[发明专利]一种非扫描激光成像系统及方法

权利要求书

1.一种非扫描激光成像系统，包括：时序控制器(1)、脉冲激光器(2)、分光器(3)、发射光学系统(4)、单点探测器(5)、单路放大器(6)、接收光学系统(7)、面阵探测器(8)、处理器(13)和显示器(14)，

其特征在于：

所述非扫描激光成像系统还包括：可控放大器(9)、延时器(10)、选通器(11)和加法器(12)；

其中所述时序控制器(1)包含一个输入端口和多个输出端口，唯一的输入端口与所述单路放大器(6)相连，一个输出端口与所述脉冲激光器(2)相连，另一个输出端口与所述处理器(13)相连，一组输出端口与所述可控放大器(9)相连，另一组输出端口与所述选通器(11)相连；

其中所述面阵探测器(8)、所述可控放大器(9)、所述延时器(10)、所述选通器(11)、所述加法器(12)与所述处理器(13)按照端口一对一连接的方式依次连接；所述可控放大器(9)用于实现对信号的向后选通放大，所述选通器(11)用于实现对信号的向前选通，所述可控放大器(9)和所述选通器(11)两者合作共同实现对信号的选通，所述延时器(10)用于实现对信号的延时，所述可控放大器(9)、所述延时器(10)和所述选通器(11)三者合作共同实现对信号的选通延时，所述加法器(12)用于将选通延时后的并行信号变为互不干扰的串行信号。

2.根据权利要求1所述的非扫描激光成像系统，其特征在于：所述可控放大器(9)、所述延时器(10)和所述选通器(11)的输入端口和输出端口的数量与所述面阵探测器(8)的像素数量相同；所述加法器(12)的输入端口的数量与所述面阵探测器(8)的像素数量相同，但输出端口的数量与所述处理器的输入端口的数量相同，是所述面阵探测器(8)的像素数量的整数分之一。

3.根据权利要求1所述的非扫描激光成像系统，其特征在于：所述可控放大器(9)是由数个小面阵放大器组成的大面阵放大器，将来自于所述面阵探测器(8)的并行电信号同时进行放大，每个小面阵放大器的初始状态为不工作，当接收到来自于所述时序控制器(1)的控制信号后才开始工作，当控制信号结束后随即停止工作，以实现对输入信号的向后选通放大。

4.根据权利要求1所述的非扫描激光成像系统，其特征在于：所述延时器(10)是由数个小面阵延时器组成的大面阵延时器，将来自于所述可控放大器(9)的并行电信号同时进行延时，且不同的小面阵延时器具有不同的延时时长，其延时时长成整数倍关系，但在每一个小面阵延时器内部每一个通路的延时时长相同。

5.根据权利要求1所述的非扫描激光成像系统，其特征在于：所述选通器(11)是由数个小面阵选通器组成的大面阵选通器，对来自于所述延时器(10)的并行电信号进行选通：即在不同的时刻允许不同的电信号通过，每个小面阵选通器初始状态为允许所有信号通过，当接收到来自于时序控制器的控制信号后通路断开，因为不同的小面阵选通器接收到控制信号的时刻不同，所以不同的小面阵选通器具有不同的断开时刻，断开时刻可以精确控制，以实现对输入信号的向前选通，即只有某一时刻之前的电信号能够通过，且不同的小面阵选通器接收到控制信号的时刻间隔与延时器的延时时长相同。

6.根据权利要求1所述的非扫描激光成像系统，其特征在于：所述加法器(12)将来自于不同选通器的并行电信号相加形成串行电信号，原本同一时刻的多束并行电信号在可控放大器和选通器的选通作用和延时器的延时作用下，变成多束交错但互不重叠的并行电信号，这些并行电信号在加法器的作用下形成不含干扰信号的串行电信号。

7.一种非扫描激光成像方法，包括步骤：

S1：脉冲激光器在接收到来自于时序控制器的控制信号后发射脉冲激光束，脉冲激光束被分光器分为两束，一束经发射光学系统扩束整形后照射至目标，另一束直接照射至单点探测器；

S2：脉冲激光束经单点探测器的光电转换和单路放大器的电信号放大后到达时序控制器；

S3：时序控制器在接收到该信号后，首先向可控放大器和处理器同时发送控制信号，然后以固定的延时间隔分别向不同的小面阵选通器发送控制信号；

S4：经目标反射的激光回波信号被接收光学系统接收后成像于面阵探测器上，面阵探测器通过光电转换将光信号转变为一系列并行的电信号；

S5：这些并行的电信号经过可控放大器的向后选通放大、延时器的延时、选通器的向前选通和加法器的合束后变成一系列不含干扰的串行电信号；

S6：串行电信号经处理器的处理后，可以得到所有像素点的强度信息和距离信息，最终这些信息被显示在显示器上。