一种基于三角测距的激光成像系统的制作方法

本发明涉及激光成像技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于三角测距的激光成像系统。

背景技术：

对于短距离的激光测距而言，三角测距是一种精度高以及速度快的测距方法，一般由单点和线状两种光源的选择，随着科学技术的不断发展，又发展出采用点阵的三角测距方法。

目前采用点阵的三角测距方法采用达曼光栅，其中，达曼光栅是一种具有浮雕型二值相位结构的傅里叶变换型阵列照明器，达曼光栅的衍射效率取决于器件表面浮雕台阶结构的坐标和相位，目前商用的达曼光栅其分辨率在64×64的点阵，其加工有一定的难度，如图1所示，图1为分辨率为64×64的达曼光栅均匀照明点阵，可以看到有十字型的加工缺陷，那么更高分辨率的达曼光栅加工难度更高，更加容易出现缺陷，同时64×64的分辨率在很多应用场景下打不到分辨率要求，进而影响其应用范围。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提供了一种基于三角测距的激光成像系统，该激光成像系统提高了光的分辨率，且可以在一维上达到数百的分辨率，且结构简单。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于三角测距的激光成像系统，所述激光成像系统包括：

激光光源，所述激光光源用于发出预设波长的光；

透镜阵列，所述透镜阵列用于接收所述激光光源的光，并将接收的光转换为线光源；

光栅，所述线光源用于接收所述线光源，且通过旋转所述光栅以提高出射光的密度。

优选的，在上述激光成像系统中，所述激光成像系统还包括：滤光片；

其中，所述滤光片设置在所述激光光源的出光口位置处。

优选的，在上述激光成像系统中，所述滤光片用于通过波长为905nm的光或波长为915nm的光或波长为940nm的光。

优选的，在上述激光成像系统中，所述激光光源用于发射出波长为905nm的光或波长为915nm的光或波长为940nm的光。

优选的，在上述激光成像系统中，所述透镜阵列为柱状透镜阵列。

优选的，在上述激光成像系统中，所述光栅为二维达曼光栅。

优选的，在上述激光成像系统中，所述二维达曼光栅的数量为一个。

通过上述描述可知，本发明提供的一种基于三角测距的激光成像系统，包括：激光光源，所述激光光源用于发出预设波长的光；透镜阵列，所述透镜阵列用于接收所述激光光源的光，并将接收的光转换为线光源；光栅，所述线光源用于接收所述线光源，且通过旋转所述光栅以提高出射光的密度。

该激光成像系统通过透镜阵列使激光光源发出的形成单一的线光源，再通过光栅转换为一系列平行的线光源，再通过旋转光栅，使每一条单一的线光源又分裂为数条细小的线光源，通过调整旋转角度，进而成倍的提高线光源的密度，进而提高分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中分辨率为64×64的达曼光栅均匀照明点阵示意图；

图2为本发明实施例提供的一种基于三角测距的激光成像系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种柱状透镜阵列和达曼光栅平行时远场形成的光斑形状示意图；

图4为本发明实施例提供的一种柱状透镜阵列和达曼光栅成一定角度时远场形成的光斑形状示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图2，图2为本发明实施例提供的一种基于三角测距的激光成像系统的结构示意图，所述激光成像系统包括：激光光源、透镜阵列和光栅。

其中，所述激光光源用于发出预设波长的光；所述透镜阵列用于接收所述激光光源的光，并将接收的光转换为线光源；所述线光源用于接收所述线光源，且通过旋转所述光栅以提高出射光的密度。

可选的，所述激光光源用于发射出波长为905nm的光或波长为915nm的光或波长为940nm的光。

具体的，在本发明实施例中所述激光光源包括但不限定于半导体激光器，用于发出光的波长也不进行限定，可根据具体情况而定。

可选的，所述透镜阵列为柱状透镜阵列。

具体的，由于所述透镜阵列需要将接收的光转换为线光源，因此在本发明实施例中包括但不限定于采用柱状透镜阵列实现将接收的光转换为线光源，所述柱状透镜阵列具备成本低且转换效果良好等优点。

可选的，所述光栅为二维达曼光栅，且所述二维达曼光栅的数量为一个。

具体的，该激光成像系统通过柱状透镜阵列使激光光源发出的形成单一的线光源，线光源的发散角维持在90°左右，再通过一个分辨率为8×8的二维达曼光栅使其单一的线光源转换为一系列平行的线光源(该线光源约64路)，再通过旋转二维达曼光栅，使每一条单一的线光源又分裂为数条细小的线光源，通过调整旋转角度，可以重新组合不同分辨率的线激光阵列，进而成倍的提高线光源的密度，进而提高分辨率。

例如，如图3和图4所示，图4中光斑的示意图密度远大于图3中光斑的示意图，且图3和图4中灰度值正比于光强，对于分辨率为8×8的二维达曼光栅通过旋转即可以实现16路或32路或64路等的线激光阵列。同时由于采用的是线激光，在横向的分辨率上会远远超过达曼光栅的分辨率，可以轻易的达到数百的分辨率，进而可以得到高分辨率的线激光阵列。之后，采用cmos相机来捕捉投影出的光场，通过算法进行标记，然后对每一条线激光都单独进行标记，这样就可以通过三角测距法来获取距离的点云数据。

由此可知，本发明提供的一种基于三角测距的激光成像系统降低了达曼光栅的参数要求，即采用分辨率较低的达曼光栅实现更高的分辨率，这样在降低成本的同时还极大程度的提高了性能，通过旋转改变达曼光栅的角度，实现不同分辨率的转换，可适应不同的应用场合。

进一步的，所述激光成像系统还包括：滤光片；其中，所述滤光片设置在所述激光光源的出光口位置处。所述滤光片用于通过波长为905nm的光或波长为915nm的光或波长为940nm的光。

具体的，所述滤光片用于减少激光光源发出的光在传输过程中环境光的影响，以提高光传输质量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。