[發(fā)明專利]一種360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器

在審

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• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111856428A
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 來建成;許文進;陶潔雨;趙楚航;陳懷波;黃宏坤;李振華
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: G01S7/481
• 分類號: G01S7/481;G01S17/931
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 汪清

1.一種360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，包括共孔徑激光發(fā)射單元、四象限探測組件、共光路鏡筒、匯聚透鏡、45°分光鏡、錐面反射鏡、全波形分析模塊、四通道AD轉(zhuǎn)換組件以及信號處理單元；

所述共孔徑激光發(fā)射單元在45°分光鏡的反射軸線上，且共孔徑激光發(fā)射單元的發(fā)射軸和45°分光鏡的反射軸垂直，所述45°分光鏡設(shè)置在錐面反射鏡軸線上且與錐面反射鏡的軸線成45°角；所述45°全反鏡設(shè)置在共光路鏡筒內(nèi)；所述共光路鏡筒開有三個端口，一個端口朝向錐面反射鏡且和錐面反射鏡共軸，第二個端口朝向共孔徑激光發(fā)射單元且與共孔徑激光發(fā)射單元共軸，第三個端口朝向四象限探測組件且和四象限探測組件的光軸共軸；所述的四象限探測組件、匯聚透鏡設(shè)置在45°分光鏡透射軸線上，且四象限探測組件的光軸和錐面反射鏡的光軸重合，所述的四象限探測組件和四通道AD轉(zhuǎn)換組件相連，四通道AD組件轉(zhuǎn)換和全波形分析模塊相連。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，所述全波形分析模塊進行全波形分析，計算光斑偏移確定光斑中心，所述信號處理單元出多個障礙物目標方位信息，用于立體成像。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，所述的全波形分析模塊計算光斑偏移確定光斑過程如下：

以四象限探測器原點為中心建立坐標系，假設(shè)光斑中心為(x₀,y₀)，則四象限探測器在x軸和y軸方向輸出位置(σ_x,σ_y)為：

輸出位置(σ_x,σ_y)：

計算出光斑中心坐標(x₀,y₀)：

其中，r為光斑半徑，U_i(i＝1,2,3,4)為四個象限的電壓,I_i(i＝1,2,3,4)為四個象限的電流，S_i(i＝1,2,3,4)為四個象限的光斑面積。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，所述四象限探測組件采用OSQ500的PIN型四象限探測器。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，所述四象限探測組件光敏面的形狀為圓形，直徑為8mm，有效測量面積為50mm²，死區(qū)寬度為50μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，所述錐面反射鏡鍍有905nm波段的全反膜。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，所述錐面反射鏡直徑約為20cm，高度為10cm，反射率為99.9％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的360°環(huán)視的低成本立體成像傳感器，其特征在于，所述共孔徑激光發(fā)射單元的有效光學(xué)口徑為30mm，發(fā)射視場10mrad，接收視場為15mrad，發(fā)射功率為65W，距離分辨率為0.1米。