[发明专利]基于盖革APD阵列的高精度三维成像装置及其使用方法

权利要求书

1.一种基于盖革APD阵列的高精度三维成像装置，其特征在于，该三维成像装置光轴的前方，依次设有发射物镜、分光镜、干涉滤光片；该三维成像装置光轴的后方设有光纤束、盖革APD阵列和控制系统单元，该盖革APD阵列的输出接系统控制单元；所述分光镜的侧方设有高频激光器。

2.根据权利要求1所述的基于盖革APD阵列的高精度三维成像装置，其特征在于，所述光纤束在接收物镜焦平面一侧紧密排列，其光纤间隔对应于图像最小分辨率：

θ=df×206265]]>

式中，d为光纤直径，f为接收物镜焦距。

3.根据权利要求1或2所述的基于盖革APD阵列的高精度三维成像装置，其特征在于，所述的光纤束在盖革APD阵列一侧以一定的距离排列，两根光纤之间的距离与盖革APD阵列面元间隔一致；所述光纤束端面到盖革雪崩光电二极管阵列之间的间隔为：

l=D-dNA;]]>

式中，D为盖革雪崩光电二极管阵列面元直径，d为光纤直径，NA为所述光纤束中的光纤数值孔径。

4.权利要求1所述的基于盖革APD阵列的高精度三维成像装置的测量方法，其特征在于，步骤如下：

⑴.所述系统控制单元发出激光发射指令给高频激光器，同时开始计数；

⑵.高频激光器接到发射指令后发射激光脉冲，照射到被测目标；

⑶.被测目标反射回来的光束经发射透镜汇聚，分光镜反射，在与发射光轴成90°方向形成焦点；

⑷.经过分光镜反射的汇聚光束经过窄带滤光片聚焦在光纤面板上；

⑸.聚焦在光纤面板上的光束经光纤传输至盖革雪崩光电二极管阵列接收；

⑹.盖革雪崩光电二极管阵列经过信号处理得到连续的光子流信息；并传输给控制单元

⑺.控制单元对光子流进行计数和反演，得到微透镜焦点光斑的位置和时间特性；

⑻.控制单元将光斑位置、时间特性信息与标准信息进行比较，根据光强分布算法计算出被测目标的光强分布特性。其中标准信息包含了光纤束制造误差、盖革APD阵列响应特性误差等系统误差，该信息通过系统标定得到。

5.根据权利要求4所述的基于盖革APD阵列的高精度三维成像装置的测量方法，其特征在于，步骤⑸与步骤⑹中，所述的盖革APD管阵列是通过数字积分的方法实现高频图像获取；所述的数字积分方法，是采用门控方法对入射光子流信息进行采样，通过对多个门控周期内采样得到的入射光子信息矩阵进行重组和反演处理，得到包含位置信息和时间信息的目标图像。