[发明专利]基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统

说明书

本发明公开了一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统，其中，方法包括以下步骤：首先根据已知位置的入射光照射至漫射板，通过改变入射光的位置，图像传感器获得一系列散斑图像，对散斑图像进行处理获得一系列相关系数，并形成相关系数随位置变化的标定曲线；当未知位置的入射光照射至漫射板，图像传感器拍摄散射光斑，生成散斑图像；对散斑图像进行相关处理，获得其相关系数；根据获得的相关系数和标定曲线，获得入射光斑的位置信息。该方法可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠等优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

技术领域

本发明涉及光斑位置定位技术领域，特别涉及一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法、装置及系统。

背景技术

激光光斑位置检测技术是激光测量技术中的重要内容，它是利用信号处理技术对照射在光电位置探测器光敏面上的光斑进行质心位置检测。近年来该技术不断发展和进步，一方面得益于激光的高准直特性和功率稳定性，另一方面得益于半导体技术的不断发展使光电位置探测器的检测精度不断提高。常用来检测光斑位置的探测装置有位置敏感探测器、图像传感器和四象限探测器。

位置敏感探测器，是连续单一平面扩散结构的光电二极管。它是基于横向光电效应原理制成的，对入射的光斑能量分布敏感，当入射光照射在光敏面上时，将产生光电流，从入射光斑处进入器件电阻层，之后到达电极接触点，光电流大小与入射光斑处和电极接触点之间的电阻值成反比。后端需要接入放大电路，将其输出的电流信号放大，然后处理得到入射光斑在光敏面上的质心位置。但是位置敏感探测器器件结电容较大，响应时间较长，位置分辨率较低，探测器整体线性度不理想。

图像传感器，是利用光电器件的光电转换功能，将感光面上的光斑转换为与光斑成相应比例关系的电信号。与光敏二极管，光敏三极管等“点”光源的光敏元件相比，图像传感器将其受光面上的光斑分成许多小单元，将其转换成可用的电信号。图像传感器具有高分辨率、高灵敏度、像素位置准确等优点，输出信号中包含需要的空间信息和光强信息。其中输出信号的大小对应光强的大小，输出信号的序号对应空间像元的位置。在光斑定位时利用图像传感器获得光斑的图像信息，计算光斑图像的质心坐标，通过输出信号获得光斑的位置信息和光强信息。

四象限探测器是将一块光电探测器按照笛卡尔坐标系分成四块，对应探测器的四个象限。它是基于内光电效应原理中的光生伏特效应制作而成的。当入射光斑照射在探测器光敏面的不同位置时，各象限会输出不同大小的电信号，通过处理四个象限输出的信号，可以确定光敏面上入射光斑的质心位置。但由于受到器件本身的限制，动态范围较小，还存在不产生光电效应的死区(象限之间的沟道)，信号处理较为复杂。

上述方法在定位精度上取决于光电探测器件的性能，特别是探测器的像素大小和探测器的动态范围。在实际应用中，定位精度还未达到理想的水平。因此，提出更高光斑定位精度的方法十分必要。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的方法，该方法可以提升传统光斑位置定位的准确性，实现目标光斑位置的高精度定位，并具有工艺简单、性能可靠等优点，且适用范围广泛，可以用于激光测距、光栅周期测量、激光雷达等光电检测与测量系统等。

本发明的第二个目的在于提出一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的装置。

本发明的第三个目的在于提出一种基于记忆效应的光斑位置精准定位的系统。