[發(fā)明專利]一種手持晝夜激光成像測距儀

無效

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• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN101975953A
• 公開（公告）日: 2011-02-16
• 發(fā)明（設計）人: 李麗;任熙明;黨二升;吳磊
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01S17/89
• 分類號: G01S17/89;G01S17/08;G01S7/481
• 代理公司: 北京慧泉知識產(chǎn)權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

(一)技術領域

本發(fā)明涉及一種光、機、電、算一體化的激光成像系統(tǒng)和激光測距系統(tǒng)，特別是涉及一種手持晝夜激光成像測距儀，它集成了激光成像與激光測距功能。屬于激光成像和激光測距技術領域。

(二)背景技術

激光測距儀由于具有非接觸測量，測量距離遠，測距快捷簡便，測距精度高等優(yōu)點而被廣泛采用。其中，基于脈沖時間飛行法測距的激光測距儀由于結構簡單，實現(xiàn)容易而被廣泛采用。它通過脈沖激光器發(fā)送激光脈沖照射到待測目標表面，待測目標表面將反射照射其上的激光，被目標反射的激光信號由探測器接收。激光測距儀的控制電路記錄激光脈沖的發(fā)射時間和激光脈沖的返回時間，計算發(fā)送脈沖和接收脈沖兩者之間的時間差，再乘以光速即可獲得激光脈沖的往返的距離值。

常用的激光測距儀主要是在白天進行測距。它與望遠鏡相結合，人眼通過望遠鏡的目鏡觀瞄被測目標。由于傳統(tǒng)的激光測距儀只能在環(huán)境照度適合人眼觀測時才可使用。而當待測目標在陰影黑暗處，或者在夜晚時，則人眼很難尋找到被測目標的準確位置，甚至無法看到目標，因此這種情況下無法使用普通激光測距儀實施有效測量。而基于微光成像的測距儀仍需要借助目標周圍的微弱光照來發(fā)現(xiàn)目標再進行測距，基于紅外成像的測距儀需要借助目標物自身的熱輻射發(fā)現(xiàn)目標物后再進行測距。這兩者都是被動成像設備，它們的成像效果受到周圍環(huán)境光照情況或目標與背景的紅外輻射特性的制約。如果環(huán)境光照極弱或者目標物沒有明顯熱輻射，傳統(tǒng)激光測距儀將失去夜視的能力，無法尋找目標進行測距。

本發(fā)明手持晝夜激光成像測距儀將激光成像和激光測距集成在一起，很好的克服了單獨使用激光測距儀黑暗時人眼無法觀測目標而導致無法測距的問題。它以激光泛光照明目標，無需依靠環(huán)境照明和目標物本身的熱輻射，可以全天時成像，因此可實現(xiàn)晝夜測距。同時，激光成像和激光測距兩套分系統(tǒng)共孔徑發(fā)射，共孔徑接收，縮小了設備體積和重量。結合這套設備可以晝夜成像并測距，體積小，重量輕的優(yōu)勢，其可廣泛應用于安防、監(jiān)控和測量等領域

(三)發(fā)明內(nèi)容

1、目的：本發(fā)明的目的是提供一種手持晝夜激光成像測距儀，它可以晝夜成像并測距。該設備克服以往激光測距儀夜間因環(huán)境照度低人眼無法觀測目標而無法測距的缺點，通過將激光成像與激光測距集成在一起，激光成像分系統(tǒng)和激光測距分系統(tǒng)共用發(fā)射光學系統(tǒng)，同時它們也共用接收光學系統(tǒng)。該設備結構新穎、體積小、重量輕、性能穩(wěn)定、抗干擾性強，便于攜帶。

2、技術方案：

如圖1所示，本發(fā)明一種手持晝夜激光成像測距儀，它由激光發(fā)射分系統(tǒng)、激光接收分系統(tǒng)、信息處理及顯示分系統(tǒng)組成。它們之間的位置連接關系是：激光發(fā)射分系統(tǒng)和激光接收分系統(tǒng)位于系統(tǒng)前端，信息處理及顯示分系統(tǒng)位于系統(tǒng)后端。

所述激光發(fā)射分系統(tǒng)由激光波長為808nm的半導體激光器、激光波長為905nm的半導體激光器、焦距為f1的發(fā)射透鏡、焦距為f2的發(fā)射透鏡和分光片構成。

其間的位置連接關系是：激光波長為808nm的半導體激光器與焦距為f1的發(fā)射透鏡的光軸同軸放置，焦距為f1的發(fā)射透鏡使波長為808nm的激光以較大發(fā)散角照射出去。激光波長為905nm的半導體激光器與焦距為f2的發(fā)射透鏡的光軸同軸放置，且焦距為f2的發(fā)射透鏡放置在激光波長為905nm的半導體激光器前方，使激光發(fā)射角變小。焦距為f1的發(fā)射透鏡的光軸與焦距為f2的發(fā)射透鏡的光軸互相垂直。分光片與兩個透鏡光軸均成45°角放置，放置在激光波長為808nm的半導體激光器與焦距為f1的發(fā)射透鏡之間，且放在焦距為f2的發(fā)射透鏡前端。分光片將波長為808nm的激光進行透射，將波長為905nm的激光進行反射，反射后的光經(jīng)過焦距為f1的發(fā)射透鏡發(fā)射出去后成為2mrad準直光束；

所述激光接收分系統(tǒng)由接收透鏡、分光片、雪崩光電二極管APD接收器、電荷耦合器件CCD構成。其間的位置連接關系是：該電荷耦合器件CCD與接收透鏡光軸同軸放置，該雪崩光電二極管APD接收器與接收透鏡光軸垂直放置，該分光片放在電荷耦合器件CCD與接收透鏡之間。分光片與接收透鏡光軸成45°角放置。分光片將入射光中波長為808nm的激光進行透射，將波長為905nm的激光進行反射。透過的光被電荷耦合器件CCD接收，反射的光被雪崩光電二極管APD接收器接收。