高分辨率闪光激光雷达成像系统技术方案

一种高分辨率闪光激光雷达成像系统，包括：调制光发生器、光学发射机构、光学接收机构以及信号采集处理器，其中：激光发生器发射激光，经调制器后产生周期激光脉冲串，激光脉冲经光学发射机构转化为空间激光脉冲并发射至自由空间，目标反射回来的激光脉冲经过光学接收机构产生电信号，该信号由信号采集处理器进行数据处理。本发明专利技术基于单光子探测阵列的直接飞行时间(dTOF)，采用线性波长扫描激光器，利用两个虚拟相位阵列(VIPA)将不同波长的激光脉冲做二维分光，实现成像像素的提高。实现成像像素的提高。实现成像像素的提高。

【技术实现步骤摘要】
高分辨率闪光激光雷达成像系统


[0001]本专利技术涉及的是一种激光雷达领域的技术，具体是一种分辨率达到75urad的闪光激光 雷达成像系统。

技术介绍

[0002]现有的闪光激光雷达系统的像素由探测阵列像素决定，而获得多像素的单光子探测阵列 成本很高。为了提高闪光激光雷达的成像像素，一般采用波束扫描方法。但一般的机械扫描会 导致系统稳定性下降，而基于微电机振镜以及光相控阵的固态波束扫描方案分别面临只能在一 个维度上进行扫描以及对激光功率限制较大的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术三维成像的像素个数受计时器数量限制且光强度信息和光传播时 间信息难以同步的缺陷，提出一种高分辨率闪光激光雷达成像系统，具体是基于单光子探测阵 列的直接飞行时间(dTOF)闪光激光雷达成像系统，采用了线性波长扫描激光器，利用两个虚拟 相位阵列(VIPA)将不同波长的激光脉冲做二维分光，实现成像像素的提高。
[0004]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术涉及一种高分辨率的闪光激光雷达成像系统，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高分辨率的闪光激光雷达成像系统，其特征在于，包括：调制光发生器、光学发射机构、光学接收机构以及信号采集处理器，其中：激光发生器发射激光，经调制器后产生周期激光脉冲串，激光脉冲经光学发射机构转化为空间激光脉冲并发射至自由空间，目标反射回来的激光脉冲经过光学接收机构产生电信号，该信号由信号采集处理器进行数据处理；所述的光学发射机构包括：第一柱面透镜、第一虚拟相位阵列、第二柱面透镜和第二虚拟相位阵列，其中：两个虚拟相位阵列相互垂直放置且两个表面的材质相同。2.根据权利要求1所述的高分辨率的闪光激光雷达成像系统，其特征是，所述的调制光发生器包括：激光发生器和调制器，其中：激光发生器发出线性波长扫描激光；所述的光学接收机构包括：依次设置的聚焦透镜、微透镜阵列和单光子探测阵列；所述的信号采集处理器包括：相互连接的数据采集卡和数据处理器。3.根据权利要求1所述的高分辨率的闪光激光雷达成像系统，其特征是，所述的第一虚拟相位阵列由两个反射率不同的表面组成，其中第一表面的反射率R为100％，第二表面反射率r为95％，其厚度t＝1.686mm，在852.11nm处折射率n＝1.452469。4.根据权利要求1或3所述的高分辨率的闪光激光雷达成像系统，其特征是，所述的第一虚拟相位阵列的放置方向与入射光形成28度的夹角θ
i
，光束经第二表面反射的同时会产生部分透射，且多个出射光束之间有固定的相位差并相互干涉形成条纹，当入射光束强度分布满足高斯分布，则其强度关于出射俯仰角θ
e
的分布为：其中：λ为波长，其表现为周期条纹，出射的干涉条纹总数量与由扩束镜准直后的光束宽度和第一柱面透镜的焦距决定的包络有关，第m级干涉条纹的强度峰值出射方向随波长变化而变化，即其中不同波长的入射光将在俯仰角方向区分。5.根据权利要求4所述的高分辨率的闪光激光雷达成像系统，其特征是，所述的光学接收机构在纵轴上的各像素与俯仰角方向θ

【专利技术属性】
技术研发人员：樊昕昱，何祖源，龙子文，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：