激光雷达光源、深度相机、激光雷达、距离测量方法技术

本申请属于深度测距技术领域，具体涉及一种激光雷达光源、深度相机、激光雷达、距离测量方法。激光雷达光源包括：光发射器、依次布置在所述光发射器发出的光路上的一个或多个声光调制器和光匀化片、与所述光发射器连接的MOSFET开关，多个声光调制器在光路上串行联接。本申请的FMCW激光雷达光源，通过利用声光效应，合理设置声光调制电压和波形，实现光源啁啾波波形调制；实现难度较低，能够有效降低调制过程中产生的高次谐波现象，提高了测距准确性。确性。确性。

【技术实现步骤摘要】
激光雷达光源、深度相机、激光雷达、距离测量方法


[0001]本申请属于深度测距
，具体涉及一种基于声光调制的FMCW激光雷达光源。

技术介绍

[0002]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。在现有的激光雷达技术中，频率调制连续波(Frequency Modulated Continuous Wave，FMCW)体制的激光雷达相比于传统的飞行时间激光雷达具有分辨力高、测量准确度高的特点。
[0003]现有FMCW调制大多采用内调制方式，采用光参量放大器(Optical Parametric Amplifier，OPA)产生，但其成本高昂，体积庞大使用不便；也可通过对光源的供电部分进行调制，但在调制波形中会引入高次谐波，从而导致测距和测速不准。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本申请提供一种基于声光调制的FMCW激光雷达光源、深度相机、激光雷达、距离测量方法。
[0006](二)技术方案
[0007]为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
[0008]第一方面，本申请实施例提供一种基于声光调制的FMCW激光雷达光源，该光源包括：光发射器、依次布置在所述光发射器发出的光路上的一个或多个声光调制器和光匀化片、与所述光发射器连接的金属
‑
氧化物半导体场效应晶体管(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor,MOSFET)开关，多个声光调制器在光路上串行联接。
[0009]可选地，声光调制器还包括调制驱动器，所述调制驱动器采用变压器进行驱动电平转化，用于驱动所述声光调制器进行光波调制。
[0010]可选地，所述调制驱动器的驱动频率等于所述声光调制器的谐振频率。
[0011]可选地，所述光发射器包括一个连续光源、用于供电并驱动所述连续光源的驱动器、用于对激光进行初级平行度校准的准直透镜。
[0012]可选地，所述光发射器在声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。
[0013]第二方面，本申请实施例提供一种深度相机，包括：
[0014]发射装置，用于通过如第一方面任一项所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源向目标对象投射啁啾光信号；
[0015]接收装置，用于接收经所述目标对象反射得到的回波光信号；
[0016]控制装置，分别与所述发射装置和所述接收装置连接，用于基于所述啁啾光信号
和所述回波光信号的频率差得到所述目标对象的深度信息。
[0017]第三方面，本申请实施例提供一种激光雷达，包括：
[0018]发射单元，用于通过如第一方面中任一项所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源向目标对象投射啁啾光信号；
[0019]接收单元，用于接收经所述目标对象反射得到的回波光信号；
[0020]控制单元，分别与所述发射单元和所述接收单元连接，用于基于所述啁啾光信号和所述回波光信号的频率差得到所述目标对象的距离信息。
[0021]可选地，激光发射器为发射波长850nm、功耗500mW的连续激光器。
[0022]第四方面，本申请实施例提供一种基于FMCW激光雷达光源的距离测量方法，用于激光雷达或深度相机中，该方法包括：
[0023]通过如第一方面中任一项所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源向目标对象投射啁啾光信号；
[0024]接收经所述目标对象反射得到的回波光信号；
[0025]基于所述啁啾光信号和所述回波光信号的频率差得到所述目标对象的距离信息。
[0026]可选地，基于所述啁啾光信号和所述回波光信号的频率差得到所述目标对象的距离信息，包括：
[0027]基于所述啁啾光信号和所述回波光信号的频率差，通过以下公式计算所述啁啾光信号和所述回波光信号的时间间隔；
[0028][0029]其中，Δω为频率差，ω0为中心啁啾频率，b为频率和时间的演化斜率；
[0030]基于所述时间间隔，通过以下公式计算得到所述目标对象的距离：
[0031][0032]其中，d为距离，c为光速。
[0033](三)有益效果
[0034]本申请的有益效果是：本申请提出了一种基于声光调制的FMCW激光雷达光源、深度相机、激光雷达、距离测量方法。基于声光调制的FMCW激光雷达光源包括：光发射器、依次布置在所述光发射器发出的光路上的一个或多个声光调制器和光匀化片、与所述光发射器连接的MOSFET开关，多个声光调制器在光路上串行联接。本申请的FMCW激光雷达光源，通过利用声光效应，合理设置声光调制电压和波形，实现光源啁啾波调制；不仅大大降低工艺难度和生产成本，还能够有效降低调制过程中产生的高次谐波现象对器件正常工作的影响，提高测距准确性。
附图说明
[0035]本申请借助于以下附图进行描述：
[0036]图1为本申请一个实施例中的基于声光调制的FMCW激光雷达光源结构示意图；
[0037]图2为本申请一个实施例中的基于声光调制的FMCW激光雷达光源发射的啁啾波包的主要特性曲线图；
[0038]图3为本申请一个实施例中的压电换能器的调制驱动原理示意图；
[0039]图4为本申请一个实施例中的基于声光调制的FMCW激光雷达光源测量原理图；
[0040]图5为本申请又一个实施例中的深度相机结构示意图；
[0041]图6为本申请再一个实施例中的激光雷达结构示意图；
[0042]图7为本申请另一个实施例中的基于FMCW激光雷达光源的距离测量方法流程示意图；
[0043]图8为本申请另一个实施例中的基于FMCW激光雷达光源发射啁啾波包和回波啁啾波包时频关系图。
[0044]附图标记说明：
[0045]1‑
光发射器，2
‑
声光调制器，3
‑
光匀化片，4
‑
MOSFET开关；
[0046]11
‑
发射装置，12
‑
接收装置，控制装置13；
[0047]21
‑
发射单元，22
‑
接收单元，控制单元23。
具体实施方式
[0048]为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。可以理解的是，以下所描述的具体的实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合；为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。
[0049]本申请提供一种基于声光调制的FMCW激光雷达光源、深度相机、激光雷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声光调制的FMCW激光雷达光源，其特征在于，该光源包括：光发射器、依次布置在所述光发射器发出的光路上的一个或多个声光调制器和光匀化片、与所述光发射器连接的MOSFET开关，多个声光调制器在光路上串行联接。2.根据权利要求1所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源，其特征在于，声光调制器还包括调制驱动器，所述调制驱动器采用变压器进行驱动电平转化，用于驱动所述声光调制器进行光波调制。3.根据权利要求2所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源，其特征在于，所述调制驱动器的驱动频率等于所述声光调制器的谐振频率。4.根据权利要求1所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源，其特征在于，所述光发射器包括一个连续光源、用于供电并驱动所述连续光源的驱动器、用于对激光进行初级平行度校准的准直透镜。5.根据权利要求4所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源，其特征在于，所述光发射器在声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。6.一种深度相机，其特征在于，包括：发射装置，用于通过如权利要求1
‑
5中任一项所述的基于声光调制的FMCW激光雷达光源向目标对象投射啁啾光信号；接收装置，用于接收经所述目标对象反射得到的回波光信号；控制装置，分别与所述发射装置和所述接收装置连接，用于基于所述啁啾光信号和所述回波光信号的频率差得到所述目标对象的深度信息。7.一种激光...

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