激光测距系统及其测距方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光测距系统及其测距方法，激光测距系统包括发射系统、控制及测量电路、接收系统，激光测距系统发射系统、控制及测量电路、接收系统依次连接，发射系统由激光光源、扩束准直系统、空间光调制器组成，激光光源、扩束准直系统、空间光调制器依次连接。本发明专利技术提高稳定性且降低成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测距系统及其测距方法，特别是涉及一种激光测距系统及其测距方法。
技术介绍
激光测距（laser distance measuring）是以激光器作为光源进行测距。根据激光工作的方式分为连续激光器和脉冲激光器。氦氖、氩离子、氪镉等气体激光器工作于连续输出状态，用于相位式激光测距；双异质砷化镓半导体激光器，用于红外测距；红宝石、钕玻璃等固体激光器，用于脉冲式激光测距。激光测距仪由于激光的单色性好、方向性强等特点，加上电子线路半导体化集成化，与光电测距仪相比，不仅可以日夜作业、而且能提高测距精度，显著减少重量和功耗，使测量到人造地球卫星、月球等远目标的距离变成现实。激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。一些激光测距系统中需要不停改变激光束的方向，通过扫描不同角度的激光束反射回的时间来计算物体形状或计算不同距离里上是否存在障碍物（例如用于汽车主动安全的激光扫描测距），目前改变激光束发射角度是通过电子扫描振镜完成的，存在成本高，稳定性差等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种激光测距系统及其测距方法，其利用光的干涉衍射，通过空间光调制器根据需要改变输出光束的类型及角度，且不包含任何运动部件，提高稳定性、降低成本。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种激光测距系统，其特征在于，其包括发射系统、控制及测量电路、接收系统，激光测距系统发射系统、控制及测量电路、接收系统依次连接，发射系统由激光光源、扩束准直系统、空间光调制器组成，激光光源、扩束准直系统、空间光调制器依次连接。优选地，所述空间光调制器可以与一个光学系统连接。光学系统可以用于放大或缩小光束的出射角度，或者遮蔽不需要的衍射级。优选地，所述光学系统包括透镜和光阑。优选地，所述激光光源采用半导体激光器。优选地，所述空间光调制器为硅基液晶。本专利技术还提供一种激光测距系统的测距方法，其特征在于，其包括以下步骤：激光光源受控制及测量电路控制发出激光脉冲；扩束准直系统将激光光源发出的光扩束准直后输出到空间光调制器；空间光调制器连接控制及测量电路，根据控制及测量电路的控制信号调制激光输出；当空间光调制器输出的光束遭遇物体时，将会产生反射或散射，接收系统将接收相关反射或散射信号，并输出至控制及测量电路，控制及测量电路根据其与激光脉冲发出的时间差来计算激光测距系统与被测物体之间的距离。优选地，所述空间光调制器采用相位调制方式。优选地，所述控制信号包括数据信号和同步信号。优选地，所述数据信号为全息图。优选地，所述空间光调制器上显示的数据信号预先存储在控制及测量电路中。优选地，所述空间光调制器上显示的数据信号由控制及测量电路实时生成。优选地，所述全息图通过傅里叶变换或傅里叶逆变换生成。优选地，所述全息图通过空间角频谱乘以距离因子，再做傅里叶逆变换或傅里叶变换获得；所述空间光角频谱通过对目标光场分布做傅里叶变换或傅里叶逆变换获得。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术激光测距系统提高稳定性且降低成本。本专利技术激光测距系统可以用于汽车防撞告警、激光三维扫描测绘等领域。附图说明图1为本专利技术激光测距系统的结构示意图。具体实施方式下面结合附图给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。如图1所示，本专利技术激光测距系统包括发射系统、控制及测量电路、接收系统，激光测距系统发射系统、控制及测量电路、接收系统依次连接，发射系统由激光光源、扩束准直系统、空间光调制器组成，激光光源、扩束准直系统、空间光调制器依次连接。扩束准直系统、接收系统分别可以采用现有的扩束准直系统、接收系统，比如长春理工大学的巢定在2010年的论文“相位式激光测距仪接收系统设计”。扩束准直系统可以采用专利号为“201010191189.9”、专利名称为“ 全息波导显示器及其全息图像的生成方法”的中国专利的扩束准直系统。空间光调制器可以与一个光学系统连接，光学系统可以包括透镜和光阑，透镜用来放大或缩小输出光线的角度。光阑用于遮蔽不需要的衍射级产生的光束。本专利技术激光测距系统的测距方法包括以下步骤：激光光源受控制及测量电路控制发出激光脉冲，激光光源可采用半导体激光器，可用可见光或不可见光（例如650nm波段或808nm波段）；扩束准直系统将激光光源发出的光扩束准直后输出到空间光调制器；空间光调制器连接控制及测量电路（例如使用LVDS或RGB888接口连接），根据控制及测量电路的控制信号调制激光输出；当空间光调制器输出的光束遭遇物体时，将会产生反射或散射（漫反射），接收系统将接收相关反射或散射（漫反射）信号，并输出至控制及测量电路，控制及测量电路根据其与激光脉冲发出的时间差来计算激光测距系统与被测物体（障碍物）之间的距离。控制及测量电路同时为空间光调制器及激光光源供电。控制信号包括数据信号（例如全息图），如控制输出一定角度的单束、多束或线状激光。全息图可以事先由外部计算机计算后预先存储在测量控制电路中，测量控制电路根据需求实时选取光束类型信号（全息图）通过干涉衍射的方式来控制出射光束的类型（例如，单点、多点、线）及出射角度。全息图）可以由测量控制电路实时生成。例如，根据夫琅禾费衍射，可以将几米以外的距离等效成无穷远，根据所需的出射角度计算光束点位置，通过傅里叶或傅里叶逆变换获得其对应的全息图（只保留量化的相位信息，对强度信息做归一化处理或舍弃），输出至空间光调制器。还例如，在较近的距离，可以根据菲涅尔衍射，使用分数傅里叶或分数傅里叶逆变换获得质量更好的出射光束。还例如，可以使用目标光场的空间角频谱乘以距离因子（由传播距离计算得出）后获得其在空间光调制器上的角频谱信息，再经过傅里叶逆变换或傅里叶变换后获得所需的振幅及相位分布，经过处理后（例如舍弃振幅，保留相位，或将相位量化）输出至空间光调制器。空间角频谱信息可以根据所需光束角度获得，也可以对目标光场使用傅里叶变换或傅里叶逆变换获得。控制信号还包括同步信号，同步激光光源发出的激光脉冲、空间光调制器以及接收系统。空间光调制器采用相位调制方式。空间光调制器可使用硅基液晶（LCoS）。控制及测量电路控制激光光源发出的激光脉冲频率，并可调节脉冲强度。控制及测量电路控制空间光调制器上的相位信息（全息图），相位信息可以预先生成，并存储在控制及测量电路中，并通过控制及测量电路根据需要选择显示，也可由控制及测量电路实时生成。控制及测量电路同步激光脉冲、空间光调制器上的显示的相位信息以及接收系统。以上所述的具体实施例，对本专利技术的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光测距系统，其特征在于，其包括发射系统、控制及测量电路、接收系统，激光测距系统发射系统、控制及测量电路、接收系统依次连接，发射系统由激光光源、扩束准直系统、空间光调制器组成，激光光源、扩束准直系统、空间光调制器依次连接。

【技术特征摘要】
1.一种激光测距系统，其特征在于，其包括发射系统、控制及测量电路、接收系统，激光测距系统发射系统、控制及测量电路、接收系统依次连接，发射系统由激光光源、扩束准直系统、空间光调制器组成，激光光源、扩束准直系统、空间光调制器依次连接。2. 如权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于，所述空间光调制器与一个光学系统连接。3. 如权利要求2所述的激光测距系统，其特征在于，所述光学系统包括透镜和光阑。4. 如权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于，所述激光光源采用半导体激光器。5. 如权利要求1所述的激光测距系统，其特征在于，所述空间光调制器为硅基液晶。6. 一种激光测距系统的测距方法，其特征在于，其包括以下步骤：激光光源受控制及测量电路控制发出激光脉冲；扩束准直系统将激光光源发出的光扩束准直后输出到空间光调制器；空间光调制器连接控制及测量电路，根据控制及测量电路的控制信号调制激光输出；当空间光调制器输出的光束遭遇物体时，将会产生反射或散射，接收系统将接收相关反射或散射信号，并输出至控制及测量电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈顺毅，
申请(专利权)人：江苏慧光电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32