一种光学相控阵成像仪制造技术

本发明专利技术涉及一种光学相控阵成像仪，包括：光束发射模块，用于发射扫描光束和赝热光；回波探测模块，用于获取待成像目标的扫描回波信号和光强回波信号；成像模块，用于根据扫描回波信号和光强回波信号，通过鬼成像对待成像目标进行成像；其中，光束发射模块包括若干光束发射单元以实现360

【技术实现步骤摘要】
一种光学相控阵成像仪


[0001]本专利技术属于激光雷达
，具体涉及一种光学相控阵成像仪。

技术介绍

[0002]目前的成像仪都存在体积大、视场范围、需要机械运动、成像分辨率不高等问题，且对于高速运动的物体缺乏精准成像的能力。随着LIDAR技术的发展，光学相控阵技术被越来越多的人关注。因为芯片级的光学相控阵具有体积小、集成度高、扫描速度快、成本低的特点，其在探测成像领域有着非常好的应用前景。但是目前的基于光学相控阵技术的成像仪，很难实现大视场、超高速、高分辨率的成像。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种光学相控阵成像仪。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
[0004]本专利技术提供了一种光学相控阵成像仪，包括：
[0005]光束发射模块，用于发射扫描光束和赝热光；
[0006]回波探测模块，用于获取待成像目标的扫描回波信号和光强回波信号；
[0007]成像模块，用于根据所述扫描回波信号和光强回波信号，通过鬼成像对所述待成像目标进行成像；
[0008]其中，所述光束发射模块包括若干光束发射单元以实现360
°
全视场覆盖，所述光束发射单元包括扫描OPA芯片和成像OPA芯片，所述扫描OPA芯片用于发射扫描光束以实现远场扫描，所述成像OPA芯片用于发射赝热光以实现鬼成像，所述赝热光在空间中的分布是周期性的。
[0009]在本专利技术的一个实施例中，若干所述光束发射单元呈环状分布，且该环状中心设置有一个所述光束发射单元。
[0010]在本专利技术的一个实施例中，所述回波探测模块为面阵探测器。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述成像模块包括速度测量单元和计算成像单元，其中，速度测量单元，用于根据所述扫描回波信号，计算得到所述待成像目标的第一移动速度分量和第二移动速度分量；
[0012]计算成像单元，用于结合所述第一移动速度分量和所述第二移动速度分量，计算得到所述待成像目标的参考光场；根据所述光强回波信号，得到所述待成像目标的信号光场；根据所述参考光场和所述信号光场，利用鬼成像对所述待成像目标进行成像。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，所述第一移动速度分量为所述待成像目标在垂直于光传播方向的平面内的移动速度分量；
[0014]所述第二移动速度分量为所述待成像目标在平行于光传播方向的移动速度分量。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，所述光学相控阵成像仪还包括：
[0016]控制模块，用于成像仪在初始工作状态时，控制所述扫描OPA芯片发射扫描光束以
实现远场扫描，在速度测量完成后，控制所述成像OPA芯片发射赝热光以实现鬼成像。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0018]1.本专利技术的光学相控阵成像仪，设置的光束发射单元中包括扫描OPA芯片和成像OPA芯片，利用扫描OPA芯片发射扫描光束实现远场扫描，利用成像OPA芯片用于发射赝热光实现鬼成像，通过改变扫描OPA芯片和成像OPA芯片中天线阵列的设计，可以增大OPA芯片对应的视场，实现高分辨率三维成像；
[0019]2.本专利技术的光学相控阵成像仪，通过若干光束发射单元排列组成光束发射模块，无需机械运动可以实现360
°
全视场覆盖；
[0020]3.本专利技术的光学相控阵成像仪，能够捕捉快速移动的物体，实现在光场范围内对移动物体的快速成像。
[0021]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
[0022]图1是本专利技术实施例提供的一种光学相控阵成像仪的结构框图；
[0023]图2是本专利技术实施例提供的OPA芯片的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术实施例提供的OPA芯片的不同占空比的天线对相控阵视场的影响结果图；
[0025]图4是本专利技术实施例提供的一种光学相控阵成像仪的成像原理图；
[0026]图5是本专利技术实施例提供的一种光束发射模块的回波探测模块的结构示意图；
[0027]图6是本专利技术实施例提供的一种光束发射模块的结构示意图；
[0028]图7是本专利技术实施例提供的成像OPA芯片输出赝热光场的周期分布仿真结果图；
[0029]图8是本专利技术实施例提供的待成像目标在周期的赝热光场中移动示意图；
[0030]图9是本专利技术实施例提供的另一种光学相控阵成像仪的结构框图；
[0031]图10是本专利技术实施例提供的成像仪的一种实验仿真结果图；
[0032]图11是本专利技术实施例提供的成像仪的一种实验结果图。
具体实施方式
[0033]为了进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对依据本专利技术提出的一种光学相控阵成像仪进行详细说明。
[0034]有关本专利技术的前述及其他
技术实现思路
、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。通过具体实施方式的说明，可对本专利技术为达成预定目的所采取的技术手段及功效进行更加深入且具体地了解，然而所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本专利技术的技术方案加以限制。
[0035]实施例一
[0036]请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种光学相控阵成像仪的结构框图，如图所示，本实施例的光学相控阵成像仪，包括：
[0037]光束发射模块，用于发射扫描光束和赝热光；
[0038]回波探测模块，用于获取待成像目标的扫描回波信号和光强回波信号；
[0039]成像模块，用于根据扫描回波信号和光强回波信号，通过鬼成像对待成像目标进行成像。
[0040]其中，光束发射模块包括若干光束发射单元以实现360
°
全视场覆盖。进一步地，光束发射单元包括扫描OPA芯片和成像OPA芯片，扫描OPA芯片用于发射扫描光束以实现远场扫描，成像OPA芯片用于发射赝热光以实现鬼成像，其中，赝热光在空间中的分布是周期性的。
[0041]在本实施例中，扫描回波信号为扫描光束经过目标后得到的回波信号；光强回波信号为赝热光经过目标后得到的光强信号。
[0042]在本实施例中，光束发射单元由两块OPA芯片(扫描OPA芯片和成像OPA芯片)构成，其中一块用于扫描，另一块用于成像，两块OPA芯片均由包括若干天线，若干天线呈阵列排列，需要说明的是两块OPA芯片的天线阵列结构参数不同。
[0043]请参见图2，图2是本专利技术实施例提供的OPA芯片的结构示意图，具体地，在本实施例中，扫描OPA芯片包括若干呈阵列排列的第一天线，其中，通过增大第一天线尺寸(a
x
和a
y
)与相邻第一天线之间间距(d
x
和d
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光学相控阵成像仪，其特征在于，包括：光束发射模块，用于发射扫描光束和赝热光；回波探测模块，用于获取待成像目标的扫描回波信号和光强回波信号；成像模块，用于根据所述扫描回波信号和光强回波信号，通过鬼成像对所述待成像目标进行成像；其中，所述光束发射模块包括若干光束发射单元以实现360
°
全视场覆盖，所述光束发射单元包括扫描OPA芯片和成像OPA芯片，所述扫描OPA芯片用于发射扫描光束以实现远场扫描，所述成像OPA芯片用于发射赝热光以实现鬼成像，所述赝热光在空间中的分布是周期性的。2.根据权利要求1所述的光学相控阵成像仪，其特征在于，若干所述光束发射单元呈环状分布，且该环状中心设置有一个所述光束发射单元。3.根据权利要求1所述的光学相控阵成像仪，其特征在于，所述回波探测模块为面阵探测器。4.根据权利要求1所述的光学相控阵成像仪，其特征在于，所述成像模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王子豪，廖家莉，孙艳玲，范华庆，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：