CN214540016U - 阵列型激光接收模块及具有此的激光雷达 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种阵列型激光接收模块及具有此的激光雷达。根据本实用新型的一实施例的阵列型激光接收模块包括：接收器阵列，包括多个接收器，接收器阵列分为第一区域、第二区域、第三区域及第四区域，第二区域和第四区域分别为位于中部的前侧和后侧的区域，第一区域为第二区域和第四区域的左侧区域，第三区域为第二区域和第四区域的右侧区域；四个跨阻放大器阵列，分别位于接收器阵列的前后左右侧，分别包括多个跨阻放大器，其中，第一区域中的接收器电连接于左侧的跨阻放大器阵列，第二区域中的接收器电连接于前侧的跨阻放大器阵列，第三区域中的接收器电连接于右侧的跨阻放大器阵列，第四区域中的接收器电连接于后侧的跨阻放大器阵列。

Description

阵列型激光接收模块及具有此的激光雷达

技术领域

本实用新型涉及激光雷达，尤其涉及一种阵列型激光接收模块。

背景技术

在自动驾驶领域中，自动驾驶车辆可以借助激光雷达（LIDAR）等设备来探测周围物体。激光雷达通过向周围三维空间发射激光束作为探测信号，并使激光束照射到周围空间中的物体后被反射而成为回波信号并返回，激光雷达将接收的回波信号与发射的探测信号进行比较，从而获得关于周围物体的诸如距离、速度等相关信息。

在回波信号被激光雷达的接收器接收而转换成电信号后，由于回波信号微弱，需要利用跨阻放大器进行放大后才可以用于后续的处理。其中，跨阻放大器（TransImpedance Amplifier：TIA）用于将接收器（光电传感器）生成的微弱光电流转化并放大为电压信号， 并输出给后续的电路进行处理。因而，跨阻放大器的噪声等核心指标基本决定了整个接收系统的性能。

因此，需要持续地开发改善噪声等特性的接收器。

实用新型内容

本实用新型提供一种能够减少寄生电容的阵列型激光接收模块及激光雷达。

根据本实用新型的一实施例的阵列型激光接收模块包括：接收器阵列，包括多个接收器，接收器阵列分为第一区域、第二区域、第三区域及第四区域，第二区域和第四区域分别为位于中部的前侧区域和后侧区域，第一区域为第二区域和第四区域的左侧区域，第三区域为第二区域和第四区域的右侧区域；四个跨阻放大器阵列，分别位于接收器阵列的前后左右侧，分别包括多个跨阻放大器，其中，第一区域中的接收器电连接于左侧的跨阻放大器阵列，第二区域中的接收器电连接于前侧的跨阻放大器阵列，第三区域中的接收器电连接于右侧的跨阻放大器阵列，第四区域中的接收器电连接于后侧的跨阻放大器阵列。

并且，第一区域至第四区域中包括的接收器的数量可以相同，接收器阵列的接收器的行数与列数相同。

并且，各跨阻放大器阵列中包括的跨阻放大器的数量可以相同。

并且，第一区域中包括的接收器的数量与第三区域可以相同；第二区域中包括的接收器的数量与第四区域相同。

并且，接收器的第一电极可以分别独立地形成，多个接收器的第二电极彼此连接而形成一个共用电极。

并且，接收器的第一电极可以形成于接收器的正面，接收器的第一电极通过金属线电连接于跨阻放大器阵列。

并且，跨阻放大器阵列可以设置为长条形态，跨阻放大器阵列的长度方向沿相邻的接收器阵列的边的方向设置。

并且，跨阻放大器阵列可以形成为芯片形态。

根据本实用新型的另一实施例的阵列型激光接收模块包括：接收器阵列，包括n行m列的接收器，其中n是大于等于2的整数，m是大于等于4的整数且大于等于n，四个跨阻放大器阵列，分别位于接收器阵列的前后左右侧，分别包括多个跨阻放大器，其中，接收器阵列的左侧的x列为第一区域，接收器阵列的右侧的x列为第二区域，剩余接收器分为前侧的第三区域和后侧的第四区域，第一区域的接收器分别电连接于位于左侧的跨阻放大器阵列，第二区域的接收器分别电连接于位于右侧的跨阻放大器阵列，第三区域的接收器分别电连接于位于前侧的跨阻放大器阵列，第四区域的接收器分别电连接于位于后侧的跨阻放大器阵列，其中，x为大于等于1的整数，且x小于等于n/2。

根据本实用新型的一实施例的激光雷达包括：如上所述的阵列型激光接收模块，激光发射模块，包括向激光雷达的外部发出激光的发射器。

根据本实用新型，可以通过改变接收器阵列及TIA阵列之间的连接方式，可以减少接收系统中的寄生电容而减少噪声。

附图说明

图1是示出根据本实用新型的一实施例的阵列型激光接收模块的示意图。

图2是示意性地示出单个接收器的连接方式的侧视图。

图3是示意性地示出单个接收器的连接方式的平面图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行详细的描述。显然，以下公开的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于以下实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

图1是示出根据本实用新型的一实施例的阵列型激光接收模块的示意图。图2是示意性地示出单个接收器的连接方式的侧视图。

参照图1，根据本实用新型的一实施例的阵列型激光接收模块可以包括接收器阵列100以及多个跨阻放大器阵列200。

所述接收器阵列100可以包括能够感测光的多个接收器。多个接收器可以布置为n行m列的阵列，其中n可以是大于等于2的整数，m可以是大于等于4的整数。图1中示出了多个接收器布置成8行8列的阵列的情形。所述接收器可以为诸如APD及SPAD等光电传感器。并且，所述接收器的输出信号可以传送到跨阻放大器阵列200。

其中，接收器阵列100中的多个接收器可以一体地形成。例如，可以通过一次的半导体加工而形成。并且，接收器阵列100中的多个接收器的正极或负极可以彼此电连接而形成一个一体的正极或负极。在下文中，对于多个接收器的负极一体地形成的情形进行说明。即，接收器阵列100中的所有接收器的负极可以彼此连接而形成一个共用负极。并且，多个接收器的正极可以彼此相隔地独立形成。例如，接收器阵列100的共用负极可以形成于接收器阵列100的背面而多个接收器100的正极可以分别形成于各个接收器的正面；或者接收器阵列100的共用负极以及多个接收器的各个正极可以均形成于接收器的正面（其中，接收器接收光的一面可以为正面）。

并且，上文中虽然对接收器阵列100形成一个共用负极的情形进行了说明，但本实用新型不限于此，也可以形成多个共用负极。即，可以不使接收器阵列的所有接收器形成一个共用负极，而可以使每若干个接收器形成一个共用负极。从而，可以控制是否向共用负极施加电压而控制接收器的启动。

如图1所示，接收器阵列100可以分为四个区域：第一区域110、第二区域120、第三区域130及第四区域140。如图1所示，第二区域120和第四区域140可以为位于中部的上侧和下侧的区域，第一区域110可以为第二区域120和第四区域140的左侧区域，第三区域130可以为第二区域120和第四区域140的右侧区域。

图1中示出了接收器阵列100为8行8列的接收器阵列，且第一区域110至第四区域140均包括16个接收器的情形。但本实用新型不限于此。例如，在接收器阵列100为2行5列的情况下，第一区域110和第三区域130可以包括左侧及右侧的各2个接收器，第二区域120和第四区域140可以分别包括剩余接收器中的上侧及下侧的三个接收器。

换言之，第一区域110和第三区域130中的接收器的数量可以相同，第二区域120和第四区域140中的接收器的数量可以相同。在特定情况下，例如接收器阵列100为4*k行4*k列的接收器阵列的情况下（其中k为大于等于1的整数），第一~第四区域中包括的接收器的数量可以相同。

其中，在行数n为奇数的情况下，第二区域120和第四区域140可能无法严格地按上下侧划分位于中间行的接收器。因此，上述的n优选为偶数，但是在n为奇数的情况下，位于中部的中间行的接收器可以均属于第二区域120、均属于第四区域140或者分属于第二区域120和第四区域140。

通过如上方式，可以将接收器阵列100中的接收器分为第一区域110至第四区域140。

以上，对根据本实用新型的接收器阵列100进行了说明。接下来，参照图1对根据本实用新型的跨阻放大器阵列200进行说明。

如图1所示，根据本实用新型的一实施例的阵列型激光接收模块可以包括4个跨阻放大器（TIA）阵列200。并且，四个TIA阵列可以分别形成于接收器阵列100的上下左右（也可以记载为前后左右），并且四个TIA阵列200可以与接收器阵列100形成于同一电路板。

每个TIA阵列200可以包括多个能够放大信号的跨阻放大器（TIA）。例如，形成于上侧的TIA阵列200中的TIA的数量可以与第二区域120的接收器的数量相同；形成于左侧的TIA阵列200中的TIA的数量可以与第一区域110的接收器的数量相同；形成于右侧的TIA阵列200中的TIA的数量可以与第三区域130的接收器的数量相同；形成于下侧的TIA阵列200中的TIA的数量可以与第四区域140的接收器的数量相同。在图1的实施例中，四个TIA阵列200可以均包括16个TIA。

并且，一个TIA阵列中200的多个TIA可以集成于一个芯片。例如，在图1的实施例中，TIA阵列芯片中的TIA可以以1×16的线阵形态设置，在本实用新型的另一实施例中，TIA可以以2×8的阵列形态设置。即，本实用新型中，所述TIA阵列200优选以长条形态设置。

接下来，对根据本实用新型的一实施例的TIA阵列200与接收器阵列100的连接关系进行说明。

位于左侧的第一区域110的各个接收器的正极可以分别电连接于位于左侧的TIA阵列200；位于右侧的第三区域130的各个接收器的正极可以分别电连接于位于右侧的TIA阵列200；位于第二区域120的各个接收器的正极可以分别电连接于位于上侧的TIA阵列200；位于第四区域140的各个接收器的正极可以分别电连接于位于下侧的TIA阵列200。

其中，每个接收器的正极可以如图2所示地通过金属线电连接到TIA阵列中的各个TIA。所述金属线可以利用金属形成。例如，所述金属线可以利用金、银、铜或者铝等导电性强的金属构成。并且，金属线可以通过点焊的方式固定于接收器的正极。接收器正面的点焊的位置及正极的形成位置可以由本领域技术人员适当地选择。

并且，位于第一区域110上侧的接收器可以电连接于左侧TIA阵列200上侧的TIA，位于第一区域110下侧的接收器可以电连接于左侧TIA阵列200下侧的TIA，以此类推。位于第二区域120的接收器可以按就近方式连接于上侧的TIA阵列200中的TIA。

通过如上所述的接收器阵列100和多个跨阻放大器阵列200的连接方式，可以减少从接收器到TIA的金属线的长度。例如，可以大幅减少从第一区域110的各个接收器到左侧TIA阵列200的距离以及从第三区域130的各个接收器到右侧TIA阵列200的距离，并且可以相对减少从第二区域120及第四区域140到上侧和下侧的TIA阵列200的距离。通过减少接收器到TIA阵列中的TIA的距离，可以减少从接收器的正极连接到TIA的金属线的长度。通过减少金属线的长度，可以减少在接收系统中可能产生的寄生电容而减少干扰。

以上，对TIA阵列200与接收器阵列100的连接关系进行了说明。接下来，参照图2~图3对单个接收器的金属线进行说明。

图2是示意性地示出单个接收器的连接方式的侧视图；图3是示意性地示出单个接收器的连接方式的平面图。图3中，方形部分可以为接收器，方形中的圆形区域为接收区域，图3中的曲线可以是连接于正极的金属线。金属线可以从接收器正面的接收区域以外的正极区域电连接于TIA。上述的金属线短则可以减少寄生电容，并且上述的金属线优选不穿过其他接收器的接收区域。如图1所示，第一区域110和第三区域130外侧的接收器的金属线直接电连接到TIA即可，不会穿过其他接收器；第一区域110和第三区域130内侧的接收器的金属线可以以不穿过外侧接收器的接收区域的方式电连接到TIA。在第二区域120和第四区域140，位于内侧的接收器的金属线也可以沿着与接收器的边缘大致平行的方向延伸，因此可以在减少金属线的长度的同时避免穿过其他接收器的接收区域。

即，通过图1所示的接收器和TIA阵列200的连接关系，可以使金属线减少长度的同时避免穿过其他接收器的接收区域。连接于负极的金属线可以通过背面连接或者由于负极金属线的数量少而容易做到不覆盖其他接收器的接收区域。

上文中，对于第一区域110和第三区域130形成于左侧及右侧而连接到左侧及右侧的TIA阵列200的情形进行了说明。接下来，对第一区域110和第三区域130的优选列数进行说明。在接收器阵列100为正方形阵列的情况下，第一区域110和第三区域130的列数优选为正方形边长的四分之一。从而，第一区域110~第四区域140中的接收器的数量可以相同。在接收器阵列100为n行m列（m>n）的长方形的情况下，第一区域110和第三区域130优选形成于长方形的长度方向的两侧（即，第一区域110和第三区域130可以沿着宽度方向形成）。其中，在假设第一区域110的列数为x（x为正整数）的情况下，为了减少金属线的长度，对于位于第一区域110的最右侧中间（即，位于第一、第二、第四区域的边界）的接收器而言，该接收器距左侧TIA阵列200的边界的距离x-1（假设TIA阵列与接收器阵列紧贴，且金属线连接于接收器的边角而减少金属线的长度）应小于或等于该接收器距上侧TIA阵列或下侧TIA阵列的较短距离(n/2)-1。因此，x（第一区域110的列数）优选小于等于n/2。

但是，也可以考虑使TIA阵列200中的TIA数量相同，而使第一区域至第四区域的接收器的数量相同。

接下来，在所述接收器阵列100转换的电信号经所述TIA阵列200放大后，可以传输至后续的接收系统的其他组件。例如，可以传输给ADC（模拟数字转换器）和/或TDC（时间数字转换器）来检测回波信号的接收时间。由于接收系统中的其他组件相对于接收器阵列100及TIA阵列200较小，从而可以通过如上所述的布局减少整个接收系统的大小。

以上，对根据本实用新型的一实施例的阵列型激光接收模块进行了说明。接下来，对包括如上所述的阵列型激光接收模块的激光雷达进行说明。

激光雷达可以包括上述的阵列型激光接收模块以及发射模块。发射模块可以包括能够向激光雷达外部发出激光的发射器。发射模块所包括的发射器的数量不受限制。例如，发射模块可以包括一个发射器，也可以包括与阵列型激光接收模块的n行m列的数量对应的n行m列的发射器。发射模块及接收模块可以以沿横向或纵向相邻的方式布置，也可以布置在不同平面。从发射器发出的激光可以在激光雷达的外部反射后入射到阵列型激光接收模块。

以上记载的实施例仅仅是示意性的，其中所记载的分离的单元可以是或者不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者不是物理单元，即，可以位于一个位置，或者可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实用新型的技术方案。

Claims (10)

1.一种阵列型激光接收模块，其特征在于，包括：

接收器阵列，包括多个接收器，接收器阵列分为第一区域、第二区域、第三区域及第四区域，第二区域和第四区域分别为位于中部的前侧区域和后侧区域，第一区域为第二区域和第四区域的左侧区域，第三区域为第二区域和第四区域的右侧区域；

四个跨阻放大器阵列，分别位于接收器阵列的前后左右侧，分别包括多个跨阻放大器，

其中，第一区域中的接收器电连接于左侧的跨阻放大器阵列，第二区域中的接收器电连接于前侧的跨阻放大器阵列，第三区域中的接收器电连接于右侧的跨阻放大器阵列，第四区域中的接收器电连接于后侧的跨阻放大器阵列。

2.如权利要求1所述的阵列型激光接收模块，其特征在于，

第一区域至第四区域中包括的接收器的数量相同，

接收器阵列的接收器的行数与列数相同。

3.如权利要求1所述的阵列型激光接收模块，其特征在于，

各跨阻放大器阵列中包括的跨阻放大器的数量相同。

4.如权利要求1所述的阵列型激光接收模块，其特征在于，

第一区域中包括的接收器的数量与第三区域相同；

第二区域中包括的接收器的数量与第四区域相同。

5.如权利要求1所述的阵列型激光接收模块，其特征在于，

接收器的第一电极分别独立地形成，

多个接收器的第二电极彼此连接而形成一个共用电极。

6.如权利要求5所述的阵列型激光接收模块，其特征在于，

接收器的第一电极形成于接收器的正面，

接收器的第一电极通过金属线电连接于跨阻放大器阵列。

7.如权利要求1所述的阵列型激光接收模块，其特征在于，

跨阻放大器阵列设置为长条形态，

跨阻放大器阵列的长度方向沿相邻的接收器阵列的边的方向设置。

8.如权利要求1所述的阵列型激光接收模块，其特征在于，

跨阻放大器阵列形成为芯片形态。

9.一种阵列型激光接收模块，其特征在于，包括：

接收器阵列，包括n行m列的接收器，其中n是大于等于2的整数，m是大于等于4的整数且大于等于n，

四个跨阻放大器阵列，分别位于接收器阵列的前后左右侧，分别包括多个跨阻放大器，

其中，接收器阵列的左侧的x列为第一区域，接收器阵列的右侧的x列为第二区域，剩余接收器分为前侧的第三区域和后侧的第四区域，第一区域的接收器分别电连接于位于左侧的跨阻放大器阵列，第二区域的接收器分别电连接于位于右侧的跨阻放大器阵列，第三区域的接收器分别电连接于位于前侧的跨阻放大器阵列，第四区域的接收器分别电连接于位于后侧的跨阻放大器阵列，

其中，x为大于等于1的整数，且x小于等于n/2。

10.一种激光雷达，其特征在于，包括：

如权利要求1~9中的任一项所述的阵列型激光接收模块，

激光发射模块，包括向激光雷达的外部发出激光的发射器。

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