本发明专利技术实施例提供了一种光接收装置，包括：光电探测器，以及多个匀光单元；其中：所述光电探测器包括多个像素，每个像素包括多个像元，所述像元用于将接收的光信号转换为电信号；每个所述匀光单元对应所述光电探测器的至少一个像素，用于将接收的入射光束扩散至对应的所述至少一个像素包含的多个像元上。这种光接收装置可应用在激光雷达系统中。本发明专利技术实施例的方案增大了探测器和激光雷达系统的动态范围，提高了探测效率。提高了探测效率。提高了探测效率。
【技术实现步骤摘要】
光接收装置及激光雷达系统
[0001]本专利技术涉及光探测领域，尤其涉及一种光接收装置，以及激光雷达系统。
技术介绍
[0002]光电探测器可应用于很多领域，例如可应用在激光雷达系统的接收装置中。激光雷达(light detection and ranging,LiDAR)系统的工作原理是，向设定区域发射特定频率的激光束，激光飞行过程中遇到物体，在其表面发生反射，其中部分激光反射到雷达的接收装置形成回波。激光雷达接收装置将收到的回波信号与发射信号进行比较，以获得物体的相关信息，如距离、角度、反射率等。
[0003]光电探测器有多种，例如雪崩光电二极管(Avalanche Photo Diode，APD)、单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode，SPAD)、硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier，SiPM)等。其中，硅光电倍增管SiPM由工作在盖革模式的雪崩二极管阵列组成，包括多个像素的光子计数器。一个像素内包含有很多个独立感光单元，称为像元(cell)，多个感光单元的响应信号通过共用输出通道进行累加输出。SiPM具有灵敏度高、偏置电压低、结构紧凑等特点。
[0004]用SiPM作为光接收探测器时，由于接收的光信号被接收镜头汇聚，汇聚后的光信号入射在SiPM感光面像素的一小部分上，导致探测器的动态范围小，探测效率低。
技术实现思路
[0005]本专利技术实施例提供一种光接收装置及激光雷达系统，增大了探测器和激光雷达系统的动态范围，提高了探测效率。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种光接收装置，包括：光电探测器，以及多个匀光单元；其中光电探测器包括多个像素，每个像素包括多个像元，像元用于将接收的光信号转换为电信号；每个匀光单元对应光电探测器的至少一个像素，用于将接收的入射光束扩散至对应的至少一个像素包含的多个像元上。匀光单元将入射光扩散到多个像元上，使得整个探测器的动态范围增大，提高了探测效率。
[0007]在一个可能的设计中，匀光单元包括匀光镜体，匀光镜体的侧壁镀有反射膜，使接收到的光束扩散至光电探测器的至少一个像素包含的多个像元上。匀光镜体的使用使得入射光能均匀扩散到出光面。
[0008]在一个可能的设计中，匀光镜体的长度L满足条件：L≥d/(2*tan(θ/2))；其中，d为匀光镜体通光横截面的短边的长度，θ为光束进入镜体时的发散角。这样的尺寸特性提高了扩散的效果。
[0009]在一个可能的设计中，匀光单元还包括扩散片，设置于匀光镜体的入射面之前；扩散片用于将接收到的入射光束扩散输出到匀光镜体的入射面。这样进一步提高了匀光的效果。
[0010]在一个可能的设计中，匀光单元还包括微透镜，设置于匀光单元的入射面；微透镜
用于将接收的入射光束汇聚到扩散片或匀光镜体的入光面。微透镜的使用扩大了入射光的入射角。
[0011]在一个可能的设计中，匀光单元中的各部件之间通过光敏胶粘接的方式连接。光明胶的使用减小了入射光的能量损失。
[0012]在一个可能的设计中，光电探测器为硅光电倍增管SiPM。硅光电倍增管SiPM的使用使得探测器具有更高的灵敏度。
[0013]在一个可能的设计中，多个匀光单元由结构件箍抱固定，提高了光接收装置的耐用性。
[0014]在一个可能的设计中，匀光单元对应多个像素，多个匀光单元为一个内部无隔离的棱镜体，形成行布局、列布局或者异形布局，从而使得光接收装置的应用场景更加广泛。
[0015]在一个可能的设计中，匀光单元的出光端面与探测器像素中光敏面尺寸相同，减少了入射光能量损耗。
[0016]第二方面，本专利技术实施例提供了一种激光雷达系统，包括光源、扫描器、接收镜头、前述的光接收装置，以及处理器；其中，光源用于输出激光束；扫描器用于在设定区域内进行扫描；接收镜头用于将物体反射的回波光信号汇聚到光接收装置中；光接收装置用于将回波光信号转换为回波电信号；处理器用于分析回波电信号，并控制光源、扫描器、和光接收装置。这种激光雷达系统动态范围大，探测效率高。
[0017]第三方面，本专利技术实施例提供了一种检测方法，应用于上述激光雷达系统，包括：向光源输出控制信号，驱动光源输出激光光束；向扫描器输出控制信号，驱动扫描器按照设定的模式进行扫描；接收光接收装置输出的回波信号，进行处理，获得回波对应物体信息。这样，增大了检测的动态范围，提高了探测效率。
附图说明
[0018]图1为本专利技术实施例提供的一种激光雷达系统结构示意图；
[0019]图2为本专利技术实施例提供的一种SiPM探测器感光面示意图；
[0020]图3为本专利技术实施例提供的匀光单元与SiPM探测器关系示意图；
[0021]图4为本专利技术实施例提供的匀光单元与SiPM探测器贴合示意图；
[0022]图5为本专利技术实施例提供的匀光单元结构示意图；
[0023]图6为本专利技术实施例提供的匀光镜体的光线反射示意图；
[0024]图7为本专利技术实施例提供的匀光单元由结构件箍抱固定示意图；
[0025]图8为本专利技术实施例提供的一种扫描检测方法的示意图；
[0026]图9为本专利技术实施例提供的匀光镜体合并的示意图；
[0027]图10为本专利技术实施例提供的柱状微透镜的立体示意图；
[0028]图11为本专利技术实施例提供的探测器光敏面之间存在边缘沟槽示意图；
[0029]图12为本专利技术实施例提供的图11对应的匀光单元的结构示意图；
[0030]图13为本专利技术实施例提供的不包括匀光镜体的光接收装置的光路示意图；
[0031]图14为本专利技术实施例提供的图13对应的回波光子接收示意图；
[0032]图15为本专利技术实施例提供的包括匀光镜体的光接收装置的光路示意图；
[0033]图16为本专利技术实施例提供的图15对应的回波光子接收示意图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0035]本专利技术实施例提供一种光接收装置，以及应用该光接收装置的激光雷达系统。如图1所示，激光雷达系统10包括：光源101、扫描器102、接收镜头103、光接收装置104和处理器105组成。
[0036]光源101用于输出激光束。
[0037]扫描器102用于在设定区域内进行二维扫描。
[0038]接收镜头103用于将物体11反射的回波光信号汇聚到光接收装置104中。
[0039]光接收装置104用于将回波光信号转换为回波电信号。
[0040]处理器105用于控制光源101、扫描器102、光接收装置104，并分析回波电信号获取物体11的相关参数。二维扫描完成后，处理器105最终分析获得点云图像。
[0041]光接收装置104包括光电探测器，光电探测器可以是硅光电倍增管SiPM。SiPM包括本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种光接收装置，其特征在于，包括：光电探测器，以及多个匀光单元；其中：所述光电探测器包括多个像素，每个像素包括多个像元，所述像元用于将接收的光信号转换为电信号；每个所述匀光单元对应所述光电探测器的至少一个像素，用于将接收的入射光束扩散至对应的所述至少一个像素包含的多个像元上。2.如权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，所述匀光单元包括匀光镜体；所述匀光镜体的侧壁镀有反射膜，使接收到的光束扩散至所述光电探测器的至少一个像素包含的多个像元上。3.如权利要求1所述的光接收装置，其特征在于，所述匀光镜体的长度L满足条件：L≥d/(2*tan(θ/2))；其中，d为匀光镜体通光横截面的短边的长度，θ为光束进入镜体时的发散角。4.如权利要求2或3所述的光接收装置，其特征在于，所述匀光单元还包括扩散片，设置于所述匀光镜体的入射面之前；所述扩散片用于将接收到的入射光束扩散输出到所述匀光镜体的入射面。5.如权利要求2-4任一项所述的光接收装置，其特征在于，所述匀光单元还包括微透镜，设置于所述匀光单元的入射面；所述微透镜用于将接收的入射光束汇聚到所述扩散片或所述匀光镜体的入光面。6.如权利要求1-5任一项所述的光接收装置，其特征在于，所述匀光单元中的各部件之间通过光敏胶粘接的...
【专利技术属性】
技术研发人员：安凯，周熠伦，丁云，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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