[发明专利]基于MEMS扫描微镜的小型化无镜头激光三维成像系统及其成像方法

权利要求书

1.一种基于MEMS扫描微镜的小型化无镜头激光三维成像系统，其特征在于：包括激光器组、光电调制电路（2）、分束镜组、反射镜组、双轴MEMS微镜（5）、微镜驱动电路（6）、滤光片组、光电接收器组、幅度测量电路组和幅度-距离测量电路（10）；所述光电调制电路（2）与激光器组相连接，所述光电接收器组经幅度测量电路组和幅度-距离测量电路（10）与微控制器（11）相连接，所述微控制器（11）与显示器（12）交互连接；所述微控制器（11）输出端与微镜驱动电路（6）输入端相连接，并由微镜驱动电路（6）驱动双轴MEMS微镜（5）。

2.根据权利要求1所述的基于MEMS扫描微镜的小型化无镜头激光三维成像系统，其特征在于：所述激光器组由蓝光激光器（1a）、绿光激光器（1b）和红光激光器（1c）构成，三者分别与光电调制电路（2）连接并由光电调制电路（2）对三者的输出光功率进行调制；所述分束镜组由第一分束镜（3a）、第二分束镜（3b）和第三分束镜（3c）构成；所述反射镜组由第一反射镜（4a）和第二反射镜（4b）构成；所述滤光片组由第一蓝光滤光片（7a）、红色滤光片（7b）、绿色滤光片（7c）和第二蓝色滤光片（7d）构成；所述光电接收器组由第一光电接收器（8a）、第二光电接收器（8b）、第三光电接收器（8c）和第四光电接收器（8d）构成；所述幅度测量电路组由第一幅度测量电路（9a）和第二幅度测量电路（9b）构成；所述蓝光激光器（1a）发射的调制光到达分束镜组中的第一分束镜（3a）后，被分成蓝光透射光和蓝光反射光，所述蓝光透射光经反射镜组中的第一反射镜（4a）反射到达滤光片组中的第一蓝光滤光片（7a），并被光电接收器组中的第一光电接收器（8a）接收；所述绿光激光器（1b）和红光激光器（1c）发射的调制光分别经第二分束镜（3b）和第三分束镜（3c）获得绿光反射光和红光反射光；所述蓝光反射光与所述的绿光反射光以及所述的红光反射光合为一束白光；所述白光经第二反射镜（4b）到达双轴MEMS微镜（5），并被投射在目标（13）的表面；所述滤光片组中的红色滤光片（7b）和光电接收器组中的第二光电接收器（8b）接收所述目标（13）表面散射光中的红光分量，所述滤光片组中的绿色滤光片（7c）和光电接收器组中的第三光电接收器（8c）接收所述目标（13）表面散射光中的绿光分量，所述滤光片组中的第二蓝色滤光片（7d）和光电接收器组中的第四光电接收器（8d）接收所述目标（13）表面散射光中的蓝光分量；所述第一幅度测量电路（9a）和第二幅度测量电路（9b）分别与第二光电接收器（8b）和第三光电接收器（8c）连接并处理二者的输出的光电信号，获得单个被测像素的所述散射光红光分量和绿光分量的幅度值；所述幅度-距离测量电路（10）分别与第一光电接收器（8a）和第四光电接收器（8d）连接并分别处理二者输出的光电信号，同时获得所述单个被测像素的距离值和所述散射光蓝光分量的幅度值；所述第一光电接收器（8a）的输出信号被作为幅度-距离测量电路（10）测量像素距离值的参考信号；微控制器（11）根据所述的红光、绿光和蓝光分量幅度值分别计算出所述单个被测像素的红、绿、蓝三色真实亮度值。

3.根据权利要求1或2所述的基于MEMS扫描微镜的小型化无镜头激光三维成像系统，其特征在于：所述微控制器（11）采用可编程单片机、可编程DSP芯片或高性能FPGA/CPLD芯片。

4.根据权利要求1或2所述的基于MEMS扫描微镜的小型化无镜头激光三维成像系统，其特征在于：所述幅度-距离测量电路（10）由依次连接的低噪声放大器组、带通滤波器组和模数转换器组构成；所述低噪声放大器组包括第一低噪声放大器（16a）和第二低噪声放大器（16b）； 所述带通滤波器组包括第一带通滤波器（17a）和第二带通滤波器（17b）；所述模数转换器组包括第一模数转换器（18a）和第二模数转换器（18b）。