[发明专利]激光雷达的接收单元、激光雷达及其探测方法

说明书

本发明提供了一种激光雷达的接收单元，包括：接收透镜，配置成可接收并会聚激光雷达的回波；光波导器件阵列，包括多个光波导器件，每个光波导器件包括入射端面和出射端面，所述入射端面位于所述接收透镜的焦平面上，配置成可接收经所述接收透镜会聚的回波并将所述回波耦入所述光波导器件中；探测单元阵列，包括多个探测单元，每个探测单元位于所述光波导器件阵列中的一个光波导器件的出射端面上，从而构成多个接收通道；其中，所述光波导器件阵列在所述出射端面一侧的面积小于在所述入射端面一侧的面积。本发明还提供一种包括该接收单元的激光雷达，以及使用该激光雷达进行探测的方法。

技术领域

本发明大致涉及激光探测技术领域，尤其涉及一种包括阵列传光器件的激光雷达的接收单元，包括该接收单元的激光雷达，以及使用该激光雷达进行探测的方法。

背景技术

通常对于阵列扫描型激光雷达，例如360°旋转式机械雷达或摆镜、旋转棱镜等扫描型激光雷达，通过水平旋转或摆动实现扩展水平视场，而垂直方向通过设置多个激光器和探测器对来实现扩展垂直视场。垂直视场的大小由像面高度和焦距共同决定，垂直视场和像面高度以及焦距的具体关系式为：FOV＝2*arctan(a/2f)，其中FOV为垂直视场，a为像面高度，f为焦距。可知，当垂直视场较大、焦距较长时，所需像面高度是较大的，通常可达几十毫米。对于激光雷达的探测性能，希望能够实现兼顾大视场和测远(对应较长焦距)，因此需要较大的像面高度。当前接收端的做法是使用分立探测器排成线列实现大的总像面高度，或者由多个线列探测器拼接实现。

这种由分立探测器排布或者由多个线列探测器拼接的方式实现大尺寸像面高度的方式，一方面增加了贴片等工艺步骤，另一方面不利于系统进一步的集成化。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种激光雷达的接收单元，包括：

接收透镜，配置成可接收并会聚激光雷达的回波；

光波导器件阵列，包括多个光波导器件，每个光波导器件包括入射端面和出射端面，所述入射端面位于所述接收透镜的焦平面上，配置成可接收经所述接收透镜会聚的回波并将所述回波耦入所述光波导器件中；

探测单元阵列，包括多个探测单元，每个探测单元位于所述光波导器件阵列中的至少一个光波导器件的出射端面上，从而构成多个接收通道；

其中，所述光波导器件阵列在所述出射端面一侧的面积小于在所述入射端面一侧的面积。

根据本发明的一个方面，其中所述光波导器件包括光纤，多个光纤的出射端面位于同一平面上，所述探测单元阵列中的探测单元位于同一平面上，所述光波导器件阵列中的任意两个光波导器件在所述出射端面一侧的间距小于其在所述入射端面一侧的间距。

根据本发明的一个方面，其中所述探测单元包括多个单光子雪崩二极管。

根据本发明的一个方面，其中所述探测单元阵列为线阵或面阵。

根据本发明的一个方面，所述接收单元还包括第一光纤固定具和第二光纤固定具，其中所述光纤的入射端面由所述第一光纤固定具固定，所述光纤的出射端面由所述第二光纤固定具固定。

根据本发明的一个方面，其中所述第一光纤固定具、第二光纤固定具具有刻槽，所述光纤设置于刻槽中，所述第一光纤固定具和所述第二光纤固定具具有相同或不同的刻槽密度。

根据本发明的一个方面，其中所述光纤通过胶接的方式固定在所述第一光纤固定具和所述第二光纤固定具上。

根据本发明的一个方面，其中所述光纤组成的所述光波导器件阵列通过拉锥工艺一体成型。

本发明还提供一种激光雷达，包括如上所述的接收单元。