[发明专利]一种色散光谱感光组件、接收端及激光雷达系统

说明书

本发明公开了一种色散光谱感光组件，包括：沿入射光路依次设置的光阑、准直器件、滤光片、色散器件以及阵列探测器；其中，所述光阑接收来自外部的信号光光束以及环境光光束后由所述准直器件准直成平行光束，所述滤光片对所述平行光束进行过滤仅使得以信号光中心波长为中心的窄带波长光束通过，所述色散器件对入射的所述窄带波长光束按波长沿一个方向进行色散，使得不同波长的光入射到所述阵列探测器表面的不同位置。通过色散的方式实现对信号光波长的筛选，从而提升了信噪比与测量精度。

技术领域

本发明涉及光学传感器以及激光雷达技术领域，尤其涉及一种色散光谱感光组件、接收端及激光雷达系统。

背景技术

激光雷达是一种主动型的三维测量技术，其通过激光发射端向空间发射激光束，再通过接收端接收被物体反射回的激光束后，通过对所接收的光信号进行处理以得到激光束在空间中的飞行时间，根据距离与光子飞行时间和光速的关系，可以计算得到目标的距离和方位信息。环境光干扰是目前激光雷达系统普遍面临的难题，即当激光雷达在户外强光下工作时，往往会受到太阳环境光的干扰，导致测量距离和测量精度出现一定程度的下降。

为了解决环境光干扰问题，现有方案中往往会选择太阳光谱辐照度比较低的近红外激光发射器，再通过在接收端配合该波段附近的窄带滤光片做进一步的环境光滤除。然而考虑到工程化中的实际问题，如激光发射器中心波长的制造公差、滤光片中心透过波长的制造公差、激光发射器中心波长随温度的漂移等，实际采用的滤光片光谱透过率半高全宽远大于激光器波长的半高全宽，因而对环境光过滤的效果十分有限，导致信噪比和测量精度较低。

以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种色散光谱感光组件、接收端及激光雷达系统，以解决上述背景技术问题中的至少一种。

为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种色散光谱感光组件，包括：沿入射光路依次设置的光阑、准直器件、滤光片、色散器件以及阵列探测器；其中，所述光阑接收来自外部的信号光光束以及环境光光束后由所述准直器件准直成平行光束；所述滤光片对所述平行光束进行过滤仅使得以信号光中心波长为中心的窄带波长光束通过；所述色散器件对入射的所述窄带波长光束按波长沿一个方向进行色散，使得不同波长的光入射到所述阵列探测器表面的不同位置。

在一些实施例中，所述光阑包括至少一个孔或一条缝。

在一些实施例中，所述色散器件包括至少一个色散元件，所述色散元件包括棱镜、光栅、色散全息图、波导色散元件中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述色散器件还包括透镜、透镜组、微透镜阵列、反射镜中的一种或多种的组合。

在一些实施例中，所述波导色散元件包括入射耦合器、分束器、合束器、出射耦合器以及波导。

在一些实施例中，所述阵列探测器包括多个像素，所述像素为SPAD。

在一些实施例中，所述准直器件包括波导传输元件，所述波导传输元件包括入射耦合器、波导以及出射耦合器。

在一些实施例中，所述滤光片还可以被放置在所述光路中的所述光阑外侧、或所述光阑与所述准直器件之间、或所述准直器件与所述色散器件之间、或所述色散器件与所述阵列探测器之间。

本发明实施例另一技术方案为：

一种色散光谱激光雷达接收端，包括：接收光学组件，用于接收至少部分被目标反射回的信号光光束以及部分环境光光束并入射到前述任一实施例技术方案所述的色散光谱感光组件中，所述色散光谱感光组件对入射光束进行色散以不同波长在空间上进行区分。