[发明专利]一种相位式激光测距系统及方法

权利要求书

1.一种相位式激光测距系统，其特征在于，所述系统包括：激光发射单元、第一透镜及相位测距单元，所述激光发射单元包括激光光源和第二透镜，所述第一透镜的中心和所述第二透镜的中心之间相距预设距离；其中，

所述激光发射单元用于向待测物体发射具有预设频率的第一激光；

所述第一透镜用于接收所述第一激光经所述待测物体反射或散射后的第二激光，并将所述第二激光会聚至所述相位测距单元上；

所述相位测距单元包括多个相位测距子单元，所述多个相位测距子单元阵列布置在所述第一透镜的焦平面上，且每个相位测距子单元的测量范围小于所述系统的相位模糊距离，所述系统的相位模糊距离为c/2f_mod，其中c为光速，f_mod为所述激光发射单元发射的第一激光的预设频率；每个所述相位测距子单元的测量范围的确定方法为：设所述测距单元上第n个相位测距子单元的中心位置，即第n个相位测距子单元中心与所述第一透镜的光轴之间的距离为X_n，相邻的下一个相位测距子单元的中心位置为X_n+1，设所述待测物体到所述激光发射单元之间的距离为Z，则所述相位测距单元上X_n到X_n+1对应的测量范围Z_n+1为：

Df/X_n+1-Df/X_n

其中，D为所述第一透镜的中心和所述第二透镜的中心之间相距预设距离，f为所述第一透镜的有效焦距；

所述相位测距单元用于根据所述第二激光与所述第一激光的相位差，基于相位测距法，得出所述待测物体的第一距离；利用每个所述相位测距子单元对应的测量范围与所述第一距离进行匹配，消除相位模糊，得到所述待测物体与所述激光发射单元之间的距离。

2.根据权利要求1所述测距系统，其特征在于，所述相位测距单元为飞行时间TOF相位测距芯片，所述多个相位测距子单元为所述TOF相位测距芯片上阵列布置的多个像元。

3.根据权利要求2所述测距系统，其特征在于，所述TOF相位测距芯片为线阵TOF相位测距芯片或面阵TOF相位测距芯片，所述激光光源为点光源，用于测量所述第一激光的光束所在直线上的待测物的距离。

4.根据权利要求2所述测距系统，其特征在于，所述TOF相位测距芯片为面阵TOF相位测距芯片，所述激光光源为单线光源或者多线光源，且所述单线光源或者所述多线光源与所述面阵TOF相位测距芯片中各行像元平行布置，用于测量所述第一激光的光束所在平面上的待测物的距离。

5.根据权利要求1所述测距系统，其特征在于，所述激光发射单元的光轴与所述第一透镜光轴之间呈预设角度设置，所述预设角度的取值范围为-40°至40°。

6.一种利用如权利要求1-5任一项所述测距系统的测量方法，其特征在于，所述方法包括：

S1，通过所述激光发射单元向所述待测物体发射第一激光，利用所述第一透镜将经所述待测物体反射或散射后的第二激光，会聚至所述相位测距单元；

S2，根据所述第二激光与所述第一激光的相位差，以及所述第二激光会聚至的相位测距子单元对应的测量范围，得到所述待测物体与所述激光发射单元之间的距离。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，步骤S2具体包括：

根据所述第二激光与所述第一激光的相位差得到所述待测物与所述激光发射单元之间的第一距离，并根据所述第二激光会聚至的相位测距子单元对应的测量范围与所述第一距离进行匹配，消除相位模糊，得到所述待测物体与所述激光发射单元之间的距离。