CN214703979U - 阵列型激光发射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发射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发射模块包括：发射器阵列，包括n行m列的发射器，其中n和m均是大于1的整数；两个开关阵列，包括第一开关阵列和第二开关阵列，第一开关阵列包括n个开关，第二开关阵列包括m个开关，其中，发射器具有第一电极和第二电极，同列的发射器的第二电极彼此连接而形成一个共用电极，第二开关阵列的各个开关分别电连接于各个共用电极，同列发射器的第一电极分别相隔形成，第一开关阵列的各个开关分别电连接于同行的多个发射器。

Description

阵列型激光发射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发射模块。

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。

在激光雷达发出探测信号时，可以通过增加发出的激光的线数而提高激光雷达的探测分辨率。为此，发射模块中需要设置多个发射器。因此，多个发射器的驱动成为需要解决的技术问题。并且，随着激光雷达的小型化，也需要使发射模块相应变小。

实用新型内容

本实用新型提供一种有利于小型化的阵列型激光发射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发射模块包括：发射器阵列，包括n行m列的发射器，其中n和m均是大于1的整数；两个开关阵列，包括第一开关阵列和第二开关阵列，第一开关阵列包括n个开关，第二开关阵列包括m个开关，其中，发射器具有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极是正极和负极中的一个及另一个，第一电极形成于发射器第一面，第一面是发射器发出激光的一面，第二电极形成于发射器的与第一面相对的第二面，其中，同列的发射器的第二电极彼此连接而形成一个共用电极，第二开关阵列的各个开关分别电连接于各个共用电极，同列发射器的第一电极分别相隔形成，第一开关阵列的各个开关分别电连接于同行的多个发射器。

并且，两个开关阵列可以平行于发射器阵列的相邻的两条边而设置。

并且，第一开关阵列可以沿着发射器阵列的列方向设置；第二开关阵列沿着发射器阵列的行方向设置。

并且，第一开关阵列的开关可以通过金属线电连接于发射器的第一电极。

并且，同行的发射器的第一电极可以串联连接。

根据本实用新型的另一实施例的阵列型激光发射模块包括：四个发射器阵列，每个发射器阵列包括n行m列的发射器，四个发射器阵列构成2n行2m列的发射器阵列组，其中n和m均是大于1的整数；八个开关阵列，包括4个第一开关阵列和4个第二开关阵列，第一开关阵列包括n个开关，第二开关阵列包括m个开关，开关阵列布置于发射器阵列组的外侧，一个第一开关阵列及一个第二开关阵列与一个发射器阵列电连接，其中，发射器具有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极是正极和负极中的一个及另一个，第一电极形成于发射器第一面，第一面是发射器发出激光的一面，第二电极形成于发射器的与第一面相对的第二面，其中，每个发射器阵列的同列的发射器的第二电极彼此连接而形成一个共用电极，第二开关阵列的各个开关分别电连接于各个共用电极，每个发射器阵列的同列发射器的第一电极分别相隔形成，第一开关阵列的各个开关分别电连接于同行的多个发射器。

并且，第一开关阵列可以沿着发射器阵列的列方向设置；第二开关阵列沿着发射器阵列的行方向设置。

并且，第一开关阵列的开关可以通过金属线电连接于发射器的第一电极。

根据本实用新型的一实施例的激光雷达包括：上述的阵列型激光发射模块；以及接收模块，能够接收从阵列型激光发射模块发出后在激光雷达的外部反射的激光。

根据本实用新型，可以通过N+M个开关对N×M个发射器进行驱动控制，从而可以减少驱动电路的复杂度。并且，通过将开关阵列设置于激光发射模块的外部，可以减少激光发射模块的大小且可以减少发射器之间的间距。进一步地，发射器可以使用上表面和下表面形成有正极及负极的基础结构的发射器，可以降低对发射器结构的要求。

本实用新型的效果不限于如上所述的效果，本领域技术人员可以从以下的说明中得出上文中未记载的效果。

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发射模块的示意图。

图2是示出单个发射器的正极连接方式的示意图。

图3是示出根据本实用新型的另一实施例的阵列型激光发射模块的示意图。

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发射模块的示意图。图2是示出单个发射器的正极连接方式的示意图。

参照图1，根据本实用新型的一实施例的阵列型激光发射模块可以包括发射器阵列100以及多个开关阵列200。

所述发射器阵列100可以包括能够发出激光的多个发射器。所述发射器可以为垂直腔面发射激光器（VCSEL），但本实用新型不限于此，发射器的具体种类可以由本领域技术人员适当地选择。

所述发射器阵列100中的多个发射器可以布置为N×M的阵列，其中，N可以表示发射器阵列的行数，M可以表示发射器阵列的列数，且N和M均是大于1的整数。图1中示出了多个发射器布置成8×4的阵列的情形。发射器阵列中的发射器的数量可以由本领域技术人员适当地选择。

所述发射器阵列100中的多个发射器可以一体地形成。例如，同列/同行的多个发射器可以通过一次的加工而一体地形成。图1中示出了发射器阵列100中的同列的发射器一体地形成而构成一个发射器线阵110的情形。并且，一个发射器线阵110中的所有发射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，对于多个发射器的负极一体地形成的情形进行说明。即，发射器线阵110中的所有发射器的负极可以彼此连接而形成一个共用负极。发射器线阵110的共用负极可以形成于发射器线阵110的背面（即，与发出激光的正面相对的面）。

进一步地，发射器线阵110的各个发射器的正极可以彼此相隔形成。例如，发射器线阵110的各个发射器111的正极可以如图2所示地围绕圆形发光区域而形成，且不与同列的其他发射器的正极连接。

如图1所示，根据本实用新型的一实施例的阵列型激光发射模块可以包括2个开关阵列200。并且，2个开关阵列200可以分别位于发射器阵列100的前后方向的一侧以及左右方向的一侧。或者，2个开关阵列可以平行于发射器阵列100的相邻的两条边而设置。图1中示出了第一开关阵列210位于发射器阵列100的右侧且第二开关阵列220位于发射器阵列100的后侧的情形。

每个开关阵列200可以包括多个开关。并且，开关阵列200中包括的开关可以是MOSFET（金氧半场效晶体管）开关。

其中，第一开关阵列210中包括的开关的数量可以与发射器阵列100的行数相同；第二开关阵列220中包括的开关的数量可以与发射器阵列100的列数相同。即，在图1中示出的实施例中，第一开关阵列210可以包括8个开关；第二开关阵列220可以包括4个开关。

第一开关阵列210中的每个开关的一端可以电连接于发射器阵列100中的一行所有发光器的正极。并且，如图1所示地，第一开关阵列210的各个开关可以通过金属线电连接于各个发射器111的正极。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。所述金属线可以在第一列和第二列的发射器111之间形成电连接；在第二列和第三列的发射器111之间形成电连接……在最后一列的发射器和第一开关阵列210的开关之间形成电连接。即，同行的发射器的正极可以串联连接。并且，第一开关阵列210的开关的另一端可以电连接于能够驱动发射器发出激光的驱动电路。从而，若第一开关阵列210的第一个开关导通，则电源可以供应到位于第一行的多个发射器。

图2是示出单个发射器的金属线连接方式的示意图。如图2所示，来自一侧的金属线可以连接于发射器正面的发射区域外的正极区域的一侧。并且，可以通过形成于正极区域另一侧的金属线电连接于另一侧发射器的正极。可以通过如上方式实现发射器的正极与开关之间的电连接。

第二开关阵列220的每个开关可以电连接于发射器阵列100中的一列的所有发射器的负极。如图1所示，由于发射器线阵110的多个发射器的负极形成一个共用负极，因此第二开关阵列220的每个开关只需连接到不同发射器线阵110的共用负极即可。第二开关阵列220的每个开关可以通过金属线电连接于各个发射器线阵110。从而，若第二开关阵列220的单个开关导通，则相应列的发射器均属于负极导通的状态。

如上所述，可以通过第一开关阵列210和第二开关阵列220中的各一个开关的选择性导通，使与导通的第一开关阵列210中的开关电连接的发射器以及与导通的第二开关阵列220中的开关电连接的发射器的交集的发射器的正极及负极被导通而发出激光。因此，可以通过N+M个开关实现对N×M个发射器阵列的选通。

其中，第一开关阵列210或第二开关阵列220与各发射器111的正极/负极的电连接方式不限于金属线，可以通过其他方式实现电连接。例如，可以在一行的发射器的上方设置不覆盖发射器的发光区域且与正极接触的条形物，并且在条形物的与正极接触的面设置金属图案来实现发射器的正极与第一开关阵列210之间的电连接。

并且，根据本实用新型的一实施例，可以使用在上表面和下表面形成有正极及负极的基本结构的发射器，从而可以降低对发射器结构的要求，并且可以降低制造成本。

以上，对根据本实用新型的第一实施例的阵列型激光发射模块进行了说明。接下来，参照图3对根据本实用新型的第二实施例的阵列型激光发射模块进行说明。

图3是示出根据本实用新型的另一实施例的阵列型激光发射模块的示意图。如图3所示，在根据第二实施例的阵列型激光发射模块中可以包括由四个发射器阵列100构成的发射器阵列组。四个发射器阵列可以分别位于左上、右上、左下、右下侧。并且，相邻的发射器阵列的相邻的边可以彼此平行且临近。

每个发射器阵列100可以电连接于两个开关阵列200。各开关阵列可以均位于发射器模块的外侧。从而，可以使两个发射器阵列100之间的间距足够小而使多个发射器阵列100之间的分割不影响发射器所发出的激光之间的间距的一致性。

通过如上所述的设置，可以增加发射器模块中的发射器的数量。具体而言，对于第一实施例的阵列型激光发射模块而言，如果包含的发射器的数量增多，则N×M阵列中的N或M变得过大，从而使共用负极或正极连接金属线的长度变长而影响电学性能。通过第二实施例的阵列型激光发射模块，可以解决如上所述的问题。例如，可以在不增加发射器之间的间距的情况下，使最大发射器数量相比于第一实施例的最大发射器的数量增多为4倍。

以上，对根据本实用新型的阵列型激光发射模块进行了说明。接下来，对包括如上所述的阵列型激光发射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发射模块以及接收模块。接收模块可以包括一个或多个能够接收激光的接收器。接收模块所包括的接收器的数量不受限制。例如，接收模块可以包括一个接收器，也可以包括与阵列型激光发射模块的N×M的数量对应的N×M个接收器。发射模块及接收模块可以水平或垂直布置，也可以不布置在同一平面。从阵列型激光发射模块发出的激光可以在激光雷达的外部反射后入射到接收模块。

以上记载的关于装置及方法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 (9)

1.一种阵列型激光发射模块，其特征在于，包括：

发射器阵列，包括n行m列的发射器，其中n和m均是大于1的整数；

两个开关阵列，包括第一开关阵列和第二开关阵列，第一开关阵列包括n个开关，第二开关阵列包括m个开关，

其中，发射器具有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极是正极和负极中的一个及另一个，第一电极形成于发射器第一面，第一面是发射器发出激光的一面，第二电极形成于发射器的与第一面相对的第二面，

其中，同列的发射器的第二电极彼此连接而形成一个共用电极，第二开关阵列的各个开关分别电连接于各个共用电极，

同列发射器的第一电极分别相隔形成，第一开关阵列的各个开关分别电连接于同行的多个发射器。

2.如权利要求1所述的阵列型激光发射模块，其特征在于，

两个开关阵列平行于发射器阵列的相邻的两条边而设置。

3.如权利要求2所述的阵列型激光发射模块，其特征在于，

第一开关阵列沿着发射器阵列的列方向设置；

第二开关阵列沿着发射器阵列的行方向设置。

4.如权利要求1所述的阵列型激光发射模块，其特征在于，

第一开关阵列的开关通过金属线电连接于发射器的第一电极。

5.如权利要求1所述的阵列型激光发射模块，其特征在于，

同行的发射器的第一电极串联连接。

6.一种阵列型激光发射模块，其特征在于，包括：

四个发射器阵列，每个发射器阵列包括n行m列的发射器，四个发射器阵列构成2n行2m列的发射器阵列组，其中n和m均是大于1的整数；

八个开关阵列，包括4个第一开关阵列和4个第二开关阵列，第一开关阵列包括n个开关，第二开关阵列包括m个开关，开关阵列布置于发射器阵列组的外侧，一个第一开关阵列及一个第二开关阵列与一个发射器阵列电连接，

其中，发射器具有第一电极和第二电极，第一电极和第二电极是正极和负极中的一个及另一个，第一电极形成于发射器第一面，第一面是发射器发出激光的一面，第二电极形成于发射器的与第一面相对的第二面，

其中，每个发射器阵列的同列的发射器的第二电极彼此连接而形成一个共用电极，第二开关阵列的各个开关分别电连接于各个共用电极，

每个发射器阵列的同列发射器的第一电极分别相隔形成，第一开关阵列的各个开关分别电连接于同行的多个发射器。

7.如权利要求6所述的阵列型激光发射模块，其特征在于，

第一开关阵列沿着发射器阵列的列方向设置；

第二开关阵列沿着发射器阵列的行方向设置。

8.如权利要求6所述的阵列型激光发射模块，其特征在于，

第一开关阵列的开关通过金属线电连接于发射器的第一电极。

9.一种激光雷达，其特征在于，包括：

权利要求 1-8 中任一项所述的阵列型激光发射模块；

接收模块，能够接收从阵列型激光发射模块发出后在激光雷达的外部反射的激光。

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