[发明专利]激光雷达装置

权利要求书

1.一种激光雷达装置，其特征在于，包含：

发射机模块，包含激光二极管与连接至该激光二极管的激光驱动器，其中当该激光驱动器接收到发射激光信号时，该激光驱动器令该激光二极管发出激光至目标；

接收机单片模块，更包含：

超灵敏光电检测器像素阵列与像素控制电路，包含由多个像素所组成的像素阵列，每个像素包含一或多个超灵敏光电检测器以接收自目标反射的激光回波，以及像素控制电路以产生相应的触发信号；

像素级时间数字转换器阵列，包含多个时间数字转换器，每个时间数字转换器接收该发射激光信号作为起始信号，接收相应的该像素控制电路的触发信号作为终止信号，以及接收高速时钟信号作为基础，并且产生该终止信号与该起始信号的时间差值；

数字信号处理器与存储模块，包含存储单元以接收与存储上述的时间差值，以及数字信号处理器以将该时间差值转换成包含距离讯息的三维点云数据；以及

输出接口模块，用于将该三维点云数据输出至外界；以及

连接至该发射机模块与该接收机单片模块的协调电路模块，该协调电路模块更包含时序控制模块以发出该发射激光信号，

其中上述的发射机模块、接收机单片模块及协调电路模块的元器件均为固态电子组件或微机电组件。

2.如权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，更包含：

发射光路模块，包含：

光束控制组件，用于对该激光二极管所发出的激光进行光束控制；以及

连接至该光束控制组件的光束控制电路，用于调整该光束控制组件的视野或指向。

3.如权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，该协调电路模块更包含协调控制处理器模块以执行软件模块，该软件模块用于控制该光束控制电路进行光束控制与控制该时序控制模块发出该发射激光信号的时机，以便该发射光路模块扫描一个面向。

4.如权利要求2所述的激光雷达装置，其特征在于，该光束控制组件包含下列其中之一：

微机电组件、光学相位阵列组件(optical phased array)或衍射式光学组件(diffractive optical element)。

5.如权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，更包含光路模块，以传递该激光二极管所发出的激光至该目标，以及传递由该目标反射的激光回波至该超灵敏光电检测器像素阵列与像素控制电路。

6.如权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，该协调电路模块更包含协调控制处理器模块以执行软件模块，该软件模块用于控制该激光驱动器所使用的调变模式，以及该数字信号处理器与存储模块所使用的解调变模式。

7.如权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，该激光驱动器的调变模式包含下列其中之一：可调脉冲宽度的脉冲模式，或是以三角波、弦波或方波发射的连续波(CW,continuous wave)模式。

8.如权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，该像素控制电路侦测到背景强光时，降低相应的该超灵敏光电检测器的增益系数以避免背景强光的干扰，其中该像素控制电路更包含阳光背景光屏蔽电路，用于滤除由于背景强光所触发该超灵敏光电检测器所导致的量测误差和系统信噪比的衰减。

9.如权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，该发射机模块、接收机单片模块与协调电路模块均安装在同一电路板上。

10.如权利要求1所述的激光雷达装置，其特征在于，该激光二极管包含下列其中之一：

垂直腔面发射激光器(VCSEL,vertical cavity surface emitting laser)、面射型激光(SEL)二极管、边射型激光(EEL,edge emitting laser)二极管。