CN115728770A - 激光接收器、激光雷达及进行物点距离检测的方法 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种激光接收器、激光雷达及进行物点距离检测的方法，属于传感器技术领域。激光接收器包括接收器本体、分光部件和探测部件，分光部件和探测部件安装在接收器本体内部。分光部件的入光端位于接收器本体的入射光路上。探测部件的入光端位于分光部件的分光出射光路上。采用本申请提供的激光接收器，可以明显降低探测部件在目标光线到达前被环境光线激发的概率，从而有效降低激光雷达的处理器将环境光线误判为目标光线的概率，进而提高了激光雷达的探测准确性。

Description

激光接收器、激光雷达及进行物点距离检测的方法

技术领域

本申请涉及传感器技术领域，具体涉及一种激光接收器、激光雷达及进行物点距离检测的方法。

背景技术

激光接收器是激光雷达的重要组成部分。激光接收器用于接收激光发射器发出并由物体反射的信号光，激光接收器接收到信号光后，向激光雷达的处理器发送电平，进而由处理器确定信号光的相关信息(例如，距离信息、角度信息等)。

在激光接收器中，通常采用单光子雪崩光电二极管(SPAD，Single PhotonAvalanche Diode)作为光子探测器。SPAD被信号光激发后，向激光雷达的处理器发送相应的电信号，进而由处理器进行与该信号光相关的计算(计算物点位置)。SPAD被信号光激发的概率与信号光强度相关，通常，被测信号光越强，SPAD被激发的概率越高。

在激光雷达的工作过程中，在每个检测周期开始时，激光发射器向外发射信号光，处理器根据激光接收器接收到信号光的时间确定反射信号光的物点与激光雷达的距离。一般，处理器将检测周期内SPAD最开始被激发的时间，确定为激光接收器接收到信号光的时间。在实际中，在激光接收器检测到信号光之前，始终有环境光射入激光接收器，环境光存在一定的概率激发SPAD，这样，处理器所得到的激光接收器接收到信号光的时间就会出现错误。从而，降低了激光雷达的探测准确性。

发明内容

本申请实施例提供了一种激光接收器、激光雷达及进行物点距离检测的方法，可以解决相关技术中存在的技术问题，该激光接收器、激光雷达及进行物点距离检测的方法的技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种激光接收器，该激光接收器包括接收器本体、分光部件和探测部件。分光部件和探测部件安装在所述接收器本体内部。分光部件的入光端位于接收器本体的入射光路上。探测部件的入光端位于分光部件的分光出射光路上。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器还包括信号分析部件，信号分析部件与所述探测部件电性连接。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器包括多个探测部件和多个分光部件。第一分光部件的入光端位于接收器本体的入射光路上。除第二分光部件之外的每个分光部件的至少一个分光出射光路上存在其他的分光部件的入光端，第一分光部件和第二分光部件是多个分光部件中的不同的分光部件。每个探测部件分别位于任一分光部件的不存在其他的分光部件的分光出射光路上。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器中所有分光部件的不存在其他的分光部件的分光出射光路上均存在探测部件。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器中每个分光部件均具有两个分光出射光路。除第二分光部件之外的每个分光部件的一个分光出射光路上存在其他的分光部件的入光端，另一个分光出射光路上存在一个所述探测部件。第二分光部件的两个分光出射光路上均存在一个探测部件。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器的接收器本体包括壳体和入光镜。分光部件、探测部件安装在壳体内部。入光镜安装在壳体的入光口处。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器的入光镜包括层叠放置的第一发散透镜和滤光片。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器的探测部件包括光子探测器和汇聚透镜，汇聚透镜位于光子探测器的入光口处。

在一种可能的实现方式中，该激光接收器的分光部件为分束镜。

第二方面，本申请实施例还提供了一种激光雷达，该激光雷达包括如第一方面及其可能的实现方式中所述的激光接收器。

第三方面，本申请实施例还提供了一种进行物点距离检测的方法，该方法应用于包括第一方面所述的激光接收器的设备中。该方法包括：

分光部件对进入激光接收器的信号光进行分光；

探测部件接收分光后的信号光，当被分光后的信号光激发时，向信号分析部件发送激发信号；

信号分析部件基于每个探测部件发送的激发信号，对每个探测部件统计不同物点距离对应的激发次数，基于对每个探测部件统计的不同物点距离对应的激发次数，确定每个物点距离对应的总激发次数，基于每个物点距离对应的总激发次数，确定作为检测结果的物点距离。

本申请的实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：

本申请实施例提供了一种激光接收器，该激光接收器包括接收器本体、分光部件和探测部件。分光部件安装在接收器本体内部，分光部件可以将激光接收器的入射光线分为多束出射光线，出射光线的光强较入射光线的光强有明显减弱。激光接收器检测到信号光之前，环境光先射入激光接收器中。环境光经过分光部件分成多束光线，分光后的环境光激发探测部件的概率大幅降低，使得探测部件在信号光到达前被环境光激发的概率明显降低，这样，处理器所得到的激光接收器接收到信号光的时间的准确率明显提高。从而，提高了激光雷达的探测准确性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例示出的一种光子事件数统计结果曲线图；

图2是本申请实施例示出的一种光子事件数统计结果曲线图；

图3是本申请实施例示出的一种激光接收器的结构示意图；

图4是本申请实施例示出的一种接收器本体的结构示意图；

图5是本申请实施例示出的一种入光镜的结构示意图；

图6是本申请实施例示出的一种探测部件的结构示意图；

图7是本申请实施例示出的一种激光接收器的结构示意图；

图8是本申请实施例示出的一种激光接收器的结构示意图；

图9是本申请实施例示出的一种光子事件数统计结果曲线图；

图10是本申请实施例示出的一种激光接收器的结构示意图；

图11是本申请实施例示出的一种激光接收器的结构示意图；

图12是本申请实施例示出的一种激光接收器的结构示意图。

图例说明

1、接收器本体；11、壳体；12、入光镜；121、第一发散透镜；122、滤光片；123、第二发散透镜；124、滤光层；2、分光部件；21、第一分光部件；22、第二分光部件；3、探测部件；31、光子探测器；32、汇聚透镜；4、信号分析部件。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

激光雷达主要由发射组件、接收组件和处理器组成。发射器发射目标光信号后，由接收器接收目标光信号，接收器将接收到的光信号转换为电信号发送至激光雷达的处理器，进而由处理器确定光信号的相关信息(例如，距离信息、角度信息等)。激光雷达的接收器可以是一个单点探测器，也可以是具有一定排布规则的多个单点探测器，其中，单点探测器可以是本申请提供的激光接收器。

通常，激光接收器采用SPAD作为光子探测器。应用SPAD的激光雷达在进行目标探测时，需要在同一位置重复发射多次光信号，然后统计SPAD被反射后的回波光信号激发的次数(即光子事件数)，利用这个统计结果对回波光信号进行准确刻画，从而得到物点位置。在无环境光或有微弱环境光时，SPAD主要被回波光信号激发，假设在距离激光接收器50米处存在物点，当激光雷达重复发射多次光信号后，激光接收器得到的无环境光影响时光子事件数统计结果如图1所示(由于激光接收器探测数据量比较庞大，使得结果统计图中横坐标比较密集)。

然而，由于SPAD本身具有极高的增益和灵敏度，使得SPAD对接收到的环境光十分敏感。在有环境光时，SPAD在回波光信号到达之前会反复被环境光激发，假设在距离激光接收器50米处存在物点，当激光雷达重复发射多次光信号后，激光接收器得到的受环境光影响时光子事件数统计结果如图2所示(由于激光接收器探测数据量比较庞大，使得结果统计图中横坐标比较密集)。

由上述图1和图2不难看出，在应用SPAD的激光接收器中，环境光导致SPAD光子事件统计特征发生显著改变，导致无法准确刻画出回波光信号，无法判断物点位置，有时甚至出现环境光导致SPAD器件饱和而无法探测到激光回波信号的情况。因此，本申请提供了一种激光接收器，可以有效减弱环境光对激光接收器的影响，详细方案如下。

本申请实施例提供了一种激光接收器，相应结构如图2所示，该激光接收器包括接收器本体1、分光部件2和探测部件3。分光部件2和探测部件3安装在接收器本体1内部。分光部件2的入光端位于接收器本体1的入射光路上。探测部件3的入光端位于分光部件2的分光出射光路上。

下面对激光接收器中各组成部件进行详细说明：

接收器本体1

接收器本体1可以包括壳体11和入光镜12，相应结构如图3所示。壳体11上设置有入光口，入光镜12安装在壳体11的入光口处，分光部件2、探测部件3和信号分析部件4安装在接收器本体1的壳体11内部。

其中，壳体11也可以用于将非激光接收器检测范围内的光线隔离在接收器本体1的外部，从而避免非目标光线对探测部件3的干扰。壳体11还可以用于吸收接收器本体1内部的非目标光线，因此，壳体11的内表面可以是黑色等深色系的颜色。为了更好的吸收接收器本体内部多余的光线，也可以在壳体11的内表面涂抹吸光涂料，还可以安装光吸收元件。

其中，入光镜12可以通过卡接、胶接、螺纹连接等方式直接安装在接收器本体1的壳体11上。入光镜12包括层叠放置的第一发散透镜121和滤光片122，相应结构如图3所示。第一发散透镜121安装在壳体11的入光口处，且靠近分光部件2的位置。滤光片122安装在壳体11的入光口处，且远离分光部件2的位置。

第一发散透镜121可以将入射光线的传播方向向平行于第一发散透镜121的主光轴的方向调整，如图4所示，从而增加激光接收器接收外部光线的接收范围(接收角度)，然后使调整后的光线向分光部件2传播。第一发散透镜121可以是单片非球面透镜，也可以是由多片非球面透镜组成的透镜组。

滤光片122可以用于过滤非信号波长的光信号，其通带可以是红外光的频率范围。滤光片122通带的频率范围也可以设定为，与该激光接收器配合使用的激光发射器发出的光线的频率范围，或者可以根据实际探测需求进行设定。滤光片122也可以由设置在透镜外表面(远离分光部件的表面)的滤光层替代，滤光层可以是胶接的滤光膜，也可以是喷涂的滤光涂料。

滤光片122除了可以安装在入光镜12处外，也可以安装在各个分光部件2的入射光路和/后分光出射光路上，还可以直接安装在探测部件3处。

分光部件2

分光部件2可以具有一个入光端和多个出光端，用于将射入入光端的一束光线按照一定的分束比分为多束光线。分光部件2可以是具有独立壳体的部件，也可以是没有壳体的部件。如果分光部件2具有壳体，则分光部件2的入光端和出光端可以是在壳体上相应位置开设的入光孔和出光孔。如果分光部件2不具有壳体，则分光部件2的入光端可以是分光部件2上预先指定的入光位置，出光端可以是分光部件2上预先指定的出光位置。

分光部件2具有一定的检测范围(或称检测角度)，也就是说入光端的入光方向是具有一定角度范围的。分光部件2在接收器本体1内部，其入光方向与接收器本体1的入光光路的方向相匹配，即入光光路的方向在分光部件2的检测范围内。

分光部件2可以通过卡接、胶接等方式直接安装在接收器本体的壳体11上，也可以通过中间件间接安装在壳体11上，中间件可以是支架等。该激光接收器可以包括一个分光部件2，也可以包括多个分光部件2。

其中，分光部件2可以是分束镜。该分束镜可以是棱镜分束镜，也可以是单片平板分束镜，还可以是多片平板分束镜组成的分束镜组。

其中，分光部件2的分束比可以是固定分束比，例如，平板分束镜的反射率与折射率为1:1，平板分束镜的反射率与折射率为1:3，等等。分光部件2的分束比也可以是可变分束比，例如，阶跃分束比、连续可变分束比等。

探测部件3

探测部件3包括光子探测器31和汇聚透镜32，相应结构如图5所示。探测部件3的入光端位于分光部件3的分光出射光路上，探测部件3的中心轴与汇聚透镜32的光轴重合。探测部件3可以通过卡接、胶接等方式直接安装在接收器本体的壳体11底部，也可以通过中间件间接安装在壳体11内，中间件可以是支架等。

其中，汇聚透镜32位于分光部件3的分光出射光路上，且位于光子探测器31的入光口处。汇聚透镜32的光轴与汇聚透镜32所在的分光出射光路的中心轴重合。分光部件2分出的光线的光束直径大于光子探测器31的入光口的直径，因此，需要通过汇聚透镜32将分光部件2分出的光线尽可能多的汇聚到光子探测器31上。汇聚透镜32可以是单片非球面凸透镜，也可以是由多片非球面凸透镜组成的透镜组。

其中，光子探测器31用于检测接收到的光线，光子探测器31每次被光线激发后，都会产生一次表示被触发的电信号，该电信号可以是一个高电平、也可以是一个电平组。其中，光子探测器31被激发记为光子事件，被激发的次数记为光子事件数。光子探测器31可以是单光子雪崩光电二极管(SAPD，Single Photon Avalanche Diode)等半导体器件。

信号分析部件4

该激光接收器还可以包括信号分析部件4。信号分析部件4可以安装在接收器本体1内部，信号分析部件4与探测部件3电性连接，相应结构如图6所示。信号分析部件4是用于对探测部件3探测到的光子进行统计分析的部件，可以是芯片、芯片组或集成电路。信号分析部件4也可以安装在接收器本体外部，例如，该信号分析部件4是激光接收器所组成的激光雷达的处理器，等等。

在激光雷达中，可以包括一个激光接收器，也可以包括多个激光接收器。当激光雷达包括一个激光接收器时，激光接收器对应一个信号分析部件4，该信号分析部件4可以是激光雷达的处理器，也可以是与激光雷达的处理器电性连接的独立的部件。当激光雷达包括多个激光接收器时，多个激光接收器可以均对应一个信号分析部件4，也可以共用一个信号分析部件4。这个共用的信号分析部件4可以是激光雷达的处理器，也可以是与激光雷达的处理器电性连接的独立的部件。

信号分析部件4可以获取光子探测器31发送的电信号，从而可以确定光子探测器31在单位时间内被激发的次数，即光子事件数。信号分析部件4可以将单位时间内所有光子探测器31中的光子事件数，按照一定的数学方法进行统计，例如，计算所有光子事件数的和，计算光子事件数的平均值，等等。在信号分析部件4中可以预先设定的光子事件数的阈值，当上述统计结果大于或等于上述阈值时，可以认为检测到的光线是目标光线，并确定目标光线对应的物点距离，当上述统计结果小于上述阈值时，可以认为检测到的光线非目标光线。例如，预先设定的光子事件数的阈值可以是100、200等。

本申请实施例提供了一种进行物点距离检测的方法，该方法应用于激光接收器中。激光接收器包括接收器本体1、分光部件2、多个探测部件3和信号分析部件4，分光部件2、探测部件3安装在接收器本体1内部，分光部件2的入光端位于接收器本体1的入射光路上，探测部件3的入光端位于分光部件2的分光出射光路上，信号分析部件4与探测部件3电性连接。

激光发射器在同一位置周期性发射多次光信号，没次发射光信号到最近一次发射光信号之间称为一个检测周期。每个检测周期中，SPAD最多被激发一次，即每个检测周期内SPAD只能确定一个物点距离。

激光雷达开始工作时，激光发射器发射光信号，激光接收器开始对接收到的光线进行检测。外部光线经过入光镜12进入激光接收器的接收器本体1的内部，外部光线在接收器本体1的内部经过分光部件2分光后，传播到探测部件3中。探测部件3中的光子探测器31被所接收到的光线激发，并向信号分析部件4发送电信号，每发送一次电信号代表光子探测器31被激发一次，其中不同时刻发送的电信号对应着不同的物点距离。

首先，信号分析部件4分别对所对应的探测部件3统计在一定时间内不同物点距离对应的激发次数。其次，信号分析部件4基于每个探测部件3统计的不同物点距离对应的激发次数，确定在整个激光接收器中每个物点距离对应的总激发次数。然后，信号分析部件4基于每个物点距离对应的总激发次数和预先设定的光子时间阈值，确定满足条件的物点距离，即激光接收器的检测结果。

在本申请实施例中，激光接收器中可以包括一个或多个分光部件2，下面先对一个分光部件2的情况进行详细说明。激光接收器的入光镜12可以安装在接收器本体1的入光口处，分光部件2和探测部件3安装在接收器本体内部。接收器本体1上的入光镜12的光轴可以穿过分光部件2的中心点，且与入射光线的中心轴重合。该激光接收器可以包括一个分光部件2和至少一个探测部件3。以下给出两种可能的情况：

情况一

该激光接收器包括一个分光部件2和一个探测部件3，相应结构如图7所示。

分光部件2的入光端位于接收器本体1的入射光路上，分光部件2的入射光路与接收器本体1的入射光路重合且方向相同。分光部件2也可以包括多个分光出射光路，仅有一个分光出射光路上存在一个探测部件3，探测部件3的入射光路与分光部件2的分光出射光路重合且方向相同。上述不存在探测部件3的分光出射光路上的光线可以被壳体11吸收，也可以被壳体11上安装的光吸收元件吸收，还可以在分光部件2的出光端设置封堵部件，该封堵部件可以吸收光线。

以分光部件2为平板分束镜为例进行说明，相应结构如图8所示。

平板分束镜通过支架间接安装在激光接收器本体1的内部，且平板分束镜的镜面与接收器本体1的入射光路的中心轴的夹角为45°。平板分束镜的分束比可以是1:1，可以将一束入射光线分成两束出射光线，这两束出射光线分别是反射光线和折射光线，反射光线和折射光线的光强均为入射光线光强的一半。其中，反射光线的光路与接收器本体1的入射光路垂直，折射光线的光路与接收器本体1的入射光路平行。探测部件3安装在壳体11上，探测部件3的入光端位于平板分束镜的反射光路上，且探测部件3的中心轴与平板分束镜的反射光路的中心轴重合。

入射光线经过入光镜12时，入光镜12过滤掉非信号波长的光线，将入射光线的传播方向向平行于入光镜12的主光轴的方向调整，并向接收器本体1的内部传播，形成入射光路。该入射光路上的入射光线经过平板分束镜的入光端到达平板分束镜的镜面处。平板分束镜按1:1的分束比，将入射光线分为反射光线和折射光线。平板分束镜的折射光线可以被壳体11吸收。平板分束镜的反射光线作为探测部件3的入射光线，经由探测部件3的入光端进入探测部件3。探测部件3的汇聚透镜32使探测部件3的入射光线发生汇聚，汇聚到探测部件3的光子探测器31上。光子探测器31被光线激发后，会向信号分析部件4输出表示被激发的电信号。信号分析部件4获取单位时间内光子探测器31被激发的次数，根据预先设定的光子事件阈值，判断该束光线中是否包括目标光线，并确定目标光线对应的物点距离。

上述分光部件2将入射的环境光和回波光信号的均按照1:1的分束比分为反射光线和折射光线。分光后，任一出射光路上的环境光的光强是分光前光强的一半，任一出射光路上的回波光信号的光强是分光前光强的一半。分光后的环境光对SPAD的激发概率减弱明显，然而，分光后的回波光信号对SPAD的激发概率减弱不明显，例如，分光前，环境光激发SPAD的概率为90％，回波光信号激发SPAD的概率为95％，分光后环境光激发SPAD的概率为50％，回波光信号激发SPAD的概率为85％。基于分光后环境光激发SPAD的概率明显减弱这一效果，得到的受环境光影响时光子事件数统计结果如图9所示(由于激光接收器探测数据量比较庞大，使得结果统计图中横坐标比较密集)。

其中，图9和图2的入射光线可以认为是相同的，图9是分光后激光接收器得到的光子事件统计结果，图2是分光前激光接收器得到的光子事件统计结果。由图9和图2可以明显看出，分光后的激光接收器中，统计到的环境光激发SPAD的次数明显减少，统计到的回波光信号激发SPAD的次数增加。分光后，可以更好地对环境光和回波光信号进行区分，可以更准确的对回波光信号进行刻画，从而准确得到物点位置。

除上述探测部件3的入光端位于平板分束镜的反射光路上外，探测部件3的入光端还可以位于平板分束镜的折射光路上。相应的结构和对入射光线的检测过程与上述类似，此处不再赘述。

情况二

该激光接收器包括一个分光部件2和两个探测部件3，相应结构如图10所示。

分光部件2的入光端位于接收器本体1的入射光路上。分光部件2可以包括多个分光出射光路，在每个分光出射光路上均存在一个探测部件3。

以分光部件2为平板分束镜为例进行说明，相应结构如图10所示。

平板分束镜通过支架间接安装在激光接收器本体1的内部，且平板分束镜的镜面与接收器本体1的入射光路的中心轴的夹角为45°。平板分束镜的分束比可以是1:1，可以将一束入射光线分成两束出射光线，这两束出射光线分别是反射光线和折射光线，反射光线和折射光线的光强均为入射光线光强的一半。其中，反射光线的光路与接收器本体1的入射光路垂直，折射光线的光路与接收器本体1的入射光路平行。激光接收器包括两个探测部件3，这两个探测部件3分别安装在壳体11上，这两个探测部件3的入光端分别位于平板分束镜的反射光路和折射光路上，且探测部件3的中心轴分别与各自对应的分光出射光路的中心轴重合。

入射光线经过入光镜12时，入光镜12过滤掉非信号波长的光线，将入射光线的传播方向向平行于入光镜12的主光轴的方向调整，并向接收器本体1的内部传播，形成入射光路。该入射光路上的入射光线经过平板分束镜的入光端到达平板分束镜的反射面处。平板分束镜按1:1的分束比将入射光线分为反射光线和折射光线。平板分束镜的反射光线和折射光线分别作为两个探测部件3的入射光线，并分别经由探测部件3的入光端进入探测部件3。探测部件3的汇聚透镜32使探测部件3的入射光线发生汇聚，汇聚到探测部件3的光子探测器31上。光子探测器31被光线激发后，会向信号分析部件4输出表示被激发的电信号。信号分析部件4分别获取这两个光子探测器31单位时间内被激发的次数，根据预先设定计算方法和光子事件阈值，判断该束光线中是否包括目标光线，并确定目标光线对应的物点距离。

除上述两种情况外，激光接收器包括一个分光部件3时，还可包括两个以上的探测部件。相应的结构和对入射光线的检测过程与上述类似，此处不再赘述。

相对于只包含一个探测部件3的结构来说，包括两个探测部件3的激光接收器，在一个检测周期内可以获取两次探测结果。应用SPAD的激光接收器往往需要在多次探测结果中确定目标光线，因此，包括两个探测部件3的激光接收器所需要探测的次数是只有一个探测部件3的激光接收器所需要探测次数的一半。由此可知，探测部件3数量越多，所统计的探测数量越多，越能提高检测效率。

另一方面，信号分析部件4对多个探测部件3的探测结果进行统计，可以进行交叉检验并进行汇总分析，降低了系统误差，从而提高了激光接收器探测结果的置信度。

在本申请实施例中，激光接收器中可以包括一个或多个分光部件2，下面对多个分光部件2的情况进行详细说明。激光接收器的入光镜12可以安装在接收器本体1的入光口处，分光部件2和探测部件3安装在接收器本体内部。接收器本体1上的入光镜12的光轴可以穿过分光部件2的中心点，且与入射光路的中心轴重合。

激光接收器可以包括多个分光部件2和多个探测部件3。多个分光部件2中可以包括第一分光部件21和第二分光部件22，还可以包括其他分光部件2。第一分光部件21的入光端位于接收器本体1的入射光路上，第一分光部件21的至少一个分光出射光路上存在分光部件21的入光端。第二分光部件22的入光端位于分光部件21的分光出射光路上，第二分光部件22的分光出射光路上均存在探测部件3的入光端。其他分光部件2的入光端位于除第二分光部件22的分光部件的分光出射光路上，其他分光部件2的至少一个分光出射光路上存在分光部件2的入光端。以下给出两种可能的情况：

情况一

激光接收器的分光部件2的一个分光出射光路上存在分光部件2的入光端，分光部件2的不存在其他分光部件2的分光出射光路上均存在探测部件3，相应结构如图8所示。

激光接收器中，分光部件2包括至少两个分光出射光路。除第二分光部件22外的分光部件2中，仅有一个分光出射光路上存在分光部件2的入光端，其他分光出射光路上存在探测部件3的入光端。第二分光部件22的分光出射光路上均存在探测部件3的入光端。

以分光部件2为平板分束镜为例进行说明，相应结构如图8所示。

激光接收器器包括三个平板分束镜，这三个平板分束镜通过支架间接安装在激光接收器本体1的内部，且平板分束镜的镜面与接收器本体1的入射光路的中心轴的夹角为45°。平板分束镜的分束比可以是1:1，可以将一束入射光线分成两束出射光线，这两束出射光线分别是反射光线和折射光线，反射光线和折射光线的光强均为入射光线光强的一半。其中，反射光线的光路与接收器本体1的入射光路垂直，折射光线的光路与接收器本体1的入射光路平行。在接收器本体1内部，靠近入光镜12的平板分束镜为第一平板分束镜，远离入光镜12的平板分束镜为第二平板分束镜。除第二平板分束镜外的平板分束镜中，折射光路上存在平板分束镜的入光端，反射光路上存在探测部件3的入光端。第二平板分束镜的折射和反射光路上均存在探测部件3的入光端。

外部光线经过入光镜12时，入光镜12过滤掉非信号波长的光线，将入射光线的传播方向向平行于入光镜12的主光轴的方向调整，并向接收器本体1的内部传播，形成入射光路。该入射光路上的入射光线经过平板分束镜的入光端到达平板分束镜的镜面处。平板分束镜按1:1的分束比，将入射光线分为反射光线和折射光线。除第二平板分束镜外的平板分束镜中，反射光线作为探测部件3的入射光线，折射光线作为平板分束镜的入射光线。在第二平板分束镜中，反射光线和折射光线均作为探测部件3的入射光线。探测部件3的汇聚透镜32使探测部件3的入射光线发生汇聚，汇聚到探测部件3的光子探测器31上。光子探测器31被光线激发后，会向信号分析部件4输出表示被触发的电信号。信号分析部件4分别获取这四个光子探测器31单位时间内被激发的次数，根据预先设定计算方法和光子事件阈值，判断该束光线中是否包括目标光线，并确定目标光线对应的物点距离。

情况二

激光接收器的多个分光部件2中，除第二分光部件22外的分光部件2的分光出射光路上均存在分光部件2，相应结构如图9所示。

激光接收器中，分光部件2包括至少两个分光出射光路。除第二分光部件22外的分光部件2中，分光出射光路上均存在分光部件2的入光端。第二分光部件22的分光出射光路上均存在探测部件3的入光端。

以分光部件2为平板分束镜为例进行说明，相应结构如图9所示。

激光接收器器包括两个平板分束镜，这两个平板分束镜通过支架间接安装在激光接收器本体1的内部，且平板分束镜的镜面与接收器本体1的入射光路的中心轴的夹角为45°。板分束镜的分束比可以是1:1，可以将一束入射光线分成两束出射光线，这两束出射光线分别是反射光线和折射光线，反射光线和折射光线的光强均为入射光线光强的一半。其中，反射光线的光路与接收器本体1的入射光路垂直，折射光线的光路与接收器本体1的入射光路平行。在接收器本体1内部，第一平板分束镜的入光端位于接收器本体1的入射光路上，第二平板分束镜的出射光路上均存在探测部件3的入光端。除第二平板分束镜外的平板分束镜中，折射光路和反射光路上均存在平板分束镜的入光端。第二平板分束镜的折射光路和反射光路上均存在探测部件3的入光端。

外部光线经过入光镜12时，入光镜12过滤掉非信号波长的光线，将入射光线的传播方向向平行于入光镜12的主光轴的方向调整，并向接收器本体1的内部传播，形成入射光路。该入射光路上的入射光线经过平板分束镜的入光端到达平板分束镜的镜面处。平板分束镜按1:1的分束比，将入射光线分为反射光线和折射光线。除第二平板分束镜外的平板分束镜中，反射光线和折射光线作为平板分束镜的入射光线。在第二平板分束镜中，反射光线和折射光线均作为探测部件3的入射光线。探测部件3的汇聚透镜32使探测部件3的入射光线发生汇聚，汇聚到探测部件3的光子探测器31上。光子探测器31被光线激发后，会向信号分析部件4输出表示被触发的电信号。信号分析部件4分别获取这四个光子探测器31单位时间内被激发的次数，根据预先设定计算方法和光子事件阈值，判断该束光线中是否包括目标光线，并确定目标光线对应的物点距离。

除上述两种情况外，分光部件2具有多个分光出射光路时，分光出射光路上所存在的分光部件2的入光端的数量和探测部件3的入光端的数量可以任意搭配，例如，当分光部件2具有五个分光出射光路时，这五个分光出射光路上可以存在三个分光部件2的入光端和两个探测部件3的入光端。分光部件2具有多个分光出射光路时，分光出射光路上可以既不存在分光部件2的入光端，也不存在探测部件3的入光端，该分光出射光路上的光线可以被壳体11吸收，也可以被壳体11上安装的光吸收元件吸收，还可以通过壳体11上设置的出光口离开接收器本体1内部。

本申请实施例提供了一种激光雷达，该激光雷达包括激光发射器和上述的激光接收器。激光发射器发出激光光线，激光光线检测到外部物体后会发生反射，形成目标光线。激光发射器发出激光光束的同时，激光接收器开始接收外部光线，并开始探测。激光接收器将检测到的物点距离发送给激光雷达的处理器。处理器根据物点的角度信息、距离信息，确定物点的空间位置，并将所有物点位置进行汇总，输出点云数据。

以上所述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种激光接收器，其特征在于，所述激光接收器包括接收器本体(1)、分光部件(2)和探测部件(3)；

所述分光部件(2)、所述探测部件(3)安装在所述接收器本体(1)内部；

所述分光部件(2)的入光端位于所述接收器本体(1)的入射光路上；

所述探测部件(3)的入光端位于所述分光部件(2)的分光出射光路上。

2.根据权利要求1所述的激光接收器，其特征在于，所述激光接收器还包括信号分析部件(4)；

所述信号分析部件(4)与所述探测部件(3)电性连接。

3.根据权利要求1所述的激光接收器，其特征在于，所述激光接收器包括多个探测部件(3)和多个分光部件(2)；

第一分光部件(21)的入光端位于接收器本体(1)的入射光路上；

除第二分光部件(22)之外的每个分光部件(2)的至少一个分光出射光路上存在其他的分光部件(2)的入光端，所述第一分光部件(21)和所述第二分光部件(22)是所述多个分光部件(2)中的不同的分光部件(2)；

每个探测部件(3)分别位于任一分光部件(2)的不存在其他的分光部件(2)的分光出射光路上。

4.根据权利要求3所述的激光接收器，其特征在于，所有分光部件(2)的不存在其他的分光部件(2)的分光出射光路上均存在所述探测部件(3)的入光端。

5.根据权利要求4所述的激光接收器，其特征在于，每个分光部件(2)均具有两个分光出射光路；

除第二分光部件(22)之外的每个分光部件(2)的一个分光出射光路上存在其他的分光部件(2)的入光端，另一个分光出射光路上存在一个所述探测部件(3)的入光端；

所述第二分光部件(22)的两个分光出射光路上均存在一个所述探测部件(3)的入光端。

6.根据权利要求1所述的激光接收器，其特征在于，所述接收器本体(1)包括壳体(11)和入光镜(12)；

所述分光部件(2)、所述探测部件(3)安装在所述壳体(11)内部；

所述入光镜(12)安装在所述壳体(11)的入光口处。

7.根据权利要求6所述的激光接收器，其特征在于，所述入光镜(12)包括层叠放置的第一发散透镜(121)和滤光片(122)。

8.根据权利要求1所述的激光接收器，其特征在于，所述探测部件(3)包括光子探测器(31)和汇聚透镜(32)；

所述汇聚透镜(32)位于所述光子探测器(31)的入光口处。

9.根据权利要求1所述的激光接收器，其特征在于，所述分光部件(2)为分束镜。

10.一种激光雷达，其特征在于，所述激光雷达包括如权利要求1-9任一所述的激光接收器。

11.一种进行物点距离检测的方法，其特征在于，所述方法应用于激光接收器，所述激光接收器包括接收器本体(1)、分光部件(2)、多个探测部件(3)和信号分析部件(4)，所述分光部件(2)、所述探测部件(3)安装在所述接收器本体(1)内部，所述分光部件(2)的入光端位于所述接收器本体(1)的入射光路上，所述探测部件(3)的入光端位于所述分光部件(2)的分光出射光路上，所述信号分析部件(4)与所述探测部件(3)电性连接，所述方法包括：

所述分光部件(2)对进入所述激光接收器的信号光进行分光；

所述探测部件(3)接收分光后的信号光，当被所述分光后的信号光激发时，向所述信号分析部件(4)发送激发信号；

所述信号分析部件(4)基于每个探测部件(3)发送的激发信号，对每个探测部件(3)统计不同物点距离对应的激发次数，基于对每个探测部件(3)统计的不同物点距离对应的激发次数，确定每个物点距离对应的总激发次数，基于每个物点距离对应的总激发次数，确定作为检测结果的物点距离。

Images