探测模块、探测器和激光雷达制造技术

一种探测模块、探测器以及激光雷达，所述探测模块包括：感光阵列，所述感光阵列包括多个感光器件；微透镜阵列，所述微透镜阵列适宜于汇聚光线至所述感光阵列，所述微透镜阵列包括：多个微透镜单元，所述多个微透镜单元与所述多个感光器件一一对应；平行所述感光阵列表面的平面内，相邻两个所述微透镜单元的投影共用一条边界，每三条所述边界共用一个交点，能够有效提高填充系数，提高所述微透镜阵列对光线的汇聚能力，有利于探测能力的提高；而且这种设置方式还能够降低微透镜阵列的制备难度，能够有效提高良率，降低工艺成本。降低工艺成本。降低工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
探测模块、探测器和激光雷达


[0001]本技术涉及激光探测领域，特别涉及一种探测模块、探测器和激光雷达。

技术介绍

[0002]在遥感、气体检测、激光雷达等应用中，探测器的探测效率与系统性能有直接关系。单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)器件是一种高灵敏度的探测器件，能够探测极弱的光信号，比较适合上述应用。 SPAD器件的探测效率与感光区的面积占比成正相关，即SPAD的面积利用率越高，其探测效率就越高。
[0003]但是在实际应用中，由于电极、保护环等结构的存在，SPAD器件中非感光区域总会占用一定面积，导致SPAD器件的感光区域的面积利用率无法达到百分之百。另一方面，为了获得更高的阵列分辨率和动态范围，SPAD阵列中单个SPAD器件的尺寸越小越好。单个SPAD器件尺寸的减小会使感光区域和非感光区域的面积一起减小，如果非感光区域的面积无法进一步降低， SPAD的面积利用率会随着SPAD单元的尺寸缩小而降低，影响探测效率。
[0004]为了改善单元尺寸较小的SPAD阵列的探测效率，人们在SPAD阵列的光路中设置微透镜阵列。每个微透镜单元将光线汇聚至SPAD器件，提高SPAD 器件的感光区域接收到的光线的强度，从而在感光区大小保持不变的条件下等效地提高了探测效率。
[0005]但是即使设置了微透镜阵列，SPAD阵列的探测效率的提高依旧不甚理想。

技术实现思路

[0006]本技术解决的问题是提供一种探测模块、探测器和激光雷达，以进一步提高探测效率。
[0007]为解决上述问题，本技术提供一种探测模块，包括：
[0008]感光阵列，所述感光阵列包括多个感光器件；微透镜阵列，所述微透镜阵列适宜于汇聚光线至所述感光阵列，所述微透镜阵列包括：多个微透镜单元，所述多个微透镜单元与所述多个感光器件一一对应；平行所述感光阵列表面的平面内，相邻两个所述微透镜单元的投影共用一条边界，每三条所述边界共用一个交点。
[0009]可选的，平行所述感光阵列表面的平面内，所述微透镜单元的投影为六边形。
[0010]可选的，平行所述感光阵列表面的平面内，任一微透镜单元的投影中，任一边长与边长的平均值之间差值小于平均值的10％。
[0011]可选的，所述微透镜单元的投影为正六边形。
[0012]可选的，所述微透镜单元的投影的几何中心与所对应感光器件的感光区域相对准。
[0013]可选的，平行所述感光阵列表面的平面内，所述微透镜单元的投影的几何中心与所对应感光器件的感光区域的投影的几何中心之间的距离小于所述微透镜单元的投影的任一边长的20％。
[0014]可选的，所述微透镜单元包括：透镜部，所述微透镜阵列中，多个微透镜单元的透
镜部紧密排列以使所述微透镜阵列的填充系数大于60％。
[0015]可选的，垂直所述感光阵列表面的方向上，不同微透镜单元的尺寸的差值小于5微米。
[0016]可选的，垂直所述感光阵列表面的方向上，不同微透镜单元的尺寸相同。
[0017]可选的，相邻微透镜单元的中心间距在5微米至25微米范围内，其中，相邻微透镜单元的中心间距为平行所述感光阵列表面的平面内，相邻微透镜单元的投影的几何中心之间的距离。
[0018]可选的，所述微透镜单元的连续曲面的最大曲率半径为相邻微透镜单元的中心间距的0.5倍至1.5倍。
[0019]可选的，平行所述感光阵列表面的平面内，所述感光器件的感光区域的投影形状为矩形、六边形或圆形。
[0020]可选的，所述多个微透镜的单元沿相交的第一方向和第二方向呈阵列排布；所述第一方向与所述第二方向之间的夹角不等于90度。
[0021]可选的，平行所述感光阵列表面的平面内，所述感光器件的感光区域的边界与所述感光器件的边界之间的距离在0微米至5微米范围内。
[0022]可选的，所述感光器件为SPAD器件。
[0023]可选的，所述微透镜单元包括：透镜部，边缘位置的透镜部的厚度小于中心位置的透镜部的厚度。
[0024]可选的，每个微透镜单元还包括：连接部，所述连接部填充于相邻微透镜单元的透镜部之间。
[0025]可选的，所述透镜部的表面为连续曲面。
[0026]可选的，所述透镜部的表面包括：顶区，所述顶区位于所述透镜部厚度最大的位置，所述顶区的透镜部的表面为平行于所述感光阵列表面的平面。
[0027]可选的，所述透镜部的表面还包括：连接区，所述连接区包围所述顶区；所述连接区为连续曲面，或者所述连接区为多个平面相连的折面。
[0028]相应的，本技术还提供一种探测器，包括：探测模块，所述探测模块为本技术的探测模块。
[0029]此外，本技术还提供一种激光雷达，包括：探测器，所述探测器为本技术的探测器。
[0030]与现有技术相比，本技术的技术方案具有以下优点：
[0031]本技术技术方案中，平行所述感光阵列表面的平面内，相邻两个所述微透镜单元的投影共用一条边界，每三条所述边界共用一个交点。通过上述设置，能够有效提高填充系数，提高所述微透镜阵列对光线的汇聚能力，有利于探测能力的提高；而且这种设置方式还能够降低微透镜阵列的制备难度，能够有效提高良率，降低工艺成本。
附图说明
[0032]图1是一种分立型微透镜阵列的三维结构示意图；
[0033]图2是一种连续型微透镜阵列的三维结构示意图；
[0034]图3是另一种微透镜阵列的三维结构示意图；
[0035]图4是本技术探测模块一实施例的俯视结构示意图；
[0036]图5是图4所示探测模块实施例中所述感光阵列的俯视结构示意图；
[0037]图6是图4所示探测模块实施例中所述微透镜阵列的三维结构示意图；
[0038]图7是图4所示探测模块实施例中所述微透镜阵列的俯视结构示意图；
[0039]图8是图7所示探测模块实施例中所述微透镜阵列沿A1A2线的剖面结构示意图；
[0040]图9是本技术探测模块另一实施例中所述微透镜阵列的俯视结构示意图；
[0041]图10是图9所示探测模块实施例中所述微透镜阵列中沿点划线B1B2的剖面结构示意图；
[0042]图11是本技术探测模块另一实施例中所述微透镜阵列内一个微透镜单元的剖面结构示意图；
[0043]图12是形成本技术探测模块一实施例中所述微透镜阵列过程的示意图；
[0044]图13是本技术探测模块一实施例中所述微透镜阵列内一个微透镜单元的侧视结构示意图；
[0045]图14是本技术探测模块另一实施例中所述微透镜阵列的三维结构示意图；
[0046]图15是图14所示探测模块实施例中所述微透镜阵列的俯视结构示意图。
[0047]图16是本技术探测模块相邻透镜部之间间隔为1μm时蜂窝状微透镜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种探测模块，其特征在于，包括：感光阵列，所述感光阵列包括多个感光器件；微透镜阵列，所述微透镜阵列适宜于汇聚光线至所述感光阵列，所述微透镜阵列包括：多个微透镜单元，所述多个微透镜单元与所述多个感光器件一一对应；平行所述感光阵列表面的平面内，相邻两个所述微透镜单元的投影共用一条边界，每三条所述边界共用一个交点。2.如权利要求1所述的探测模块，其特征在于，平行所述感光阵列的平面内，所述微透镜单元的投影为六边形。3.如权利要求2所述的探测模块，其特征在于，平行所述感光阵列表面的平面内，任一微透镜单元的投影中，任一边长与边长的平均值之间差值小于平均值的10％。4.如权利要求2或3所述的探测模块，其特征在于，所述微透镜单元的投影为正六边形。5.如权利要求1所述的探测模块，其特征在于，所述微透镜单元的投影的几何中心与所对应感光器件的感光区域相对准。6.如权利要求5所述的探测模块，其特征在于，平行所述感光阵列表面的平面内，所述微透镜单元的投影的几何中心与所对应感光器件的感光区域的投影的几何中心之间的距离小于所述微透镜单元的投影的任一边长的20％。7.如权利要求1所述的探测模块，其特征在于，所述微透镜单元包括：透镜部，所述微透镜阵列中，多个微透镜单元的透镜部紧密排列以使所述微透镜阵列的填充系数大于60％。8.如权利要求1所述的探测模块，其特征在于，垂直所述感光阵列表面的方向上，不同微透镜单元的尺寸的差值小于5微米。9.如权利要求8所述的探测模块，其特征在于，垂直所述感光阵列表面的方向上，不同微透镜单元的尺寸相同。10.如权利要求1所述的探测模块，其特征在于，相邻微透镜单元的中心间距在5微米至25微米范围内，其中，相邻微透镜单元的中心间距为平行所述感光阵列表面的平面内，相邻微透镜单元的投影的几何中心...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈垚江，陈杰，刘颖彪，吴攸，向少卿，
申请(专利权)人：上海禾赛科技有限公司，
类型：新型
国别省市：