激光測(cè)距系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種測(cè)距系統(tǒng)，特別是涉及一種激光測(cè)距系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]激光測(cè)距(laser distance measuring)是以激光器作為光源進(jìn)行測(cè)距。根據(jù)激光工作的方式分為連續(xù)激光器和脈沖激光器。氦氖、氬離子、氣錦等氣體激光器工作于連續(xù)輸出狀態(tài)，用于相位式激光測(cè)距；雙異質(zhì)砷化鎵半導(dǎo)體激光器，用于紅外測(cè)距；紅寶石、釹玻璃等固體激光器，用于脈沖式激光測(cè)距。激光測(cè)距儀由于激光的單色性好、方向性強(qiáng)等特點(diǎn)，加上電子線路半導(dǎo)體化集成化，與光電測(cè)距儀相比，不僅可以日夜作業(yè)、而且能提高測(cè)距精度，顯著減少重量和功耗，使測(cè)量到人造地球衛(wèi)星、月球等遠(yuǎn)目標(biāo)的距離變成現(xiàn)實(shí)。
[0003]激光測(cè)距儀是利用激光對(duì)目標(biāo)的距離進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定的儀器。激光測(cè)距儀在工作時(shí)向目標(biāo)射出一束很細(xì)的激光，由光電元件接收目標(biāo)反射的激光束，計(jì)時(shí)器測(cè)定激光束從發(fā)射到接收的時(shí)間，計(jì)算出從觀測(cè)者到目標(biāo)的距離。一些激光測(cè)距系統(tǒng)中需要不停改變激光束的方向，通過(guò)掃描不同角度的激光束反射回的時(shí)間來(lái)計(jì)算物體形狀或計(jì)算不同距離里上是否存在障礙物(例如用于汽車主動(dòng)安全的激光掃描測(cè)距)，目前改變激光束發(fā)射角度是通過(guò)電子掃描振鏡完成的，存在成本高，穩(wěn)定性差等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種激光測(cè)距系統(tǒng)，其利用光的干涉衍射，通過(guò)空間光調(diào)制器根據(jù)需要改變輸出光束的類型及角度，且不包含任何運(yùn)動(dòng)部件，提高穩(wěn)定性、降低成本。
[0005]本實(shí)用新型是通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問(wèn)題的:一種激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，其包括發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)，激光測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)依次連接，發(fā)射系統(tǒng)由激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器組成，激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器依次連接。
[0006]優(yōu)選地，所述空間光調(diào)制器可以與一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)連接。光學(xué)系統(tǒng)可以用于放大或縮小光束的出射角度，或者遮蔽不需要的衍射級(jí)。
[0007]優(yōu)選地，所述光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡和光闌。
[0008]優(yōu)選地，所述激光光源采用半導(dǎo)體激光器。
[0009]優(yōu)選地，所述空間光調(diào)制器為硅基液晶。
[0010]本實(shí)用新型的積極進(jìn)步效果在于:本實(shí)用新型激光測(cè)距系統(tǒng)提高穩(wěn)定性且降低成本。本實(shí)用新型激光測(cè)距系統(tǒng)可以用于汽車防撞告警、激光三維掃描測(cè)繪等領(lǐng)域。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型激光測(cè)距系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0013]如圖1所示，本實(shí)用新型激光測(cè)距系統(tǒng)包括發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)，激光測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)依次連接，發(fā)射系統(tǒng)由激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器組成，激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器依次連接。擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、接收系統(tǒng)分別可以采用現(xiàn)有的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、接收系統(tǒng)，比如長(zhǎng)春理工大學(xué)的巢定在2010年的論文“相位式激光測(cè)距儀接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)”。擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)可以采用專利號(hào)為“201010191189.9”、專利名稱為“全息波導(dǎo)顯示器及其全息圖像的生成方法”的中國(guó)專利的擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)。
[0014]空間光調(diào)制器可以與一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)連接，光學(xué)系統(tǒng)可以包括透鏡和光闌，透鏡用來(lái)放大或縮小輸出光線的角度。光闌用于遮蔽不需要的衍射級(jí)產(chǎn)生的光束。
[0015]本實(shí)用新型激光測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)距方法包括以下步驟:激光光源受控制及測(cè)量電路控制發(fā)出激光脈沖，激光光源可采用半導(dǎo)體激光器，可用可見(jiàn)光或不可見(jiàn)光(例如650nm波段或808nm波段)；擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)將激光光源發(fā)出的光擴(kuò)束準(zhǔn)直后輸出到空間光調(diào)制器；空間光調(diào)制器連接控制及測(cè)量電路(例如使用LVDS或RGB888接口連接)，根據(jù)控制及測(cè)量電路的控制信號(hào)調(diào)制激光輸出；當(dāng)空間光調(diào)制器輸出的光束遭遇物體時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生反射或散射(漫反射)，接收系統(tǒng)將接收相關(guān)反射或散射(漫反射)信號(hào)，并輸出至控制及測(cè)量電路，控制及測(cè)量電路根據(jù)其與激光脈沖發(fā)出的時(shí)間差來(lái)計(jì)算激光測(cè)距系統(tǒng)與被測(cè)物體(障礙物)之間的距離。
[0016]控制及測(cè)量電路同時(shí)為空間光調(diào)制器及激光光源供電。控制信號(hào)包括數(shù)據(jù)信號(hào)(例如全息圖)，如控制輸出一定角度的單束、多束或線狀激光。全息圖可以事先由外部計(jì)算機(jī)計(jì)算后預(yù)先存儲(chǔ)在測(cè)量控制電路中，測(cè)量控制電路根據(jù)需求實(shí)時(shí)選取光束類型信號(hào)(全息圖)通過(guò)干涉衍射的方式來(lái)控制出射光束的類型(例如，單點(diǎn)、多點(diǎn)、線)及出射角度。全息圖)可以由測(cè)量控制電路實(shí)時(shí)生成。例如，根據(jù)夫瑯禾費(fèi)衍射，可以將幾米以外的距離等效成無(wú)窮遠(yuǎn)，根據(jù)所需的出射角度計(jì)算光束點(diǎn)位置，通過(guò)傅里葉或傅里葉逆變換獲得其對(duì)應(yīng)的全息圖(只保留量化的相位信息，對(duì)強(qiáng)度信息做歸一化處理或舍棄)，輸出至空間光調(diào)制器。還例如，在較近的距離，可以根據(jù)菲涅爾衍射，使用分?jǐn)?shù)傅里葉或分?jǐn)?shù)傅里葉逆變換獲得質(zhì)量更好的出射光束。還例如，可以使用目標(biāo)光場(chǎng)的空間角頻譜乘以距離因子(由傳播距離計(jì)算得出)后獲得其在空間光調(diào)制器上的角頻譜信息，再經(jīng)過(guò)傅里葉逆變換或傅里葉變換后獲得所需的振幅及相位分布，經(jīng)過(guò)處理后(例如舍棄振幅，保留相位，或?qū)⑾辔涣炕?輸出至空間光調(diào)制器?？臻g角頻譜信息可以根據(jù)所需光束角度獲得，也可以對(duì)目標(biāo)光場(chǎng)使用傅里葉變換或傅里葉逆變換獲得?？刂菩盘?hào)還包括同步信號(hào)，同步激光光源發(fā)出的激光脈沖、空間光調(diào)制器以及接收系統(tǒng)。空間光調(diào)制器采用相位調(diào)制方式。空間光調(diào)制器可使用硅基液晶(LCoS)。
[0017]控制及測(cè)量電路控制激光光源發(fā)出的激光脈沖頻率，并可調(diào)節(jié)脈沖強(qiáng)度?？刂萍皽y(cè)量電路控制空間光調(diào)制器上的相位信息(全息圖)，相位信息可以預(yù)先生成，并存儲(chǔ)在控制及測(cè)量電路中，并通過(guò)控制及測(cè)量電路根據(jù)需要選擇顯示，也可由控制及測(cè)量電路實(shí)時(shí)生成?？刂萍皽y(cè)量電路同步激光脈沖、空間光調(diào)制器上的顯示的相位信息以及接收系統(tǒng)。
[0018]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，其包括發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)，激光測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)依次連接，發(fā)射系統(tǒng)由激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器組成，激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器依次連接。2.如權(quán)利要求1所述的激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器與一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)連接。3.如權(quán)利要求2所述的激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，所述光學(xué)系統(tǒng)包括透鏡和光闌。4.如權(quán)利要求1所述的激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，所述激光光源采用半導(dǎo)體激光器。5.如權(quán)利要求1所述的激光測(cè)距系統(tǒng)，其特征在于，所述空間光調(diào)制器為硅基液晶。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種激光測(cè)距系統(tǒng)，激光測(cè)距系統(tǒng)包括發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)，激光測(cè)距系統(tǒng)發(fā)射系統(tǒng)、控制及測(cè)量電路、接收系統(tǒng)依次連接，發(fā)射系統(tǒng)由激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器組成，激光光源、擴(kuò)束準(zhǔn)直系統(tǒng)、空間光調(diào)制器依次連接。本實(shí)用新型提高穩(wěn)定性且降低成本。
【IPC分類】G01S17/08, G01S7/484
【公開(kāi)號(hào)】CN204649963
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520387801
【發(fā)明人】談順毅
【申請(qǐng)人】江蘇慧光電子科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年6月8日