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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet der Laserdetektion, insbesondere eine Empfangsvorrichtung und ein Lidar.
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STAND DER TECHNIK
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Lidar (LIDAR) übernimmt wichtige Aufgaben wie Straßenranderkennung, Hinderniserkennung sowie Echtzeitpositionierung und -kartierung (SLAM) beim autonomen Fahren. Lidar kann die Zielposition (Entfernung und Winkel), den Bewegungszustand (Geschwindigkeit, Vibration und Lage) und die Form genau messen und Ziele detektieren, identifizieren, erkennen und verfolgen. Aufgrund seiner Vorteile wie schnelle Messgeschwindigkeit, hohe Genauigkeit und große Reichweite ist Lidar in unbemannten Fahrzeugen und anderen Bereichen weit verbreitet.
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Konkret umfasst das LIDAR-System eine Sendevorrichtung und eine Empfangsvorrichtung. Die Sendeeinrichtung erzeugt einen Sendeimpuls, der auf das Ziel einfällt, um es zu reflektieren und einen Echostrahl zu erzeugen, der schließlich von der Empfangseinrichtung empfangen wird. Die Empfangsvorrichtung misst genau die Laufzeit des gesendeten Lichtimpulses von der Übertragung bis zum Empfang. Da sich der Lichtimpuls mit Lichtgeschwindigkeit ausbreitet und die Lichtgeschwindigkeit bekannt ist, kann die Laufzeit in den Abstand zwischen dem Ziel und dem LIDAR-System umgewandelt werden.
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Es wird auf 1 hingewiesen, die ein optisches Wegdiagramm einer Empfangsvorrichtung in einem Lidar in offenbarter Technik zeigt. Die Empfangsvorrichtung 10 umfasst mindestens: eine optische Komponente 15, eine Lochschicht 14, eine Kollimationslinse 13, einen Filter 12 und einen photoelektrischen Sensor 11. Unter diesen dient die optische Komponente 15 zum Bündeln des Echostrahls 16. Die Lochschicht 14 und die Kollimationslinse 13 sind konfiguriert, um den Winkel des einfallenden Lichts des photoelektrischen Sensors 11 zu steuern, so dass die Richtung des einfallenden Lichts, das auf jeden photoelektrischen Sensor 11 einfällt, gleich ist. Der Filter 12 wird verwendet, um Licht von Wellenlängen zu blockieren, die nicht detektiert werden müssen. Der photoelektrische Sensor 11 wird verwendet, um optische Signale in elektrische Signale umzuwandeln.
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In Lidar ist der photoelektrische Sensor 11 typischerweise eine Silizium-Photomultiplier-Röhre (SiPM) und ist eine häufig verwendete hochempfindliche photoelektrische Detektionsvorrichtung. SiPM ist ein Array aus mehreren Einzelphotonen-Lawinendioden (Single Photon Avalanche Diode, SPAD). Unter Bezugnahme auf 2 wird ein Schaltplan für den Arbeitszustand von SiPM gezeigt. Die einzelnen SPAD-Pixeleinheiten 12 in SiPM sind parallel verbunden und können parallel arbeiten. Nachdem ein Teil von SPAD 13 ausgelöst wurde, funktioniert daher der Rest von SPAD 13 immer noch. Weiter unter Bezugnahme auf 2, nachdem jede SPAD-Pixeleinheit 12 parallel als der Gesamtausgang von SiPM geschaltet ist, ist das Signal am SiPM-Ausgang eine Impulssignalüberlagerung aller ausgelösten SPADs, wodurch SiPM sowohl die Empfindlichkeit von SPAD als auch einen bestimmten dynamischen Bereich aufweist. Je mehr SPADs vorhanden sind, desto höher ist der Dynamikbereich.
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Ungekapseltes SiPM ist extrem anfällig für Temperatur, Verunreinigungen und physikalische Kräfte der äußeren Umgebung und kann leicht beschädigt werden, so dass es in einem geschlossenen Raum versiegelt werden muss, um die entsprechenden Pins zu extrahieren, die auf der Leiterplatte angewendet werden, und je größer die Anzahl von SPAD ist, desto höher ist die Dichte des SiPM-Arrays, wodurch das SiPM-Array eine sehr dichte Anordnung von Pins aufweist, was die Schwierigkeit der Installation erhöht. Die Empfangsvorrichtung in der offenbarten Technologie verwendet auch einen Oberflächenmontageprozess (Surface Mount Technology, SMT) zum Schweißen eines SiPM-Arrays auf einer Leiterplatte, wobei bei dem Oberflächenmontageprozess eine Komponente ohne Pins oder kurze Leitungen auf der Oberfläche einer Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) oder eines anderen Substrats montiert und daran geschweißt wird, und wenn sie in SMT verpackt ist, ist es notwendig, ein Fenster auf der Verkapselungsstruktur zu öffnen, um Licht auf den photoelektrischen Sensor zu strahlen, was die Installation von SiPM-Arrays mit hoher Dichte und hoher Präzision weiter erschwert.
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Die Empfangsvorrichtung in der offenbarten Technologie hat jedoch das Problem, dass die Installation nicht einfach zu installieren ist und somit die Installationsgeschwindigkeit langsam ist.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Empfangsvorrichtung und ein Lidar bereitzustellen, um die Installationsschwierigkeiten der Empfangsvorrichtung zu reduzieren und die Installationsgeschwindigkeit und Installationseffizienz der Empfangsvorrichtung zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Empfangsvorrichtung für Lidar. Sie umfasst: eine Leiterplatte; mehrere Empfangseinheiten, die auf der Leiterplatte angeordnet sind und dazu dienen, ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln; eine Verkapselungsseitenwand, die aus der Leiterplatte vorspringt und um die mehreren Empfangseinheiten herum angeordnet ist, um einen Hohlraum zu bilden, der die Empfangseinheiten aufnimmt; eine Verkapselungsschicht, die an der Verkapselungsseitenwand angeordnet ist und den Hohlraum abdeckt.
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Optional ist vorgesehen, dass die Verkapselungsschicht ein Durchgangsloch aufweist; wobei die Empfangsvorrichtung ferner Folgendes umfasst: einen Filter, der an der Verkapselungsschicht angeordnet ist und das Durchgangsloch abdeckt.
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Optional ist vorgesehen, dass die Empfangsvorrichtung ferner Folgendes umfasst: eine optische Komponente; wobei sich die Lichtdetektionsflächen der mehreren Empfangseinheiten auf einer Brennebene der optischen Komponente befinden.
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Optional ist vorgesehen, dass die Empfangsvorrichtung ferner Folgendes umfasst: eine optische Komponente mit einer Brennebene; wobei sich die Lichtdetektionsflächen der mehreren Empfangseinheiten stromabwärts von der Brennebene in einer Übertragungsrichtung des empfangenen Strahls befinden.
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Optional ist vorgesehen, dass sich das Durchgangsloch auf der Brennebene der optischen Komponente befindet.
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Optional ist vorgesehen, dass die Höhe der Verkapselungsseitenwand wie folgt eingestellt ist: der maximale Einfallswinkel auf der Lichtdetektionsoberfläche, nachdem der empfangene Strahl durch das Durchgangsloch geleitet wurde, beträgt 15 bis 20 Grad.
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Optional ist vorgesehen, dass die Empfangseinheit mit einer Peripherieschaltung, die zum Empfangen und Verarbeiten des elektrischen Signals dient, verbunden ist;
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Optional ist vorgesehen, dass die Peripherieschaltung elektrisch mit der Empfangseinheit verbunden ist, oder wobei die Peripherieschaltung sich auf einer Leiterplatte außerhalb der Verkapselungsseitenwand befindet und die Empfangsvorrichtung über eine elektrische Verbindungsstruktur mit der Peripherieschaltung verbunden ist.
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Optional ist vorgesehen, dass der Filter einen zentralen Bereich in der Nähe des Durchgangslochs und mindestens einen ringförmigen Bereich um den zentralen Bereich herum umfasst, wobei der zentrale Bereich und der ringförmige Bereich unterschiedliche Beschichtungsfilmmaterialien aufweisen; wobei in der Richtung von dem zentralen Bereich zu dem ringförmigen Bereich des Filters die Mittenwellenlänge, die dem Beschichtungsmaterial entspricht, allmählich zunimmt.
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Optional ist vorgesehen, dass sich der Filter auf einer der Empfangseinheit zugewandten Oberfläche der Verkapselungsschicht befindet oder dass sich der Filter auf einer der Empfangseinheit abgewandten Oberfläche der Verkapselungsschicht befindet.
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Optional ist vorgesehen, dass der Filter an der Verkapselungsschicht angeklebt ist.
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Optional ist vorgesehen, dass eines oder alle der Bauteile Leiterplatte, Verkapselungsseitenwand und Verkapselungsschicht unabhängige Teile sind oder dass die Leiterplatte, die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht einteilig ausgebildet sind.
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Optional ist vorgesehen, dass die Leiterplatte und die Verkapselungsseitenwand einteilig ausgebildet sind, wobei die Verkapselungsschicht ein unabhängiges Teil ist.
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Optional ist vorgesehen, dass die Leiterplatte und die Verkapselungsseitenwand gedruckte Leiterplatten sind und in einer Leiterplatte am Boden des Hohlraums eine Peripherieschaltung ausgebildet ist, die elektrisch mit den mehreren Empfangseinheiten verbunden ist.
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Optional ist vorgesehen, dass die Verkapselungsschicht eine kleine Lochblende enthält, die den Hohlraum abdeckt.
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Optional ist vorgesehen, dass die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht einteilig ausgebildet sind, wobei die Leiterplatte ein unabhängiges Teil ist.
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Optional ist vorgesehen, dass das Material der einteiligen Struktur ein Isoliermaterial oder ein Metallmaterial ist.
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Optional ist vorgesehen, dass die Leiterplatte, die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht unabhängige Teile sind; wobei die Leiterplatte eine gedruckte Leiterplatte, die Verkapselungsseitenwand eine isolierende Seitenwand und die Verkapselungsschicht eine Metallschicht ist.
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Optional ist vorgesehen, dass die mehreren Empfangseinheiten in einer Matrix angeordnet sind oder dass die mehreren Empfangseinheiten in einer Zeilen- oder Spaltenrichtung voneinander versetzt angeordnet sind.
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Dementsprechend stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ferner ein Lidar bereit. Es umfasst: eine Sendevorrichtung zum Bereitstellen eines emittierten Strahls und eine Empfangsvorrichtung nach den Ausführungsbeispielen der Erfindung, die konfiguriert ist, um einen Echostrahl zu detektieren, der gebildet wird, nachdem der emittierte Strahl ein Ziel passiert hat.
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Optional ist vorgesehen, dass die Sendevorrichtung ein Mehrpunkt-Oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität oder ein Einzelpunkt-Oberflächenemittierender Laser mit vertikaler Kavität ist.
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Optional ist vorgesehen, dass die Sendevorrichtung mehrere Sendeeinheiten, die jeweils zum Bereitstellen von Sendestrahlen dienen, umfasst; wobei das Lidar mehrere Empfangsvorrichtungen umfasst, die den Sendeeinheiten entsprechen; wobei die mehreren Empfangsvorrichtungen mit einer Peripherieschaltung zum Empfangen und Verarbeiten von elektrischen Signalen der einzelnen Empfangsvorrichtungen verbunden sind.
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Gegenüber dem Stand der Technik zeichnet sich die vorliegende Erfindung durch die folgenden Vorteile aus:
- Bei der Empfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Empfangseinheit durch die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht auf der Leiterplatte verkapselt, wobei einerseits die Empfangseinheit direkt auf der Leiterplatte angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung mit der Leiterplatte zu erleichtern; Andererseits bilden die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht einen Hohlraum zur Aufnahme der Empfangseinheit, wodurch eine Isolation der Empfangseinheit von der Außenwelt erreicht wird. Zusätzlich kann durch Einstellen von Parametern wie Höhe, Dicke, Lichtdurchlässigkeit und Lochbildung der Seitenwand und der Verkapselungsschicht das externe optische System an die optischen Parameteranforderungen der Empfangseinheit angepasst werden. Daher hat die Empfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine einfache Struktur und verringert die Installationsschwierigkeiten der Empfangsvorrichtung und verbessert die Installationsgeschwindigkeit und Installationseffizienz der Empfangsvorrichtung.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Darin zeigen
- 1 ein optisches Wegdiagramm einer Empfangsvorrichtung in einem Lidar in offenbarter Technik;
- 2 einen Schaltplan eines photoelektrischen Sensors in offenbarter Technik;
- 3 eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 4 eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung von 3;
- 5 eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 6 eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 7 eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung des vierten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 8 eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung des fünften Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung,
- 9 eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung des sechsten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 10 eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung des siebten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 11 eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung des achten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 12 eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung des neunten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 13 ein schematisches Diagramm eines Filters in der Empfangsvorrichtung des zehnten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 14 das Prinzip der Blauverschiebungseigenschaften des Filters;
- 15 eine lokale Seitenansicht der Empfangsvorrichtung gemäß 14;
- 16 eine schematische Darstellung eines Lidars eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
- 17 ein schematisches Diagramm einer Sendevorrichtung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 18 ein schematisches Diagramm einer anderen Sendevorrichtung in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
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KONKRETE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie in der Hintergrundtechnologie beschrieben, haben photoelektrische Sensoren im Stand der Technik das Problem schwieriger Montage.
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Um das technische Problem zu lösen, stellt ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine Empfangsvorrichtung für ein Lidar bereit. Sie umfasst: eine Leiterplatte; mehrere Empfangseinheiten, die auf der Leiterplatte angeordnet sind und dazu dienen, ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln; eine Verkapselungsseitenwand, die aus der Leiterplatte vorspringt und um die mehreren Empfangseinheiten herum angeordnet ist, um einen Hohlraum zu bilden, der die Empfangseinheiten aufnimmt; eine Verkapselungsschicht, die an der Verkapselungsseitenwand angeordnet ist und den Hohlraum abdeckt.
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Bei der Empfangsvorrichtung nach dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist die Empfangseinheit durch die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht auf der Leiterplatte verkapselt, wobei einerseits die Empfangseinheit direkt auf der Leiterplatte angeordnet ist, um eine elektrische Verbindung mit der Leiterplatte zu erleichtern; Andererseits bilden die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht einen Hohlraum zur Aufnahme der Empfangseinheit, wodurch eine Isolation der Empfangseinheit von der Außenwelt erreicht wird. Zusätzlich kann durch Einstellen von Parametern wie Höhe, Dicke, Lichtdurchlässigkeit und Lochbildung der Seitenwand und der Verkapselungsschicht das externe optische System an die optischen Parameteranforderungen der Empfangseinheit angepasst werden. Daher hat die Empfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine einfache Struktur und verringert die Installationsschwierigkeiten der Empfangsvorrichtung und verbessert die Installationsgeschwindigkeit und Installationseffizienz der Empfangsvorrichtung.
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Zum besseren Verständnis der vorstehenden Aufgabe, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen auf die konkreten Ausführungsbeispiele der Erfindung näher eingegangen.
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3 zeigt eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung. Die Empfangsvorrichtung wird auf ein Lidar zum Detektieren eines Echostrahls angewendet. Die Empfangsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst: eine Leiterplatte 100, eine Empfangseinheit 101, eine Verkapselungsseitenwand 102 und eine Verkapselungsschicht 104, und die Leiterplatte 100 und die Verkapselungsseitenwand 102 sind einteilig ausgebildet, und die Verkapselungsschicht 104 ist ein unabhängiges Teil.
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Dabei ist die Leiterplatte 100 eine gedruckte Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB). Auf der Leiterplatte 100 ist eine Verbindungsleitung gebildet, um eine elektrische Verbindung zwischen der Empfangseinheit 101 und einer Peripherieschaltung oder einer anderen elektronischen Komponente herzustellen.
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Eine Peripherieschaltung ist auch in der Empfangsvorrichtung ausgebildet, wobei die Mehrzahl von Empfangseinheiten 101 mit der Peripherieschaltung verbunden ist, und das von der Empfangseinheit 101 gebildete elektrische Signal wird an die Peripherieschaltung übertragen, um das elektrische Signal über die Peripherieschaltung zu empfangen und zu verarbeiten.
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Zum Beispiel kann die Peripherieschaltung eine oder mehrere der Leistungsschaltschaltungen, Multiplexschaltungen, Signalverstärkungsschaltungen und Signalabtastschaltungen sein. Dabei ist die Leistungsschaltschaltung konfiguriert, um eine selektive Stromversorgung für jede Empfangseinheit durchzuführen; Die Multiplexschaltung ist konfiguriert, um eine der mehreren Empfangseinheiten für die Signalausgabe auszuwählen; Die Signalverstärkungsschaltung ist konfiguriert, um das von der Empfangseinheit erzeugte elektrische Signal zu verstärken; Die Signalabtastschaltung wird verwendet, um das verstärkte elektrische Signal abzutasten.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ferner die Peripherieschaltung in der Leiterplatte 100 ausgebildet, und insbesondere ist die Peripherieschaltung in der Leiterplatte 100 innerhalb der Verkapselungsseitenwand ausgebildet, und das Verbindungsende der Peripherieschaltung ist auf der Oberfläche der Leiterplatte 100 angeordnet, um die strukturelle Integration der Empfangsvorrichtung zu verbessern. Alternativ kann eine Peripherieschaltung, die elektrisch mit der Empfangseinheit 101 verbunden ist, unter der Leiterplatte 100 angebracht werden, um die Struktur der Leiterplatte 100 zu vereinfachen.
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Es ist anzumerken, dass in anderen Ausführungsbeispielen die Peripherieschaltung auch auf einer Leiterplatte an der Außenseite der Verkapselungsseitenwand 102 angeordnet sein kann, wobei die Empfangsvorrichtung durch eine elektrische Verbindungsstruktur (z. B. einen Verbindungsstopfen, eine Verdrahtungsstruktur oder Drahtbonden usw.) mit der Peripherieschaltung verbunden ist.
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Mehrere Empfangseinheiten 101 sind auf der Leiterplatte 100 angeordnet und dienen dazu, ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umzuwandeln; Die Empfangseinheit 101 umfasst eine Lichtdetektionsfläche (z. B. eine lichtempfindliche Fläche), auf die ein Echostrahl des Lidars einfällt, um eine Detektion zu ermöglichen.
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Es sollte angemerkt werden, dass die Empfangsvorrichtung auch umfassen kann: eine optische Komponente (nicht gezeigt) zum Bündeln von Echostrahlen. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich die Lichtdetektionsoberfläche der mehreren Empfangseinheiten 101 auf einer Brennebene der optischen Komponente, um die Intensität des Detektionslichts zu verbessern, wodurch die Detektionsgenauigkeit der Empfangsvorrichtung verbessert wird.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Empfangseinheit 101 ein einzelnes SiPM, das eingekapselt werden soll, und die Vielzahl von SiPM ist als ein Array (SiPM Array) angeordnet und dann eingekapselt, wodurch eine Empfangsvorrichtung gebildet wird. Während des Verkapselungsprozesses werden die verschiedenen Verbindungsenden des gekapselten einzelnen SiPM elektrisch mit der Peripherieschaltung verbunden. Ferner muss die Empfangsvorrichtung in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu einer integrierten Schaltung auch die optische Leistung der zu verpackenden photoelektrischen Vorrichtung berücksichtigen.
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Zur Verkapselung kann die Empfangseinheit 101 direkt an der Leiterplatte 100 angebracht werden, um eine elektrische Verbindung zwischen der Empfangseinheit 101 und dem entsprechenden Verbindungsende auf der Leiterplatte 100 zu realisieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Empfangseinheit 101 ein einzelnes SiPM, das eingekapselt werden soll, und die Leiterplatte 100 ist eine gedruckte Leiterplatte.
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Konkret kann ein leitfähiger oder nicht leitfähiger Klebstoff (z. B. Silberklebstoff) und ein Goldzinnschweißen an der entsprechenden Position im Voraus auf der Leiterplatte durch Punktkleber angeordnet werden, und dann kann ein einzelnes SiPM, das zu verkapseln ist, durch eine hochpräzise Bestückungsmaschine an den zu verbindenden Klemmen auf der Leiterplatte adsorbiert werden. Für die SiPM-Anordnung kann SiPM nacheinander an der entsprechenden Position gemäß den obigen Schritten installiert werden, um eine SiPM-Anordnung zu bilden. Zum Beispiel kann für ein einspaltiges SiPM-Array SiPM nacheinander in der vertikalen Richtung (Spaltenrichtung) installiert werden, um eine Spalte von SiPM-Arrays zu bilden. Die Montage auf diese Weise hat eine hohe Genauigkeit und eine geringe Installationsschwierigkeit.
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Die Verkapselungsseitenwand 102 in der Empfangsvorrichtung des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist einteilig ausgebildet und mit der Leiterplatte 100 integriert. Insbesondere ist die Verkapselungsseitenwand 102 eine gedruckte Leiterplatte, die auf der Oberfläche der Leiterplatte 100 vorsteht. Die Verkapselungsseitenwand 102 ist um die Mehrzahl von Empfangseinheiten 101 angeordnet, um einen Hohlraum 103 zu bilden, der die Empfangseinheit 101 aufnimmt, wodurch eine Abdichtung der Empfangseinheit 101 auf einer Ebene parallel zu der Leiterplatte 100 erreicht wird. Eine periphere Schaltung ist in der Leiterplatte am Boden des Hohlraums 103 ausgebildet.
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In praktischen Anwendungen kann die Leiterplatte angepasst werden, um eine Leiterplatte zu bilden, die eine Leiterplatte bildet. Ein horizontaler Abschnitt in der Leiterplattennut, der sich am Boden der Nut befindet, wird als die Leiterplatte 100 verwendet, und der Seitenwandabschnitt der Leiterplattennut wird als die Verkapselungsseitenwand 102 verwendet, die durch die vorstehende Leiterplatte 100 angeordnet ist.
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Zur Montage wird die Vielzahl von Empfangseinheiten 101, die gekapselt werden sollen, in der PCB-Nut in einer bestimmten Anordnung angeordnet, und nach dem Patch realisiert jedes Verbindungsende der Empfangseinheit 101 eine elektrische Verbindung mit der Peripherieschaltung durch Anschlagen der Leitung 105 oder auf andere Weise.
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Die Verkapselungsschicht 104 befindet sich an der Verkapselungsseitenwand 102 und deckt den Hohlraum 103 ab, wodurch eine Dichtung der Empfangseinheit 101 in einer Richtung senkrecht zu der Leiterplatte 100 (d.h. in der Richtung, in der sich H befindet) realisiert wird.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Verkapselungsschicht 104 eine kleine Lochblende. Die kleine Lochblende stellt eine Vorrichtung in einem optischen System dar, die den Echostrahl begrenzt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann aufgrund der Verwendung von SiPM auch eine kleine Anzahl von Echostrahlen detektiert werden, so dass die kleine Lochblende den größten Teil des Echostrahls blockieren kann, wodurch das Abbildungsfeld definiert wird, Umgebungslicht und Streulicht unterdrückt werden und auch die Empfangseinheit abgedichtet wird.
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Eine Vielzahl von Durchgangslöchern 106 ist in der Verkapselungsschicht 104 ausgebildet, um einen Echostrahl zu beschränken, der auf die Empfangseinheit 101 gestrahlt wird. Insbesondere ist die Verkapselungsschicht 104 eine kleine Lochblende, die den Hohlraum abdeckt, und die Position der Öffnung in der kleinen Lochblende entspricht der Position der lichtempfindlichen Oberfläche der Empfangseinheit 101. Die Bedeutung, die der Position hier entspricht, bezieht sich darauf, dass das Zentrum des kleinen Lochs in der kleinen Lochblende mit dem Zentrum der lichtempfindlichen Oberfläche in einer Richtung senkrecht zu der Leiterplatte 100 übereinstimmt, so dass mehr Lichtenergie durch die kleine Lochblende von der Empfangseinheit 101 detektiert werden kann, wodurch die Erfassungsgenauigkeit der Empfangsvorrichtung verbessert wird.
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In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bestimmt die Höhe H der Verkapselungsseitenwand 102 auch den Abstand zwischen der kleinen Lochblende und der Empfangseinheit 101 und wird somit auch verwendet, um den Einfallswinkel U des einfallenden Lichts zu definieren, das auf die Empfangseinheit 101 gestrahlt wird.
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Weiter unter Bezugnahme auf 3 enthält die Empfangsvorrichtung in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ferner einen Filter 107, der auf der Verkapselungsschicht 104 angeordnet ist und das Durchgangsloch 106 abdeckt. Der Filter 107 ist konfiguriert, um Licht zu blockieren, das nicht detektiert werden muss, und das zu erfassende Licht durchzulassen.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Filter 107 auf einer der Empfangseinheit 101 abgewandten Seite der Verkapselungsschicht 104 durch Ankleben befestigt.
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In praktischen Anwendungen sind eine Vielzahl von Empfangseinheiten 101 typischerweise Vorrichtungen, die matrixförmig auf der Leiterplatte 100 angeordnet sind, wobei der Filter 107 einen Filter 107 für eine Streifenmembran entlang der Spaltenrichtung teilen kann, d.h. die Empfangseinheit 101 der gleichen Spalte, wodurch die Struktur der Empfangsvorrichtung vereinfacht wird.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Filter 107 an der Verkapselungsschicht 104 befestigt, und dementsprechend bestimmt die Höhe H der Verkapselungsseitenwand 102 auch den Abstand zwischen dem Filter 107 und der Empfangseinheit 101.
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Zusammenfassend wird die Höhe H der Verkapselungsseitenwand 102 nicht nur verwendet, um die räumliche Größe des Hohlraums 103 zu definieren, sondern hat auch Einfluss auf die optischen Eigenschaften der Empfangsvorrichtung (Einfallswinkel ex des Echostrahls auf der lichtempfindlichen Oberfläche der Empfangseinheit 101).
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Konkret kann das Ändern der Höhe H den Einfallswinkel a ändern, wenn das Durchgangsloch 106 konstant ist; Alternativ kann, wenn die Höhe H konstant ist, das Ändern der Größe des Durchgangslochs 106 auch den Einfallswinkel U ändern.
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Wenn die Größe des Durchgangslochs 106 bestimmt wird, wenn die Höhe H der Verkapselungsseitenwand 102 zu groß ist, wird leicht ein zu kleiner Einfallswinkel a verursacht. Wenn die Höhe H der Verkapselungsseitenwand 102 zu klein ist, ist die räumliche Größe klein, was das Paket der Empfangseinheit 101 beeinflusst. Die Höhe der Verkapselungsseitenwand H ist wie folgt eingestellt: Der maximale Einfallswinkel a auf der Lichtdetektionsoberfläche, nachdem der empfangene Strahl durch das Durchgangsloch geleitet wurde, beträgt 15 bis 20 Grad.
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4 zeigt eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung, die in 3 gezeigt ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Empfangseinheit 101, die in dem Hohlraum auf der Leiterplatte 100 eingekapselt ist, ein einzelnes SiPM und eine Vielzahl von SiPM, die in der Leiterplatte 100 durch eine Verkapselungsseitenwand 102 eingekapselt sind, sind in einer Anordnung angeordnet.
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Eine Verkapselungseinheit der Empfangsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst 2N SiPM, und 2N SiPM sind in einer Matrixanordnung mit 2 Spalten und N Zeilen angeordnet.
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Konkret umfasst jedes SiPM eine Anode (Cathode), eine Kathode (Anode) 108 und ein Ausgangsende (FASTOUT) 109, wobei jede Spalte von SiPM als Co-Anode genommen wird und die gemeinsame Endanode von SiPM auf einer Oberfläche angeordnet ist, die der Leiterplatte 100 zugewandt ist und elektrisch mit der Leiterplatte 100 kontaktiert werden kann; Die nicht gemeinsame Endkathode 108 und das Ausgangsende 109 sind jeweils Klemmen, die auf der Leiterplatte 100 angeordnet sind, und die zwei Klemmen können elektrisch mit der Peripherieschaltung durch Anschlagen der Leitung 105 verbunden werden, wodurch die Verkapselung der mehreren Empfangseinheiten 101 realisiert wird.
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Unter Bezugnahme auf 5 wird eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Empfangseinheit 501 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist auch ein einzelnes SiPM, und der Unterschied zu der in 4 gezeigten Ausführungsform besteht darin, dass 2N SiPM In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in zwei Spalten angeordnet sind und zwei Spalten von SiPM eine abwechselnde Anordnung aufweisen.
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Es ist anzumerken, dass das Verkapselungsverfahren der Empfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht nur 2N SiPM einkapseln kann, sondern auch eine größere Anzahl von SiPM einkapseln kann.
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In anderen Ausführungsformen kann die Anzahl von SiPM, die in einer Verkapselungseinheit angeordnet sind, unter der Voraussetzung, dass die Detektionsauflösungsanforderungen erfüllt sind, größer sein, und auch andere Varianten des Anordnungsverfahrens denkbar ist.
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Es ist anzumerken, dass eine Vielzahl von zu verpackenden SiPM-Arrays in der obigen Ausführungsform getrennt eingekapselt wird, nachdem sie als Arrays angeordnet sind, und eine Vielzahl von einzeln verpackten SiPM-Arrays auf der Leiterplatte aufweist (wie in 4 und 5 gezeigt). In anderen Ausführungsformen können auch alle SiPM, die auf der Leiterplatte eingekapselt werden sollen, als Ganzes eingekapselt werden. Unter Bezugnahme auf 6 wird eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Empfangseinheit 401 ein SiPM-Array (SiPM-Array) ist. Das SiPM-Array enthält eine Vielzahl von SiPM. Es sollte angemerkt werden, dass aus Gründen der Einfachheit der Zeichnungen nicht jedes SiPM in dem SiPM-Array hier angegeben ist. Eine Vielzahl von SiPM in der SiPM-Anordnung kann matrixförmig angeordnet sein (wie in 4 gezeigt) oder benachbarte Spalten SiPM reichen eine alternative Anordnung ein (wie in 5 gezeigt). Die Empfangseinheit 401, die auf der Leiterplatte 400 angeordnet ist und in einem Hohlraum eingekapselt ist, ist eine SiPM-Anordnung, und die Anzahl der Empfangseinheiten 401, die in der Leiterplatte 400 durch eine Verkapselungsseitenwand 402 eingekapselt sind, ist zwei, und die zwei SiPM-Arrays sind in Spaltenrichtung versetzt angeordnet.
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In anderen Ausführungsformen können die zwei Empfangseinheiten 401 auch in einer Zeile angeordnet sein.
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Es ist anzumerken, dass das Verkapselungsverfahren der Empfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht nur zwei SiPM-Arrays einkapseln kann, sondern auch mehr SiPM-Arrays einkapseln kann. Unter Bezugnahme auf 7 wird eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Empfangseinheit 201 eine SiPM-Anordnung, und die Anzahl der Empfangseinheiten 201, die durch eine Verkapselungsseitenwand 202 auf der Leiterplatte 200 eingekapselt sind, beträgt 2N (N ist eine natürliche Zahl größer als 1) und ist in zwei Spalten angeordnet, wobei jede Spalte N SiPM-Arrays umfasst. 2N SiPM-Arrays sind in Spaltenrichtung voneinander versetzt angeordnet.
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Unter Bezugnahme auf 8 wird eine Draufsicht der Empfangsvorrichtung der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Empfangseinheit 301 eine SiPM-Anordnung, und der Unterschied zu 7 besteht darin, dass die Empfangseinheit 301 der zwei Spalten von N-Zeilen in einer Matrix (N-Zeilen-2-Spaltenmatrix) angeordnet ist.
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Die Leiterplatte, die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht sind zusammen von einer Verkapselungseinheit umgeben, und dementsprechend kann in anderen Ausführungsformen die Anzahl der SiPM-Arrays, die sich in einer Verkapselungseinheit befinden, unter der Voraussetzung, dass die Anforderungen an die Detektionsauflösung erfüllt sind, größer sein, und die Anordnung kann auch nicht durch verschachtelte Anordnung und Matrixanordnung begrenzt sein. Zum Beispiel kann die Empfangseinheit drei Spalten, vier Spalten, usw. sein. Die Empfangseinheit kann auch in Zeilenrichtung versetzt und dergleichen angeordnet sein. Es ist anzumerken, dass in der ersten Ausführungsform die Leiterplatte und die Verkapselungsseitenwand einteilig ausgebildet sind und die Verkapselungsschicht ein unabhängiges Teil ist. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschränkt die Unabhängigkeit und die einteilige Ausbildung der Leiterplatte, der Verkapselungsseitenwand, der Verkapselungsschicht nicht. Insbesondere sind eine oder alle der Bauteile Leiterplatte, Verkapselungsseitenwand und Verkapselungsschicht in der Empfangsvorrichtung der vorliegenden Erfindung unabhängige Komponenten, oder die Leiterplatte, die Verkapselungsseitenwand und die Verkapselungsschicht sind einteilig ausgebildet.
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Unter Bezugnahme auf 9 wird eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ähnlichkeiten zwischen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der ersten Ausführungsform werden nicht wiederholt, und der Unterschied zwischen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass: Die Verkapselungsseitenwand 702 und die Verkapselungsschicht 704 sind einteilig ausgebildet, und die Leiterplatte 700 ist ein unabhängiges Teil. Insbesondere bilden die Verkapselungsseitenwand 702 und einteilig ausgebildet der Verkapselungsschicht 704 eine Dichtungsabdeckung, die die Empfangseinheit 701 auf der Leiterplatte 700 versiegelt.
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Die Verkapselungsseitenwand 702 und die Verkapselungsschicht 704 können eine Struktur aus Vollkunststoff sein und durch ein Spritzgussverfahren gebildet werden. Das Durchgangsloch 705 in der Verkapselungsschicht 704 kann auch während des Spritzgießens gebildet werden, und die Verkapselungsschicht 704 mit dem Durchgangsloch 705 kann als Blende fungieren.
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Es ist anzumerken, dass in anderen Ausführungsformen die einteilige Struktur der Verkapselungsseitenwand und der Verkapselungsschicht auch andere Materialien sein kann, wie zum Beispiel ist die einteilige Struktur der Verkapselungsseitenwand und der Verkapselungsschicht aus einem Metall oder einem PCB-Material hergestellt.
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Darüber hinaus kann das Durchgangsloch auch auf andere Weise gebildet werden. Zum Beispiel: Nach der Bildung der gesamten Verkapselungsschicht werden Löcher in der Verkapselungsschicht gebildet (z. B.: Das Durchgangsloch wird durch Laserlochbildung oder Strukturierung nach der Beschichtung gebildet.
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Es gibt auch einen Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der ersten Ausführungsform: In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der Filter 706 auf einer der Empfangseinheit 701 zugewandten Oberfläche der Verkapselungsschicht 704. Der Filter 706 ist innerhalb der Dichtungsabdeckung befestigt, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass der Filter in dem nachfolgenden Prozess abfällt.
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Während des tatsächlichen Verkapselungsprozesses wird, nachdem die Empfangseinheit 701 an der Leiterplatte 700 angebracht ist und das Drahtbonden abgeschlossen ist, ein Filter 706 an dem Durchgangsloch 705 an der Innenwand der Verkapselungsschicht 704 angebracht, und dann werden die Verkapselungsseitenwand 702 einer Körperstruktur und die Verkapselungsschicht 704 an der Leiterplatte 700 geklebt oder darauf aufgerastet, wodurch eine Dichtung der Empfangseinheit 701 realisiert wird.
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Es ist anzumerken, dass der Filter 706 auch auf einer der Empfangseinheit 701 abgewandten Seite der Verkapselungsschicht 704 angeordnet sein kann, und der Filter 706 kann geklebt werden, nachdem die Verkapselungsseitenwand 702 und die Verkapselungsschicht 704, die einteilig ausgeformt sind, an der Leiterplatte 700 befestigt sind.
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Unter Bezugnahme auf 10 wird eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Ähnlichkeiten zwischen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der ersten Ausführungsform werden nicht wiederholt, und der Unterschied zwischen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und der ersten Ausführungsform besteht darin, dass: Die Leiterplatte 800, die Verkapselungsseitenwand 802 und die Verkapselungsschicht 804 sind unabhängige Komponenten. Auf diese Weise kann jede Komponente ein geeigneteres Material entsprechend ihrer eigenen Funktion auswählen, ohne durch andere Komponentenblätter eingeschränkt zu werden, und hat eine bessere Flexibilität.
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In diesem Ausführungsbeispiel ist die Leiterplatte 800 eine gedruckte Leiterplatte; Die Verkapselungsseitenwand 802 ist eine isolierende Seitenwand, wie z. B. aus Kunststoff, und die Verkapselungsschicht 804 ist eine Metallschicht. In anderen Ausführungsformen kann die Verkapselungsseitenwand Metall, Leiterplatte und Verkapselungsschicht auch Kunststoff sein.
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Dementsprechend kann sich der Filter 806 auf einer der Empfangseinheit 801 zugewandten Oberfläche der Verkapselungsschicht 804 befinden, oder der Filter 806 befindet sich auf einer der Empfangseinheit 801 abgewandten Oberfläche der Verkapselungsschicht 804.
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Unter Bezugnahme auf 11 wird eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Sowohl die vorliegende Ausführungsform als auch die siebte Ausführungsform sind die Verkapselungsseitenwand 902 und die Verkapselungsschicht 904 einteilig ausgebildet, und die Leiterplatte 900 ist eine unabhängige Komponente. Der Unterschied besteht darin, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Verkapselungsseitenwand 902 und die Verkapselungsschicht 904 Metallmaterialien verwenden.
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Wenn ein Metallmaterial verwendet wird, kann die Körperstruktur durch einen Halbleiterprozess gebildet werden, der die Dicke der Verkapselungsseitenwand 902 und der Verkapselungsschicht 904 reduzieren kann, wodurch die Größe der Verkapselungsstruktur verringert werden kann (die Projektionsfläche auf der Leiterplatte und die Höhe auf der vertikalen Leiterplatte werden verringert), wodurch die Dichte der Verkapselungseinheit erhöht wird, die auf der Empfangsvorrichtung angeordnet werden kann.
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Wenn die Dicke verringert wird, kann außerdem, um die Klebefestigkeit der einteiligen Struktur an der Leiterplatte 900 zu erhöhen, die Fläche einer Körperstruktur und der Anlagefläche der Leiterplatte 900 durch eine feste Verlängerung 903 erhöht werden. Insbesondere, wenn eine Metallschicht während des Verfahrens abgeschieden wird, kann ein Teil der Metallblätter auch auf dem Trägersubstrat abgeschieden werden, um eine feste Verlängerung 903 zu bilden. Einteilig ausgebildet wird durch den festen Verlängerungsabschnitt 903 an die Leiterplatte 900 geklebt, da der feste Verlängerungsabschnitt 903 eine große Kontaktfläche mit der Leiterplatte 900 aufweist und mehr Klebstoff aufgebracht werden kann, wodurch die Festigkeit der Empfangsvorrichtung erhöht wird.
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Dementsprechend kann sich der Filter 906 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel auf einer der Empfangseinheit 901 zugewandten Oberfläche der Verkapselungsschicht 904, oder der Filter 906 befindet sich auf einer der Empfangseinheit 901 abgewandten Oberfläche der Verkapselungsschicht 904.
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Unter Bezugnahme auf 12 wird eine Seitenansicht der Empfangsvorrichtung der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Lichtdetektionsfläche der Mehrzahl von Empfangseinheiten 111 stromabwärts von der Brennebene der optischen Komponente in der Übertragungsrichtung des empfangenen Strahls angeordnet ist.
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Es ist anzumerken, dass, wenn die Lichtdetektionsoberfläche der Empfangseinheit 111 auf der Brennebene der optischen Komponente angeordnet ist, dementsprechend der empfangene Strahl (d.h. der Echostrahl des Lidars) eine kleine Abbildungsfläche auf der Brennebene aufweist. Am Beispiel der Empfangseinheit 111 als SiPM ist die Anzahl der in SiPM ausgelösten SPADs aufgrund der kleinen Abbildungsfläche relativ klein, und dementsprechend ist der dynamische Bereich der photoelektrischen Detektion begrenzt, so dass es leicht zu sättigen ist. Darüber hinaus ist die Anzahl der ausgelösten SPADs zu gering, um eine große Impulsdispersion zu erzeugen, was zu einem Problem einer schlechten Entfemungsgenauigkeit führt, das viele Messungen erfordert, um eine bessere Leistung zu erzielen.
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In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befindet sich der Fleck an der Lichtdetektionsoberfläche in einem Defokussierungszustand, indem die Lichtdetektionsoberfläche der Empfangseinheit 111 in einer stromabwärts gelegenen Position der Brennebene der optischen Komponente angeordnet wird, so dass der Echostrahl eine große Fläche auf dem SiPM abdecken kann, so dass eine größere Anzahl von SPADs angeordnet werden kann, wodurch die Leistung des SiPM verbessert wird.
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Konkret befindet sich in der Empfangsvorrichtung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Durchgangsloch 115 der Verkapselungsschicht 114 auf der Brennebene der optischen Komponente, und dementsprechend befindet sich die Lichtdetektionsoberfläche der Empfangseinheit 111 in der Übertragungsrichtung des Empfangsstrahls 116 stromabwärts von der Brennebene.
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Ferner ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Verkapselungsseitenwand 112 zwischen der Leiterplatte 110 und der Verkapselungsschicht 114 angeordnet, und die Höhe der Verkapselungsseitenwand 112 wird verwendet, um den Abstand zwischen der Lichtdetektionsoberfläche und der Brennebene zu bestimmen, wodurch der Divergenzwinkel des empfangenen Strahls eingestellt werden kann, wodurch die Größe des Flecks auf der Lichtdetektionsoberfläche eingestellt wird.
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Unter Bezugnahme auf 13 wird ein schematisches Diagramm des Filters in der Empfangsvorrichtung der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Unterschied zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der zehnten Ausführungsform besteht darin, dass Der Filter 126 umfasst einen zentralen Bereich I in der Nähe des Durchgangslochs und mindestens einen ringförmigen Bereich 2, 3, der um den zentralen Bereich 1 angeordnet ist, wobei der zentrale Bereich 1 und der ringförmige Bereich 2, 3 unterschiedlich sind; In der Richtung des Filters 126 von dem zentralen Bereich 1 zu dem ringförmigen Bereich 2, 3 nimmt die Mittenwellenlänge, die dem beschichteten Material entspricht, allmählich zu.
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Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Problem der Verschiebung der Mittenwellenlänge des einfallenden Lichts in verschiedenen Winkeln durch Partitionieren des Filters aufweisen, wodurch der Unterschied in der Lichtwellenlänge, die durch den Filter zu der Empfangseinheit gelangt, gering wird.
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Das Arbeitsprinzip des Filters der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend in Kombination mit dem in 14 gezeigten Graphen erläutert. Die Abszisse von 14 ist der Einfallswinkel und die Ordinate ist die Mittenwellenlängenabweichung. Die Kurven A und B entsprechen den Testergebnissen verschiedener Filterproben. Wenn der Einfallswinkel allmählich zunimmt, nimmt die Mittenwellenlänge des Filters allmählich ab. Zum Beispiel beträgt die Mittenwellenlänge des Filters 884 nm für den Filter, der der Kurve A entspricht, wenn der Einfallswinkel 0 Grad beträgt; Wenn der Einfallswinkel 15 Grad beträgt, beträgt die Mittenwellenlänge des Filters 881 nm, d.h. die Mittenwellenlänge wird um 3 nm reduziert. Der Filter, der der Kurve B entspricht, hat eine Mittenwellenlänge von 884 nm, wenn der Einfallswinkel 0 Grad beträgt; Wenn der Einfallswinkel 15 Grad beträgt, beträgt die Mittenwellenlänge des Filters 881,5 nm, d.h. die Mittenwellenlänge wird um 2,5 nm reduziert. Dieses Phänomen ist die Blauverschiebungscharakteristik des Filters, d.h. die Mittenwellenlänge des Filters verschiebt sich mit zunehmendem Einfallswinkel in die Kurzwellenrichtung.
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Da das Licht, das durch das Loch in der Verkapselungsschicht hindurchgeht, unterschiedliche Einfallswinkel an verschiedenen Positionen des Filters aufweisen kann, wird aufgrund der Blauverschiebungseigenschaften die Wellenlänge verschoben, die durch Licht mit unterschiedlichen Einfallswinkeln hindurchgeht, wenn es durch denselben Filter fließt. Dementsprechend sind in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verschiedene Beschichtungsmaterialien in verschiedenen Bereichen des Filters angeordnet, so dass je kleiner der Einfallswinkel in der Nähe des zentralen Bereichs des Durchgangslochs ist, desto kürzer ist die Mittenwellenlänge, die der Beschichtung entspricht; Je länger die Mittenwellenlänge ist, die der Filterbeschichtung entspricht, desto größer ist der Einfallswinkel von dem ringförmigen Bereich der Peripherie des Durchdringungslochs, wodurch die Abweichung der Mittenwellenlänge des Filters, die durch die Blauverschiebungseigenschaft verursacht wird, begrenzt wird.
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13 zeigt eine lokale Seitenansicht der Empfangsvorrichtung, die in 15 gezeigt ist, wobei in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der Bereich innerhalb des Einfallswinkels von 5 Grad ein zentraler Bereich 1 ist und der Bereich ein erstes Beschichtungsmaterial verwendet; Der Bereich mit einem Einfallswinkel von 5-10 Grad ist ein erster ringförmiger Bereich 2 außerhalb des zentralen Bereichs 1, und der erste ringförmige Bereich 2 verwendet ein zweites Beschichtungsmaterial; Der Bereich mit einem Einfallswinkel von 10-15 Grad ist ein zweiter ringförmiger Bereich 3 außerhalb des ersten ringförmigen Bereichs 2, und der zweite ringförmige Bereich 3 verwendet ein drittes Beschichtungsmaterial. Die Mittenwellenlänge, die dem dritten Beschichtungsmaterial entspricht, ist größer als die Mittenwellenlänge, die dem zweiten Beschichtungsmaterial entspricht, und die Mittenwellenlänge, die dem zweiten Beschichtungsmaterial entspricht, ist größer als die Mittenwellenlänge des ersten Beschichtungsmaterials. Die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewirkt, dass die Mittenwellenlängenabweichung verschiedener Bereiche des Filters weniger als 1 nm beträgt, indem verschiedene Beschichtungen in verschiedenen Einfallswinkelbereichen angeordnet werden.
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In der Ausführungsform der Erfindung kann ein höherer dynamischer Bereich durch einen großen Einfallswinkel erhalten werden, und die Blauverschiebungseigenschaften werden durch die Beschichtungseinstellung des Filters reduziert, wodurch das Hintergrundlicht besser begrenzt wird und die Detektionsgenauigkeit der Empfangsvorrichtung verbessert wird.
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Um das technische Problem zu lösen, stellt die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auch ein Lidar bereit, wie in 16 gezeigt, die ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform des Lidars der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Lidar umfasst: eine Sendevorrichtung 1001, die konfiguriert ist, um einen Sendestrahl L bereitzustellen, und eine Empfangsvorrichtung 1002, die durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird und dazu dient, einen Echostrahl L' zu detektieren, der gebildet wird, nachdem der Sendestrahl das Ziel 1003 passiert hat.
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Die Empfangsvorrichtung des Lidars der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung reduziert die Installationsschwierigkeiten der Empfangsvorrichtung und verbessert die Installationsgeschwindigkeit und Installationseffizienz der Empfangsvorrichtung.
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Unter Bezugnahme auf 17 wird ein schematisches Diagramm einer Sendevorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der es sich um einen Einpunkt-Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslaser (Vertical-Cavity Surface-Emoting Laser, VCSEL) handelt. Insbesondere umfasst die Sendevorrichtung 20 einen Beleuchtungspunkt 200. Am Beispiel des 5-lagigen Single-Spot-VCSEL kann die Leistungsdichte 5 kW pro Quadratmillimeter erreichen. Verglichen mit dem Mehrpunkt-VCSEL-Laser hat der Einzelpunkt-VCSEL offensichtliche Vorteile in Bezug auf die Leistungsdichte.
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Unter Bezugnahme auf 18 wird ein schematisches Diagramm einer anderen Sendevorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei der es sich um einen Mehrpunkt-Vertikalhohlraum-Oberflächenemissionslaser handelt.
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Konkret umfasst die Sendevorrichtung 30 eine Vielzahl von Sendeeinheiten 300 zum Bereitstellen von Sendestrahlen; Dementsprechend umfasst das Lidar auch eine Vielzahl von Empfangsvorrichtungen, die der Sendeeinheit entsprechen; Eine Vielzahl von Empfangsvorrichtungen ist mit einer Peripherieschaltung zum Empfangen und Verarbeiten von elektrischen Signalen jeder Empfangsvorrichtung verbunden. Dadurch wird eine Lidar-Entfernungsmessung realisiert.
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Konkret entsprechen eine Vielzahl von VCSEL-Lasern SiPM-1 in der Empfangsvorrichtung, um eine VCSEL-Laseranordnung zu bilden. Das VCSEL-Laserarray kann eine Flächenanordnung, eine lineare Array-Anordnung und ein Anordnungsverfahren sein, die mit dem SiPM-Anordnungsverfahren übereinstimmen.
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Zusätzlich kann in anderen Ausführungsformen auch eine Vielzahl von VCSEL-Lasern (z. B. zwei) verwendet werden, die einem SiPM entsprechen.
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Die Gesamtleistungsdichte des Mehrpunkt-VCSEL-Lasers kann 1 Kilowatt pro Quadratmillimeter erreichen, und der Mehrpunkt-VCSEL hat eine höhere Lichtausbeute, eine engere Bandbreite und eine geringere Temperaturdrift. Unter einem schmaleren Filter kann eine kleinere Leistung verwendet werden, um nicht die gleiche Entfernungsmessfähigkeit zu erreichen, was für die Sicherheit des menschlichen Auges bei der Lidar-Entfernungsmessung vorteilhaft ist.
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Trotz der obigen Offenbarung der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Jeder Fachmann auf diesem Gebiet kann ohne Verlassen von dem Geist und dem Umfang der Erfindung verschiedene Änderungen und Modifikationen vornehmen, so dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung dem durch die Ansprüche definierten Umfang unterliegt. Trotz der obigen Offenbarung der vorliegenden Erfindung ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. Jeder Fachmann auf diesem Gebiet kann ohne Verlassen von dem Geist und dem Umfang der Erfindung verschiedene Änderungen und Modifikationen vornehmen, so dass der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung dem durch die Ansprüche definierten Umfang unterliegt.
