一种基于电光调制的光源、深度相机和激光雷达制造技术

本发明专利技术公开了一种基于电光调制的光源、深度相机和激光雷达，光源包括光发射器以及依次布置在所述光发射器发出的光路上的电光调制器和光匀化片，所述电光调制器由单个或者多个电光调制晶体以及若干偏振片和1/4玻片组成，其中多个电光调制晶体在光传播方向上呈串联。本发明专利技术通过利用电光效应，合理设置电光调制电压和波形，实现光源正弦波调制，有效降低调制过程中产生的高次谐波现象，降低距离标定的难度，从物理层提高测距准确性。此外辐射光源在调制周期内处于持续辐射状态，不会对地电平产生影响，从而降低“地弹”引起的测距不准确现象。本发明专利技术是一种实现难度低，相对廉价的正弦波调制光源设计方案。该光源适用于深度相机和激光雷达。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电光调制的光源、深度相机和激光雷达
本专利技术涉及深度测距
，特别是一种基于电光调制的光源、深度相机和激光雷达。
技术介绍
近年来，随着光学测量以及计算机视觉的发展，三维成像技术逐渐成熟并广泛应用于手势识别、三维建模、机器人视觉、辅助驾驶等领域。其中单线/多线激光雷达和光飞行时间深度相机的原理基本一致，均为雷达或者相机发出经调制的近红外光，遇物体后反射，雷达或者相机通过计算光线发射和反射时间差或相位差，来换算被拍摄景物的距离。与其他光学三维测量技术相比，激光雷达和光飞行时间深度相机技术具有计算量小、实时性强、精度适中，稳定性高等优点，因而得到了广泛的应用。但是其发展方向稍有差别，激光雷达主要向着远距离感知方向发展，如自动驾驶，而光飞行时间深度相机则向着近距离感知成像方向发展，如手机、交互等。激光雷达和光飞行时间深度相机的光源通常为调制光源或者脉冲光源，对于调制式的激光雷达或者深度相机，目前常规的做法是对光源的供电部分进行调制。这种做法通常面临着严重的地弹现象危害器件正常工作以及调制光源并非理想的调制波形由此引入测距的高次谐波现象。针对高次谐波现象，目前通常采用标定过程中引入查找表或者其他手段加以弥补，这种手段通常在光源和电气性能老化过程中带来不确定因素。因此，一种实现难度低，相对廉价的正弦波光源对提高深度相机和激光雷达的稳定性和测距精度具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的是提供一种基于电光调制的光源、深度相机和激光雷达，以至少解决现有光源存在的地弹和奇次谐波问题，是一种实现难度低、落地成本较低、调制波形较佳(更接近正弦)，稳定性较高的光源。为了达到上述目的，本专利技术实施例所采用的技术方案如下：根据本专利技术实施例，提供一种基于电光调制的光源，包括光发射器以及依次布置在所述光发射器发出的光路上的电光调制器和光匀化片，所述电光调制器由单个或者多个电光调制晶体以及若干偏振片和1/4玻片组成，其中多个电光调制晶体在光传播方向上呈串联。进一步地，所述光发射器由单个或者多个光源组成，由驱动模块进行供电驱动。进一步地，所述电光调制器由调制驱动器进行驱动。进一步地，所述光发射器在电光调制光轴方向上辐射一条或者多条光线，多条光线之间相互平行。进一步地，所述光发射器辐射的光线具有固定的波长，且其波长成分固定，以实现最大的调制深度，电光调制器的调制深度与光源的光谱分布相关，波长固定成分集中的激光有利于获得最大的调制深度。进一步地，所述光发射器与1/4玻片之间设置起偏器。根据本专利技术实施例，提供一种基于电光调制的深度相机，其特征在于，包括深度相机和权利要求1所述的光源，电光调制的信号由深度相机的深度感知传感器提供并经过整形滤波后接入所述电光调制器。进一步地，所述深度相机能够感知到经障碍物反射的光发射器辐射的光，一方面需要相机能够在光源波段有所响应，另一方面需要镜头成像时允许通过光发射器辐射的光，需要在镜头上安装窄带滤光片。进一步地，所述光匀化片的发散角与深度相机的镜头视场角相同或者比深度相机镜头要大。根据本专利技术实施例，提供一种基于电光调制的激光雷达，其特征在于，包括激光雷达和权利要求1所述的光源，电光调制的信号由激光雷达主控提供并经过整形滤波后接入所述电光调制器。根据以上技术方案，本专利技术实施例的有益效果如下：1、电光调制晶体安装在光发射器和光匀化片上，实现难度较低；2、电光调制晶体由调制信号经过整形后驱动，由于驱动功率较低驱动波形变化不大，地弹效应不明显；3、本专利技术实施例通过利用电光效应，合理设置电光调制电压和波形，实现光源正弦波调制，有效降低调制过程中产生的高次谐波现象，降低距离标定的难度，从物理层提高测距准确性。此外辐射光源在调制周期内处于持续辐射状态，不会对地电平产生影响，从而降低“地弹”引起的测距不准确现象。本专利技术是一种实现难度低，相对廉价的正弦波调制光源设计方案。附图说明为了更好的理解，在以下的描述中将参照附图更详细地解释本专利技术。应理解，本专利技术不限于此示范性实施例，指定的特征也可以被方便地结合和/或修改，而不背离本专利技术的由权利要求书所限定的范围。在附图中：图1是电光调制晶体电压施加方法；图中1为入射光线，2、5、7、8为电光调制晶体电压接入电击，3、4、6、9为电光调制晶体电压施加表面。图2是电光调制晶体与变压器连接方法；图3是本专利技术实施例提供的基于电光调制的光源结构示意图；图4是本专利技术实施例的激电光调制前后波形。具体实施方式在以下描述中，陈述多个特定细节以提供对实施例的透彻理解。然而，相关领域的技术人员应认识到，本文所描述的技术可被实践而不需一或多个特定细节，或使用其它方法、组件、材料等。参考图3，本实施例提供一种基于电光调制的光源，适用于深度相机或激光雷达的光源，包括光发射器以及依次布置在所述光发射器发出的光路上的电光调制器和光匀化片，所述电光调制器由单个或者多个电光调制晶体以及若干偏振片和1/4玻片组成，其中多个电光调制晶体在光传播方向上呈串联，以实现较高的调制深度。上述的电光调制器是利用LiNbO3晶体的Pockels效应，用于做快速斩波和光强或相位调制等，较现有的供电侧调制，更容易实现需要的调制波形和调制频率。如图1，图中1为入射光线，2、5、7、8为电光调制晶体电压接入电击，3、4、6、9为电光调制晶体电压施加表面。一对5％掺氧化镁铌酸锂晶体正常工作时，电压接入方法需要按图所示，相互正交并与激光传输方向垂直接在晶体的两个面上。本实施例涉及的Pockels效应晶体是福晶科技批号为K5769-1的5％掺氧化镁铌酸锂晶体规格，采用的晶体是高度为20(+0.5/-0.1)mm，长度为3(+/-0.1)mm，宽度为3(+/-0.1)mm规格铌酸锂晶体。晶体需要在一定的电场下才能达到工作状态，这就需要相应的电路来与之配套，使得晶体在特定场下达到相应工作状态。要求能在低于350V电压下以10MHz的调制频率工作，分别需要引入LC振荡电路和变压器电路。如图2，晶体本身是一个电容和线圈(电感)形成LC振荡电路。通过改变Np和Ns比值，来实现变压功能。LC电路的谐振频率为：其中L为线圈电感，C为晶体的电容。将f0设置为10MHz以满足实验室对电光调制的要求，将铌酸锂晶体晶体的电容C带入，可计算得到相应的线圈电感L。同时为了降低漏磁，本实施例采用环形磁铁作为电芯进行变压。本实施例中，所述光发射器由单个或者多个光源组成，由驱动模块进行供电驱动，所述电光调制器由调制驱动器进行驱动。所述光发射器处于持续工作状态或者在曝光周期内处于恒定工作状态，驱动器保证光源稳定工作；所述光发射器在电光调制光轴方向上辐射一条或者多条光线，多条光线之间相互平行。进一步的，所述光发射器辐射的光线具有固定的波长，且其波长成分固定，以实现最大的调制深度，电光调制器的调制深度与光源的光谱分布相关，波长固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电光调制的光源，其特征在于，包括光发射器以及依次布置在所述光发射器发出的光路上的电光调制器和光匀化片，所述电光调制器由单个或者多个电光调制晶体以及若干偏振片和1/4玻片组成，其中多个电光调制晶体在光传播方向上呈串联。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电光调制的光源，其特征在于，包括光发射器以及依次布置在所述光发射器发出的光路上的电光调制器和光匀化片，所述电光调制器由单个或者多个电光调制晶体以及若干偏振片和1/4玻片组成，其中多个电光调制晶体在光传播方向上呈串联。


2.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光发射器由单个或者多个光源组成，由驱动模块进行供电驱动。


3.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述电光调制器由调制驱动器进行驱动。


4.根据权利要求2所述的光源，其特征在于，所述光发射器在电光调制光轴方向上辐射一条或者多条光线，多条光线之间相互平行。


5.根据权利要求3所述的光源，其特征在于，所述光发射器辐射的光线具有固定的波长，且其波长成分固定。


6.根据权利要求1所述的光源，其特征在于，所述光发射器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈国卯，徐永奎，王蓉，齐伟，
申请(专利权)人：杭州蓝芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33