使用波导和孔径的激光雷达接收器制造技术

本公开涉及使用孔径限制光检测器的噪声。一个示例实现包括系统。所述系统包括相对于场景设置的透镜。所述透镜聚焦来自所述场景的光。所述系统还包括限定孔径的不透明材料。所述系统还包括具有第一侧的波导，所述波导接收由所述透镜聚焦并通过所述孔径透射的光。所述波导将所接收的光引导至与所述第一侧相对的所述波导的第二侧。所述波导具有在所述第一侧和所述第二侧之间延伸的第三侧。所述系统还包括反射镜，所述反射镜将所引导的光反射至所述波导的第三侧。所述系统还包括光检测器阵列，其检测从所述第三侧传播出的反射光。

Lidar receiver using waveguide and aperture

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用波导和孔径的激光雷达接收器相关申请的交叉引用本申请要求于2017年8月1日提交的美国专利申请No.15/665,796的优先权，并据此全文以引用方式并入文本。
技术介绍
除非本文另有说明，否则本部分中描述的材料在本申请中不是权利要求的现有技术，并且不因包括在本部分中而被承认为现有技术。光检测器，诸如光电二极管、单光子雪崩二极管(SPAD)或其它类型的雪崩光电二极管(APD)，可以用于检测施加在其表面上的光(例如，通过输出对应于光强度的电信号，诸如电压或电流)。许多类型的此种设备由半导体材料制成，诸如硅。为了在相当大的几何面积上检测光，可以将多个光检测器排列成并联连接的阵列。这些阵列有时被称为硅光电倍增器(SiPM)或多像素光子计数器(MPPC)。上述一些装置对相对较低的光强度敏感，从而提高了它们的检测质量。然而，这可能也导致上述布置不成比例地容易受到不利背景效应的影响(例如，来自外部源的外来光可能影响光检测器的测量)。
技术实现思路
在一个示例中，系统包括透镜，该透镜相对于场景设置的并且配置成聚焦来自场景的光。系统还包括限定孔径的不透明材料。系统还包括具有第一侧的波导，该波导接收由透镜聚焦并通过孔径透射的光。波导将接收到的光引导至与第一侧相对的波导的第二侧。波导具有在第一侧和第二侧之间延伸的第三侧。系统还包括沿着引导光的传播路径设置的反射镜。反射镜将引导光反射到波导的第三侧。系统还包括光检测器阵列，其检测从波导的第三侧传播出的反射光。在另一个示例中，一种方法包括经由相对于场景设置的透镜聚焦来自场景的光。方法还包括通过限定在不透明材料内的孔径透射聚焦的光。方法还包括在波导的第一侧处接收通过孔径透射的聚焦的光。方法还包括通过波导将接收光引导至波导的第二侧。方法还包括经由反射镜将引导光反射至波导的第三侧。第三侧在第一侧和第二侧之间延伸。方法还包括在光检测器阵列处检测从波导的第三侧传播出的反射光。在又一个示例中，光检测和测距(LIDAR)设备包括照亮场景的激光雷达发射器。光检测和测距设备还包括激光雷达接收器，其接收由场景内的一个或多个物体反射的光。激光雷达接收器包括聚焦来自场景光线的透镜。激光雷达接收器还包括限定孔径的不透明材料。激光雷达接收器也包括具有第一侧的波导，该波导接收由透镜聚焦并通过孔径透射的光。波导将接收到的光引导至与第一侧相对的波导的第二侧。波导具有在第一侧和第二侧之间延伸的第三侧。激光雷达接收器还包括沿着引导光的路径设置的反射镜。反射镜将引导光反射到波导的第三侧。激光雷达接收器还包括光检测器阵列，其检测由反射镜反射并从波导的第三侧传播出的光。在又一示例中，系统包括用于经由相对于场景设置的透镜聚焦来自场景的光的装置。系统还包括用于通过限定在不透明材料内的孔径透射聚焦的光的装置。系统也包括用于在波导的第一侧处接收通过孔径透射的聚焦的光的装置。系统还包括用于通过波导将接收光引导至波导的第二侧的装置。系统也包括用于经由反射镜将引导光反射至波导的第三侧的装置。第三侧在第一侧和第二侧之间延伸。系统还包括用于在光检测器阵列处检测从波导的第三侧传播出的反射光的装置。前述
技术实现思路
仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了上文描述的说明性方面、实施例以及特征之外，通过参考附图以及以下详细描述，其它方面、实施例以及特征将变得显而易见。附图说明图1A是根据示例实施例的包括孔径的噪声限制系统的图示。图1B是图1A的系统的另一个图示。图2A是根据示例实施例的激光雷达设备的简化框图。图2B示出了图2A的激光雷达设备的透视图。图3A是根据示例实施例的包括孔径和波导的噪声限制系统的图示。图3B示出了图3A的系统的横截面视图。图4A示出了根据示例实施例的包括多个波导的噪声限制系统的局部顶视图。图4B示出了图4A的系统的横截面视图。图4C示出了图4A的系统的另一个横截面视图。图5是根据示例实施例的方法的流程图。具体实施方式本文描述的任何示例实施例或特征不必被解释优选或有利于其它实施例或特征。本文描述的示例实施例不旨在为限制性的。容易理解的是，所公开实现的某些方面可以以多种不同的配置来布置和组合。此外，附图中所示的特定布置不应视为限制性的。应当理解，其它实现可以或多或少地包括给定附图中所示的每个元件。另外，可以组合或省略一些示出的元件。类似地，示例实施例可以包括附图中未示出的元件。I.概述示例实现可以涉及用于减少施加到光检测器阵列上的背景光的设备、系统和方法。阵列中的光检测器可能正在感应来自场景的光。例如，光检测器可以是光检测和测距(LIDAR)设备的感测组件。一个示例系统包括透镜。透镜可以用于聚焦来自场景的光。然而，透镜也可以聚焦系统不希望观察到的背景光(例如，阳光)。为了选择性地过滤光(即，将背景光与对应于场景内的信息的光分开)，可以将不透明的材料(例如，选择性蚀刻的金属、部分被掩模覆盖的玻璃基板等)放置在透镜后面。在各种实施例中，不透明材料可以成形为板状、片材状或其它各种形状。在不透明材料内，可以限定孔径。通过这种布置，可以选择由透镜聚焦的光的一部分或全部光以用于透射通过孔径。在通过孔径透射的光的传播方向上，系统可以包括具有第一侧(例如，与孔径等相邻)和与第一侧相对的第二侧的波导。系统还可以包括光检测器(例如SPAD)的阵列，其布置在波导的第三侧上或以其它方式邻近于波导的第三侧。例如，第三侧可以沿着引导方向从第一侧延伸到第二侧，在引导方向中，波导在其中将光的传播导向至第二侧的。此外，光检测器阵列可以定位成与第三侧相邻，以检测传播通过波导的第三侧的光。作为示例，系统可以包括沿着在波导内部传播的引导光的传播路径的反射镜。此外，反射镜可以朝着波导的第三侧倾斜。例如，波导的第二侧可以朝向第三侧倾斜(例如，歪斜)，并且反射镜可以沿着第二侧设置(例如，施加到第二侧的反射材料涂层)。因此，例如，反射镜可以将引导的光(或其一部分)朝向与光检测器阵列相邻的第三侧的特定区域反射，并且反射光可以通过特定区域朝向光检测器阵列传播。因为沿着波导的长度引导来自孔径的光，所以能够装配到检测区域(例如，邻近于第三侧)的光检测器的数量可以大于可以装配在孔径的横截面面积中的光检测器的数量。这可能是由于：与沿着光检测器阵列相邻的波导第三侧的特定区域相比，光在孔径处更紧密地聚焦，并因此具有更小的横截面积。其它示例实现也是可能的，并且在本文的示例实施例内进行了更详细的描述。II.示例系统和设备图1A是根据示例实施例的包括孔径的噪声限制系统100的图示。如图所示，系统100包括光检测器阵列110(例示为检测器112和114)，限定在不透明材料120内的孔径122以及透镜130。系统100可以测量场景内的物体104反射或散射的光102。光102也可以至少部分地来自背景源。在一些示例中，可以将系统100纳入光检测和测距(LIDAR)设备中。例如，激光雷达设备可以用于自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，其包括：/n透镜，其相对于场景设置，其中所述透镜聚焦来自所述场景的光；/n不透明材料，其限定孔径；/n波导，其具有第一侧，所述第一侧接收由所述透镜聚焦并透射通过所述孔径的光，其中所述波导将所接收的光引导至与所述第一侧相对的所述波导的第二侧，并且其中所述波导具有在所述第一侧和所述第二侧之间延伸的第三侧；/n反射镜，其沿着所引导的光的路径设置，其中所述反射镜将所引导的光反射至所述波导的第三侧；以及/n光检测器阵列，其检测从所述波导的第三侧传播出的反射光。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170801 US 15/665,7961.一种系统，其包括：
透镜，其相对于场景设置，其中所述透镜聚焦来自所述场景的光；
不透明材料，其限定孔径；
波导，其具有第一侧，所述第一侧接收由所述透镜聚焦并透射通过所述孔径的光，其中所述波导将所接收的光引导至与所述第一侧相对的所述波导的第二侧，并且其中所述波导具有在所述第一侧和所述第二侧之间延伸的第三侧；
反射镜，其沿着所引导的光的路径设置，其中所述反射镜将所引导的光反射至所述波导的第三侧；以及
光检测器阵列，其检测从所述波导的第三侧传播出的反射光。


2.如权利要求1所述的系统，其中所述反射镜相对于所述波导的第一侧以偏移角倾斜。


3.如权利要求1所述的系统，其中所述波导的第二侧朝向所述第三侧倾斜，并且其中所述反射镜沿着所述波导的第二侧设置。


4.如权利要求1所述的系统，还包括：
第一基板，其中所述波导的第三侧沿着所述第一基板的表面设置；
第二基板；以及
粘合剂，其包围所述波导，其中所述粘合剂将所述第一基板联接到所述第二基板。


5.如权利要求4所述的系统，其中所述波导包括折射率大于所述粘合剂的给定折射率的光致抗蚀剂材料。


6.如权利要求4所述的系统，其中所述粘合剂还将所述不透明材料联接到所述第一基板和所述第二基板。


7.如权利要求6所述的系统，还包括：
第三基板，其设置在所述不透明材料上并位于所述不透明材料和所述透镜之间，其中所述粘合剂延伸穿过由所述不透明材料限定的所述孔径，以将所述第三基板与所述第一基板和所述第二基板联接。


8.如权利要求7所述的系统，还包括：
滤光器，其设置在所述第三基板上，其中所述滤光器衰减朝向所述孔径传播的聚焦光。


9.如权利要求4所述的系统，还包括：
第二孔径，其由所述不透明材料限定，其中所述波导是第一波导；
第二波导，其设置在所述第一基板上，其中所述第二波导接收并引导透射通过所述第二孔径的聚焦光的一部分，并且其中所述粘合剂还围绕所述第二波导；
第二反射镜，其将所述光的所引导部分反射出所述第二波导；以及
第二光检测器阵列，其检测从所述第二波导传播出的反射光。


10.一种方法，其包括：
经由相对于场景设置的透镜聚焦来自所述场景的光；
通过限定在不透明材料内的孔径透射聚焦光；
在波导的第一侧处接收通过所述孔径透射的所述聚焦光；
通过所述波导将所接收的光引导至所述波导的第二侧；
经由反射镜将引导光反射至所述波导的第三侧，其中所述第三侧在所述第一侧和所述第二侧之间延伸；以及
在光检测器阵列处检测从所述波导的第三侧传播出的反射光。


11.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：Py德罗兹，DN哈钦森，RH谢泼德，
申请(专利权)人：伟摩有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US