一种基于单光子探测器的激光三维成像装置

摘要

本发明公开一种基于单光子探测器的激光三维成像装置，属于光电仪器技术领域。脉冲激光器发出激光脉冲经扫描系统照射被测目标，返回光子由收发同轴光学系统接收，经过光谱滤波器和空间滤波器由双门控单光子探测模块接收并输出到达脉冲，结合激光发射探测和多到达脉冲时间测量得到目标测量点的光子飞行时间。数据处理模块根据三维成像装置位置姿态数据、扫描镜指向数据和光子飞行时间数据进行坐标转换，去噪，并进行三维图像构建、校正，输出可靠的目标三维距离图像数据。本发明解决了现有的激光三维成像装置无法穿透植被和伪装以及远距离作用时难以小型化等问题。

主权项

一种基于单光子探测器的激光三维成像装置，包括位置和姿态测量单元(1)、脉冲激光器(2)、准直镜(3)、发射-接收共用望远镜(4)、发射-接收分光镜(5)、扫描镜(6)、光谱滤波器(7)、组合透镜组(8)、空间滤波器(9)、双门控单光子探测单元(10)、激光发射探测单元(11)、门控信号产生单元(12)、多到达脉冲时间间隔测量单元(13)和数据处理单元14，其特征在于：所述的装置采用双门控单光子探测单元(10)接收激光回波信号；所述的装置的接收光路中在发射-接收分光镜(5)与组合透镜组(8)中间有一光谱滤波器(7)；在组合透镜组(8)与双门控单光子探测单元(10)之间有一空间滤波器(9)；脉冲激光器(2)发出光脉冲经过准直镜(3)后，分为两部分，一部分触发激光发射探测单元生成起始信号，另一部分通过发射-接收分光镜(5)和发射-接收望远镜(4)照射目标并接收返回信号，经过光谱滤波器(7)、组合透镜组(8)和空间滤波器(9)聚焦在双门控单光子探测单元(10)上生成到达信号，起始信号和到达信号进入多到达脉冲时间间隔测量单元(13)得到光子飞行距离数据，该数据结合位置姿态探测单元的位置、姿态数据和扫描镜(6)的指向角度数据一起送入数据处理单元(14)。