一种激光雷达的接收组件及激光雷达的制作方法

1.本技术涉及雷达领域，具体而言，涉及一种激光雷达的接收组件及激光雷达。


背景技术：

2.随着自动驾驶概念的兴起，作为l3级别以上自动驾驶不可或缺的器件，激光雷达开始陆续量产上车。目前主流的测远雷达结构多为半固态激光雷达，为了获得垂直方向上的高分辨率，一般堆叠多个探测器进行视场拼接，或者在垂直方向加入扫描机构等方法，这些方法不可避免的会加高雷达系统高度，布置在车顶时会形成区别于车身蒙皮的明显异形，加大车身风阻系数，破坏车身外观线条流畅性与整体的美观性，影响汽车性能与消费者观感。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供一种激光雷达的接收组件及激光雷达，以至少部分改善上述问题。
4.为了实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案如下：
5.第一方面，本技术实施例提供一种激光雷达的接收组件，所述接收组件包括：接收透镜、光波导阵列以及探测器，所述探测器包括m个探测单元，所述光波导阵列包括n个入射端和m个出射端，所述入射端位于所述接收透镜的焦平面上，每个探测单元位于对应的一个所述出射端上；
6.n个所述入射端垂直于激光雷达的安装平面排列，m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。
7.可选地，所述光波导阵列在所述出射端一侧的面积大于或等于在所述入射端一侧的面积。
8.可选地，n个所述入射端的排列间隔小于预设的间隔阈值。
9.可选地，每一个所述入射端的接收面积小于或等于单个的所述探测单元的物理尺寸。
10.可选地，当n个所述入射端为线形排列，n等于m，且大于或等于2时，所述光波导阵列包括n个光波导通道，所述n个光波导通道基于目标位置进行扭转，m个所述出射端扭转到与所述目标位置的高度齐平，以使m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。
11.可选地，所述目标位置为n个所述入射端的几何中心。
12.可选地，当n个所述入射端为线形排列，n等于m，且大于或等于2时，所述光波导阵列包括n个光波导通道，所述n个光波导通道从下至上依次进行翻折，以使翻折后的m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。
13.可选地，所述翻折的角度为90度。
14.可选地，当n个所述入射端为线形排列，n等于k*m，且m和k均大于或等于2时，n个所述入射端按照间隔离度被划分为m组，每一组所述入射端分别对应一个所述出射端，m组所
述入射端通过扭转和/或翻折的方式进行调整，以使m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。
15.可选地，当n个所述入射端为面形排列，n等于q*m，且m和q均大于或等于2时，n个所述入射端按照饱和度q被划分为m组，每一组所述入射端分别对应一个所述出射端，m组所述入射端通过扭转和/或翻折的方式进行调整，以使m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。
16.可选地，所述光波导阵列的材料为玻璃或塑料。
17.可选地，所述光波导阵列中的光波导通道的几何形状为多边形或圆形。
18.可选地，所述探测单元采用单光子雪崩二极管。
19.第二方面，本技术实施例提供一种激光雷达，所述激光雷达包括权上述的接收组件。
20.相对于现有技术，本技术实施例所提供的一种激光雷达的接收组件及激光雷达，接收组件包括：接收透镜、光波导阵列以及m个探测单元，光波导阵列包括n个入射端和m个出射端，入射端位于接收透镜的焦平面上，每个探测单元位于对应的一个出射端上；n个入射端垂直于激光雷达的安装平面排列，m个出射端平行于激光雷达的安装平面排列。通过光波导的扭转将垂直视场信号转换至水平方向，且焦平面像高远小于探测器靶面整体宽度，实现对接收组件高度的压缩。
21.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
23.图1为本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之一；
24.图2本技术实施例提供的图1对应的光波导阵列的结构示意图；
25.图3为本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之二；
26.图4为本技术实施例提供的图3对应的光波导阵列的结构示意图；
27.图5本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之三；
28.图6本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之四；
29.图7本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之五。
30.图中：100-接收透镜；200-光波导阵列；201-入射端；202-出射端；300-探测器。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
32.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
33.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
35.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
36.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
37.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
38.当下市场对激光雷达小型化紧凑化的需求愈发凸显，为了满足这一需求，本技术方案通过引入光波导结构，使rx(接收端)脱离探测器物理尺寸现在，使rx体积小型化，为扁平化封装的激光雷达提供了rx解决方案，还可以通过复用传感器可节省器件，提高传感器动态范围。本技术方案提供的激光雷达的接收组件，可以获得等效多线的垂直视场以及高分辨率，能适配多种tx及扫描方案，实现雷达对于汽车的保形隐形。
39.具体地，请参考图1和通2，图1为本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之一，图2为本技术实施例提供的图1对应的光波导阵列的结构示意图。如图1所示，激光雷达的接收组件包括：接收透镜100、光波导阵列200以及探测器300，探测器300包括m个探测单元(图中未示出)。如图2所示，光波导阵列200包括n个入射端201和m个出射端202，入射端201位于接收透镜100的焦平面上，每个探测单元位于对应的一个出射端202上。其中，n和m为正整数，m小于或等于n。每一个入射端201通过一个光波导通道连接至对应的出射端202，同一个出射端202可同时连接多个入射端201，也可以仅连接一个入射端201。
40.接收透镜100配置成可接收并会聚激光雷达的回波，入射端201配置成可接收经接收透镜100会聚的回波并将回波耦入光波导阵列200中。每个探测单元位于对应的一个出射
端202上，出射端202可以将回波传递给对应的探测单元，从而构成多个接收通道。
41.请继续参考图1和图2，n个入射端201垂直于激光雷达的安装平面排列，m个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。
42.应理解，m个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列，对应的m个探测单元平行于激光雷达的安装平面排列，通过光波导的扭转将垂直视场信号转换至水平方向，且焦平面像高远小于探测器靶面整体宽度，实现对rx高度的压缩。需要说明的是，因为平行排列，即使选择体积大的、数量多的探测单元也可以保障高度不超出范围，有利于实现扁平化封装。
43.综上所述，本技术实施例提供了一种激光雷达的接收组件，接收组件包括：接收透镜、光波导阵列以及m个探测单元，光波导阵列包括n个入射端和m个出射端，入射端位于接收透镜的焦平面上，每个探测单元位于对应的一个出射端上；n个入射端垂直于激光雷达的安装平面排列，m个出射端平行于激光雷达的安装平面排列。通过光波导的扭转将垂直视场信号转换至水平方向，且焦平面像高远小于探测器靶面整体宽度，实现对rx高度的压缩。
44.请继续参考图1和图2，在一种可能的实现方式中，光波导阵列200在出射端202一侧的面积大于或等于在入射端201一侧的面积。
45.应理解，通过减少入射端201的面积，进一步降低入射端面阵列的高度，有利于实现扁平化，通过增大出射端202的面积可以布置更大的探测单元，增加探测精度。
46.在一种可能的实现方式中，n个入射端201的排列间隔小于预设的间隔阈值。
47.其中，排列间隔是指任意相邻的两个入射端201之间的间隔，通过间隔阈值的限定可以布置上避免造成接收端波导间隔部分的回波信号丢失，降低光束传输过程中存在漏光损耗风险。同时，在出射端202角度转换后，造成接收组件高度限制的主要原因就是入射端201阵列的高度，通过缩小间隔，可以进一步降低其高度，有利于实现扁平化封装。
48.在一种可能的实现方式中，每一个入射端201的接收面积小于或等于单个的探测单元的物理尺寸。
49.应理解，通过减少入射端201的面积，进一步降低入射端201的阵列的高度，有利于实现扁平化。
50.应理解，在本技术方案中，通过对接收透镜100的rx像面进行视场分区，使用光波导接收各分区能量传输至探测器表面，可使rx的像面大小缩小为探测器物理尺寸的三分之一甚至五分之一，脱离探测器物理尺寸大小限制。
51.请继续参考图1和图2，当n个入射端201为线形排列，n等于m，且大于或等于2时，光波导阵列200包括n个光波导通道，n个光波导通道基于目标位置进行扭转，m个出射端202扭转到与目标位置的高度齐平，以使m个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。
52.可选地，目标位置为n个入射端201的几何中心，例如n个入射端201的中间位置。当然地，目标位置还可以是n个入射端201的底部位置。
53.在一种可能的实现方式中，当n个入射端201为线形排列，n等于m，且大于或等于2时，光波导阵列200包括n个光波导通道，n个光波导通道从下至上依次进行翻折，以使翻折后的m个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。具体地，请参考图3和图4，图3为本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之二，图4为本技术实施例提供的图3对应的光波导阵列的结构示意图。如图3和图4所示，通过翻折后，m个出射端202平行于激光雷达的安
装平面排列，即m个探测单元平行于激光雷达的安装平面排列，有利于实现扁平化。
54.在一种可能的实现方式中，翻折的角度为90度。
55.在一种可能的实现方式中，当n个入射端201为线形排列，n等于k*m，且m和k均大于或等于2时，n个入射端201按照间隔离度被划分为m组，每一组入射端201分别对应一个出射端202，m组入射端201通过扭转和/或翻折的方式进行调整，以使m个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。请参考图5，图5为本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之三。m组入射端201对的光波导通道通过扭转和/或翻折的方式进行调整，并在出射端进行聚合，聚合为m个出射端202，m个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。
56.在图5所示的方案中，多个入射端201共用一个出射端202对应的探测单元，探测单元工作面可以做大，减少器件的同时可极大提高探测单元的动态响应范围。应理解，n个入射端201按照间隔离度被划分为m组，间隔离度可以为m，即任意相邻的m个入射端不属于同一组。如图5所示，当只有2个出射端202时，n个入射端201交替划分为两组，通过扭转和/或翻折的方式进行调整，以使2个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。
57.在一种可能的实现方式，n个入射端201共用一个出射端，请参考图6，图6为本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之四。参考图1和图3，同样地，可以通过扭转和/或翻折的方式进行调整光波导通道，以使出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。
58.请参考图7，图7为本技术实施例提供的一种接收组件的结构示意图之五。在一种可能的实现方式中，当n个入射端201为面形排列，n等于q*m，且m和q均大于或等于2时，n个入射端201按照饱和度q被划分为m组，即相邻的q个入射端201属于同一组，每一组入射端201分别对应一个出射端202，m组入射端201通过扭转和/或翻折的方式进行调整，以使m个出射端202平行于激光雷达的安装平面排列。
59.应理解，在本技术方案中，光波导阵列200中的光波导通道通过不同的排布方式实现转置，将rx探测器垂直方向的高度转换为水平方向的宽度或平行于底面的面状展开，实现rx高度的压缩；rx焦平面位置为光波导阵列200的接收端(入射端)，探测器靶面位置为光波导阵列200的出射端，光波导阵列200的出射端数量与探测器300中的探测单元(宏像素)数量对应，光波导阵列200的接收端小于或等于出射端，接收端与出射端数量可以为n对一、n对二
……
n对n等匹配方式，n视场分区数量，范围为1-512，在光束传递过程中实现匀光效果，提高探测器动态范围。在本技术方案中还可以通过复用探测单元，降低硬件成本。
60.可选地，光波导阵列200的材料为玻璃或塑料。光波导形貌非固定，还可以为光纤密排，光纤束熔融拉锥等方式，可更为灵活的实现方向转置。
61.可选地，光波导阵列200中的光波导通道的几何形状为多边形或圆形。其中，多边形可为正方形、矩形、六边形、八边形。
62.可选地，探测单元采用单光子雪崩二极管。
63.在本技术实施例提供的激光雷达中，雷达的发射组件(tx)端可通过扫描分时打点，或采用线光斑同时打点，降低相邻视场信号串扰。
64.本技术实施例还提供了一种激光雷达，激光雷达包括上述的接收组件。
65.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
66.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

技术特征：
1.一种激光雷达的接收组件，其特征在于，所述接收组件包括：接收透镜、光波导阵列以及探测器，所述探测器包括m个探测单元，所述光波导阵列包括n个入射端和m个出射端，所述入射端位于所述接收透镜的焦平面上，每个探测单元位于对应的一个所述出射端上；n个所述入射端垂直于激光雷达的安装平面排列，m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。2.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，所述光波导阵列在所述出射端一侧的面积大于或等于在所述入射端一侧的面积。3.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，n个所述入射端的排列间隔小于预设的间隔阈值。4.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，每一个所述入射端的接收面积小于或等于单个的所述探测单元的物理尺寸。5.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，当n个所述入射端为线形排列，n等于m，且大于或等于2时，所述光波导阵列包括n个光波导通道，所述n个光波导通道基于目标位置进行扭转，m个所述出射端扭转到与所述目标位置的高度齐平，以使m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。6.如权利要求5所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，所述目标位置为n个所述入射端的几何中心。7.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，当n个所述入射端为线形排列，n等于m，且大于或等于2时，所述光波导阵列包括n个光波导通道，所述n个光波导通道从下至上依次进行翻折，以使翻折后的m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。8.如权利要求7所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，所述翻折的角度为90度。9.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，当n个所述入射端为线形排列，n等于k*m，且m和k均大于或等于2时，n个所述入射端按照间隔离度被划分为m组，每一组所述入射端分别对应一个所述出射端，m组所述入射端通过扭转和/或翻折的方式进行调整，以使m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。10.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，当n个所述入射端为面形排列，n等于q*m，且m和q均大于或等于2时，n个所述入射端按照饱和度q被划分为m组，每一组所述入射端分别对应一个所述出射端，m组所述入射端通过扭转和/或翻折的方式进行调整，以使m个所述出射端平行于激光雷达的安装平面排列。11.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，所述光波导阵列的材料为玻璃或塑料。12.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，所述光波导阵列中的光波导通道的几何形状为多边形或圆形。13.如权利要求1所述的激光雷达的接收组件，其特征在于，所述探测单元采用单光子雪崩二极管。14.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括权利要求1-13中任意一项所述的接收组件。

技术总结
本申请提出一种激光雷达的接收组件及激光雷达，接收组件包括：接收透镜、光波导阵列以及M个探测单元，光波导阵列包括N个入射端和M个出射端，入射端位于接收透镜的焦平面上，每个探测单元位于对应的一个出射端上；N个入射端垂直于激光雷达的安装平面排列，M个出射端平行于激光雷达的安装平面排列。通过光波导的扭转将垂直视场信号转换至水平方向，且焦平面像高远小于探测器靶面整体宽度，实现对接收组件高度的压缩。件高度的压缩。件高度的压缩。


技术研发人员：任德伦 易森
受保护的技术使用者：广州导远电子科技有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/9