[发明专利]一种相位式激光测距系统及方法

说明书

本发明实施例提供了一种相位式激光测距系统及方法，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；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，以及每个相位测距子单元的测量范围，得到所述待测物体与所述激光发射单元之间的距离，激光发射单元只需发射一次激光即可完成测距，且改善甚至消除了相位模糊问题。

技术领域

本发明实施例涉及激光测距技术领域，更具体地，涉及一种相位式激光测距系统及方法。

背景技术

常见的激光测距方法有三角法和飞行时间法(Time of flight，TOF)，其中飞行时间法又分为了脉冲法和相位法。三角法和相位测距法成本都比较低，但各有弱点：三角法在测测量距离比较远的时候，精度迅速下降，一般只能在短距离范围内使用；而相位法存在相位模糊的问题，它测距频率越高，精度越高，但出现相位模糊的距离越短，往往需要使用多个频率的激光，通过多次测量，来消除相位模糊并得到比较高的精度，这会导致相位测距的时间变长，在普通的单点测距的时候尚可接受，但在旋转后构成2D或者3D的激光雷达时，会造成分辨率低，以及运动模糊的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的相位式激光测距系统及方法。

一方面本发明实施例提供了一种相位式激光测距系统，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，以及每个相位测距子单元的测量范围，得到所述待测物体与所述激光发射单元之间的距离。

进一步地，所述相位测距单元为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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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°。。

另一方面本发明实施例提供了一种利用上述测距系统的测量方法，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。

进一步地，步骤S2具体包括：