[发明专利]使用孔径检测光的波导漫射器阵列

说明书

本公开涉及使用孔径限制光检测器上的噪声。一个示例实施方式包括系统。该系统包括将来自场景的光聚焦到焦平面的透镜。该系统还包括限定在不透明材料内的孔径。该系统还包括多个波导。多个波导中的给定波导具有输入端，该输入端接收穿过孔径传输的光的部分，并且将接收到的部分引导到给定波导的输出端。输出端的被引导的部分横截面积大于输入端的接收到的部分横截面积。该系统还包括检测穿过输出端传输的被引导的光的光检测器阵列。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年12月1日提交的美国专利申请No.15/366,746的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开的实施例涉及光检测系统、光检测方法以及光检测和测距(lightdetection and ranging，LIDAR)设备。

背景技术

除非在此另有说明，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，并且不因包括在本部分中而被承认为现有技术。

诸如光电二极管、单光子雪崩二极管(single photon avalanche diode，SPAD)或其他类型的雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)的光检测器可以用来检测施加在它们表面上的光(例如，通过输出与光强度相对应的诸如电压或电流的电信号)。许多类型的这种设备由诸如硅的半导体材料制成。为了检测很大的几何区域上的光，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管(siliconphotomultiplier，SiPM)或多像素光子计数器(multi-pixel photon counter，MPPC)。

上述布置中的一些对相对低强度的光敏感，从而提高了它们的检测质量。然而，这也可能导致上述布置不成比例地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)。

发明内容

在一个示例中，系统包括透镜，该透镜相对于场景设置，并且被配置为将来自场景的光聚焦到透镜的焦平面。该系统还包括限定在平行于透镜焦平面设置的不透明材料内的孔径。该系统还包括多个波导，该多个波导包括给定波导。给定波导具有接收穿过孔径传输的光的部分的输入端。给定波导引导接收到的光的部分以穿过给定波导的输出端传输。输出端的被引导的光的横截面积大于输入端的接收到的光的部分的横截面积。该系统还包括检测穿过输出端传输的被引导的光的光检测器阵列。

在另一示例中，一种方法包括由相对于场景设置的透镜将来自场景的光聚焦到焦平面。该方法还包括穿过限定在平行于焦平面设置的不透明材料内的孔径传输来自场景的聚焦光。该方法还包括在多个波导中的给定波导的输入端接收穿过孔径传输的光的部分。该方法还包括由给定波导将接收到的光的部分引导到给定波导的输出端。该方法还包括在光检测器阵列处检测从输出端传播出的被引导的光。检测到的光的横截面积大于在输入端接收到的光的部分的横截面积。

在又一示例中，光检测和测距(light detection and ranging，LIDAR)设备包括照射场景的LIDAR发送器。LIDAR设备还包括LIDAR接收器，该LIDAR接收器接收由场景内的一个或多个对象散射的光。LIDAR接收器包括将接收到的光聚焦到焦平面的透镜。LIDAR接收器还包括限定在平行于焦平面设置的不透明材料内的孔径。LIDAR接收器还包括多个波导。多个波导中的给定波导具有接收穿过孔径传输的光的部分的输入端。给定波导将接收到的光的部分引导到给定波导的输出端。LIDAR接收器还包括光检测器阵列，光检测器阵列拦截并检测穿过输出端传输的被引导的光。拦截穿过输出端传输的被引导的光的阵列的检测区域的横截面积大于输入端的接收到的光的部分的横截面积。