CN115236636A - 接收装置和激光雷达 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种接收装置和激光雷达，其中所述接收装置包括：电路板；多个接收单元，位于所述电路板上，用于将光信号转化为电信号；封装侧壁，凸出于所述电路板且围绕所述多个接收单元设置，形成容纳所述接收单元的空腔；封装层，位于所述封装侧壁上且覆盖所述空腔。所述激光雷达包括：发射装置，用于提供发射光束，以及本发明提供的接收装置，用于探测发射光束经由目标物后形成的回波光束。本发明降低了接收装置的安装难度，从而提高了接收装置的安装速度，进而提高了安装效率。

Description

接收装置和激光雷达
技术领域
本发明涉及激光探测领域，尤其涉及一种接收装置和激光雷达。
背景技术
激光雷达(LIDAR)在自动驾驶中承担了路沿检测、障碍物识别以及实时定位与绘图(SLAM)等重要任务。激光雷达能精确测量目标位置(距离和角度)、运动状态(速度、振动和姿态)和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。由于具有测量速度快、精度高和测距远等优点，激光雷达在无人车等领域得到了广泛应用。
具体地，LIDAR系统包括发射装置和接收装置。发射装置产生发射光脉冲，所述发射光脉冲入射到目标物上反射并产生回波光束，最终所述回波光束被接收装置所接收。接收装置准确地测量发射光脉冲从发射到被接收的传播时间。因为光脉冲以光速传播，且光速是已知的，传播时间即可被转换为目标物与LIDAR系统之间的距离。
参考图1，是公开技术一种激光雷达中接收装置的光路图。所述接收装置10至少包括：光学组件15、孔径层14、准直透镜13、滤光片12和光电传感器11。其中，光学组件15用于会聚回波光束16。孔径层14和准直透镜13用于控制光电传感器11的入射光的角度，使入射到各个光电传感器11的入射光方向相同。滤光片12用于阻挡无需探测的波长的光。光电传感器11用于将光信号转化为电信号。
在激光雷达中，光电传感器11通常为硅光电倍增管(Silicon photomultiplier，SiPM)，是一种常用的高灵敏度光电检测器件。SiPM是由多个单光子雪崩二极管(SinglePhoton Avalanche Diode，SPAD)组成的阵列。参考图2，示出了SiPM工作状态时的电路图。SiPM中的各个SPAD像素单元12为并联方式连接，可以并行工作。因而，在一部分SPAD13被触发后，其余的SPAD13仍然可以工作。继续参考图2，各个SPAD像素单元12并联之后作为SiPM总的输出端，SiPM输出端的信号是所有被触发的SPAD的脉冲信号叠加，这就使得SiPM既有SPAD的灵敏度，又具有一定的动态范围。并且，SPAD的数目越多，动态范围越高。
未封装的SiPM极易受外部环境的温度、杂质和物理作用力的影响，很容易遭到破坏，所以需要封入一个密闭空间内，引出相应的管脚，从而应用在印刷电路板上，而当SPAD的数目越多时，SiPM阵列的密度较高，从而使得SiPM阵列具有非常多密集排布的管脚，增大了安装的难度。公开技术中接收装置还要采用表面贴装(Surface Mount Technology，SMT)工艺将SiPM阵列焊接在印刷电路板上，其中表面贴装工艺是一种将无引脚或短引线的元器件安装在印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)的表面或其它基板的表面上，并加以焊接组装的技术，且采用SMT方式封装时，需要在封装结构上开窗才能使光投射至光电传感器上，这对高密度和高精度的SiPM阵列安装进一步增加了难度。
然而，公开技术中的接收装置存在不易安装因而安装速度慢的问题。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种接收装置和激光雷达，以减小接收装置的安装难度，提高接收装置的安装速度和安装效率。
为了解决所述技术问题，本发明提供一种接收装置，用于激光雷达，包括：电路板；多个接收单元，位于所述电路板上，用于将光信号转化为电信号；封装侧壁，凸出于所述电路板且围绕所述多个接收单元设置，形成容纳所述接收单元的空腔；封装层，位于所述封装侧壁上且覆盖所述空腔。
可选地，所述封装层中具有贯穿孔；所述接收装置还包括：滤光片，设于所述封装层且覆盖所述贯穿孔。
可选地，所述接收装置还包括：光学组件；所述多个接收单元的光探测面位于所述光学组件的焦平面上。
可选地，所述接收装置还包括：光学组件，具有焦平面；所述多个接收单元的光探测面，在接收光束的传输方向上位于所述焦平面的下游。
可选地，所述贯穿孔位于光学组件的焦平面上。
可选地，所述封装侧壁的高度设置为：使接收光束通过所述贯穿孔后在所述光探测面上的最大入射角为15～20度。
可选地，所述接收单元与一外围电路连接，所述外围电路用于接收和处理所述电信号；
可选地，与所述接收单元电相连，或者所述外围电路位于所述封装侧壁之外的电路板上，所述接收装置通过一电连接结构与所述外围电路相连。
可选地，所述滤光片包括靠近所述贯穿孔的中心区域，以及位于所述中心区域周围的至少一个环形区域，所述中心区域和环形区域的镀膜材料不同；所述滤光片从中心区域到环形区域的方向上，镀膜材料对应的中心波长逐渐增大。
可选地，所述滤光片位于所述封装层朝向所述接收单元的面，或者，所述滤光片位于所述封装层背向所述接收单元的面。
可选地，所述滤光片粘贴于所述封装层。
可选地，所述电路板、封装侧壁、封装层中的一个或全部为独立的部件，或者，所述电路板、封装侧壁、封装层为一体型结构。
可选地，所述电路板和所述封装侧壁为一体型结构，所述封装层为独立的部件。
可选地，所述电路板和所述封装侧壁为印刷电路板，位于所述空腔底部的电路板中形成有外围电路，与所述多个接收单元电连接。
可选地，所述封装层包括覆盖所述空腔的小孔光阑。
可选地，所述封装侧壁和所述封装层为一体型结构，所述电路板为独立的部件。
可选地，所述一体型结构的材料为绝缘材料或金属材料。
可选地，所述电路板、封装侧壁、封装层均为独立的部件；所述电路板为印刷电路板，所述封装侧壁为绝缘侧壁，所述封装层为金属层。
可选地，所述多个接收单元呈矩阵式排列，或者，所述多个接收单元在行向或列向呈交错排列。
相应地，本发明实施例还提供一种激光雷达，包括：发射装置，用于提供发射光束，以及本发明实施例提供的接收装置，用于探测所述发射光束经由目标物后形成的回波光束。
可选地，所述发射装置为多点垂直腔面发射激光器，或者，单点垂直腔面发射激光器。
可选地，所述发射装置，包括多个发射单元，用于分别提供发射光束；所述激光雷达包括多个与所述发射单元相对应的接收装置；多个接收装置与一外围电路相连，所述外围电路用于接收和处理各接收装置的电信号。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的接收装置，通过封装侧壁和封装层将所述接收单元封装在所述电路板上，一方面所述接收单元直接设置在所述电路板上，以便于与所述电路板实现电连接；另一方面，封装侧壁和封装层构成用于容纳所述接收单元的空腔，从而实现了接收单元与外界的隔离。此外，通过封装侧壁和封装层的高度、厚度、透光度和是否打孔等参数的调整，可以适应外部光学系统对接收单元的光学参数要求。因而，本发明的接收装置结构简单且降低了接收装置的安装难度，提高了接收装置的安装速度和安装效率。
附图说明
图1是公开技术一种激光雷达中接收装置的光路图；
图2是公开技术中光电传感器的电路图；
图3是本发明第一实施例接收装置的侧面示意图；
图4是图3所示接收装置的俯视图；
图5是本发明第二实施例接收装置的俯视图；
图6是本发明第三实施例接收装置的俯视图；
图7是本发明第四实施例接收装置的俯视图；
图8是本发明第五实施例接收装置的俯视图；
图9是本发明第六实施例接收装置的侧视图；
图10是本发明第七实施例接收装置的侧视图；
图11是本发明第八实施例接收装置的侧视图；
图12是本发明第九实施例接收装置的侧视图；
图13是本发明第十实施例接收装置中滤光片的示意图；
图14是滤光片蓝移特性的原理；
图15是图14所示接收装置的局部侧视图；
图16是本发明激光雷达一实施例的示意图；
图17是本发明实施例激光雷达中一种发射装置的示意图；
图18是本发明实施例激光雷达中另一种发射装置的示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有技术光电传感器存在安装难度较大的问题。
为了解决所述技术问题，本发明实施例提供了一种接收装置，用于激光雷达，包括：电路板；多个接收单元，位于所述电路板上，用于将光信号转化为电信号；封装侧壁，凸出于所述电路板且围绕所述多个接收单元设置，形成容纳所述接收单元的空腔；封装层，位于所述封装侧壁上且覆盖所述空腔。
本发明实施例的接收装置，通过封装侧壁和封装层将所述接收单元封装在所述电路板上，一方面所述接收单元直接设置在所述电路板上，以便于与所述电路板实现电连接；另一方面，封装侧壁和封装层构成用于容纳所述接收单元的空腔，从而实现了接收单元与外界的隔离。此外，通过封装侧壁和封装层的高度、厚度、透光度和是否打孔等参数的调整，可以适应外部光学系统对接收单元的光学参数要求。因而，本发明实施例的接收装置结构简单且降低了接收装置的安装难度，提高了接收装置的安装速度和安装效率。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
参考图3，示出了本发明第一实施例接收装置的侧面示意图。所述接收装置，应用于激光雷达，用于对回波光束进行探测。本实施例接收装置包括：电路板100、接收单元101、封装侧壁102和封装层104，且所述电路板100和所述封装侧壁102为一体型结构，所述封装层104为独立的部件。
其中，电路板100为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，所述电路板100上形成有连接线，用于实现接收单元101与外围电路或其他电气元件之间的电连接。
接收装置中还形成有外围电路，所述多个接收单元101与外围电路相连，接收单元101形成的所述电信号传输至所述外围电路，通过外围电路接收和处理所述电信号。
例如，外围电路可以是电源开关电路、多路复用电路、信号放大电路、信号采样电路中的一种或多种。其中，电源开关电路用于对各个接收单元进行选通供电；多路复用电路用于选择多个接收单元中的其中一个进行信号输出；信号放大电路用于接收单元产生的电信号进行放大；信号采样电路用于对放大后的电信号进行采样。
本实施例中，电路板100中还形成有所述外围电路，更具体地说，位于封装侧壁之内电路板100中形成有所述外围电路，外围电路的连接端暴露于所述电路板100的表面，提高所述接收装置的结构集成度。或者，在所述电路板100的下方还可以贴附有与所述接收单元101电连接的外围电路，以简化电路板100的结构。
需要说明的是，在其他实施例中，外围电路还可以位于所述封装侧壁102的外侧的电路板上，所述接收装置通过一电连接结构(例如连接插塞、布线结构或打线等)与所述外围电路相连。
多个接收单元101位于所述电路板100上，用于将光信号转化为电信号。所述接收单元101包括一光探测面(例如光敏面)，激光雷达的回波光束入射至所述光探测面，以实现探测。
需要说明的是，接收装置还可以包括：光学组件(图未示)，用于会聚回波光束。本实施例中，所述多个接收单元101的光探测面位于所述光学组件的焦平面上，以便于提高探测光的强度，进而提高接收装置的探测精度。
本实施例中，所述接收单元101为待封装的单个SiPM，多个SiPM排布为阵列(SiPMArray)后进行封装，从而构成接收装置。封装过程中，会对待封装的单个SiPM的各个连接端与外围电路实现电连接。此外，与集成电路不同的在于，本发明实施例中接收装置，还要考虑待封装的光电器件的光学性能。
在封装时，可以将接收单元101直接贴在电路板100上，以实现接收单元101与电路板100上对应连接端的电连接。本实施例中，接收单元101为待封装的单个SiPM，所述电路板100为PCB板。
具体地，可以预先在PCB板上通过点胶的方式，在对应位置处设置导电或非导电胶(比如银胶)以及金锡焊，再采用高精度贴片机吸附待封装的单个SiPM至PCB板上待连接端子处，对于SiPM阵列，可以按照上述步骤在对应位置处逐个安装SiPM，形成SiPM阵列。例如，对于单列排布的SiPM阵列，可以沿竖直方向(列向)按照上述步骤逐个安装SiPM，形成一列SiPM阵列。这种方式的贴片精度较高，且安装难度较低。
本实施例接收装置中封装侧壁102为与电路板100集成在一起的一体型结构。具体地，所述封装侧壁102为凸出于电路板100表面的PCB板。所述封装侧壁102围绕所述多个接收单元101设置，形成容纳所述接收单元101的空腔103，从而在平行于电路板100的面上实现对接收单元101的密封。所述空腔103底部的PCB板中形成有外围电路。
实际应用中，可以对PCB板进行定制，使PCB板形成一PCB凹槽。PCB凹槽中位于凹槽底部的水平部分用作所述电路板100，PCB凹槽的侧壁部分用作凸出电路板100设置的封装侧壁102。
在进行贴片时，将待封装的多个接收单元101按照一定的排布方式放置于PCB凹槽中，且在贴片之后，接收单元101的各连接端通过打线105或其他方式实现与外围电路的电连接。
封装层104，位于所述封装侧壁102上且覆盖所述空腔103，从而在垂直于电路板100的方向(即H所在方向上)上实现对接收单元101的密封。
本实施例中，所述封装层104为小孔光阑。小孔光阑为光学系统中对回波光束起着限制作用的器件，在本实施例中，由于采用SiPM，有很少的回波光束也可以探测到，因此所述小孔光阑可以阻断大部分回波光束，从而限定成像视场，起到抑制环境光和杂散光的作用，还起到对接收单元进行密封的作用。
所述封装层104中形成有多个贯穿孔106，用于约束投射到所述接收单元101的回波光束。具体的，所述封装层104为覆盖所述空腔的小孔光阑，且所述小孔光阑中开孔的位置与所述接收单元101光敏面的位置相对应。此处位置相对应的含义指的是，小孔光阑中小孔中心与光敏面的中心在垂直于电路板100的方向上相重合，从而可以使通过小孔光阑的更多的光能被接收单元101探测到，提高了接收装置的探测精度。
本发明实施例中，封装侧壁102的高度H还决定了小孔光阑与接收单元101之间的距离，从而也用于定义投射到接收单元101上入射光的入射角α。
继续参考图3，本实施例中，所述接收装置还包括滤光片107，设于所述封装层104且覆盖所述贯穿孔106，所述滤光片107用于阻挡无需探测的光，并使待检测光透过。
本实施例中，所述滤光片107通过粘贴的方式，固定于所述封装层104背向所述接收单元101的面上。
实际应用中，多个接收单元101通常为排布在所述电路板100上矩阵式排列的器件，所述滤光片107可以为沿列向的条状膜片，即同一列的接收单元101共用一滤光片107，从而可以简化接收装置的结构。
本发明实施例中，滤光片107固定在封装层104上，相应地，封装侧壁102的高度H还决定了滤光片107与接收单元101之间的距离。
综上，封装侧壁102的高度H不仅用于定义空腔103的空间尺寸，对接收装置的光学性能(回波光束在接收单元101光敏面的入射角α)也有影响。
具体地说，在贯穿孔106一定时，改变高度H可以改变入射角α；或者，高度H一定时，改变贯穿孔106的尺寸也可以改变入射角α。
在贯穿孔106的尺寸确定时，如果封装侧壁102的高度H过大容易造成入射角α过小，如果封装侧壁102的高度H过小，则空间尺寸较小，影响接收单元101的封装。所述封装侧壁H的高度设置为：使接收光束通过所述贯穿孔后在所述光探测面上的最大的入射角α为15～20度。
如图4，示出了图3所示接收装置的俯视图。本实施例中，位于电路板100上被封装于空腔中的接收单元101为单个SiPM，且被一个封装侧壁102封装于电路板100中的多个SiPM呈阵列排布。
本实施例接收装置的一个封装单元包括2N个SiPM，且2N个SiPM呈2列N行的矩阵式排布。
具体地，每个SiPM均包括阳极(Cathode)、阴极(Anode)108和输出端(FASTOUT)109，以每一列的SiPM为共阳极为例，SiPM的共用端阳极位于朝向电路板100的面上，可以与电路板100采用接触式电连接；而非共用端阴极108和输出端109分别为位于所述电路板100上的端子，两个端子可以通过打线105的方式与外围电路实现电连接，从而实现多个接收单元101的封装。
参考图5，示出了本发明第二实施例接收装置的俯视图。本实施例中所述接收单元501也为单个SiPM，与图4所示实施例的不同之处在于，本实施例中2N个SiPM采用两列的方式排列，且两列的SiPM呈交替式排布。
需要说明的是，本发明接收装置的封装方式不仅可以封装2N个SiPM，还可以封装更多数量的SiPM。
在其他实施例中，在符合探测分辨率要求的前提下，位于一个封装单元中的SiPM的数量还可以更多，且排布方式也可以其他变形。
需要说明是在上述实施例中对多个待封装的SiPM排布为阵列后进行单独封装，在PCB板上具有多个单独封装的SiPM阵列(如图4和5所示)。在其他实施例中，还可以对在PCB上所有待封装的SiPM进行整体封装。参考图6，示出了本发明第三实施例接收装置的俯视图。本实施例与第一实施例的不同之处在于，本实施例中，所述接收单元401为SiPM阵列(SiPM Array)。所述SiPM阵列包括多个SiPM。需要说明的是，为了附图简洁，此处未对SiPM阵列中的每个SiPM均进行示意。所述SiPM阵列中的多个SiPM可以矩阵式排布(如图4所示的排布方式)，或者相邻列SiPM呈交替式排布(如图5所示的排布方式)。位于电路板400上且封装于一个空腔中的接收单元401为SiPM阵列，且被一个封装侧壁402封装于电路板400中的接收单元401数量为两个，两个SiPM阵列在列向交错排列。
在其他实施例中，两个接收单元401还可以呈一行排列。
需要说明的是，本发明接收装置的封装方式不仅可以封装两个SiPM阵列，还可以封装更多的SiPM阵列。参考图7，示出了本发明第四实施例接收装置的俯视图。本实施例中，所述接收单元201为SiPM阵列，被一个封装侧壁202封装于电路板200上的接收单元201的数量为2N个(N为大于1的自然数)，且呈两列排列，每一列包括N个SiPM阵列。2N个SiPM阵列在列向交错排列。
参考图8，示出了本发明第五实施例接收装置的俯视图。本实施例中，所述接收单元301为SiPM阵列，与图7的不同之处在于，两列N行的接收单元301呈矩阵(N行2列矩阵)式排列。
电路板、封装侧壁和封装层共同围成一个封装单元，相应的，在其他实施例中，在符合探测分辨率要求的前提下，位于一个封装单元中的SiPM阵列的数量还可以有更多，且排布方式也可以不受交错排列、矩阵式排列的限制。例如接收单元可以为三列、四列……；接收单元还可以行向交错排列等等。需要说明的是，在第一实施例中，电路板和封装侧壁为一体型结构，而封装层为独立的部件。本发明实施例对电路板、封装侧壁、封装层的独立性和一体型不做限制。具体地说，本发明实施例接收装置中所述电路板、封装侧壁、封装层中的一个或全部为独立的部件，或者，所述电路板、封装侧壁、封装层为一体型结构。
参考图9，示出了本发明第六实施例接收装置的侧视图。本发明实施例与第一实施例的相同之处不再赘述，本发明实施例与第一实施例的不同之处在于：所述封装侧壁702和所述封装层704为一体型结构，所述电路板700为独立的部件。具体地，封装侧壁702和所述封装层704的一体型结构构成一密封罩，将所述接收单元701的密封在电路板700上。
封装侧壁702和所述封装层704可以为全塑料的结构，且通过注塑工艺形成。所述封装层704中的贯穿孔705也可以在注塑时一并形成，带有贯穿孔705的封装层704可以起到光阑的作用。
需要说明的是，在其他实施例中，封装侧壁和所述封装层的一体型结构还可以是其他的材料，例如：封装侧壁和封装层的一体型结构为金属材料，或者，PCB材料。
此外，贯穿孔也可以有其他的形成方式。例如：在形成整层封装层后，再在封装层中采用开孔(例如：激光开孔，或者，镀膜之后图形化)的方式形成所述贯穿孔。
本实施例与第一实施例还有一不同之处在于：本实施例中滤光片706位于所述封装层704朝向所述接收单元701的面上。滤光片706固定于密封罩的内部，可以减少后续工艺中滤光片脱落的几率。
实际封装过程中，在将接收单元701贴附在电路板700上且完成打线之后，在所述封装层704贯穿孔705位置处的内壁上粘贴滤光片706，之后再将一体型结构的封装侧壁702和所述封装层704粘贴或卡接在所述电路板700上，进而实现接收单元701的密封。
需要说明的是，滤光片706还可以位于所述封装层704背向所述接收单元701的面上，可以在一体型结构的封装侧壁702和所述封装层704固定在电路板700上之后，再粘贴所述滤光片706。
参考图10，示出了本发明第七实施例接收装置的侧视图。本发明实施例与第一实施例的相同之处不再赘述，本发明实施例与第一实施例的不同之处在于：所述电路板800、封装侧壁802和所述封装层804均为独立的部件。这样各个部件可以根据自身的功能选择更合适的材料形成，而不受其他部件材料的限制，具有更好的灵活性。
本实施例中，所述电路板800为印刷电路板；所述封装侧壁802为绝缘侧壁，比如塑料，所述封装层804为金属层。在其他实施例中，封装侧壁可以是金属、PCB，封装层还可以是塑料。
相应地，所述滤光片806可以位于所述封装层804朝向所述接收单元801的面，或者，所述滤光片806位于所述封装层804背向所述接收单元801的面。
参考图11，示出了本发明第八实施例接收装置的侧视图。本实施例与第七实施例均采用所述封装侧壁902和所述封装层904为一体型结构，所述电路板900为独立的部件方式。不同之处在于，本实施例中，所述封装侧壁902和所述封装层904采用金属材料。
采用金属材料时，可以通过半导体工艺形成所述一体型结构，半导体工艺可以减小封装侧壁902和封装层904的厚度，从而可以减小封装结构的尺寸(在电路板上投影面积和垂直电路板上的高度，都有所减小)，进而增大接收装置上可排布的封装单元的密度。
此外，在厚度减小时，为了增加一体型结构与电路板900的粘附性，可以通过固定延伸部903增大一体型结构与电路板900贴合面的面积。具体地，在工艺中沉积金属层时，可以在承载基板上也沉积部分金属材料，以形成一固定延伸部903。通过所述固定延伸部903将一体型结构粘贴在所述电路板900上，因为固定延伸部903与电路板900有较大的接触面积，可以涂覆更多粘贴胶，从而增大接收装置的牢固程度。
相应地，本实施例中，所述滤光片906可以位于所述封装层904朝向所述接收单元901的面上，或者，所述滤光片906位于所述封装层904背向所述接收单元901的面。
参考图12，示出了本发明第九实施例接收装置的侧视图。本实施例与第一实施例的不同之处在于，本实施例中，所述多个接收单元111的光探测面，在接收光束的传输方向上位于光学组件焦平面的下游。
需要说明的是，在将接收单元111的光探测面设置于光学组件的焦平面上时，相应地，接收光束(即激光雷达的回波光束)在焦平面上成像面积较小。以接收单元111为SiPM为例，由于成像面积小，SiPM中被触发的SPAD的数量比较少，相应地，光电探测的动态范围有限，从而容易饱和。此外，被触发的SPAD数量太少也容易产生较大的脉冲离散性，从而造成测距精度较差的问题，这需要用很多次测量才能达到较好的性能。
而本发明实施例中，通过将接收单元111的光探测面设置在光学组件焦平面的下游位置，使光探测面处的光斑处于离焦状态，这样回波光束可以在SiPM上覆盖到较大的面积，从而可以布置数量更多的SPAD，进而提高SiPM的性能。
具体地，本发明实施例接收装置中，封装层114的贯穿孔115位于光学组件的焦平面上，相应地，在接收光束116的传输方向上，所述接收单元111的光探测面位于所述焦平面的下游。
此外，本实施例中，封装侧壁112位于电路板110和封装层114的之间，封装侧壁112的高度用于确定光探测面和焦平面的距离，从而能调整接收光束的发散角度，进而调整光探测面上光斑的尺寸。
参考图13，示出了本发明第十实施例接收装置中滤光片的示意图。本实施例中与第十实施例的不同之处在于：滤光片126包括靠近所述贯穿孔的中心区域1，以及位于所述中心区域1周围的至少一个环形区域2、3，所述中心区域1和环形区域2、3的镀膜材料不同；滤光片126从中心区域1到环形区域2、3的方向上，镀膜材料对应的中心波长逐渐增大。
本发明实施例通过对滤光片进行分区，可以不同角度入射光的中心波长偏移的问题，进而使透过滤光片到达接收单元的光波长差别较小。
下面结合参考图14所示的曲线图解释本发明实施例滤光片的工作原理。图14的横坐标为入射角，纵坐标为中心波长偏差。曲线A、B分别对应不同的滤光片样本进行测试的结果，随着入射角的逐渐增大，滤光片透过的中心波长逐渐减小，例如，对于曲线A对应的滤色片在入射角为0度时，滤光片中心波长为884nm；在入射角为15度时，滤光片中心波长为881nm，即中心波长减小了3nm。曲线B对应的滤色片在入射角为0度时，滤光片中心波长为884nm；在入射角为15度时，滤光片中心波长为881.5nm，即中心波长减小了2.5nm。这种现象为滤光片的蓝移特性，即滤光片的中心波长会随着入射角的增大，向短波方向偏移。
由于封装层中贯穿孔的光线在滤光片的不同位置可以有不同的入射角，由于蓝移特性，不同入射角的光通过同一滤光片时透过的波长偏移。相应的，本发明实施例，在滤光片上不同区域设置不同的镀膜材料，使得入射角越小的靠近贯穿孔的中心区域，镀膜对应的中心波长越短；而入射角较大的远离贯穿孔的外围的环形区域，滤光片镀膜对应的中心波长越长，从而可以限制蓝移特性造成的滤光片中心波长的偏差。
图13结合参考图15所示接收装置的局部侧视图，本发明实施例中，入射角5度以内的区域为中心区域1，该区域采用第一镀膜材料；入射角在5-10度的区域为中心区域1之外的第一环形区域2，所述第一环形区域2采用第二镀膜材料；入射角在10-15度的区域为第一环形区域2之外的第二环形区域3，所述第二环形区域3采用第三镀膜材料。第三镀膜材料对应的中心波长大于第二镀膜材料对应的中心波长，第二镀膜材料对应的中心波长大于第一镀膜材料的中心波长。本发明实施例通过在不同入射角区域设置不同镀膜，从而使滤光片不同区域中心波长偏差小于1nm。
本发明实施例，通过较大的入射角可以获得较高的动态范围，又通过滤光片的镀膜设置减少了蓝移特性，从而较好的限制了背景光，提高了接收装置的探测精度。
为了解决所述技术问题，本发明实施例还提供一种激光雷达，参考图16,示出了本发明激光雷达一实施例的示意图。所述激光雷达包括：发射装置1001，用于提供发射光束L，以及本发明实施例提供的接收装置1002，用于探测发射光束经由目标物1003后形成的回波光束L’。
本发明实施例激光雷达的接收装置减小了接收装置的安装难度，提高了接收装置的安装速度和安装效率。
参考图17，示出了本发明实施例激光雷达中一种发射装置的示意图，所述发射装置为单点垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，VCSEL)。具体地，所述发射装置20包括一发光点200。以5层结的单光点VCSEL为例，功率密度可以达到5千瓦每平方毫米。相比多光点VCSEL激光器，单光点VCSEL在功率密度上具有较为明显的优势。
参考图18，示出了本发明实施例激光雷达中另一种发射装置的示意图，所述发射装置为多光点垂直腔面发射激光器。
具体地，所述发射装置30，包括多个发射单元300，用于分别提供发射光束；相应地，激光雷达还包括多个与所述发射单元相对应的接收装置；多个接收装置与一外围电路相连，所述外围电路用于接收和处理各接收装置的电信号。从而实现激光雷达测距。
具体地，多个VCSEL激光器与接收装置中的SiPM一一对应，形成VCSEL激光器阵列。所述VCSEL激光器阵列可以为面阵、线阵排布，排布方式与SiPM排布方式保持一致。
此外，其他实施例中，也可以采用多个VCSEL激光器(比如两个)与一个SiPM相对应的方式。
多光点VCSEL激光器的整体功率密度可以达到1千瓦每平方毫米，且并且多光点VCSEL的发光效率较高、带宽更窄、温漂更小。可以在较窄的滤光片下，采用较小的功率来达到同样的测距能力，有利于激光雷达测距中的人眼安全。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (21)

1.一种接收装置，用于激光雷达，包括：
电路板；
多个接收单元，位于所述电路板上，用于将光信号转化为电信号；
封装侧壁，凸出于所述电路板且围绕所述多个接收单元设置，形成容纳所述接收单元的空腔；
封装层，位于所述封装侧壁上且覆盖所述空腔。
2.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述封装层中具有贯穿孔；所述接收装置还包括：滤光片，设于所述封装层且覆盖所述贯穿孔。
3.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述接收装置还包括：光学组件；
所述多个接收单元的光探测面位于所述光学组件的焦平面上。
4.如权利要求2所述的接收装置，其特征在于，所述接收装置还包括：光学组件，具有焦平面；
所述多个接收单元的光探测面，在接收光束的传输方向上位于所述焦平面的下游。
5.如权利要求4所述的接收装置，其特征在于，所述贯穿孔位于光学组件的焦平面上。
6.如权利要求4或5所述的接收装置，其特征在于，所述封装侧壁的高度设置为：使接收光束通过所述贯穿孔后在所述光探测面上的最大入射角为15～20度。
7.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述接收单元与一外围电路连接，所述外围电路用于接收和处理所述电信号；
所述外围电路位于所述封装侧壁之内的电路板上，与所述接收单元电相连，或者所述外围电路位于所述封装侧壁之外的电路板上，所述接收装置通过一电连接结构与所述外围电路相连。
8.如权利要求2所述的接收装置，其特征在于，所述滤光片包括靠近所述贯穿孔的中心区域，以及位于所述中心区域周围的至少一个环形区域，所述中心区域和环形区域的镀膜材料不同；
所述滤光片从中心区域到环形区域的方向上，镀膜材料对应的中心波长逐渐增大。
9.如权利要求2所述的接收装置，其特征在于，所述滤光片位于所述封装层朝向所述接收单元的面，或者，所述滤光片位于所述封装层背向所述接收单元的面。
10.如权利要求2所述的接收装置，其特征在于，所述滤光片粘贴于所述封装层。
11.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述电路板、封装侧壁、封装层中的一个或全部为独立的部件，或者，所述电路板、封装侧壁、封装层为一体型结构。
12.如权利要求11所述的接收装置，其特征在于，所述电路板和所述封装侧壁为一体型结构，所述封装层为独立的部件。
13.如权利要求12所述的接收装置，其特征在于，所述电路板和所述封装侧壁为印刷电路板，位于所述空腔底部的电路板中形成有外围电路，与所述多个接收单元电连接。
14.如权利要求13所述的接收装置，其特征在于，所述封装层包括覆盖所述空腔的小孔光阑。
15.如权利要求11所述的接收装置，其特征在于，所述封装侧壁和所述封装层为一体型结构，所述电路板为独立的部件。
16.如权利要求15所述的接收装置，其特征在于，所述一体型结构的材料为绝缘材料或金属材料。
17.如权利要求11所述的接收装置，其特征在于，所述电路板、封装侧壁、封装层均为独立的部件；所述电路板为印刷电路板，所述封装侧壁为绝缘侧壁，所述封装层为金属层。
18.如权利要求1所述的接收装置，其特征在于，所述多个接收单元呈矩阵式排列，或者，所述多个接收单元在行向或列向呈交错排列。
19.一种激光雷达，包括：
发射装置，用于提供发射光束，以及
如权利要求1-18任一项所述的接收装置，用于探测所述发射光束经由目标物后形成的回波光束。
20.如权利要求19所述的激光雷达，其特征在于，所述发射装置为多点垂直腔面发射激光器，或者，单点垂直腔面发射激光器。
21.如权利要求19所述的激光雷达，其特征在于，所述发射装置，包括多个发射单元，用于分别提供发射光束；
所述激光雷达包括多个与所述发射单元相对应的接收装置；多个接收装置与一外围电路相连，所述外围电路用于接收和处理各接收装置的电信号。
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