激光测距装置和激光测距方法与流程

本发明涉及激光探测技术领域，特别是涉及一种激光测距装置和激光测距方法。

背景技术：

随着激光探测技术的高速发展，激光探测技术用来测距的应用也越来越广泛。例如，面向智能驾驶的激光测距装置越来越受到广泛的关注。

现有的激光测距装置可以包括：机械扫描式激光测距装置、微机电系统扫描式激光测距装置以及mems激光测距装置，机械扫描式激光测距装置和微机电系统扫描式激光测距装置具有探测距离长，且图像分辨率高的优点，但是，扫描式激光测距装置由于存在转动部件，使用寿命较低，稳定性较差。mems激光测距装置仅能实现一定视角的测距扫描，图像分辨率较低。

综上，现有的技术中，缺乏一种能够兼顾较长的探测距离、较高的图像分辨率、以及较高的稳定性的激光测距装置。

技术实现要素：

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种激光测距装置和相应的一种激光测距方法。

为了解决上述问题，一方面，本发明实施例公开了一种激光测距装置，其特征在于，包括：处理器、激光发射模块以及激光接收模块；其中，

所述激光发射模块、所述激光接收模块分别与所述处理器连接；

所述激光发射模块包括：依次连接的激光控制模块、脉冲激光器阵列以及达曼光栅，所述激光控制模块与所述处理器连接，所述激光脉冲阵列包括多个脉冲激光器，所述激光控制模块用于按照预设模式和频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光；

所述激光接收模块包括：依次连接的激光测距电路、阵列探测器以及接收镜头，所述激光测距电路与所述处理器连接；所述接收镜头用于接收反射激光，所述阵列探测器包括多个阵列探测单元，所述阵列探测器用于将所述反射激光转换成电信号，所述激光测距电路用于根据所述电信号得到目标信息，所述处理器用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。

可选地，所述阵列探测器中，每个所述阵列探测单元可以与一个所述脉冲激光器对应，每个所述阵列探测单元用于接收与其对应的一个脉冲激光器发射的激光光斑阵列，或者，所述阵列探测单元与多个所述脉冲激光器对应，所述阵列探测单元用于接收与其对应的多个脉冲激光器发射的激光光斑阵列。

可选地，所述激光接收模块还可以包括：电子开关，所述电子开关的第一端与所述激光测距电路连接，所述电子开关的第二端与所述阵列探测器中的阵列探测单元连接。

可选地，所述处理器与所述电子开关连接，所述处理器根据设计的逻辑规则控制所述电子开关的第二端与每个所述阵列探测单元的通断。

可选地，所述达曼光栅包括多个均匀分布的光栅子区，每个所述光栅子区与一个所述脉冲激光器的出光口相对，所述光栅子区用于将所述脉冲激光器发射的激光通过衍射生成激光光斑阵列阵列，且所述激光光斑阵列阵列与所述阵列探测器的阵列探测单元对应。

可选地，所述激光测距电路包括：多个测距子电路；其中，

每个测距子电路对应一个所述探测单元，所述测距子电路用于，根据其对应的所述探测单元得到的所述电信号，得到所述目标信息。

可选地，所述激光控制模块与所述激光测距电路连接。

可选地，所述激光测距装置还包括：显示模块，所述显示模块与所述处理器连接，所述显示模块用于显示所述目标距离和所述目标图像。

另一方面，本发明实施例还公开了一种激光测距方法，包括：

激光控制模块按照预设频率控制脉冲激光器阵列的多个脉冲激光器依次发射激光；

接收镜头接收所述激光的反射激光；

阵列探测器将所述反射激光转换成电信号，其中，所述阵列探测器包括多个阵列探测单元；

激光测距电路根据所述电信号得到目标信息；

处理器根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。

可选地，在所述激光测距电路根据所述电信号得到目标信息的步骤之前，还包括：

处理器根据所述电信号，控制电子开关的第二端与每个所述阵列探测单元的通断，其中，所述电子开关的第一端与激光测距电路连接，所述电子开关的第二端与所述阵列探测器中的每个阵列探测单元连接。

本发明实施例包括以下优点：

本发明实施例中，激光发射模块中的所述激光脉冲阵列可以包括多个脉冲激光器，所述激光控制模块可以用于按照预设频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光，对不同探测区域的激光点进行探测。所述激光接收模块中的阵列探测器可以将不同探测区域的激光点反射回来的反射激光转换成电信号，所述激光测距电路可以用于根据所述电信号得到目标信息，所述处理器可以用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。在实际应用中，由于所述激光测距装置可以对不同探测区域的激光点进行探测，因此，所述激光测距装置的探测距离较长，所述目标图像的分辨率较高；利用同步切换脉冲激光器与阵列接收单元,仅利用少量激光测距电路就可以实现高分辨率激光测距成像是本发明的一个重要优势,该方案具有成本低廉,功耗小,价格便宜易于集成等优点,而且，由于所述测距装置避免了使用转动部件进行扫描式探测，这样，就可以使得所述测距装置的稳定性较好，使用寿命较高。

附图说明

图1是本发明的一种激光测距装置的结构示意图；

图2是本发明的一种激光光斑阵列的结构示意图；

图3是本发明的一种激光测距方法的步骤流程图；

图4是本发明的另一种激光测距方法的步骤流程图。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供了一种激光测距装置，具体可以包括：处理器、激光发射模块以及激光接收模块；其中，所述激光发射模块、所述激光接收模块分别与所述处理器连接；所述激光发射模块包括：依次连接的激光控制模块、脉冲激光器阵列以及达曼光栅，所述激光控制模块与所述处理器连接，所述脉冲激光器阵列包括多个脉冲激光器，所述激光控制模块用于按照预设模式和频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光；所述激光接收模块包括：依次连接的激光测距电路、阵列探测器以及接收镜头，所述激光测距电路与所述处理器连接；所述接收镜头用于接收反射激光，所述阵列探测器包括多个阵列探测单元，所述阵列探测器用于将所述反射激光转换成电信号，所述激光测距电路用于根据所述电信号得到目标信息，所述处理器用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。

本发明实施例中，激光发射模块中的所述脉冲激光器阵列可以包括多个脉冲激光器，所述激光控制模块可以用于按照预设频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光，对不同探测区域的激光点进行探测。所述激光接收模块中的阵列探测器可以将不同探测区域的激光点反射回来的反射激光转换成电信号，所述激光测距电路可以用于根据所述电信号得到目标信息，所述处理器可以用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。在实际应用中，由于所述激光测距装置可以对不同探测区域的激光点进行探测，因此，所述激光测距装置的探测距离较长，所述目标图像的分辨率较高。而且，由于所述激光测距装置避免了使用转动部件进行扫描式探测，这样，就可以使得所述测距装置的稳定性较好，使用寿命较高。

参照图1，示出了本发明的一种激光测距装置的结构示意图，具体可以包括：处理器10、激光发射模块11以及激光接收模块12；其中，激光发射模块11、激光接收模块12分别与处理器10连接。

激光发射模块11可以包括：依次连接的激光控制模块111、脉冲激光器阵列112以及达曼光栅113，激光控制模块111与处理器10连接，脉冲激光阵列112包括多个脉冲激光器，激光控制模块111可以用于按照预设模式和频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光。

激光接收模块12可以包括：依次连接的激光测距电路121、阵列探测器122以及接收镜头123，激光测距电路121与处理器10连接；接收镜头123可以用于接收反射激光，阵列探测器122可以包括多个阵列探测单元，阵列探测器122可以用于将所述反射激光转换成电信号，激光测距电路121可以用于根据所述电信号得到目标信息，处理器10可以用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。

本发明实施例中，激光发射模块11中的脉冲激光器阵列112可以包括多个脉冲激光器，激光控制模块111可以用于按照预设模式和频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光，对不同探测区域的激光点进行探测。激光接收模块12中的阵列探测器122可以将不同探测区域的激光点反射回来的反射激光转换成电信号，激光测距电路121可以用于根据所述电信号得到目标信息，处理器10可以用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。

在实际应用中，由于所述激光测距装置可以对不同探测区域的激光点进行探测，因此，所述激光测距装置的探测距离较长，所述目标图像的分辨率较高。而且，由于所述激光测距装置避免了使用转动部件进行扫描式探测，这样，就可以使得所述测距装置的稳定性较好，使用寿命较高。

在实际应用中，阵列探测器122中，每个所述阵列探测单元可以与一个所述脉冲激光器对应，每个所述阵列探测单元可以用于接收与其对应的一个脉冲激光器发射的激光，或者，每个所述阵列探测单元与多个所述脉冲激光器对应，每个所述阵列探测单元可以用于接收与其对应的多个脉冲激光器发射的激光，本发明实施例对此不做限定。

本发明实施例中，达曼光栅113可以包括多个光栅子区，每个所述光栅子区与一个所述脉冲激光器的出光口相对，所述光栅子区可以用于将所述脉冲激光器发射的激光通过衍射生成激光光斑阵列，且所述激光光斑阵列与所述阵列探测器的阵列探测单元对应。

可选地，激光测距电路121可以包括：多个测距子电路；其中，每个测距子电路对应一个所述光栅子区，所述测距子电路可以用于，根据其对应的所述光栅子区得到的所述电信号，得到所述目标信息。

在本发明的一种可选实施中，激光接收模块12还可以包括：电子开关124，电子开关124的第一端与激光测距电路121连接，电子开关124的第二端与阵列探测器122中的每个所述阵列探测单元连接。

在实际应用中，处理器10与电子开关124连接，处理器10可以用于根据阵列探测器122输出的所述电信号，根据设计的逻辑规则控制电子开关124的第二端与每个所述阵列探测单元的通断。

可选地，激光控制模块111与激光测距电路121连接，激光控制模块111可以用于，将激光脉冲阵列112中的脉冲激光器发射的激光的信息发送给激光测距电路121，激光测距电路121可以根据所述脉冲发射器发射的激光的信息、以及阵列探测器122根据所述反射激光转换成电信号，得出所述目标信息。

本发明实施例中，由于激光控制模块121按照预设模式和频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光，而阵列探测器122的每个所述阵列探测单元与一个或者多个所述脉冲激光器对应，这样，在每个所述脉冲激光器发射激光之后，阵列探测器122上仅有与该脉冲激光器对应的阵列探测单元能够接收到反射激光。在实际应用中，在阵列探测器122上的其中一个阵列探测单元接收到反射激光之后，处理器10可以仅控制该阵列探测单元与电子开关124的第二端导通，相应的，处理器10可以控制阵列探测器122上该阵列探测单元之外的其他阵列探测单元与电子开关124的第二端断开连接。这样，激光测距电路121每次仅需处理该阵列探测单元转换的电信号，这样，可以极大的简化激光探测电路121的结构和工作逻辑，降低激光探测电路的成本。

本发明实施例中，利用同步切换脉冲激光器与阵列接收单元,仅利用少量激光测距电路就可以实现高分辨率激光测距成像是本发明的一个重要优势,该方案具有成本低廉,功耗小,价格便宜易于集成等优点。

以下提供一种本发明实施例所述的激光测距装置的具体工作过程示例：

首先，处理器10向激光控制模块111发送激光发射指令，依据所述激光发射指令，激光控制模块111可以按照预设模式和频率控制激光脉冲阵列112的多个脉冲激光器依次发射激光。并且，激光控制模块111还可以将激光脉冲阵列112中的脉冲激光器发射的激光的信息发送给激光测距电路121。

例如，激光脉冲阵列112可以包括f个脉冲激光器：脉冲激光器a1、脉冲激光器a2……脉冲激光器af，其中，脉冲激光器a1、脉冲激光器a2……脉冲激光器af分别向不同探测区域的激光点进行探测，激光控制模块111可以按照预设频率控制激光脉冲阵列112的脉冲激光器a1、脉冲激光器a2……脉冲激光器af依次发射激光。

本发明实施例中，达曼光栅113可以包括多个光栅子区，每个所述光栅子区与一个所述脉冲激光器的出光口相对，所述光栅子区可以用于将所述脉冲激光器发射的激光通过衍射生成激光光斑阵列，且所述激光光斑阵列与阵列探测器122的阵列探测单元对应，使得所述激光光斑阵列恰好能被阵列探测器122上对应的阵列探测单元接收。例如，达曼光栅113可以包括m*n个光栅子区：光栅子区b1、光栅子区b1……光栅子区bm*n，其中，光栅子区b1与脉冲激光器a1的出光口相对，光栅子区b2与脉冲激光器a2的出光口相对……。这样，在脉冲激光器a1发射激光之后，达曼光栅113可以将该激光分成m*n个激光光斑。

然后，接收镜头123可以接收所述激光的反射激光，并将所述反射激光发送给阵列探测器122，阵列探测器122可以包括多个阵列探测单元，每个所述阵列探测单元与一个所述脉冲激光器对应，阵列探测器122可以用于将所述反射激光转换成电信号。

参照图2，示出了本发明的一种激光光斑阵列的结构示意图，如图2所示，激光光斑阵列可以包括：p*q激光光斑阵列，其中，p*q激光光斑阵列可以由f个m*n激光光斑阵列拼接而成，其中，每个m*n激光光斑阵列由一个所述脉冲激光器发射的激光通过达曼光栅113衍射生成，通过设计达曼光栅113的参数，可以使得使f个m*n激光光斑阵列拼接成一个p*q的激光光斑阵列。

例如，阵列探测器122可以包括f个阵列探测单元：阵列探测单元c1、阵列探测单元c2……阵列探测单元cf，其中，每一个阵列探测单元包括m*n个阵列探测单元。具体地，阵列探测单元c1与脉冲激光器a1相对，阵列探测单元c2与脉冲激光器a2相对……阵列探测单元cf冲激光器af相对，在脉冲激光器a1发射激光之后，阵列探测器122上仅有与脉冲激光器a1对应的阵列探测单元c1能够接收到反射激光光斑阵列，具体地，所述反射激光包括m*n个激光光斑，阵列探测器122可以接收m*n个激光光斑，且将m*n个激光光斑转换成电信号，并将所述电信号发送给激光测距电路121。

在实际应用中，在脉冲激光器a1发射脉冲激光后，处理器10可以控制仅使得阵列探测单元c1与电子开关124的第二端导通，相应的，处理器10可以控制阵列探测器122上的其他阵列探测单元与电子开关124的第二端断开连接。这样，激光测距电路121每次仅需处理某个阵列探测单元转换的电信号，这样，可以极大的简化激光探测电路121的结构和工作逻辑，降低激光探测电路的成本。

例如，阵列探测器122上仅有阵列探测单元c1接收到反射激光的情况下，处理器10可以仅控制阵列探测单元c1与电子开关124的第二端导通，相应的，处理器10可以控制阵列探测器122上阵列探测单元c1之外的其他阵列探测单元与电子开关124的第二端断开连接。

在激光测距电路121接收到阵列探测器122发送的所述电信号之后，激光测距电路121可以根据所述脉冲发射器发射的激光的信息，以及阵列探测器122根据所述反射激光转换成电信号，得出所述目标信息，并将所述目标信息发送给处理器10。

例如，在阵列探测单元c1与电子开关124的第二端导通的情况下，激光测距电路124仅能接收到阵列探测单元c1发送的电信号，由于阵列探测单元c1与脉冲激光器a1对应，因此，激光测距电路121可以根据脉冲激光器a1发射的激光的信息，以及阵列探测单元c1发送的电信号，得出脉冲激光器a1对应的探测区域的目标信息，具体地，所述目标信息包括：脉冲激光器a1对应的探测区域的目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等信息。

最后，处理器10可以根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。在实际应用中，处理器10可以依次接收脉冲激光器a1、脉冲激光器a1……脉冲激光器af对应的探测区域的目标信息，并将所有探测区域的目标信息进行合成，得到整个探测区域的目标距离和目标图像。

本发明实施例中，由于所述激光测距装置可以对不同探测区域的激光点进行探测，因此，所述激光测距装置的探测距离较长，所述目标图像的分辨率较高。而且，由于所述测距装置避免了使用转动部件进行扫描式探测，这样，就可以使得所述测距装置的稳定性较好，使用寿命较高。

在本发明的一种可选实施例中，所述激光测距装置还可以包括：显示模块，所述显示模块与处理器10连接，所述显示模块可以用于显示所述目标距离和所述目标图像，方便用户获取所述目标距离和所述目标图像。

在本发明的另一种可选实施例中，所述激光测距模块还可以包括：警示模块，所述警示模块与处理器10连接，所述警示模块可以用于，在所述目标距离小于预设值的情况下发出警示信息，以提高用户的使用安全。

例如，若所述激光测距模块用于智能驾驶领域，可以将智能驾驶领域的安全距离设置为所述预设值，这样，在所述激光测距模块测得所述目标距离小于智能驾驶的安全距离的情况下发出示警信息。

具体地，所述示警信息可以包括：灯光示警信息或者声音示警信息等，本发明对于所述示警信息的具体内容可以不做限定。

综上，本发明实施例所述的激光测距模块至少包括以下优点：

本发明实施例中，激光发射模块中的所述激光脉冲阵列可以包括多个脉冲激光器，所述激光控制模块可以用于按照预设频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光，对不同探测区域的激光点进行探测。所述激光接收模块中的阵列探测器可以将不同探测区域的激光点反射回来的反射激光转换成电信号，所述激光测距电路可以用于根据所述电信号得到目标信息，所述处理器可以用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。在实际应用中，由于所述激光测距装置可以对不同探测区域的激光点进行探测，因此，所述激光测距装置的探测距离较长，所述目标图像的分辨率较高。本发明实施例中，利用同步切换脉冲激光器与阵列接收单元,仅利用少量激光测距电路就可以实现高分辨率激光测距成像是本发明的一个重要优势,该方案具有成本低廉,功耗小,价格便宜易于集成等优点。而且，由于所述测距装置避免了使用转动部件进行扫描式探测，这样，就可以使得所述测距装置的稳定性较好，使用寿命较高。

本发明还提供了一种激光测距方法，具体地，所述激光测距测距方法可以通过上述激光测距装置实现。

参照图3，示出了本发明的一种激光测距方法的步骤流程图，具体可以包括：

步骤201：激光控制模块按照预设频率控制脉冲激光器阵列的多个脉冲激光器依次发射激光,每个脉冲激光器发射的激光经过其对应的达曼光栅子区后,生成激光光斑阵列。

步骤202：接收镜头接收所述激光光斑阵列的反射激光。

步骤203：阵列探测器将所述反射激光转换成电信号，其中，所述列探测器能够探测不同的激光光斑阵列信号。

步骤204：激光测距电路根据所述电信号得到目标信息。

步骤205：处理器根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。

参照图4，示出了本发明的另一种激光测距方法的步骤流程图，具体可以包括：

步骤301：激光控制模块按照预设频率控制脉冲激光器阵列的多个脉冲激光器依次发射激光，每个激光经过达曼光栅的子区生成激光光斑阵列。

步骤302：接收镜头接收所述激光的反射激光。

步骤303：阵列探测器将所述反射激光转换成电信号，其中，所述列探测器能够探测不同的激光光斑阵列信号。

步骤304：处理器根据所述电信号，控制电子开关的第二端与每个所述阵列探测单元的通断，其中，所述电子开关的第一端与激光测距电路连接，所述电子开关的第二端与所述阵列探测器中的阵列探测单元连接。

步骤305：激光测距电路根据所述电信号得到目标信息。

步骤306：处理器根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。

本发明实施例中，图2以及图3中示出的激光测距方法的具体实施细节参照上述激光测距装置即可，在此不做赘述。

综上，本发明实施例所述的激光测距方法至少包括以下优点：

本发明实施例中，激光发射模块中的所述激光脉冲阵列可以包括多个脉冲激光器，所述激光控制模块可以用于按照预设频率控制所述多个脉冲激光器依次发射激光，对不同探测区域的激光点进行探测。所述激光接收模块中的阵列探测器可以将不同探测区域的激光点反射回来的反射激光转换成电信号，所述激光测距电路可以用于根据所述电信号得到目标信息，所述处理器可以用于根据所述目标信息得到目标距离和目标图像。在实际应用中，由于所述激光测距装置可以对不同探测区域的激光点进行探测，因此，所述激光测距装置的探测距离较长，所述目标图像的分辨率较高。本发明实施例中，利用同步切换脉冲激光器与阵列接收单元,仅利用少量激光测距电路就可以实现高分辨率激光测距成像是本发明的一个重要优势,该方案具有成本低廉,功耗小,价格便宜易于集成等优点。而且，由于所述测距装置避免了使用转动部件进行扫描式探测，这样，就可以使得所述测距装置的稳定性较好，使用寿命较高。

对于方法实施例而言，由于其与装置实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。

需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种激光测距装置及一种激光测距方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。