[发明专利]一种光学相控阵扫描探测方法

说明书

一种扫描探测方法，光发射模块发出红外探测光，所述红外探测光入射到光学相控阵器件上；信号处理系统控制光学相控阵器件改变红外探测光的偏转方向，出射到探测区域，遇到障碍物后，被障碍物反射；接收模块接收由被障碍物反射的红外探测光，将光信号转换为电信号；信号处理系统依据接收模块接转换的电信号，通过飞行时间法计算扫描探测装置与障碍物之间的距离；其中，所述接收模块中具有面阵光电传感器。本申请所涉及的光学相控阵扫描探测装置及方法：不需要精确控制光学相控阵器件对红外探测光束的偏转角度；通过面阵光电传感器来确定物体的方位角度；使得发出的探测光可以实现能量集中，增加了探测光的光强。

技术领域

本申请涉及一种探测装置及探测方法，特别涉及一种基于光学相控阵的扫描探测装置及探测方法。

背景技术

3D视觉装置能够对周围环境3D图像的深度信息进行探测，在机器人、智能移动平台等领域具有广泛的应用场景。目前的3D视觉装置一种方式是使用全固态的结构，即在装置中没有任何机械旋转装置，通过对装置发射模块的探测光发散角、接收模块的接收视场角设计，来对一定距离内、一定范围内的物体进行距离探测。

3D成像激光雷达可以分为两类：扫描成像激光雷达与非扫描成像激光雷达。传统的非扫描成像激光雷达中，发射光源发出的探测光同时覆盖整个探测区域，成像速率较高，探测视场较大。而扫描成像激光雷达采用例如微转动反射镜（MEMS微镜）、液晶相控阵器件等方式来使得探测光的光束方向偏转，从而实现对探测区域的覆盖，探测视场受限于微转动反射镜、液晶相控阵器件等对光束的偏转能力。

在现有技术中，采用光学相控阵的扫描探测装置：（1）通常需要准确获知光学相控阵器件对光束的具体角度位置控制状态；（2）通常探测光源在探测区域内不同角度的探测光覆盖范围要求不能够重合，以防止造成扫描成像位置信息不准确，对探测光的出射角度以及光束准直质量要求较高；（3）在每个偏转角度需要完成对信号的接收以及数据处理之后，才进行下一个偏转角度的探测。

发明内容

本申请提供一种扫描探测方法，光发射模块发出红外探测光，所述红外探测光入射到光学相控阵器件上；信号处理系统控制光学相控阵器件改变红外探测光的偏转方向，出射到探测区域，遇到障碍物后，被障碍物反射；接收模块接收由被障碍物反射的红外探测光，将光信号转换为电信号；信号处理系统依据接收模块接转换的电信号，通过飞行时间法计算扫描探测装置与障碍物之间的距离；其中，所述接收模块中具有面阵光电传感器；所述接收模块与光发射模块采取收发分置的结构。

进一步地，所述面阵光电传感器为由M行N列个独立光电传感器单元所组成的一块面阵光电传感器，其中，M大于等于1，N大于等于1，但M和N不同时等于1。

在其中的一实施例中，所述光学相控阵器件为液晶相控阵器件，经过所述液晶相控阵器件出射的红外探测光的扫描探测范围大于或者等于接收模块的接收视场范围。

在其中的一实施例中，在光学相控阵器件每两个相邻的不同偏转角度状态中，通过光学相控阵器件出射的红外探测光在探测区域具有重叠的部分，或者不具有重叠的部分。

在其中的一实施例中，通过面阵光电传感器的其中每个光电传感器单元在面阵光电传感器中所处的位置，来确定探测区域中障碍物的方位角度。

在其中的一实施例中，所述光发射模块发出红外探测光的光路上，设置有准直光学系统，所述准直光学系统将由光发射模块发射的红外探测光准直入射到光学相控阵器件上。

在其中的一实施例中，在接收模块接收到被障碍物反射的红外探测光，将光信号转换为电信号后，在信号处理系统基于所述电信号进行距离计算的过程中，同时控制光学相控阵器件将红外扫描探测光偏转到下一个探测角度方向。