一种全固态激光雷达的光路接收机构制造技术

本实用新型专利技术设计的全固态激光雷达的光路接收机构，包括依次设置的第一聚焦透镜、LC光开关阵列单元、准直透镜组、第二聚焦透镜和SPAD阵列单元，SPAD阵列单元采用光探测器线性排布阵列，光探测器分为若干组，每组光探测器排成一条线，任意两组光探测器之间相互平行设置，LC光开关阵列单元上的每一个光开关对应一个光探测器，准直透镜组包括至少一个对光路进行纵向准直聚焦的柱透镜和一个对光路进行横向准直聚焦的柱透镜，通过利用设置LC光开关阵列，即看作一个可分辨雷达回波垂直方向角度的、控制回波透过或者不透过的光阑孔，再经过后续光学系统进行垂直方向像高压缩，从而将面阵SPAD替代为线阵SPAD，达到减少器件复杂度，提高可靠性，降低成本的目的。降低成本的目的。降低成本的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态激光雷达的光路接收机构


[0001]本技术涉及车载激光雷达领域，具体而言涉及一种全固态激光雷达的光路接收机构。

技术介绍

[0002]目前用于自动驾驶的激光雷达大多采用转镜式或者MEMS方案进行扫描或者其他采用可移动器件的扫描方式，这些方案都存在可移动部件，雷达性能的稳定性，可靠性，寿命，以及体积都会受到限制，而利用全固态扫描的激光雷达是未来技术的发展趋势，但是一种利用SPAD面阵进行回波信号接收的全固态激光雷达设计方案，由于SPAD面阵不仅功耗高，而且成本高，难以实现大规模量产，是以考虑涉及一种新的SPAD结构来取代SPAD面阵。

技术实现思路

[0003]本技术针对现有技术的不足，提供一种全固态激光雷达的光路接收机构。本技术具体采用如下技术方案。
[0004]为实现上述目的，提出一种全固态激光雷达的光路接收机构，光路接收机构包括依次设置的第一聚焦透镜、LC光开关阵列单元、准直透镜组、第二聚焦透镜和SPAD阵列单元，SPAD阵列单元采用光探测器线性排布阵列，光探测器分为若干组，每组光探测器排成一条线，任意两组光探测器之间相互平行设置，LC光开关阵列单元上的每一个光开关对应一个光探测器，准直透镜组包括至少一个对光路进行纵向准直聚焦的柱透镜和一个对光路进行横向准直聚焦的柱透镜。
[0005]作为优选，第一聚焦透镜设计为物方远心光路，该第一聚焦透镜限制聚焦在LC光开关上的NA≤0.17。
[0006]作为优选，LC光开关的每个像素单元大小为20
‑
40um。
[0007]作为优选，对光路进行纵向准直聚焦的柱透镜和对光路进行横向准直聚焦的柱透镜分别对纵向和横向视场准直聚焦，快轴和慢轴的聚焦位置均在SPAD阵列单元的感光面上。
[0008]作为优选，LC光开关阵列单元由控制器控制，通过控制器的时序控制依次控制LC光开关阵列单元不同单元不同时刻处于开状态。
[0009]作为优选，LC光开关选用LC光束偏转光开关。
[0010]作为优选，LC光开关选用LC偏振光栅光开关。
[0011]作为优选，LC光开关选用LC分子平面态与垂直态光开关。
[0012]本技术设计的全固态激光雷达的光路接收机构，通过利用设置LC光开关阵列，即看作一个可分辨雷达回波垂直方向角度的、控制回波透过或者不透过的光阑孔，再经过后续光学系统进行垂直方向像高压缩，从而将面阵SPAD替代为线阵SPAD，达到减少器件复杂度，提高可靠性，降低成本的目的。
[0013]本技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书
中变得显而易见，或者通过实施本技术而了解。
附图说明
[0014]附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本技术的实施例一起，用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。在附图中：
[0015]图1是全固态激光雷达的光路接收机构的实施例一的示意图；
[0016]图2为实施例一的光路结构图；
[0017]图3为LC光开关后继接收光路系统对快轴准直聚焦的示意图；
[0018]图4为LC光开关后继接收光路系统对慢轴准直聚焦的示意图；
[0019]图5为纵向视场接收系统完整光路结构的示意图。
[0020]图中：1、第一聚焦透镜；2、LC光开关阵列单元；3、准直透镜组；4、第二聚焦透镜；5、SPAD阵列单元。
具体实施方式
[0021]为使本技术实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术实施例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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的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。
[0022]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0023]本技术中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
[0024]本技术中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
[0025]下面描述根据本技术实施例的一种全固态激光雷达的光路接收机构，参照图1，光路接收机构包括依次设置的第一聚焦透镜1、LC光开关阵列单元2、准直透镜组3、第二聚焦透镜4和SPAD阵列单元5，SPAD阵列单元5采用光探测器线性排布阵列，光探测器分为若干组，每组光探测器排成一条线，任意两组光探测器之间相互平行设置，LC光开关阵列单元2上的每一个光开关对应一个光探测器，准直透镜组3包括至少一个对光路进行纵向准直聚焦的柱透镜和一个对光路进行横向准直聚焦的柱透镜。
[0026]作为优选，第一聚焦透镜1设计为物方远心光路，该第一聚焦透镜1限制聚焦在LC光开关上的NA≤0.17。
[0027]作为优选，LC光开关的每个像素单元大小为20
‑
40um。
[0028]作为优选，对光路进行纵向准直聚焦的柱透镜和对光路进行横向准直聚焦的柱透镜分别对纵向和横向视场准直聚焦，快轴和慢轴的聚焦位置均在SPAD阵列单元5的感光面上。
[0029]作为优选，LC光开关阵列单元2由控制器控制，通过控制器的时序控制依次控制LC光开关阵列单元2不同单元不同时刻处于开状态。
[0030]作为优选，LC光开关选用LC光束偏转光开关。
[0031]作为优选，LC光开关选用LC偏振光栅光开关。
[0032]作为优选，LC光开关选用LC分子平面态与垂直态光开关。
[0033]实施例一：
[0034]第一聚焦透镜将不同视场的回波信号会聚到LC光开关对应的单元上，通过控制LC光开关阵列单元和线阵SPAD单元的时钟信号，即当控制LC光开关阵列某一单元处于开的状态时，当有回波信号通过时，就会透过LC光开关某一单元，然后经过准直透镜组和第二聚焦透镜后会聚到线阵SPAD对应的单元上，从而探测到某一视场是否有信号，通过控制器的时序控制依次控制LC光开关阵列不同单元不同时刻处于开状态，从而可以依次探测并区分出整个接收视场的信号。
[0035]第一聚焦透镜设计为远心光路，同时限制聚焦在LC光开关上的NA，最好不要超过0.17，图2为本实施案例中，具体设计的一种光路结构图，焦距为2.3mm、视场为120度，图3和图4分别为LC光开关后继接收光路系统，该后继光路须采用柱面透镜系统对纵向和横向视场分别准直聚焦，即分别对快轴和慢轴分别准直聚焦，且快轴和慢轴的聚焦位置都要在SPAD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态激光雷达的光路接收机构，其特征在于，光路接收机构包括依次设置的第一聚焦透镜、LC光开关阵列单元、准直透镜组、第二聚焦透镜和SPAD阵列单元，SPAD阵列单元采用光探测器线性排布阵列，光探测器分为若干组，每组光探测器排成一条线，任意两组光探测器之间相互平行设置，LC光开关阵列单元上的每一个光开关对应一个光探测器，准直透镜组包括至少一个对光路进行纵向准直聚焦的柱透镜和一个对光路进行横向准直聚焦的柱透镜。2.根据权利要求1所述的一种全固态激光雷达的光路接收机构，其特征在于，第一聚焦透镜设计为物方远心光路，该第一聚焦透镜限制聚焦在LC光开关上的NA≤0.17。3.根据权利要求1所述的一种全固态激光雷达的光路接收机构，其特征在于，LC光开关的每个像素单元大小为20
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40um。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辉，贾成真，李明娜，穆永吉，胡伟圣，
申请(专利权)人：苏州光之矩光电科技有限公司，
类型：新型
国别省市：