[发明专利]使用孔口限制光检测器上的噪声

说明书

本公开涉及使用孔口限制光检测器上的噪声。一个示例实施例包括一种系统。该系统包括相对于场景设置并被配置为将来自场景的光聚焦到焦平面上的透镜。该系统还包括限定在设置在透镜的焦平面处的不透明材料内的孔口。该孔口具有横截面积。另外，该系统包括光检测器的阵列，该光检测器的阵列设置在与透镜相对的焦平面的一侧上，并且被配置为截取和检测由透镜聚焦并透射通过孔口的发散光。截取发散光的光检测器的阵列的横截面积大于孔口的横截面积。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月13日提交的第15/292,251号美国专利申请的优先权，通过引用将该申请的全部内容并入本文。

背景技术

除非本文另有说明，否则本部分中描述的材料不是本申请权利要求的现有技术，并且不因包含在本部分中而承认其是现有技术。

光检测器(比如光电二极管、单光子雪崩二极管(SPAD)或其他类型的雪崩光电二极管(APD))可用于检测在其表面上施加的光(例如，通过输出与光的强度对应的电信号，比如电压或电流)。许多类型的这样的设备由半导电材料(比如硅)制成。为了在大几何区域上检测光，可以将多个光检测器布置成并联连接的阵列。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)。

上述布置中的一些对相对低的光强度敏感，从而增强其检测质量。然而，这可能导致上述布置也不成比例地易受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)。因此，用于减小影响光检测的背景效应的方法或设备可以提高由这样的光检测器进行的测量的准确度。

发明内容

说明书和附图公开了涉及使用孔口限制光检测器上的噪声的实施例。

示例光检测系统可以包括透镜、孔口和光检测器的阵列。孔口可以放置在透镜的焦平面处，并且透镜可以聚焦由场景内的对象散射的光。孔口可以通过限制在透镜的焦平面处透射的光量来限制透射到光检测器的阵列的光量。通过限制透射通过孔口的光量，孔口可以减少透射到阵列的背景光。在通过孔口之后，随着光接近阵列，光可以发散。然后可以通过阵列内的一部分光检测器截取和检测光。通过允许光在通过孔口之后发散，与焦平面处的光的相同横截面积相比，阵列的检测区域增加(即，阵列的检测区域的横截面大于孔口的横截面)。因此，更多的光检测器可以遍布在检测区域上，从而增加光检测器的阵列的动态范围、灵敏度或成像分辨率。

在第一方面，本公开描述了一种系统。该系统包括相对于场景设置并被配置为将来自场景的光聚焦到焦平面上的透镜。该系统还包括限定在设置在透镜的焦平面处的不透明材料内的孔口。该孔口具有横截面积。该系统还包括光检测器的阵列，该光检测器的阵列设置在与透镜相对的焦平面的一侧上，并且被配置为截取和检测由透镜聚焦并透射通过孔口的发散光。截取发散光的光检测器的阵列的横截面积大于孔口的横截面积。

在第二方面，本公开描述了一种方法。该方法包括通过相对于场景设置的透镜将来自场景的光聚焦到焦平面上。该方法还包括使来自场景的光透射通过在设置在透镜的焦平面处的不透明材料内限定的孔口。该孔口具有横截面积。该方法还包括使来自场景的透射通过孔口的光发散。另外，该方法包括通过设置在与透镜相对的焦平面的一侧上的光检测器的阵列来截取来自场景的发散光。截取来自场景的发散光的光检测器的阵列的横截面积大于孔口的横截面积。该方法还包括通过光检测器的阵列检测所截取的光。

在第三方面，本公开描述了一种光检测和测距(LIDAR)设备。LIDAR设备包括LIDAR发射器，其被配置为用光照明场景。LIDAR设备还包括LIDAR接收器，其被配置为接收由场景内的一个或多个对象散射的光以标定场景。LIDAR接收器包括透镜，其被配置为将被场景内的一个或多个对象散射的光聚焦到焦平面上。LIDAR接收器还包括在设置在焦平面处的不透明材料内限定的孔口。该孔口具有横截面积。LIDAR接收器还包括光检测器的阵列，该光检测器的阵列设置在与透镜相对的焦平面的一侧上，并且被配置为截取和检测由透镜聚焦并透射通过孔口的发散光。截取发散光的光检测器的阵列的横截面积大于孔口的横截面积。