CN113820689A - 接收器、激光测距设备及点云图像生成方法 - Google Patents

接收器、激光测距设备及点云图像生成方法 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供一种本申请实施例提供的接收器、激光测距设备及点云图像生成方法，应用于激光测距场景，如自动驾驶中的车辆与障碍物之间距离的检测等场景。该接收器包括接收光学模组、背景光测量模组、处理器、偏置电压源第一探测器和第一TIA。接收光学模组将接收到的返回光分第一路光和第二路光。背景光测量模组消除自身暗电流的影响，并过滤掉第一路光中的信号光，从而获取到第一电压。处理器基于该第一电压确定出第一探测器的偏置电压。该过程中，通过对返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光进行采样、测量从而确定出偏置电压，并实时补偿第一探测器的偏置电压，实现调节第一探测器的灵敏度的目的。

Description

接收器、激光测距设备及点云图像生成方法
技术领域
本申请涉及光电技术领域，尤其涉及一种接收器、激光测距设备及点云图像生成方法。
背景技术
激光雷达(lidar)是一种利用飞行时间(time of flight，TOF)等进行非接触式扫描测距的设备，具有速度快、抗光电干扰能力强、测量范围广等优点，因而得到广泛的应用。当激光雷达应用于自动驾驶车辆时，激光雷达通过感知周边环境并向自动驾驶车辆提供高精度的三维点云图像。
通常情况下，激光雷达包括激光器、探测器、发射光学模组、接收光学模组、信号控制单元、信号处理单元等。测距过程中，信号控制单元控制激光器发射高功率脉冲，该高功率脉冲经由发射光学模组校正后打在目标对象上，并被目标对象返回给接收光学模组。接收光学模组接收返回光并将返回光汇聚到探测器的感光面上，探测器将返回光转换为电流信号，该电流信号被转换成电压信号后输入至信号处理器。信号处理器根据该电压信号生成三维点云图像，进而根据该三维点云图像确定出目标对象与自动驾驶车辆之间的距离等信息。其中，探测器主要包括雪崩二极管(avalanche photodiode，APD)等。为了避免APD被雪崩击穿，通常在APD上串接一个限流电阻，利用限流电阻分压，从而降低APD上的电压。另外，考虑到激光雷达所处环境复杂，要求车规级的激光雷达内部元器件能够适应-40℃-125℃的温度范围。当温度升高时，激光器峰值波长会发生红移，导致激光器峰值波长存在约46纳米(nm)的漂移。这就要求罩在激光器上的滤波罩允许通过的光的波长范围较大，比如845nm-925nm。滤波罩允许通过的波长范围称之为激光雷达的光带宽。
利用激光雷达测距时，不可避免的会受到背景光的干扰。背景光功率与激光雷达的光带宽正相关，背景光功率越强，则限流电阻上的压降越大，导致APD上的电压降低，进而导致APD上产生的光电流减小。这种现象称为APD灵敏度降低的现象，这种现象会降低激光雷达的测距能力。因此，如何在背景光下补偿APD的灵敏度实为急待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种接收器、激光测距设备及点云图像生成方法，通过向第一探测器提供准确的偏置电压，以解决第一探测器的灵敏度降低的问题，进而提升激光测距设备的测距能力。
第一方面，本申请实施提供一种接收器，包括：接收光学模组、背景光测量模组、处理器、偏置电压源、第一探测器和第一互阻放大器TIA。其中，接收光学模组，用于将目标对象反射的返回光分束为第一路光和第二路光，返回光包括信号光和背景光。背景光测量模组，用于接收第一路光，并输出第一路光中的背景光的第一电压。处理器，用于根据第一电压，确定第一探测器的偏置电压。偏置电压源，用于向第一探测器提供偏置电压。第一探测器，用于接收第二路光，在偏置电压的作用下将第二路光转换为第一电流。第一TIA，用于将第一电流转换为第二电压。处理器，还用于根据第二电压生成目标对象的点云图像。该过程中，通过对返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光进行采样、测量从而确定出返回光中背景光的第一电压，根据第一电压确定出第一探测器的偏置电压，并实时补偿第一探测器的偏置电压，实现调节第一探测器的灵敏度的目的。
一种可行的设计中，上述的背景光测量模组包括：平衡探测器和去耦模组，平衡探测器包含第二探测器、第三探测器和第二TIA，其中，第二探测器，用于接收第一路光并输出第二电流，该第二电流包括第二探测器产生的第一暗电流和第二探测器对第一路光进行光电转换得到的第三电流，该第三电流包括直流电流和交流电流，直流电流是第一路光中的背景光对应的电流，交流电流是第一路光中的信号光对应的电流。第三探测器，用于输出第二暗电流，该第二暗电流与第一暗电流大小相同且方向相反。去耦模组，用于接收第二电流和第二暗电流，根据第二电流和第二暗电流得到第三电流，从第三电流中滤除交流电流以得到直流电流。第二TIA，用于将直流电流转换为第一电压，并将第一电压输出给处理器。采用该种方案，通过利用平衡探测器消除暗电流，使得最后计算出的第一电压不受暗电流的影响，进而使得根据该第一电压能够准确的计算出偏置电压，实现准确获得背景光的背景光功率、维持第一探测器的灵敏度不变的目的。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：第一汇聚透镜，用于将第一路光汇聚至第二探测器，第二汇聚透镜，用于将第二路光汇聚至第一探测器。采用该种方案，实现利用汇聚透镜将第一路光汇聚至平衡探测器的目的。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：第一底座，用于固定第二探测器和第三探测器，第二探测器的背面电极与第一底座的第一电极耦合，第二探测器正面电极与第一底座的第二电极耦合，第三探测器的背面电极与第一底座的第二电极耦合，第三探测器正面电极与第一底座的第一电极耦合。其中，第一电极是接地电极，第二电极与第二TIA的输入端耦合；或者，第一电极与第二TIA的输入端耦合，第二电极是接地电极。采用该种方案，通过第一底座固定平衡探测器中的第二探测器和第三探测器，实现减小接收器的体积的目的。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：第二底座和印刷电路板PCB。PCB，用于固定第二TIA和去耦模组。该第二底座与第一底座垂直，用于固定第一探测器，第一探测器的背面电极与第二底座的第三电极耦合，第一探测器的正面电极与第二底座的第四电极耦合。其中，第三电极与第一TIA的输入端耦合，第四电极与偏置电压源的输出端耦合；或者，第三电极与偏置电压源的输出端耦合，第四电极与第一TIA的输入端耦合。采用该种方案，通过第二底座固定第一探测器，通过PCB板固定第二TIA和去耦模组，实现减小接收器的体积的目的。
一种可行的设计中，上述的接收光学模组、第一探测器、第一TIA、背景光测量模组、第一汇聚透镜、第二汇聚透镜、第一底座、第二底座和PCB封装成第一模块。第一模块包括第一接口，第一探测器和偏置电压源通过第一接口耦合，第二TIA的输出端与处理器通过第一接口耦合。采用该种方案，通过将部分部件封装在一起以减少接收器的体积。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：模数转换器ADC，用于对第一电压进行模数转换，该ADC的输入端与第二TIA的输出端耦合，ADC的输出端与处理器耦合，该ADC集成在该第一模块上。采用该种方案，通过灵活的将ADC设置在第一模块内部或外部，实现控制接收器的体积的目的。
一种可行的设计中，上述的ADC集成在背景光测量模组上。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：反射镜、第一汇聚透镜和第二汇聚透镜。反射镜，用于将该第一路光反射至该第一汇聚透镜。第一汇聚透镜，用于将第一路光汇聚至第二探测器。第二汇聚透镜，用于将第二路光汇聚至第一探测器。采用该种方案，实现利用平面镜将第一路光反射至第一汇聚透镜的目的。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：印刷电路板PCB，用于固定第二TIA和去耦模组。第三底座，用于固定第一探测器、第二探测器和第三探测器。第一探测器的背面电极与第三底座的第五电极耦合，第一探测器的正面电极与第三底座的第六电极耦合。其中，第五电极与第一TIA的输入端耦合，第六电极与偏置电压源的输出端耦合，或者，第五电极与偏置电压源的输出端耦合，第六电极与第一TIA的输入端耦合。
第二探测器的背面电极与第三底座的第七电极耦合，第二探测器正面电极与第三底座的第八电极耦合，第三探测器的背面电极与第三底座的第八电极耦合，第三探测器正面电极与第三底座的第七电极耦合。其中，第七电极是接地电极，第八电极与第二TIA的输入端耦合；或者，第八电极与第二TIA的输入端耦合，该第七电极地电极。
采用该种方案，通过第三底座固定第一探测器、第二探测器和第三探测器，通过PCB板固定第二TIA和去耦模组，实现减小接收器的体积的目的。
一种可行的设计中，上述的接收光学模组、第一探测器、第一TIA、背景光测量模组、反射镜、第一汇聚透镜、第二汇聚透镜、第三底座和PCB封装成第二模块。第二模块包括第二接口，第一探测器和偏置电压源通过第二接口耦合，第二TIA的输出端与处理器通过第二接口耦合。采用该种方案，通过将部分部件封装在一起以减少接收器的体积。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：模数转换器ADC，用于对第一电压进行模数转换，ADC的输入端与第二TIA的输出端耦合，ADC的输出端与处理器耦合，ADC集成在第二模块上。采用该种方案，通过灵活的将ADC设置在第二模块内部或外部，实现控制接收器的体积的目的。
一种可行的设计中，ADC集成在背景光测量模组上。
一种可行的设计中，上述的接收器还包括：遮光板，用于遮挡第三探测器，以使得第三探测器不接收第一路光。采用该种方案，实现第三探测器产生的暗电流不受外界干扰的同时，降低接收器的体积的目的。
一种可行的设计中，上述的第一路光的光功率小于第二路光的功率。可选的，第一路光的光功率和第二路光的光功率的比值为1：n，n≥9。采用该种方案，实现尽可能的维护第一探测器接收到的第二路光更接近于返回光的目的。
第二方面，本申请实施例提供一种激光测距设备，包括发射器和如第一方面或第一方面任意一种可能的实现方式所述的接收器。
第三方面，本申请实施例提供一种点云图像生成方法，应用于接收器，所述方法包括：将目标对象反射的返回光分束为第一路光和第二路光，返回光包括信号光和背景光，根据第一路光中的背景光的第一电压确定偏置电压，在偏置电压下工作时接收第二路光，将第二路光转换为第一电流，将第一电流转换为第二电压，根据第二电压生成目标对象的点云图像。采用该种方案，通过对返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光进行采样、测量从而确定出返回光中背景光的第一电压，根据第一电压确定出第一探测器的偏置电压，并实时补偿第一探测器的偏置电压，实现调节第一探测器的灵敏度的目的。
一种可行的设计中，接收器据该第一路光中的背景光的第一电压确定第一探测器的偏置电压之前，还将第一路光转换为第二电流；从第二电流中滤除暗电流和第一路光中的信号光对应的交流电流，以得到第一路光中的背景光对应的直流电流，暗电流是用于对第一路光执行光电转换的探测器产生的暗电流；将直流电流转换为第一电压。采用该种方案，通过利用平衡探测器消除暗电流，使得最后计算出的第一电压不受暗电流的影响，进而使得根据该第一电压能够准确的计算出偏置电压，实现准确获得背景光的背景光功率、维持第一探测器的灵敏度不变的目的。
一种可行的设计中，接收器根据所述第一路光中的背景光的第一电压确定偏置电压时，根据所述第一电压，确定所述背景光的背景光功率，根据所述背景光功率，确定补偿电压，利用所述补偿电压确定所述偏置电压。采用该种方案，实现精确确定出偏置电压的目的。
本申请实施例提供的接收器、激光测距设备及点云图像生成方法，应用于激光测距场景，如自动驾驶中的车辆与障碍物之间的距离的检测等场景。该接收器包括接收光学模组、背景光测量模组、处理器、偏置电压源第一探测器和第一TIA。该接收器的接收光学模组将接收到的返回光分成能量较高的第一路光和能量较低的第二路光，能量较低的第一路光被电压输出模节接收。背景光测量模组消除自身暗电流的影响，并过滤掉第一路光中的信号光，从而准确的获取到第一路光中的背景光的第一电压。处理器基于该第一电压确定出第一探测器的偏置电压并控制偏置电压源为第一探测器提供偏置电压，使得第一探测器能够在精准的偏置电压下工作，从而对能量较高的第二路光进行光电转换并生成目标对象的点云图像。该过程中，通过对返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光进行采样、测量从而确定出返回光中背景光的第一电压，根据第一电压确定出第一探测器的偏置电压，并实时补偿第一探测器的偏置电压，实现调节第一探测器的灵敏度的目的。
附图说明
图1是激光雷达的系统框图；
图2是激光雷达接收器的电路图；
图3是一种APD灵敏度补偿方法的电路图；
图4是另一中APD灵敏度补偿方法的电路图；
图5A是本申请实施例提供的接收器的一种应用场景示意图；
图5B是本申请实施例提供的接收器的另一种应用场景示意图；
图6是本申请实施例提供的接收器的结构示意图；
图7是本申请实施例提供的激光测距设备的结构示意图；
图8是本申请实施例提供的另一种接收器的结构示意图；
图9为本申请实施例提供的接收器中背景光测量模组的结构示意图；
图10是本申请实施提供的接收器的一种封装结构的内部示意图；
图11是本申请实施例提供的接收器中第一模块的封装示意图；
图12是是本申请实施例提供的接收器的工作原理示意图；
图13是本申请实施提供的接收器的另一种封装结构的内部示意图；
图14是本申请实施例提供的一种点云图像生成方法的流程图。
具体实施方式
图1是激光雷达的系统框图。请参照图1，激光雷达主要包括两部分，分别是发射器和接收器。其中，发射器包括信号控制单元、激光器和发射光学模组，信号控制单元控制激光器发射高功率脉冲，该高功率脉冲经由发射光学模组校正后打在目标对象上。接收器包括信号处理单元、探测器和接收光学模组，接收光学模组接收目标对象的返回光，并将该返回光汇聚到探测器的感光面上，探测器对返回光进行光电转换得到电流信号，该电流信号被互阻放大器(trans-impedance amplifier，TIA)转换成电压，信号处理单元利用该电压信号生成目标对象的点云图像。假设激光雷达与目标对象之间的距离为L，则L＝ct/2，c表示光速，t表示光飞行时间，包括激光脉冲从发射器打到目标对象上的时长和目标对象的反射的返回光到达接收器的时长。
图1中，探测器一般采用雪崩光电二极管(avalanche photodiode，APD)，是一种高灵敏度的探测器，具有较大内部增益以及快速上升时间，能够在高反射偏压下工作。APD的光电转换能力采用如下公式表示：I＝S×P×M。其中，S表示探测器的响应度，用来表征探测器的光电转换能力，P表示入射光功率，M表示探测器的内部增益。
通常情况下，为提高APD的灵敏度，APD工作在雪崩电压附近。此时，若APD接收到强入射光，则会产生大电流。为了防止APD因为持续大电流被损坏，通常会串联一个限流电阻R。示例性的，请参照图2。
图2是激光雷达接收器的电路图。请参照图2，APD的输入电压是电压V，APD与限流电阻R串联，APD对接收到的光进行光电转换后产生的电流被输入至TIA，TIA与电容C1、电阻R1并联，TIA将电流转换为电压后输出。当APD的响应度S＝0.5A/W、增益M＝100、APD接收到的返回光的光功率为1W时，APD产生的电流为50安(A)。显然，若没有限流电阻R，则APD会在短时间内损坏。当串接限流电阻后，限流电阻的典型阻值例如为10千欧。此时，随着流经APD的电流的增大，限流电阻的分压增加，APD分压降低，从而避免APD被雪崩击穿。APD增益M与APD的偏压V的变化关系如下公式所示。
Figure BDA0002545923160000051
该公式中，M为APD的增益，V为APD的偏压，Vbr为APD的雪崩击穿电压，n是与器件材料、结构、入射光波长相关的常数。根据该公式可知：当APD偏压V降低时，增益M降低，流经APD的电流降低，从而对APD起到保护作用。
上述激光雷达因体积小、成本低、效率高、工作寿命长、可直接点调制、易于与各种光电子器件实现光电子集成等优势获得了广泛应用。考虑到激光雷达所处环境复杂，雷达内部元器件会面临严峻的温度挑战。对于车规级应用，要求激光雷达内部元器件能够承受的温度范围为-40-125℃。当温度升高时，激光器峰值波长会发生红衣，这是因为：1、激光器芯片中的PN结构温度升高会会导致谐振腔折射率发生变化，从而影响腔体内激光震荡频率；2、温度升高导致谐振腔尺寸发生热膨胀引起峰值波长红移；3、半导体材料中电声子相互作用导致峰值波长红移和光谱线的热加宽。激光器二极管峰值波长变化△λ与温度变化△T呈现线性关系：△λ＝k△T。其中，k为温漂系数，对于905nm边发射半导体激光器而言，k的取值为0.28nm/℃。
根据上述可知：当温度升高时，激光器峰值波长会发生红移，导致激光器峰值波长存在约46纳米(nm)的漂移。这就要求罩在激光器上的滤波罩允许通过的光的波长范围较大，比如845nm-925nm。滤波罩允许通过的波长范围称之为激光雷达的光带宽。
然而，利用激光雷达测距时，不可避免的会受到背景光的干扰。背景光功率与激光雷达的光带宽正相关，背景光功率越强，则限流电阻上的压降越大，导致APD上的电压降低，进而导致APD上产生的光电流减小。这种现象称为APD灵敏度降低的现象，这种现象会降低激光雷达的测距能力。因此，如何在背景光下补偿APD的灵敏度实为急待解决的问题。
目前主流的APD灵敏度补偿方法主要有两种，示例性的，可参见图3和图4。
图3是一种APD灵敏度补偿方法的电路图。请参照图3，该电路包括比较器、阈值开关、分压电路、偏压控制单元、探测器和噪声检测单元。探测器对接收到的背景光进行广电转换得到背景光电流，该背景光电流被输入至噪声检测单元，噪声检测单元检测背景光电流的大小，并将检测结果输入至比较器。比较器比较该检测结果和由R1、R2组成的分压电路的阈值。该比较器的输出结果经过保护电阻R3后控制阈值开关b点。当阈值开关开启时，c点对地导通，P点电压为电阻R4、R5组成分压电路中R5的分压值。当阈值开关关闭时，P点的电压等于V2。偏压控制单元根据P点电压控制探测器的偏置电压。
图3所示方案能够根据背景光的大小控制探测器的偏置电压，进而控制探测器的灵敏度。然而，该方案中比较器只有两个输出状态。相应的，阈值开关只有开启或关闭两个状态，因此P点电压只有两个值。这样一来，探测器只能在两个电压之间进行切换，调节范围有限。另外，比较器获得的噪声包含很多分量，如暗电流噪声、背景光噪声、信号光噪声、热噪声等，导致噪声检测单元无法准确补偿因为背景光而降低的灵敏度。
图4是另一中APD灵敏度补偿方法的电路图。请参照图4，该电路包括探测器、电流检测单元、模数转换器(analog to digital converter，ADC)、数模转换器(digital toanalog converter，DAC)、交流耦合电容C等。探测器接收到的返回光包括信号光和背景光，探测器对返回光进行光电转换后输出背景光对应的直流信号和信号光对应的交流信号。其中，交流信号能够通过交流耦合电容C输入给TIA，由TIA放大成电压信号并输入给信号处理单元，信号处理单元利用放大的电压信号生成点云图像等。直流信号经取样电阻后由电流检测单元检测，并输入给ADC转换成数字码元。DAC接收数字码元的收入并产生模拟电压，该模拟电压通过限流电阻R施加到探测器的阴极，与阳极电势构成探测器的偏置电压。探测器阴极电势会根据背景光强度反馈调节，从而实现降低背景光对探测器灵敏度的影响。
图4所示方案通过检测背景光强度调节探测器的偏置电压，从而对探测器的灵敏度进行控制。然而，该方案无法区分暗电流和背景光产生的电流，因此无法准确检测出背景光的光功率。此外，考虑到背景光的光功率的范围存在不确定性，而ADC的输入范围一般为0-3.3伏，DAC的输入范围为0-5V，显然，该方案检测背景光的光功率的范围以及探测器偏置电压调节范围有限。
根据上述可知：为避免由于背景光功率的影响导致的APD的灵敏度降低，常见的做法都是直接检测出背景光的光功率，根据背景光的光功率补偿探测器的偏置电压以调节探测灵敏度。然而，探测器在没有光照时也会产生电流，该电流称之为探测器的暗电流。暗电流的大小于器件温度正相关，即温度越高则暗电流越大。当温度足够高时，探测器的暗电流可能会达到微安(μA)。显然，上述方案无法区分背景光电流和探测器产生的暗电流，会造成误补偿。此外，由于背景光功率存在较大范围，需要补偿机制具有较大的动态范围。
有鉴于此，本申请实施例提供一种接收器、激光测距设备及点云图像生成方法，通过向第一探测器提供准确的偏置电压，以提高第一探测器的灵敏度。
图5A是本申请实施例提供的接收器的一种应用场景示意图。请参照图5A，目标对象附近存在高反射率物体，该高反射率物体能够将较强的光反射给接收器，使得接收器接收到的返回光除了包括目标对象反射的光外，还包括高反射率物体反射的光。其中，目标对象反射的光叫做信号光，高反射率物体反射的光叫做背景光。
图5B是本申请实施例提供的接收器的另一种应用场景示意图。请参照图5A，目标对象附近存在光源，使得接收器接收到的返回光除了包括目标对象反射的光外，还包括光源提供的光。光源提供的光叫做背景光。
基于图5A和图5B所示架构可知：接收器接收到的返回光包括目标对象反射的信号光和来自干扰源的背景光。干扰源例如为高反射率物体、光源等能够产生高强度背景光的光源。本申请实施例的目的在于根据背景光的光功率自适应补偿探测器的灵敏度。
图5A和图5B所示接收器能够独立设置，也能给集成在激光测距设备上，如激光雷达、激光测距仪等。
图6是本申请实施例提供的接收器的结构示意图。请参照图6，本申请实施例提供的接收器100包括：接收光学模组11、背景光测量模组12、处理器13、偏置电压源14、第一探测器15和第一TIA16。
图7是本申请实施例提供的激光测距设备的结构示意图。请参照图7，本申请实施例提供的激光测距设备1000包括接收器100和发射器200。其中，接收器100的结构可参见图6的描述，发射器200包括发射光学模组21、激光器22和控制器23。
图7中，处理器13和控制器23同时存在，或者，仅保留处理器13或控制器23。例如，仅保留处理器13时，该处理器13还用于控制激光器22产生高功率激光脉冲。
上述图6和图7中，所述接收光学模组11，用于将目标对象反射的返回光分束为第一路光和第二路光，所述返回光包括信号光和背景光。该接收光学模组11例如为分束器等。
所述背景光测量模组12，用于接收所述第一路光，并输出所述第一路光中的背景光的第一电压。
所述处理器13，用于根据所述第一电压，确定所述第一探测器15的偏置电压。
所述偏置电压源14，用于向所述第一探测器15提供所述偏置电压。
所述第一探测器15，用于接收所述第二路光，将所述第二路光转换为第一电流。
所述第一TIA16，用于将所述第一电流转换为第二电压，第一TIA也称之为第一跨阻放大器等。
所述处理器13，还用于根据所述第二电压生成所述目标对象的点云图像。
下面，基于上述图6和图7所示架构，对本申请实施例提供的接收器的工作原理进行描述。工作过程中，控制器23控制激光器22发射激光脉冲，发射光学模组21修正该激光脉冲。修正后的激光脉冲以特定的角度打在目标对象上，之后，目标对象反射接收到的激光脉冲得到返回光，该返回光被接收光学模组11接收。接收光学模组11将返回光分成第一路光和第二路光，第一路光照射到背景光测量模组12的平衡探测器上，第二路光照射到第一探测器15上。背景光测量模组12利用第一路光得到第一路光中背景光对应的第一电压。例如，背景光测量模组12利用平衡探测器对第一路光进行光电转换消除自身暗电流后输出电信号，该电信号包括第一路光中的背景光对应的直流电流和信号光对应的交流电流，交流电流被滤出，而直流电流被转换为第一电压。处理器13利用该第一电压计算背景光的光功率，进而基于光功率确定第一探测器的偏置电压。例如，处理器13根据背景光的光功率确定一个补偿电压，在偏置电压源14提供的原始电压的基础上增加该补偿电压即可得到偏置电压。原始电压为第一探测器15中的APD的工作电压，接近于APD的雪崩击穿电压。
处理器13确定出偏置电压后，控制偏置电压源14向第一探测器15提供偏置电压，使得第一探测器15在偏置电压下工作，从而将第二路光转换为电信号，并由处理器13处理该电信号。例如，第一探测器15对第二路光进行光电转换得到第一电流，该第一电流被第一TIA转换为第二电压，该第二电压被ADC(图中未示意出)转化为数字电压后输入给处理器13，处理器13利用经过模数转换的第二电压生成目标对象的点云图像并输出。
本申请实施例提供的接收器，包括接收光学模组、背景光测量模组、处理器、偏置电压源第一探测器和第一TIA。该接收器的接收光学模组将接收到的返回光分成能量较高的第一路光和能量较低的第二路光，能量较低的第一路光被电压输出模节接收。背景光测量模组消除自身暗电流的影响，并过滤掉第一路光中的信号光，从而准确的获取到第一路光中的背景光的第一电压。处理器基于该第一电压确定出第一探测器的偏置电压并控制偏置电压源为第一探测器提供偏置电压，使得第一探测器能够在精准的偏置电压下工作，从而对能量较高的第二路光进行光电转换并生成目标对象的点云图像。该过程中，通过对返回光中的背景光分量，即第一路光中的背景光进行采样、测量从而确定出返回光中背景光的第一电压，根据第一电压确定出第一探测器的偏置电压，并实时补偿第一探测器的偏置电压，实现调节第一探测器的灵敏度的目的。
图8是本申请实施例提供的另一种接收器的结构示意图。请参照图8，背景光测量模组12包括：平衡探测器121(如图中点画线部分所示)和去耦模组122，所述平衡探测器121包含第二探测器1211、第三探测器1212和第二TIA1213。
其中，所述第二探测器1211，用于接收所述第一路光并输出第二电流，所述第二电流包括所述第二探测器1211产生的第一暗电流和所述第二探测器1211对所述第一路光进行光电转换得到的第三电流，所述第三电流包括直流电流和交流电流，所述直流电流是所述第一路光中的背景光对应的电流，所述交流电流是所述第一路光中的信号光对应的电流。所述第三探测器1212，用于输出第二暗电流，所述第二暗电流与所述第一暗电流大小相同且方向相反。所述去耦模组122，用于接收所述第二电流和所述第二暗电流，根据所述第二电流和所述第二暗电流得到所述第三电流，从所述第三电流中滤除所述交流电流以得到所述直流电流。所述第二TIA1213，用于将所述直流电流转换为所述第一电压，并将所述第一电压输出给所述处理器13。
图8中，平衡探测器121包含两个性能完全接近且并联设置的APD，即第二探测器1211和第三探测器1212，该两个探测器各自生成的电流做减法运算得到差值，该差值由后端的差分放大器放大，差分放大器例如为第二TIA。
图9为本申请实施例提供的接收器中背景光测量模组的结构示意图。请参照图9，在电路仿真中探测器等效为电流源与电容并联。因此，第二探测器1211等效为电容C1和电流源S1，第三探测器1212等效为电容C2和电流源S2，去耦模组122包括电容C4。另外，背景光测量模组12还包括电容C3、电阻R3等。背景光测量模组122接收都到第一路光时，第二探测器1211的产生的电流为Ia，该Ia包括第二探测器1211产生的暗电流、对第一路光中的背景光进行光电转换得到的直流电流以及对第一路光中的信号光进行光电转换得到的交流电流。第三探测器1212产生的电流为Ib，该Ib为第三探测器1212产生的暗电流。Ia和Ib的方向相反，且Ia中的暗电流于Ib大小相等。第二探测器1211和第二探测器1212的输出电流为Ia-Ib，以下将Ia称之为第二电流，将Ia-Ib称之为第三电流。第三电流中的交流电流(Ia-Ib)AC会经去耦模组C4提取出，流入第二TIA的电流为直流电流(Ia-Ib)DC。该直流电流经过第二TIA放大后，第二TIA的输出电压Vout＝(Ia-Ib)DC×R3。
采用该种方案，通过利用平衡探测器消除暗电流，使得最后计算出的第一电压不受暗电流的影响，进而使得根据该第一电压能够准确的计算出偏置电压，实现准确获得背景光的背景光功率、维持第一探测器的灵敏度不变的目的。
上述实施例中，接收器100包含的各器件的不同位置关系，能够使得第二路光的光路相对于返回光呈不同的形状。该形状例如包括L形、I形等。下面，分别对如何产生L形的第二路光和I形的第二路光分别进行详细说明。
第一种情况，接收器的结构为第一结构，此时，接收器产生L形的第一路光。
该种结构下，上述的接收器100还包括第一汇聚透镜17和第二会聚透镜18，第一汇聚透镜17用于将所述第一路光汇聚至所述第二探测器1211；第二汇聚透镜18用于将所述第二路光汇聚至所述第一探测器15。采用该种方案，实现利用汇聚透镜将第一路光汇聚至平衡探测器的目的。
本申请实施例提供的接收器100，通过将部分部件封装在一起以减少接收器100的体积。示例形的，可参见图10。
图10是本申请实施提供的接收器的一种封装结构的内部示意图。请参照图10，当接收器为第一结构时，上述的接收器100还包括：
第一底座19，用于固定所述第二探测器1211和所述第三探测器1212，所述第二探测器1211的背面电极与所述第一底座19的第一电极耦合，所述第二探测器1211正面电极与所述第一底座19的第二电极耦合，所述第三探测器1212的背面电极与所述第一底座19的第二电极耦合，所述第三探测器1212正面电极与所述第一底座19的第一电极耦合；
其中，所述第一电极是接地电极，所述第二电极与所述第二TIA1213的输入端耦合；或者，所述第一电极与所述第二TIA1213的输入端耦合，所述第二电极是接地电极。
示例性的，第一底座19上设置有金属焊盘(pad)，该金属焊盘上涂抹导电银胶(相当于第一电极)，第二探测器1211的背面电极被站在导电银胶上经过高温固化，实现第二探测器1211的背面电极的固定。第二探测器1211的正面也有一个pad，通过金线打线的方式耦合到第一底座19的第二电极。
采用该种方案，通过第一底座固定平衡探测器中的第二探测器和第三探测器，实现减小接收器的体积的目的。
再请参照图10，可选的，上述的接收器100还包括：
印刷电路板PCB10，用于固定所述第二TIA1213和所述去耦模组122。
第二底座101，所述第二底座101与所述第一底座19垂直，用于固定所述第一探测器15，所述第一探测器15的背面电极与所述第二底座101的第三电极耦合，所述第一探测器15的正面电极与所述第二底座的第四电极耦合，其中，所述第三电极与所述第一TIA16的输入端耦合，所述第四电极与所述偏置电压源14的输出端耦合；或者，所述第三电极与所述偏置电压源14的输出端耦合，所述第四电极与所述第一TIA16的输入端耦合。
示例性的，第一底座19、第二底座101、PCB板10等通过软排线连接。
采用该种方案，通过第二底座固定第一探测器，通过PCB板固定第二TIA和去耦模组，实现减小接收器的体积的目的。
再请参照图10，可选的，上述的接收器还包括遮光板30，用于遮挡所述第三探测器1212，以使得所述第三探测器1212不接收所述第一路光。该遮光板30例如为硅橡胶材料制成，该遮光板30覆盖在第三探测器1212上，使得第三探测器1212产生的暗电流不受外界干扰，同时降低接收器的体积。
采用该种方案，通过利用遮光板遮挡第三探测器以使得第三探测器产生的暗电流不受外界干扰，进而使得第二探测器输出准确的第一电压，实现精确确定偏置电压的目的。
再请参照图10，接收光学模组11、所述第一探测器15、所述第一TIA16、所述背景光测量模组12、所述第一汇聚透镜17、所述第二汇聚透镜18、所述第一底座19、所述第二底座101和所述PCB10封装成第一模块。所述偏置电压源14和所述处理器13设置在所述第一模块外部。所述第一模块包括第一接口102，所述第一探测器15和所述偏置电压源14通过所述第一接口102耦合，所述第二TIA1213的输出端与所述处理器13通过所述第一接口102耦合。图10中未示意出第一TIA16以及第一模块外部的偏置电压源14、处理器13。
图11是本申请实施例提供的接收器中第一模块的封装示意图。请参照图11，左边为盖合了顶盖的示意图，右边为未盖合顶盖的示意图，第一模块上开设有进光口，用于允许返回光进入。另外，第一模块上还设置有第一接口，供内部器件和外部器件耦合。第一模块采用密封结构，降低外部砸散光干扰。
可选的，上述的接收器还包括ADC，该ADC的输入端与第二TIA1213的输出端耦合，该ADC的输出端与处理器13耦合。该ADC用于对第一电压进行模数转换，从而将模拟的第一电压转为数字电压，处理器13利用该数字电压确定背景光的光功率，进而利用背景光的光功率确定补偿电压。该ADC能够被设置在第一模块内部，或者，与偏置电压源14、处理器13一起设置在第一模块外部。当ADC设置在第一模块内部时，该ADC集成在背景光测量模组12上。
另外，该ADC还用于对第一TIA16输出的第二电压进行模数转换，将模拟的第二电压转换为数字电压，处理器利用该数字电压生成目标对象的点云图像等。
需要说明的是，虽然上述是以接收器仅包括一个ADC为例进行说明，然而，本申请实施例并不以此为限制。例如，接收器包括两个ADC，一个用于对第一电压进行模数转换，另外一个ADC用于对第二电压进行模数转换。
采用该种方案，通过灵活的将ADC设置在第一模块内部或外部，实现控制接收器的体积的目的。
下面，基于图10所示结构，对本申请实施例提供的接收器的工作原理进行详细说明。示例性的，请参见图12。
图12是是本申请实施例提供的接收器的工作原理示意图。请参照图12，本申请实施例提供的接收器的工作原理如下：
首先，分束过程。
请参照图12，接收器接收到的返回光包括信号光和背景光，返回光的整体光功率为P(t)＝A×f(t)+C，其中，f(t)表示信号光，信号光的光功率为A，C表示背景光的光功率。该返回光被接收光学模组分束，例如，接收光学模组为n：1的分束器，则返回光被分成功率比为n：1的第二路光和第一路光，第一路光的光功率为
Figure BDA0002545923160000111
第二光的光功率为
Figure BDA0002545923160000112
第一路光经过汇聚透镜1汇聚到平衡探测器中的第二探测器，第二路光经过汇聚探测器2汇聚到第一探测器的感光面。
其次，过滤暗电流。
请参照图12，第二探测器的输出第二电流Ia包括两部分：一部分是第二探测器产生的第一暗电流，另一部分是第二探测器对第一路光进行光电转换得到的第三电流，该第三电流为
Figure BDA0002545923160000113
Sa为第二探测器的响应度，响应度是用于表征探测器的光电转换能力的参数。第三探测器做遮光处理，仅输出自身产生的第二暗电流Ib，该第二暗电流Ib与第一探测器自身产生的第一暗电流的大小相等反向相反。如此一来，平衡探测器输出的电流为Ia-Ib。
接着、过滤交流电流。
平衡探测器输出的电流为第三电流Ia-Ib，
Figure BDA0002545923160000114
该第三电流Ia-Ib包含第一路光中的背景光对应的直流电流和信号光对应的交流电流，该第三电流Ia-Ib经过去耦模组后，交流电流(Ia-Ib)AC被过滤掉，仅保留直流电流(Ia-Ib)DC。其中，交流电流
Figure BDA0002545923160000115
直流电流
Figure BDA0002545923160000116
接着、确定背景光的背景光功率。
请参照图12，直流电流(Ia-Ib)DC被第二TIA放大后得到第一电压
Figure BDA0002545923160000117
其中，MTIA为第二TIA的放大倍数。该第一电压记为上述图9中的Vout＝(Ia-Ib)DC×R3。该第一电压经过ADC后输入给处理器。由于Sa、MTIA、n和第一电压V1DC均已知，因此能够计算出背景光的背景光功率C。
接着，确定补偿电压。
请参照图12，第二路光照射在第一探测器的感光面上，该第二路光包括背景光和信号光，背景光的的光功率为
Figure BDA0002545923160000121
第二路光中的背景光经过第二探测器的光电转换后产生直流电流，该直流电流的大小为
Figure BDA0002545923160000122
其中，SAPD为第一探测器的响应度，MAPD为第一探测器的放大倍数。该直流电路在限流电流R上产生的电压为：
Figure BDA0002545923160000123
该压降会降低第一APD的偏压，从而降低APD的灵敏度。因此，补偿电压即为ΔV。
最后，根据补偿电压确定偏置电压。
补偿低压为
Figure BDA0002545923160000124
其中，n、SAPD、MAPD、R和C已知，因此，能够计算出ΔV。然后，处理器控制偏置电压源在原始电压的基础上增加该补偿电压即可得到偏置电压。第一探测器在该偏置电压下工作时，能够维持第一探测器的灵敏度不变。
上述实施例中，相对于返回光，第一路光与返回光垂直，使得第一路光的光路为l形，第二路光平行于返回光。
上述实施例中，接收光学模组为n：1的分束器，使得第一路光的光功率远远小于第二路光的光功率。n的取值例如为9甚至更大，例如199等，本申请实施例并不限制。n的取值越大，则第二路光越接近于返回光。采用该种方案，实现尽可能的维护第一探测器接收到的第二路光更接近于返回光的目的。
第二种情况，接收器的结构为第二结构，此时，第一路光为I形。
该种结构下，上述的接收器100还包括反射镜103、第一汇聚透镜17和第二会聚透镜18。反射镜103用于将所述第一路光反射至所述第一汇聚透镜17，第一汇聚透镜17用于将所述第一路光汇聚至所述第二探测器1211；第二汇聚透镜18用于将所述第二路光汇聚至所述第一探测器15。采用该种方案，实现利用平面镜将第一路光反射至第一汇聚透镜的目的。
本申请实施例提供的接收器100，通过将部分部件封装在一起以减少接收器100的体积。示例形的，可参见图13。
图13是本申请实施提供的接收器的另一种封装结构的内部示意图。请参照图13，当接收器为第二结构时，上述的接收器100还包括：
印刷电路板PCB10，用于固定所述第二TIA1213和所述去耦模组122。
第三底座104，用于固定所述第一探测器15、所述第二探测器1211和所述第三探测器1212。所述第一探测器15的背面电极与所述第三底座104的第五电极耦合，所述第一探测器15的正面电极与所述第三底座104的第六电极耦合；其中，所述第五电极与所述第一TIA16的输入端耦合，所述第六电极与所述偏置电压源的输出端耦合，或者，所述第五电极与所述偏置电压源的输出端耦合，所述第六电极与所述第一TIA16的输入端耦合。所述第二探测器1211的背面电极与所述第三底座104的第七电极耦合，所述第二探测器1211正面电极与所述第三底座104的第八电极耦合，所述第三探测器1212的背面电极与所述第三底座104的第八电极耦合，所述第三探测器1212正面电极与所述第三底座104的第七电极耦合；其中，所述第七电极是接地电极，所述第八电极与所述第二TIA1213的输入端耦合；或者，所述第八电极与所述第二TIA1213的输入端耦合，所述第七电极地电极。
示例性的，第三底座104、PCB10等通过软排线连接。
采用该种方案，通过第三底座固定第一探测器、第二探测器和第三探测器，通过PCB板固定第二TIA和去耦模组，实现减小接收器的体积的目的。
再请参照图10，可选的，上述的接收器还包括遮光板30，用于遮挡所述第三探测器1212，以使得所述第三探测器1212不接收所述第一路光。
采用该种方案，通过利用遮光板遮挡第三探测器以使得第三探测器产生的暗电流不受外界干扰，进而使得第二探测器输出准确的第一电压，实现精确确定偏置电压的目的。
再请参照图13，接收光学模组11、所述第一探测器15、所述第一TIA16、所述背景光测量模组12、所述反射镜103、所述第一汇聚透镜17、所述第二汇聚透镜18、所述第三底座104和所述PCB 10封装成第二模块。所述偏置电压源14和所述处理器13设置在所述第二模块外部。所述第二模块包括第二接口105，所述第一探测器15和所述偏置电压源14通过所述第二接口105耦合，所述第二TIA1213的输出端与所述处理器13通过所述第二接口105耦合。图13中未示意出第一TIA16以及第一模块外部的偏置电压源14、处理器13。
可选的，上述的接收器还包括ADC，该ADC的输入端与第二TIA1213的输出端耦合，该ADC的输出端与处理器13耦合。该ADC用于对第一电压进行模数转换，从而将模拟的第一电压转为数字电压，处理器13利用该数字电压确定背景光的光功率，进而利用背景光的光功率确定补偿电压。该ADC被设置在第一模块内部，或者，与偏置电压源14、处理器13一起设置在第一模块外部。当ADC设置在第一模块内部时，该ADC集成在背景光测量模组12上。
另外，该ADC还用于对第一TIA16输出的第二电压进行模数转换，将模拟的第二电压转换为数字电压，处理器利用该数字电压生成目标对象的点云图像等。
采用该种方案，通过灵活的将ADC设置在第二模块内部或外部，实现控制接收器的体积的目的。
上述图13实施例中，采用反射镜103改变第一路光P1(t)的方向，使得第一光与第二路光以相同的角度打到各自的汇聚透镜上。相较于图10实施例，图13所示实施例中，安装并调试完其中一个汇聚透镜后，另外一个汇聚透镜只需要水平移动即可，简化了装调过程。此外，图10所示实施例中，第一路光为L形，而图13所示实施例中，第一路光为I形，图13实施例通过将第一探测器15、第二探测器1211、第三探测器1212固定在同一个底座上，简化光路的同时，有助于减少接收器的体积。
上述实施例中，接收光学模组例如为分束器，分束器的分光比例和背景光测量模组的第二TIA的放大倍数的组合提高了背景光功率的测量动态范围，使得ADC的输出维持在线性区域。上述图3和图4所示方案中，探测器接收全部背景光，通过测量背景光功率反馈调整偏置电压。但是，由于探测器饱和光功率限制，图3和图4能够测量的背景光功率的范围受限。而本申请实施例中，更关注强背景光对探测距离的影响。例如，当分光比例为n：1时，则最大背景光功率为(n+1)P。这相当于将第一探测器的饱和光功率提高了(n+1)倍。同时，采用平衡第一探测器消除了第一探测器自身暗电流的干扰，能够准确的获得背景光功率，实时补偿第一探测器的偏置电压，从而维持第一探测器的灵敏度不变。由此可见，本申请实施例能够更准确的测量出背景光的背景光功率，同时具有更大的测量动态范围。
上述实施例中，处理器在根据第一电压生成目标对象的点云图像时，还能够在点云图像中增加背景光功率的灰度值，从而丰富点云信息。
上述实施例涉及的处理器可以是通用处理器，例如通用中央处理器(CPU)、网络处理器(network processor，NP)、微处理器等，也可以是特定应用集成电路(application-specific integrated circBIt，ASIC)，或一个或多个用于控制本申请方案程序执行的集成电路。还可以是数字信号处理器(digital signal processor，DSP)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。控制器/处理器也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等等。处理器通常是基于存储器内存储的程序指令来执行逻辑和算术运算。
在上述接收器的基础上，本申请实施例还提供一种激光测距设备，该激光测距设备包括发射器以及上述任一实施例所述的接收器。发射器用于产生激光脉冲并将激光脉冲打在目标对象上，供目标对象反射返回光。
在上述接收器的基础上，本申请实施例还提供一种点云图像生成方法。示例性的，请参见图14。
图14是本申请实施例提供的一种点云图像生成方法的流程图。该点云图像生成方法的执行主体例如为上述的接收器，该方法包括：
201、将目标对象反射的返回光分束为第一路光和第二路光，所述返回光包括信号光和背景光。
202、根据所述第一路光中的背景光确定第一电压。
203、根据所述第一电压确定偏置电压。
204、在所述偏置电压下工作时接收所述第二路光，将所述第二路光转换为第一电流，将所述第一电流转换为第二电压。
205、根据所述第二电压生成所述目标对象的点云图像。
本申请实施例提供的点云图像生成方法，具体流程可参见上述接收器的描述，此次不再赘述。
可选的，接收器根据所述第一路光中的背景光的第一电压确定所述第一探测器的偏置电压之前，还将所述第一路光转换为第二电流，从所述第二电流中滤除暗电流和所述第一路光中的信号光对应的交流电流，以得到所述第一路光中的背景光对应的直流电流，所述暗电流是所述用于对所述第一路光执行光电转换的探测器产生的暗电流；然后，接收器将直流电流转换为所述第一电压。
采用该种方案，通过过滤掉暗电流，实现准确确定出背景光功率，进而准确确定出第一电压的目的，能够维持第一探测器的灵敏度不变。
可选的，接收器根据所述第一路光中的背景光的第一电压确定偏置电压时，根据所述第一电压，确定所述背景光的背景光功率，根据所述背景光功率，确定补偿电压，进而利用所述补偿电压确定所述偏置电压。
采用该种方案，实现实时根据背景光功率大小调整偏置电压的目的。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘dolid statedisk)等。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种接收器，其特征在于，包括：接收光学模组、背景光测量模组、处理器、偏置电压源、第一探测器和第一互阻放大器TIA，其中：
所述接收光学模组，用于将目标对象反射的返回光分束为第一路光和第二路光，所述返回光包括信号光和背景光；
所述背景光测量模组，用于接收所述第一路光，并输出所述第一路光中的背景光的第一电压；
所述处理器，用于根据所述第一电压，确定所述第一探测器的偏置电压；
所述偏置电压源，用于向所述第一探测器提供所述偏置电压；
所述第一探测器，用于接收所述第二路光，在所述偏置电压的作用下将所述第二路光转换为第一电流；
所述第一TIA，用于将所述第一电流转换为第二电压；
所述处理器，还用于根据所述第二电压生成所述目标对象的点云图像。
2.根据权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述背景光测量模组包括：平衡探测器和去耦模组，所述平衡探测器包含第二探测器、第三探测器和第二TIA，其中，
所述第二探测器，用于接收所述第一路光并输出第二电流，所述第二电流包括所述第二探测器产生的第一暗电流和所述第二探测器对所述第一路光进行光电转换得到的第三电流，所述第三电流包括直流电流和交流电流，所述直流电流是所述第一路光中的背景光对应的电流，所述交流电流是所述第一路光中的信号光对应的电流；
所述第三探测器，用于输出第二暗电流，所述第二暗电流与所述第一暗电流大小相同且方向相反；
所述去耦模组，用于接收所述第二电流和所述第二暗电流，根据所述第二电流和所述第二暗电流得到所述第三电流，从所述第三电流中滤除所述交流电流以得到所述直流电流；
所述第二TIA，用于将所述直流电流转换为所述第一电压，并将所述第一电压输出给所述处理器。
3.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，还包括：
第一汇聚透镜，用于将所述第一路光汇聚至所述第二探测器；
第二汇聚透镜，用于将所述第二路光汇聚至所述第一探测器。
4.根据权利要求3所述的接收器，其特征在于，还包括：
第一底座，用于固定所述第二探测器和所述第三探测器，所述第二探测器的背面电极与所述第一底座的第一电极耦合，所述第二探测器正面电极与所述第一底座的第二电极耦合，所述第三探测器的背面电极与所述第一底座的第二电极耦合，所述第三探测器正面电极与所述第一底座的第一电极耦合；
其中，所述第一电极是接地电极，所述第二电极与所述第二TIA的输入端耦合；或者，所述第一电极与所述第二TIA的输入端耦合，所述第二电极是接地电极。
5.根据权利要求4所述的接收器，其特征在于，还包括：
印刷电路板PCB，用于固定所述第二TIA和所述去耦模组；
第二底座，所述第二底座与所述第一底座垂直，用于固定所述第一探测器，所述第一探测器的背面电极与所述第二底座的第三电极耦合，所述第一探测器的正面电极与所述第二底座的第四电极耦合，其中，所述第三电极与所述第一TIA的输入端耦合，所述第四电极与所述偏置电压源的输出端耦合；或者，所述第三电极与所述偏置电压源的输出端耦合，所述第四电极与所述第一TIA的输入端耦合。
6.根据权利要求5所述的接收器，其特征在于，
所述接收光学模组、所述第一探测器、所述第一TIA、所述背景光测量模组、所述第一汇聚透镜、所述第二汇聚透镜、所述第一底座、所述第二底座和所述PCB封装成第一模块；
所述第一模块包括第一接口，所述第一探测器和所述偏置电压源通过所述第一接口耦合，所述第二TIA的输出端与所述处理器通过所述第一接口耦合。
7.根据权利要求2所述的接收器，其特征在于，还包括：反射镜、第一汇聚透镜和第二汇聚透镜；
所述反射镜，用于将所述第一路光反射至所述第一汇聚透镜；
所述第一汇聚透镜，用于将所述第一路光汇聚至所述第二探测器；
所述第二汇聚透镜，用于将所述第二路光汇聚至所述第一探测器。
8.根据权利要求7所述的接收器，其特征在于，还包括：
印刷电路板PCB，用于固定所述第二TIA和所述去耦模组；
第三底座，用于固定所述第一探测器、所述第二探测器和所述第三探测器；
所述第一探测器的背面电极与所述第三底座的第五电极耦合，所述第一探测器的正面电极与所述第三底座的第六电极耦合；其中，所述第五电极与所述第一TIA的输入端耦合，所述第六电极与所述偏置电压源的输出端耦合，或者，所述第五电极与所述偏置电压源的输出端耦合，所述第六电极与所述第一TIA的输入端耦合；
所述第二探测器的背面电极与所述第三底座的第七电极耦合，所述第二探测器正面电极与所述第三底座的第八电极耦合，所述第三探测器的背面电极与所述第三底座的第八电极耦合，所述第三探测器正面电极与所述第三底座的第七电极耦合；其中，所述第七电极是接地电极，所述第八电极与所述第二TIA的输入端耦合；或者，所述第八电极与所述第二TIA的输入端耦合，所述第七电极地电极。
9.根据权利要求8所述的接收器，其特征在于，
所述接收光学模组、所述第一探测器、所述第一TIA、所述背景光测量模组、所述反射镜、所述第一汇聚透镜、所述第二汇聚透镜、所述第三底座和所述PCB封装成第二模块；
所述第二模块包括第二接口，所述第一探测器和所述偏置电压源通过所述第二接口耦合，所述第二TIA的输出端与所述处理器通过所述第二接口耦合。
10.根据权利要求2～9任一项所述的接收器，其特征在于，还包括：
遮光板，用于遮挡所述第三探测器，以使得所述第三探测器不接收所述第一路光。
11.根据权利要求1～10任一项所述的接收器，其特征在于，所述第一路光的光功率小于所述第二路光的功率。
12.根据权利要求11所述的接收器，其特征在于，所述第一路光的光功率和所述第二路光的光功率的比值为1：n，n≥9。
13.一种激光测距设备，其特征在于，包括发射器以及如权利要求1～12任一项所述的接收器。
14.一种点云图像生成方法，其特征在于，应用于接收器，所述方法包括：
将目标对象反射的返回光分束为第一路光和第二路光，所述返回光包括信号光和背景光；
根据所述第一路光中的背景光确定第一电压；
根据所述第一电压确定偏置电压；
在所述偏置电压的作用下，将所述第二路光转换为第一电流，将所述第一电流转换为第二电压；
根据所述第二电压生成所述目标对象的点云图像。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述据所述第一路光中的背景光的第一电压确定所述第一探测器的偏置电压之前，还包括：
将所述第一路光转换为第二电流；
从所述第二电流中滤除暗电流和所述第一路光中的信号光对应的交流电流，以得到所述第一路光中的背景光对应的直流电流，所述暗电流是用于对所述第一路光执行光电转换的探测器产生的暗电流；
将所述直流电流转换为所述第一电压。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一路光中的背景光的第一电压确定偏置电压，包括：
根据所述第一电压，确定所述背景光的背景光功率；
根据所述背景光功率，确定补偿电压；
利用所述补偿电压确定所述偏置电压。
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