[發明專利]一種測距裝置及主動三維成像系統

在審

• 申請號: 202011574299.3
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112731428A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 徐飛虎;黎正平;葉俊天;曹原;潘建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01S17/10
• 分類號: G01S17/10;G01S17/894;G01S7/48;G01S7/495
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 鄢功軍

1.一種測距裝置，包括：

信號發生器；

激光器，用于在所述信號發生器發出的脈沖觸發信號的觸發下射出激光脈沖光；

光調制器，用于在所述信號發生器發出的調制信號的作用下對所述激光脈沖光進行特定時序的調制并阻隔噪聲，形成調制激光脈沖光；

收發光路器，能夠接收并將所述調制激光脈沖光處理為發射信號光子發出，所述發射信號光子照射待測目標之后反射形成返回信號光子，所述返回信號光子被所述收發光路器接收處理后再轉出；

單光子探測器，用于在所述信號發生器發出的門控信號的作用下將接收的所述返回信號光子處理為計數探測信號；

時間測量模塊，用于接收所述計數探測信號，并在所述信號發生器發出的固定周期信號的作用下測量所述發射信號光子和返回信號光子的飛行時間，進而得到與目標的距離。

2.根據權利要求1所述的測距裝置，其中，所述時間測量模塊對所述返回信號光子達到的時刻進行測量，并與信號發生器產生的固定周期信號的上升沿時刻做差，得到發射光子的飛行時間。

3.根據權利要求1所述的測距裝置，其中，所述激光器激開始發激光脈沖光時刻與所述單光子探測器開始接收所述信號光子時刻之間有設定時間間隔，能夠使單光子探測器減少對大氣散射所產生的噪聲計數。

4.根據權利要求1所述的測距裝置，其中，所述收發光路器，包括望遠鏡和目鏡組成的擴束系統、透反射分束模塊、接收耦合模塊及能夠連續掃描目標，且完成二維掃描和逐點的測距的精密掃描模塊；

所述調制激光脈沖光經過光纖通過準直頭進入收發光路器的光路，在透過所述透反射分束模塊后，進入所述擴束系統形成發射信號光子，所述發射信號光子照射目標后反射形成反射信號光子被所述望遠鏡接收進入收發光路器光路，進一步被分束至接收耦合模塊后轉出，進入所述單光子探測器。

5.根據權利要求1所述的測距裝置，其中，所述光調制器為聲光調制器。

6.根據權利要求1所述的測距裝置，其中，所述單光子探測器能夠在本地回波的影響隨時間消除后開始計數，用于消除本地回波帶來的噪聲。

7.根據權利要求5所述的測距裝置，其中，所述時間測量模塊為時間數字轉換器。

8.根據權利要求7所述的測距裝置，還包括延時器，用于接收信號發生器發出的信號，并同時向聲光調制器和單光子探測器發送相同脈沖信號，能夠進行延時調節，使聲光調制器高透過狀態開始時間和激光脈沖光到達聲光調制器時間一致。

9.一種主動三維成像系統，包括：

根據權利要求1至8任一項所述的測距裝置；以及

精密轉臺，通過所述精密轉臺的轉動能夠增大所述測距裝置的收發光路器的掃描范圍，形成三維圖像數據。