号的数字数据进行解码，所述数字数据包括用于认证另外的LIDAR传感器系统的认证数据；

使用所述数字数据的所述认证数据来认证所述另外的LIDAR传感器系统；

确定携载所述另外的LIDAR传感器系统(10)的对象的位置；以及

在考虑对象的位置的情况下控制发射器布置，

或者

LIDAR传感器系统(10)，包括：

传感器(52)；和

被配置成控制所述传感器(52)的传感器控制器(53)；

其中，所述传感器(52)包括：

多个光学部件(5100)，

其中，所述多个光学部件(5100)单片集成在作为公共载体(5102；5106)的所述载体(5102；5106)上；

其中，所述光学部件(5100)包括：

第一光电二极管(5110)，其在第一半导体结构中实现LIDAR传感器像素并且被配置成吸收第一波长区域中的接收光；

第二光电二极管(5120)，其在所述第一半导体结构上方的第二半导体结构中实现相机传感器像素并且被配置成吸收第二波长区域中的接收光；

互连层(5114)，包括被配置成电接触所述第二光电二极管(5120)的导电结构；

其中，所述第二波长区域的接收光具有比所述第一波长区域的接收光更短的波长，

或者

LIDAR传感器系统(10)，包括：

LIDAR传感器装置；和

耦合到所述LIDAR传感器装置的LIDAR控制和通信系统(70)；

其中，所述LIDAR传感器装置包括：

便携式壳体；

LIDAR发送部分(40)；

LIDAR接收部分(50)；

接口，其被配置成将所述LIDAR传感器装置连接到LIDAR传感器系统(10)的控制和通信系统(70)并且提供与所述控制和通信系统(70)的通信连接，

或者

LIDAR传感器系统(10)，包括：

光学部件(8900)；和

光源(42)，

其中，所述光学部件(8900)包括：

光学元件(8902)，所述光学元件(8902)具有第一主表面(8904)和与所述第一主表面(8904)相对的第二主表面(8906)；

形成在所述第一主表面(8904)上的第一透镜阵列(8908)；

和/或

形成在所述第二主表面(8906)上的第二透镜阵列(8910)；其中，所述光学元件(8902)具有在所述LIDAR传感器系统(10)的第一方向上的弯曲形状。

ACK ＝确认

ADAS ＝高级驾驶员辅助系统

ADB ＝自适应远光系统

AGV ＝自动导引车辆

AI ＝人工智能

APD ＝雪崩光电二极管

API ＝应用编程接口

APP ＝应用软件，特别是由用户下载至移动装置的应用软件

AR ＝增强现实

ASCII ＝美国信息交换标准代码

ASIC ＝专用集成电路

ASSP ＝专用标准产品

AV ＝自主车辆

BCU ＝车载控制系统

C2C ＝车对车

C2X ＝车对基础设施或车对环境

CCD ＝电荷耦合装置

CCTV ＝闭路电视

CD ＝致密盘

CD ＝碰撞检测

CDe ＝计算装置

CdTe ＝碲化镉

CIS ＝CMOS图像传感器

CMOS ＝互补金属氧化物半导体

CMYW ＝青色、品红色、黄色和白色

CU ＝通信单元/数据/装置

CYMG ＝青色、黄色、绿色和品红色

DLP ＝数字光处理

DMD ＝数字镜装置

DNL ＝深度神经元学习

DNN ＝深度神经网络

DOE ＝衍射光学元件

DRAM ＝动态随机存取存储器

DRL ＝日间行车灯

ECU ＝电子控制单元/车辆控制单元

FET ＝场效应晶体管

FOI ＝照明场

FOV ＝视场

FWHM ＝半高全宽

GNSS ＝全球导航卫星系统

GPS ＝全球定位系统

GUI ＝图形用户接口

HMI ＝人机交互

HUD ＝平视显示器

HVAC ＝加热、通风和空调

IC ＝集成电路

ID ＝标识

IMU ＝惯性测量单元(系统)

IoT ＝物联网

IR ＝红外辐射

ITO ＝铟锡氧化物

iTOF ＝间接TOF

LADAR ＝激光检测和测距

LAS ＝激光文件格式

LCD ＝液晶显示器

LED ＝发光二极管

LEDDAR ＝发光二极管检测和测距

LIDAR ＝光检测和测距

LPaaS ＝LiDAR平台即服务

MaaS ＝出行即服务

MEMS ＝微机电系统

ML ＝机器学习

MOSFET ＝金属氧化物半导体场效应晶体管

NFU ＝神经处理器单元

NIR ＝近红外

OPA ＝光学相控阵

PaaS ＝平台即服务

PCB ＝印刷电路板

PD ＝光电二极管

PEDOT ＝聚3,4-亚乙基二氧基噻吩

PIN ＝正本征负二极管

PWM ＝脉冲宽度调制

QR-Code ＝快速响应码

RADAR ＝无线电检测和测距

RAM ＝随机存取存储器

RGB ＝红绿蓝

RGBE ＝红、绿、蓝和翠绿

SAE ＝汽车工程师协会

SiPM ＝硅光电倍增管

SNR ＝信噪比

SOC ＝片上系统

SPAD ＝单光子雪崩二极管

TssS ＝运输即服务

TIA ＝跨阻抗放大器

TOF ＝飞行时间

TSV ＝硅通孔

UAV ＝无人驾驶飞行器

UI ＝用户界面

USB ＝通用串行总线

UV ＝紫外辐射

VCSEL ＝垂直腔面发射激光器

VECSEL ＝垂直外腔面发射激光器

VIS ＝可见光谱

VR ＝虚拟现实

WiFi ＝无线保真

WLAN ＝无线局域网

ZnS ＝硫化锌

fC ＝毫微微库仑

pC ＝皮库仑

fps ＝每秒帧数

ms ＝毫秒

ns ＝纳秒

ps ＝皮秒

μs ＝微秒

i.e. ＝即/换言之

e.g. ＝例如

10 LIDAR传感器系统

20 受控LIDAR传感器系统

30 LIDAR传感器装置

40 第一LIDAR感测系统

41 用于束操纵和控制的光扫描仪/致动器

42 光源

43 光源控制器/软件

50 第二LIDAR感测系统

51 用于束操纵和控制的检测光学器件/致动器

52 传感器或传感器元件

53 传感器控制器

60 LIDAR数据处理系统

61 高级信号处理

62 数据分析和计算

63 传感器融合及其他感测功能

70 控制和通信系统

80 光学器件

81 相机系统和相机传感器

82 相机数据和信号交换

90 LIDAR传感器管理系统

92 基本信号处理

VSPAD SPAD电势

3800 传感器部分

3802 传感器像素

3804 光班

3806 圆

3808 行选择信号

3810 行选择信号

3812 行选择信号

3814 列选择信号

3816 列选择信号

3818 列选择信号

3820 选择的传感器像素

3822 电源电压

3900 传感器部分

3902 行选择线

3904 列选择线

3906 列开关

3908 电源电压

3910 电源电压线

3912 列读出线

3914 收集读出线

3916 列读出开关

3918 列像素开关

3920 列像素读出开关

4002 列开关MOSFET

4004 列读出开关MOSFET

4006 列像素开关MOSFET

4008 列像素读出开关MOSFET

4100 传感器部分

4102 第一求和输出

4104 耦合电容器

4106 第二求和输出

4108 耦合电阻器

4200 记录场景

4202 中心区域

4204 边缘区域

4300 记录场景

4302 第一行

4304 第二行

4400 方法

4402 部分处理

4404 部分处理

4500 方法

4502 部分处理

4504 部分处理

5100 用于LIDAR传感器系统的光学部件

5102 器件层

5104 一个或更多个电子器件

5106 底部互连层

5108 一个或更多个电子触点

5110 第一光电二极管

5112 一个或更多个接触过孔

5114 中间互连/器件层

5116 一个或更多个另外的电子器件

5118 一个或更多个另外的电子触点

5120 第二光电二极管

5200 用于LIDAR传感器系统的光学部件

5202 一个或更多个微透镜

5204 填充材料

5206 过滤层

5208 过滤层的上(裸露)表面

5210 第一箭头

5212 第二箭头

5214 第三箭头

5250 波长/传输图

5252 传输特性

5300 用于LIDAR传感器系统的光学部件

5302 底镜

5304 顶镜

5400 用于LIDAR传感器系统的传感器的横截面图

5500 用于LIDAR传感器系统的传感器的俯视图

5502 红色像素过滤器部分

5504 绿色像素过滤器部分

5506 蓝色像素过滤器部分

5600 用于LIDAR传感器系统的传感器的俯视图

5602 矩形

5700 用于LIDAR传感器系统的传感器的俯视图

5702 红色像素过滤器部分

5704 黄色或橙色像素过滤器部分

5800 用于LIDAR传感器系统的光学部件

5802 反射器层

5804 第四箭头

5806 第五箭头

5808 以微机械方式限定的IR吸收器结构

15500 光学封装

15502 基板

15504 电容器

15504c 电容器

15506 开关

15506g 控制端子

15506s 开关

15508 激光二极管

15508d 激光二极管

15510 公共线路

15512 电源

15514 处理器

15602 印刷电路板

15604 第一电接触件

15606 第二电接触件

15608 端子

15700 光学封装

15702 基板

15702i 绝缘层

15702s 基底

15704 电容器

15706 开关

15708 激光二极管

15708a 有源层

15708o 光学结构

15710 印刷电路板

15712 接合线

15714 端子

15716 端子

15718 连接器结构

15718c 电接触件

15720 接合线

15722 接入线

15724 通孔。