CN110780284B - 接收系统、包括其的激光雷达、以及回波接收处理的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可用于激光雷达的接收系统，包括：接收透镜，配置成可接收障碍物反射的光束并进行汇聚；探测器阵列，所述探测器阵列设置在所述接收透镜的下游，包括多个探测器，所述探测器配置成可将入射到其上的光信号转换成电信号；和液晶快门阵列，所述液晶快门阵列设置在所述接收透镜与所述探测器阵列之间，并且包括多个可独立控制的液晶快门，其中当所述液晶快门开启时，允许来自接收透镜并入射到所述开启的液晶快门上的光束通过，并照射到所述探测器阵列的一个或多个探测器上。

Description

接收系统、包括其的激光雷达、以及回波接收处理的方法

技术领域

本发明大致涉及光电技术领域，尤其涉及一种可用于激光雷达的接收系统、包括该接收系统的激光雷达以及利用该接收系统进行回波接收处理的方法。

背景技术

激光雷达LiDAR是激光主动探测传感器设备的一种统称，其工作原理大致如下：激光雷达的发射器发射出一束激光，激光光束遇到物体后，经过漫反射，返回至激光接收器，雷达模块根据发送和接收信号的时间间隔乘以光速，再除以2，即可计算出发射器与物体的距离。根据激光线束的多少，通常有例如单线激光雷达、4线激光雷达、8/16/32/64线激光雷达等。一个或多个激光束在竖直方向沿着不同的角度发射，经水平方向扫描，实现对目标区域三维轮廓的探测。多个测量通道(线)相当于多个倾角的扫描平面，因此垂直视场内激光线束越多，其竖直方向的角分辨率就越高，激光点云的密度就越大。

Lidar系统要实现远距离测远性能，最重要的便是提高信噪比，在很多系统中，如采用大接收面APD探测器或SiPM等单光子探测器时，环境光引起的散粒噪声成为了系统中主要噪声来源，因此控制环境光变得尤为重要。在系统参数确定的情况下，减小环境光主要通过减小探测器选通的区域实现。目前比较常见的方法主要有两类，一类是采用探测器阵列或者可寻址的探测器，但当所需的探测器的探测面较大时本身就很昂贵或非常复杂；另一类是利用空间光调制(SLM)技术通过对接收光信号做选择性偏转，比如采用数字微镜阵列DMD，光栅光阀(GLV)以及液晶相控阵列等。这里面光栅光阀的速度最高，预计最快能够达到百ns量级，但由于采用衍射光线偏转原理，在大偏转角下光效率会很低；采用DMD预计速度可以在几十us量级但有效偏转口径一般在10mm左右；常规的液晶相控阵列响应速度一般在ms量级，因此速度较慢，同时也存在偏转角大时光效率下降的问题。此外，目前这些主要的方法基本都基于反射式偏转，由于接收光线的口径以及发散角等因素，采用反射式偏转系统各部分空间布局会比较复杂。一种透射式的、光效率很高的对接收单元具有高速选通能力的技术会是十分有益的。

背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

发明内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本发明提供一种可用于激光雷达的接收系统，包括：

接收透镜，配置成可接收障碍物反射的光束并进行汇聚；

探测器阵列，所述探测器阵列设置在所述接收透镜的下游，包括多个探测器，所述探测器配置成可将入射到其上的光信号转换成电信号；和

液晶快门阵列，所述液晶快门阵列设置在所述接收透镜与所述探测器阵列之间，并且包括多个可独立控制的液晶快门，其中当所述液晶快门开启时，允许来自接收透镜并入射到所述开启的液晶快门上的光束通过，并照射到所述探测器阵列的一个或多个探测器上。

根据本发明的一个方面，所述探测器包括SiPM、APD、SPAD中的一个或多个，所述探测器与所述液晶快门是一一对应关系，所述液晶快门为常闭快门。

根据本发明的一个方面，所述接收系统还包括控制单元，所述控制单元根据预设顺序控制所述液晶快门阵列中的多个液晶快门依次开启和闭合。

根据本发明的一个方面，所述预设顺序对应于所述激光雷达的发射系统的多个激光器的发射顺序。

根据本发明的一个方面，所述的接收系统还包括温度控制单元，所述温度控制单元配置成可监测和控制所述液晶快门阵列的温度。

根据本发明的一个方面，所述温度控制单元配置成可将所述液晶快门阵列的温度控制在所述液晶快门阵列的液晶材料的清晰温度以下约20度。

根据本发明的一个方面，所述液晶快门阵列包括蓝相液晶。

根据本发明的一个方面，所述的接收系统还包括设置在所述液晶快门阵列的光路上游的沃夫斯顿棱镜和1/2波片，其中所述沃夫斯顿棱镜配置成将入射光分成第一偏振态的第一光束和第二偏振态的第二光束，第一光束经所述1/2波片后被调制为第二偏振态后，第一光束与第二光束共同入射到所述液晶快门阵列上。

根据本发明的一个方面，所述的接收系统还包括汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述1/2波片与所述液晶快门阵列之间，所述第二光束以及经过所述1/2波片后的第一光束被所述汇聚透镜汇聚到所述液晶快门阵列上。

根据本发明的一个方面，所述探测器阵列与所述液晶快门阵列集成在一起。

本发明还涉及一种激光雷达，包括如上所述的接收系统。

根据本发明的一个方面，所述的激光雷达还包括发射系统，所述发射系统包括多个激光器，所述激光器与所述接收系统的探测器阵列中的探测器一一对应，并且其中一个激光器的发射将触发所述接收系统的液晶快门阵列中的一个或多个液晶快门开启，以使得反射的光束照射到与所述一个激光器对应的一个探测器上。

根据本发明的一个方面，所述的激光雷达还包括扫描器与控制器，所述扫描器，设置于所述发射系统的光路下游以及所述接收透镜的光路上游，配置成将所述发射系统所发射的光束反射至三维空间，以及配置成接收并反射经三维空间中待测目标反射后的回波光束至所述接收透镜；所述控制器，配置成根据所述扫描器的运动速度预测所述回波光束入射至所述探测器的位置，并控制与预测得到的探测器位置对应的一个或多个液晶快门开启。

本发明还涉及一种利用如上所述的接收系统进行回波接收处理的方法，包括：

以预设模式控制所述液晶快门阵列中的每一个液晶快门在“开”和“关”状态之间切换；

接收并放大所述探测器产生的电信号；

根据所述放大的电信号，产生激光雷达的点云。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明一个实施例的接收系统；

图2示出了从正面观察的液晶开关阵列和探测器阵列；

图3示出了根据本发明一个优选实施例的温度控制方案的框图；

图4示出了消除或者减轻由于液晶的偏振选择性造成的能量损失的技术方案；

图5示出了根据本发明一个优选实施例的旁轴激光雷达方案示意图；

图6示出了根据本发明一个优选实施例的同轴激光雷达方案示意图；

图7示出了静态光斑与漂移时光斑对应的液晶开关阵列和探测器阵列；

图8示出了根据本发明一个实施例的接收系统进行回波接收处理的方法。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了根据本发明一个实施例的接收系统10，例如可在激光雷达中用于接收来自外部障碍物的反射光束(或称雷达回波)。下面参考图1详细描述。

如图1所示，接收系统10主要包括接收透镜11、探测器阵列12、以及液晶快门阵列13。其中，接收透镜11用于接收入射的光束，例如来自障碍物反射的光束，并进行汇聚或者其他方式的调制，使其入射到探测器阵列13上。探测器阵列13设置在接收透镜11的光路的下游，包括多个探测器，如图1所示，包括n个探测器13-1、13-2、…、13-n。当有光线入射到探测器上时，被照射的探测器可将入射到其上的光信号转换成电信号。所述探测器例如可以是SiPM、APD、SPAD。其光电转换的机理此处不再赘述。所述n个探测器可以成一维阵列排列，也可以成二维阵列排列，或称三维阵列排列，这些都在本发明的范围内。本发明也可以使用单个大面积的探测器，而不是具有独立通道的阵列，也能够正常工作，解决本发明的技术问题。

液晶快门阵列12设置在所述接收透镜11与所述探测器阵列13之间，例如覆盖在所述探测器阵列13上。液晶快门阵列12包括多个可独立控制的液晶快门，图1中示出了其包括m个可独立控制的液晶快门12-1、12-2、…、12-m。本发明中，液晶快门起到开关或光阑的作用，即当液晶快门开启时，允许来自接收透镜并入射到所述开启的液晶快门上的光束通过，并照射到所述探测器阵列的一个或多个探测器上。液晶快门可以是常闭的快门，即在通常状态下处于闭合状态，不允许入射到其上的光束通过。因此，环境光被极大地阻止而不能入射到探测器阵列13上，降低了探测器产生的电信号中的噪声，能够显著提高激光雷达的探测距离。

根据本发明的一个优选实施例，所述探测器的数目n与所述液晶快门的数目m相等，二者是一一对应的关系。

根据本发明的一个优选实施例，如图1所示，所述接收系统10还包括控制单元14。所述控制单元14耦接到所述液晶快门阵列12，从而可以独立地控制每一个液晶快门12-1、12-2、…、12-m的开启或者闭合。所述控制单元14内部例如可以内置有预设的顺序逻辑，用于按照该顺序来依次控制所述液晶快门阵列中的多个液晶快门开启和闭合。图1中，深色的液晶快门(标识为“ON”)代表处于开启状态的液晶快门；浅色的液晶快门(标识为“OFF”)代表处于闭合状态的液晶快门。

当用于激光雷达中时，激光雷达的发射端包括多个激光器。例如对于机械雷达来说，激光器的数目也就是激光雷达的线数，对于64线激光雷达，具有64个激光器，用于按照一定的顺序发射出激光束，经过反射以及一定的调制，从激光雷达中出射探测光束。激光雷达的接收系统10的探测器阵列13中同样可包括相同数量的探测器，即n等于激光雷达的线数，每一个探测器对应于发射端的一个激光器。在此情况下，控制单元14可以按照发射端的激光器的发射顺序，来控制所述液晶快门阵列12中的液晶快门的开启和闭合，从而使得一个激光器发射出的探测光束，在经过激光雷达外部障碍物的漫反射后，与该激光器对应的液晶快门被开启，从而返回的雷达回波能够穿过开启的液晶快门，照射到与该激光器相对应的一个探测器上。

根据本发明的一个优选实施例，相比于激光雷达的激光器的发射，液晶快门阵列12中的液晶快门开启可以具有一定的滞后，并且液晶快门的相应时间跟飞行时间相关。例如如果考虑300米的目标探测距离，即点云中相邻点的最小时间间隔等于飞行时间约为2us，考虑到可以容许接收端寻址有一定滞后容差，比较理想的液晶快门响应时间需要在10us左右。

图2示出了从正面观察的所述液晶快门阵列12与探测器阵列13，二者在正面视角上重合在一起。如图2所示，大部分液晶开关处于关闭OFF状态，而只有激光光斑所照射区域的液晶开关处于ON状态，允许激光通过，照射到下层的探测器阵列上。在激光雷达中，一般接收光斑的位置和大小是可预知的(如前面所提及，多线激光雷达的发射与接收彼此有明确的对应关系，例如，一般多线激光雷达的发射端的激光器会按照竖直方向从上往下排列，接收端的探测器也按照竖直方向从上往下排列，最上端的激光器则会对应最上端的探测器)，因此可以通过动态控制液晶开关阵列中的液晶开关，从而让液晶快门仅仅打开光斑所在的位置，从而最大限度隔离环境光；即使探测器阵列不具有寻址功，也能够实现动态寻址的效果。图2中示出了激光光斑的位置覆盖了多个探测器并且开启多个液晶开关，本发明不限于此，也可以仅开启其中一个液晶开关，例如光斑中心位置对应的液晶开关。

另外，液晶的性能与其温度相关。例如在液晶的清晰温度以下时，温度越高液晶的响应速度越大，最高可以达到30-50ns左右的响应速度。为了保证液晶快门工作在较高的响应速度下，可以将液晶快门设定在一个较高的恒定工作温度下，但液晶快门的工作不限于恒定的温度。根据本发明的一个优选实施例，接收系统10还包括温度控制单元，所述温度控制单元例如包括温度传感器和散热装置，其中，温度传感器可监测所述液晶快门阵列12的温度。当液晶温度过低时，开关响应速度下降；当液晶温度过高时，光的透过率下降。因此当液晶的温度超出一定范围时，可能降低接收系统10的信号接收和处理的速度以及灵敏度。本发明的实施例中，可以检测液晶快门阵列12的温度，并且当液晶快门阵列12的温度超过一定阈值时，散热装置启动，用于降低液晶快门阵列12的温度。优选的，所述温度控制单元配置成可将所述液晶快门阵列的温度控制在所述液晶快门阵列的液晶材料的清晰温度以下约20度，以保证所述液晶快门阵列12的较高的开关速度。

图3示出了根据本发明一个实施例的温度控制方案的框图。如图所示，其中采用了半导体制冷器TEC来进行温度控制。其中通过上述的温度传感器获得液晶快门阵列12的温度，将该温度进行反馈，与目标温度进行求差，将差值输入到PID控制器中，PID控制器与半导体制冷器耦接，以控制半导体制冷器TEC的工作，从而维持液晶快门阵列12处于一定的温度或者温度范围内。半导体制冷器TEC即能够加热也能够散热，通过控制半导体制冷器TEC来确保被控对象工作在目标温度下。根据本发明的一个替换实施例，也可以用电热丝来进行加热，那么半导体制冷器TEC则仅仅在液晶快门阵列的温度高于预设温度时才开始工作。

激光雷达中出射激光一般为偏振光，但是在激光雷达所接收的反射光束通常是没有偏振性的，根据反射物的不同存在不同程度的退偏；由于绝大部分液晶阵列都具有偏振选择性，因此在经过液晶快门阵列后，最严苛情况下(也即是在接收光完全退偏时)预计会损失掉50％的接收能量，使得在探测器上检测到的光信号减弱。针对这个问题，根据本发明的一个优选实施例，所述液晶快门阵列12采用蓝相液晶。由于蓝相液晶没有偏振选择性，因此可以使得几乎全部的入射光通过，避免或者减少光线在通过蓝相液晶时的能量损失。

图4示出了一个优选的实施例，可用于消除或者减轻上述的能量损失的问题，其中可以将一般没有偏振特性的接收光首先转为偏振光,具体操作包括将一般光近似无损分解为两路偏振光，并且通过波片改变其中一路的偏振态,将偏振态相同的两路光合并汇聚后被探测端接收。

如图4所示，接收系统10还包括设置在所述液晶快门阵列12的光路上游的沃夫斯顿棱镜15和1/2波片16，其中所述沃夫斯顿棱镜配置成将入射光分成第一偏振态的第一光束O光和第二偏振态的第二光束e光，第一光束经所述1/2波片后被调制为第二偏振态后，第一光束与第二光束共同入射到所述液晶快门阵列上。通过这样的方式，避免或者减轻了通过液晶快门阵列的光能量损失的问题。另外优选的，接收系统10还包括汇聚透镜17，所述汇聚透镜17设置在所述1/2波片与所述液晶快门阵列之间，所述第二光束以及经过所述1/2波片后的第一光束被所述汇聚透镜汇聚到所述液晶快门阵列上。上述的沃夫斯顿棱镜15和1/2波片16以及汇聚透镜17例如设置在图1的接收透镜11与所述液晶快门阵列12，从而首先将接收透镜11所接收的光束分为两个偏振态的第一光束和第二光束，并且通过1/2波片，改变其中一个光束的偏振态，之后，第一光束和第二光束经过汇聚透镜17入射到液晶快门阵列12上，由于第一光束和第二光束的偏振态均与液晶快门阵列12偏振选择性相符合，因此都能够穿过液晶快门阵列12中开启的液晶快门，照射到探测器阵列13上。汇聚透镜17的主要目的之一是使得接收光尽量垂直于液晶快门阵列12入射，以提高光透过率。本领域技术人员容易理解，汇聚透镜17的位置可以根据实际光斑以及系统布局确定。虽然图4中示出了汇聚透镜17位于1/2波片与液晶快门阵列12之间，汇聚透镜17也可以设置在沃夫斯顿棱镜的上游，即在光束入射到沃夫斯顿棱镜之前就进行初步的汇聚。

根据本发明的一个优选实施例，利用微电子工艺，可以将探测器阵列13与所述液晶快门阵列12一体化集成制造，采用集成制造工艺可以减少界面层提高光效率，可见光和近红外光波段的透过率可达90％左右。

本发明还涉及一种激光雷达，包括如上所述的接收系统。

如上所述的，激光雷达还包括发射系统，所述发射系统包括多个激光器，所述激光器与所述接收系统的探测器阵列中的探测器一一对应，并且其中一个激光器的发射将触发所述接收系统的液晶快门阵列中的一个或多个液晶快门开启，以使得反射的光束照射到与所述一个激光器对应的一个探测器上。

图5示出了根据本发明一个优选实施例的旁轴激光雷达方案示意图，其中，在发射端(图5中的左侧)，激光雷达包括光源、发射透镜和扫描器，其中，光源发射出的激光束经发射透镜后照射到扫描器上，扫描器例如是微镜或者振镜，在一定范围内来回摆动，从而将入射到其上的光束反射到不同的方向上，覆盖一定的出射角度范围。在接收端(图5中的右侧)激光雷达包括接收透镜、液晶快门阵列以及探测器(例如单个的APD或SiPM)。其中，接收透镜用于汇聚来自激光雷达外部的雷达回波，经汇聚的雷达回波入射到液晶快门阵列上，激光雷达的控制器(未示出)控制液晶快门阵列中的一个或多个液晶快门开启，使得入射到其上的光束被允许通过，照射到探测器上，进行光电信号的转换。

图6示出了根据本发明另一个优选实施例的同轴激光雷达方案示意图，其中，对于发射端(图6中的左侧)，激光雷达包括光源、发射透镜(图6中标的是透镜)、扫描器以及控制器(未示出)，其中，光源发射出的激光束经发射透镜后照射到扫描器上，扫描器例如是微镜或者振镜，在一定范围内来回摆动，从而将入射到其上的光束反射到不同的方向上，覆盖一定的出射角度范围。对接收端(图6中的左下侧)，激光雷达包括接收透镜(图6中标的是透镜，也即在此实施例中，发射和接收共用同一个透镜)、液晶快门阵列以及探测器(例如单个的APD或SiPM)。扫描器还接收并反射经三维空间中待测目标反射后的回波光束至所述接收透镜，进而接收透镜用于汇聚来自激光雷达外部的雷达回波，经汇聚的雷达回波入射到液晶快门阵列上。在探测器上理论上就是一个静止的光斑，但接收端先经过了扫描器，而因为本图6中的收发光路利用同一个扫描器，继而产生一种情况即:发射的时候扫描器在位置A，接收的时候光传输也需要一定时间，扫描器如果扫描速度比较快，接收的时候扫描器已经在位置B了，那么接收位置会有轻微的变化，而为了可以补偿这种情况，或者说适应因为光学系统像差等引起的光斑扩大或漂移，激光雷达的控制器可以根据所述扫描器的运动速度预测所述回波光束入射至所述探测器的位置，并控制与预测得到的探测器位置对应的一个或多个液晶快门开启(比如参考图7所示)，从而使得入射到其上的光束被允许通过，照射到探测器上，进行光电信号的转换。由于扫描器造成的光斑漂移，在本实施例中，选通的作用主要是修正了这个光斑漂移，并且在扫描器角速度越大时光斑漂移越大。

换言之，通过对光斑漂移或者说形变进行预测，并相应调整对应液晶快门的开启，可以用以克服在采用振镜等高速扫描器时的光斑漂移，从而既不因为少开启窗口浪费接收能量，也不因为选通太多通道从而造成环境光大量被接收。并且，由于光斑漂移量与振镜的扫描角速度有关，因此该光斑位置上漂移的量是可预知的，从而可以对于不同的位移做出不同的选通控制。

如图8所示，本发明还涉及一种利用如上所述的接收系统进行回波接收处理的方法100，包括：

在步骤S101，以预设模式控制所述液晶快门阵列中的每一个液晶快门在“开”和“关”状态之间切换。

所述预设模式例如可以对应于激光雷达的发射端的激光器的发射顺序。当其中一个或多个液晶快门开启时，入射到开启的液晶快门上的光束被允许通过，从而照射到探测器上。

在步骤S102，接收并放大所述探测器产生的电信号。

探测器根据照射到其上的光束，产生电信号。信号处理电路接收该电信号。通常该电信号较为微弱，因此需要进行放大，才能进行后续的数据采样、模数转换、滤波等操作。

在步骤S103，根据所述放大的电信号，产生激光雷达的点云。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种可用于激光雷达的接收系统，包括：

接收透镜，配置成可接收障碍物反射的光束并进行汇聚；

探测器阵列，所述探测器阵列设置在所述接收透镜的下游，包括多个探测器，所述探测器配置成可将入射到其上的光信号转换成电信号；和

液晶快门阵列，所述液晶快门阵列设置在所述接收透镜与所述探测器阵列之间，并且包括多个可独立控制的液晶快门，其中当所述液晶快门开启时，允许来自接收透镜并入射到所述开启的液晶快门上的光束通过，并照射到所述探测器阵列的一个或多个探测器上，其中对所述液晶快门的开启或关闭控制，与激光雷达出射光束的出射角度相关；

所述激光雷达还包括扫描器与控制器，其中：

所述扫描器，设置于发射系统的光路下游以及所述接收透镜的光路上游，配置成将所述发射系统所发射的光束反射至三维空间，以及配置成接收并反射经三维空间中待测目标反射后的回波光束至所述接收透镜；

所述控制器，配置成根据所述扫描器的运动速度预测所述回波光束入射至所述探测器的位置，并控制与预测得到的探测器位置对应的一个或多个液晶快门开启。

2.根据权利要求1所述的接收系统，其中所述探测器包括SiPM、APD、SPAD中的一个或多个，所述探测器与所述液晶快门是一一对应关系，所述液晶快门为常闭快门。

3.根据权利要求1所述的接收系统，还包括控制单元，所述控制单元根据预设顺序控制所述液晶快门阵列中的多个液晶快门依次开启和闭合。

4.根据权利要求3所述的接收系统，所述预设顺序对应于所述激光雷达的发射系统的多个激光器的发射顺序。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的接收系统，还包括温度控制单元，所述温度控制单元配置成可监测和控制所述液晶快门阵列的温度。

6.根据权利要求5所述的接收系统，其中所述温度控制单元配置成可将所述液晶快门阵列的温度控制在所述液晶快门阵列的液晶材料的清晰温度以下约20度。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的接收系统，其中所述液晶快门阵列包括蓝相液晶。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的接收系统，还包括设置在所述液晶快门阵列的光路上游的沃夫斯顿棱镜和1/2波片，其中所述沃夫斯顿棱镜配置成将入射光分成第一偏振态的第一光束和第二偏振态的第二光束，第一光束经所述1/2波片后被调制为第二偏振态后，第一光束与第二光束共同入射到所述液晶快门阵列上。

9.根据权利要求8所述的接收系统，还包括汇聚透镜，所述汇聚透镜设置在所述1/2波片与所述液晶快门阵列之间，所述第二光束以及经过所述1/2波片后的第一光束被所述汇聚透镜汇聚到所述液晶快门阵列上。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的接收系统，其中所述探测器阵列与所述液晶快门阵列集成在一起。

11.一种激光雷达，包括如权利要求1-10中任一项所述的接收系统。

12.根据权利要求11所述的激光雷达，还包括发射系统，所述发射系统包括多个激光器，所述激光器与所述接收系统的探测器阵列中的探测器一一对应，并且其中一个激光器的发射将触发所述接收系统的液晶快门阵列中的一个或多个液晶快门开启，以使得反射的光束照射到与所述一个激光器对应的一个探测器上。

13.一种利用如权利要求1-10中任一项所述的接收系统进行回波接收处理的方法，包括：

以预设模式控制所述液晶快门阵列中的每一个液晶快门在“开”和“关”状态之间切换；

接收并放大所述探测器产生的电信号；

根据所述放大的电信号，产生激光雷达的点云。

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