CN117949961A - 激光测距***、方法及激光测距传感器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种激光测距***、方法及激光测距传感器，通过激光发射模块向待测对象发射测量光束，分光模块根据包括的多个分光单元，将返回的测量光束分成多束不同光强的输出光，并设置有两个以上的光接收单元用来接收至少两束输出光，微控模块通过接收由光接收单元转换的不同信号强度的电信号，将在预设采样范围内的至少一个电信号作为有效采样信号进行测距计算。通过上述方式，无需用户更改电路硬件或调节偏压，缩短了调试时间，能够满足针对不同距离不同环境下的不同测距对象的灵活测距，实现了高接收动态范围、高实时响应速度等技术效果。

Description

激光测距***、方法及激光测距传感器

技术领域

本申请涉及测量距离技术领域，特别是涉及一种激光测距***、方法及激光测距传感器。

背景技术

激光测距广泛应用于各类场景，涵盖了工业、建筑、物流、汽车、军事等多个领域，可实现精确的测量和定位，提高工作效率和安全性，激光测距的主流技术方案是飞行时间法TOF，即发射端激光器发出激光，碰到目标物体后反射，接收端探测器接收到反射光，计算光程时间得出距离。

目前，激光测距采用单发单收或多发单收的方法实现距离计算，单发或多发指单个或多个激光发射源，单收即一个光探测器APD接收返回光，但是测量场景中存在多种障碍物远近距离不一的常见情况，为了满足远近距离测距信号符合微控制单元的采集标准和信号动态范围的规定，现有技术主要采用以下方案：

1、通过调节光探测器APD的偏置电压即偏压，从而调节光电转换后的输出电流，使得其经过放大电路后的电压大小满足微控制单元对接收信号的采集要求，通常是测量仪器根据目标物的远近，按照软件设计逻辑自行偏压使得接收信号满足要求；

2、在光探测器APD和微控制单元之间增加多个OP放大电路，微控制单元的多个引脚与各个串联的OP放大电路分别连接，当传输近距离测量物的信号时将叠加放大倍数较低的信号作为输入信号，当传输远距离测量物的信号时将叠加放大倍数较大的信号作为输入信号。

现有的技术方案存在以下问题，调节光探测器APD的偏置电压在硬件电路的偏压环节中需要花较长的时间，增加测量耗时；OP放大电路处理信号时会产生相位延时，越多级数的放大电路计算出来的信号延时越高，计算量越大，引起距离校准的繁琐和耗时。

因此，目前急需一套高接收动态范围、高实时响应速度和低相位延时的光信号接收处理方案。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中提出的现有技术接收动态范围低、实时响应速度慢等技术问题，提供一种激光测距***、方法及激光测距传感器。

本申请第一方面提供了一种激光测距***，包括激光发射模块，用于向待测对象发射测量光束；分光模块，位于所述测量光束的返回光路上，用于将所述测量光束分成多束不同光强的输出光，其中所述分光模块包括多个顺序级联的分光单元，每个分光单元设置在上一级分光单元的出射光路上；两个以上的光接收单元，分别位于至少一个所述分光单元的所述输出光的光路上，用于分别将接收的所述输出光的光信号转换为电信号；微控模块，用于接收多个所述电信号，将多个所述电信号中信号值在采样范围内的至少一个所述电信号作为有效采样信号对所述待测对象进行测距计算。

在一个实施例中，光接收单元具有个，当/>时，第/>个光接收单元接收的光强/>；当/>时，第/>个光接收单元接收的光强；当/>时，第/>个光接收单元接收的光强；其中/>为所述测量光束的光强，/>为第/>个所述分光单元的透光率。

在一个实施例中，光接收单元包括第一光接收单元、第二光接收单元、第三光接收单元与第四光接收单元；

所述分光模块包括：

第一分光单元，所述第一分光单元位于所述测量光束的光路上，所述测量光束经所述第一分光单元形成第一透射光和第一反射光，所述第一透射光与所述第一反射光相互垂直，所述第一光接收单元位于所述第一透射光的光路上；第二分光单元，所述第二分光单元位于所述第一反射光的光路上，所述第一反射光经所述第二分光单元形成第二透射光和第二反射光，所述第二透射光与所述第二反射光相互垂直，所述第二光接收单元位于所述第二透射光的光路上；第三分光单元位于所述第二反射光的光路上，所述第三分光单元将所述第二反射光分别通过透射和反射形成第三透射光和第三反射光，所述第三透射光与所述第三反射光相互垂直，所述第三光接收单元位于所述第三透射光的光路上，所述第四光接收单元位于所述第三反射光的光路上。

在一个实施例中，多个所述分光单元为具有不同透光率的多个分光片。

在一个实施例中，多个所述分光片的透光率按照级联顺序逐级递增。

在一个实施例中，激光测距***还包括与所述光接收单元数量对应的多个运放单元；每一运放单元分别与每一所述光接收单元对应，各所述运放单元设置在其对应的所述光接收单元与所述微控模块之间，用于将所述光接收单元输出的电信号进行放大。

在一个实施例中，多个所述运放单元的放大倍数相同。

本申请第二方面提供了一种激光测距传感器，包括上述的激光测距***。

本申请第三方面提供了一种激光测距方法，包括：通过激光发射模块向待测对象发射测量光束；分光模块接收返回的所述测量光束，通过所述分光模块包括的多个分光单元将所述测量光束分成多束不同光强的输出光，并将至少两束所述输出光输出至各自对应的光接收单元；至少两个所述光接收单元将接收的所述输出光的光信号转换为电信号，并分别发送至微控模块；所述微控模块分别获取各个所述输出光的电信号的信号值，将信号值在采样范围内的对应的至少一个电信号作为有效采样信号，并基于所述有效采样信号计算所述待测对象的距离。

在一个实施例中，将信号值在采样范围内的对应的至少一个电信号作为有效采样信号，并基于所述有效采样信号计算所述待测对象的距离，之前还包括：获取个所述输出光中的各个电信号/>，/>；在/>个所述电信号中确定第/>个为目标电信号，；针对所述目标电信号，该电信号的计算方式包括：计算所述目标电信号的电路干扰/>；其中，/>；计算有效采样信号/>；其中，是所述目标电信号，/>是所述目标电信号相较于第/>个电信号/>的参考电信号，所述/>为所述目标电信号的理论电信号，所述/>为其他电信号的理论电信号，第/>个理论电信号/>的计算方式：当/>时，第/>个理论电信号；当/>时，第/>个理论电信号/>；当/>时，第/>个理论电信号/>；其中/>为所述测量光束的光强，/>为电路增益系数，/>为第/>个所述分光单元的透光率。

上述技术方案，通过将测量光束分成多束不同光强的输出光，进一步得到不同信号强度的电信号，将在预设采样范围内的至少一个电信号作为有效采样信号进行测距计算，通过上述方式，无需用户更改电路硬件或调节偏压，缩短了调试时间，能够满足针对不同距离不同环境下的不同测距对象的灵活测距，实现了高接收动态范围、高实时响应速度等技术效果。

附图说明

图1为一个实施例中***架构示意图；

图2为一个实施例中分光模块中各分光单元光路设置示意图；

图3a为一个实施例中相同透光率分光片的透射光强示意图；

图3b为一个实施例中不同透光率的分光片的透射光强示意图；

图4为一个实施例中透光率逐级递增的分光片的透射光强示意图；

图5为一个实施例中信号处理电路示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于已清楚地列出的步骤或单元，而是还可以包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本申请所使用的术语“多个”的含义是两个以上（包括两个），除非另有明确具体的限定。

本申请所使用的术语“第一”、“第二”等是用于对类似的对象作出命名上的区分，但这些对象本身不受这些术语限制，不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系等。应当理解，在不脱离本申请的范围的情况下，这些术语在适当的情况下可以互换。例如，可将“第一子区域”描述为“第二子区域”，且类似地，将“第二子区域”描述为“第一子区域”。

本申请所使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。

激光测距的主流技术方案是飞行时间法TOF，即发射端激光器发出激光，碰到目标物体后反射，接收端探测器接收到反射光，计算光程时间得出距离，但是在实际测量场景中存在多种障碍物远近距离不一的常见情况，当激光器发射功率和用于接收反射光的光电二极管（Avalanche Photodiode;APD）的偏置电压不变时，当测量远距离的测量物时，返回的激光光强较弱，通过APD接收光信号转换为电信号的强度也较低，经过跨阻放大(TIA )、运放(OP)等电路进行信号的转换和放大到微控制单元(Microcontroller Unit;MCU)依然较小，即MCU接收到一个小信号值的电信号，若将该小信号值的电信号作为采样信号进行计算测量，则会将入大量的谐波噪声也作为测量数据，则会影响测量计算的准确度，若提高MCU对采样信号值的预设值，则该小信号值的电信号无法作为测量数据进行测距计算，同样无法得到测量结果。同理，当测量近距离的测量物时，返回的激光光强较强，MCU接收到一大信号值的电信号可能会超出MCU的信号采集区间，导致接受得到正弦信号削去波峰波谷，即“削顶”，为了确保测量计算的准确性，还需要额外加入修正算法。

请参照图1，本实施例公开的一种激光测距传感器包括激光测距***。激光测距***包括激光发射模块10，用于向待测对象发射测量光束；分光模块13，位于所述测量光束的返回光路上，用于将所述测量光束分成多束不同光强的输出光，其中所述分光模块包括多个顺序级联的分光单元，每个分光单元设置在上一级分光单元的出射光路上；两个以上的光接收单元14，分别位于至少一个所述分光单元的所述输出光的光路上，用于分别将接收的所述输出光的光信号转换为电信号；微控模块15，用于接收多个所述电信号，将多个所述电信号中信号值在采样范围内的至少一个所述电信号作为有效采样信号对所述待测对象进行测距计算。

激光发射模块，用来产生激光光源，光源发射的测量光束经过待测对象反射后由其他接收模块依次进行分光、后续的信号转换和放大，最终输入到MCU进行距离计算。

分光模块，包括多个顺序级联的分光单元，分光单元是能将输入的光束通过透射和反射的装置，可以是分光片、分束器、分路器或其他具有相同功能的装置，其中第一级的分光单元位于测量光束的返回光路上，以接收返回的测量光束，同时第一级分光单元将接收到的测量光束通过透射和反射分别形成透射光和反射光，同时下一级即第二级的分光单元可以任意设置在透射光或反射光的光路上，或者，第二级的分光单元具有两个，分别设置在第一级分光单元的透射光和反射光的光路上，因此上述多种设置方式，均需要将下一级的分光单元设置在上一级分光单元形成的光的出射光路上，其中出射光路是指透射光路、反射光路中的至少一个或两个。

光接收单元，本实施例中采用的是光电二极管（Avalanche Photodiode;APD），其至少包括2个及以上，用以分别接收各个分光单元的输出光，并将光信号转换为电信号。

在一个应用场景中，测距***具有2个光接收单元，分光模块中具有1个透光率不为0.5的分光片，分光片将接收到的测量光束通过透射和反射后分别形成了不同光强的透射光和反射光，2个光接收单元分别位于透射光和反射光的光路上，以此将不同光强的输出光转换为不同信号强度的电信号发送给MCU进行测距计算。

在另一个应用场景中，测距***具有2个光接收单元，分光模块中具有2个分光片，其中一个光接收单元位于第一级分光片的反射光路上，第二级分光片位于第一级分光片的透射光的光路上，另一个光接收单元位于第二级分光片的反射光路上。在本应用场景中，由于存在多个级联的分光片，其输出的输出光至少有两束输出光的光强不同，因此对两个分光片的透光率是否相同不做限制，同时由于第二级分光片的透射光没有对应的光接收单元接收，为了避免该透射光对其他模块/单元产生干扰，可在对应光路上设置相关组件吸收该透射光。

在又一个应用场景中，测距***具有4个光接收单元，分光模块中具有1个一级分光片和2个二级分光片，其中2个二级分光片分别位于一级分光片的透射光和反射光的光路上，4个光接收单元，分别位于2个二级分光片各自的透射光和反射光的光路上。

微控模块，即具有计算功能的单片微型计算机，或单片机，在电路中通过多个引脚接收不同输入端输入的信号，由于微控模块能接收的电路信号的范围在0~3.3V左右，因此对光接收单元接收后的光信号转换后的电流信号，还需要进行电流-电压-放大等环节后再输入到微控模块，由于每个光接收单元接收到了不同光强的输出光，各个光接收单元的电流-电压-放大等环节的增益倍数大致相同的情况下，MCU能接收到多个不同信号值的电信号，用户根据测量仪器的参数、测量经验和具体的测量环境，设置有效采样信号的采样范围，将满足该采样范围内的电信号作为有效采样信号进行测距计算，当有多个电信号的信号值在采样范围内时，用户可进一步的选择优选算法如从多个电信号中通过加权平均等方式获得一个有效采样信号，亦可将这多个电信号分别进行测距计算，并将所得的多个测距计算的结果进行综合计算获得测距计算。

在一个实施例中，光接收单元具有个，当/>时，第/>个光接收单元接收的光强/>；当/>时，第/>个光接收单元接收的光强；当/>时，第/>个光接收单元接收的光强；其中/>为所述测量光束的光强，/>为第/>个所述分光单元的透光率。

分光模块中的多个分光单元，在本实施例中，分光单元为按照顺序级联的方式连接，每一级只设有一个分光单元，具体的，第一级分光单元的透射光由第一光接收单元接收，第一级分光单元的反射光由第二级分光片接收后产生透射光和反射光，第二级分光单元产生的透射光由第二光接收单元接收，第二级分光单元产生的反射光由第三级分光单元接收，以此类推，每一级分光单元的透射光均由对应的光接收单元接收，每一级分光单元的反射光均由下一级分光单元接收，直至到最后一级分光单元，其透射光和反射光均分别由相应的光接收单元接收。由此可以得出光接收单元与分光单元的数量关系，即光接收单元的数量比分光单元的数量多出1个。

在光学测量领域，由于APD的感光面有限，为了使返回的散射光更聚集，光能量更集中，通常在测量光束的返回光路上还设置有透镜，用来接收反射后的测量光束，当测量光束穿过该透镜时，透镜把测量光束沿轴向聚焦到APD上，如图2所示，以***设置有3个分光单元和4个光接收单元为例，当光强为的测量光束通过透镜12聚焦在光接收单元141上，在测量光束传递中由透光率为/>分光单元131接收时，透射光1311的光强/>，即同时也是光接收单元141接收到的光强/>，两者大小/>，对应分光单元131的反射光1312的光强/>，反射光1312作为透光率为/>的分光单元132的输入光，通过转换得到的分光单元132的透射光1321的光强/>，即同时也是光接收单元142接收到的光强/>，两者大小/>，对应分光单元132的反射光1322的光强，反射光/>作为透光率为/>的分光单元133的输入光，分光单元133的透射光1331的光强/>，即同时也是光接收单元143接收到的光强/>，两者大小，分光单元133的反射光1332的光强/>，即同时也到的光强/>，两者大小/>。

即

光接收单元141采集到的光信号；

光接收单元142采集到的光信号；

光接收单元143采集到的光信号；

光接收单元144采集到的光信号；

综上，当***具有个光接收单元时，其中任意第/>个光接收单元接收到的信号为：

当时，第/>个光接收单元接收的光强/>；

当时，第/>个光接收单元接收的光强/>；

当时，第/>个光接收单元接收的光强/>；

其中为测量光束的光强，/>为第/>个所述分光单元的透光率。

通过逐级顺序级联且每级仅设立一个分光单元的设置方式，能够减少***的复杂程度和精简***体积，尤其是应用在激光测距传感器中具有突出的实用意义，同时在最后一级的分光片中设置两个光接收单元，再进一步增加接收动态范围的同时，避免了多余的反射光或透射光对***内的光路造成干扰和影响，从而影响***测量精度和稳定性。

在一个实施例中，光接收单元包括第一光接收单元、第二光接收单元、第三光接收单元与第四光接收单元；所述分光模块包括：第一分光单元，所述第一分光单元位于所述测量光束的光路上，所述测量光束经所述第一分光单元形成第一透射光和第一反射光，所述第一透射光与所述第一反射光相互垂直，所述第一光接收单元位于所述第一透射光的光路上；第二分光单元，所述第二分光单元位于所述第一反射光的光路上，所述第一反射光经所述第二分光单元形成第二透射光和第二反射光，所述第二透射光与所述第二反射光相互垂直，所述第二光接收单元位于所述第二透射光的光路上；第三分光单元位于所述第二反射光的光路上，所述第三分光单元将所述第二反射光分别通过透射和反射形成第三透射光和第三反射光，所述第三透射光与所述第三反射光相互垂直，所述第三光接收单元位于所述第三透射光的光路上，所述第四光接收单元位于所述第三反射光的光路上。

本实施例中，共设置有4个光接收单元和3个分别按顺序级联的分光单元，其中分光单元为分光片，光接收单元为光电二极管（APD），如图2所示，聚焦后的测量光束121作为分光片131的输入光，以45°的入射角射向分光片131，分光片131通过透射和反射后，得到两束相互垂直的透射光1311和反射光1312，进一步的反射光1312作为分光片132的输入光同样以45°的入射角射向分光片132，得到两束相互垂直的透射光1321和反射光1322，以同样的入射角设置分光片133的位置，最终得到相互垂直的透射光1331和反射光1332。

通过上述方案的光路设计，能够简化光路设计，纵向拉伸内部结构，符合测距传感器的产品设计思路的同时，多个光接收单元位于同一斜面的水平面上，增加了斜面空间大小，可容纳更大尺寸的电路板，提高了对电路板的适配性。

在一个实施例中，分光单元为具有不同透光率的多个分光片。

以图3a所示为例，6个顺序级联的分光片的透光率均为0.6，每级设有1个透光片，其输出的6个透射光光强曲线如图所示，高光强区间的光强间隔较大，而低光强区间的光强间隔较小，导致接受的光强信号强度跨度太高，动态性一般。

以图3b所示为例，以设置有6个顺序级联的分光片为例，每级设有1个透光片，各个分光片的透光率均不同，输出的6个透射光光强曲线如图3b所示，各个光强信号的间隔范围大致相同，动态性较好，通过设置不同透光率的分光片，得到的不同光强，对应的光接收单元输出的各个光信号强度间隔差距小，各个输出的信号值也能满足测距传感器的针对各种测量环境下的信号输入大小的要求。

在一个实施例中，多个所述分光片的透光率按照级联顺序逐级递增。

如图4所示，6个顺序级联的分光片，每级设有1个透光片，其中每个分光片的透光率从第一级分光片的透光率0.3开始逐级递增，其输出的6个透射光的光强曲线如图4逐次平滑递减，对应的光接收单元输出的各个光信号的连线构成较为平滑的连接线，连续性强的同时，具有较多的可取样信号值，扩大了针对不同测量环境的适配度，提高了***的适配性。

在一个实施例中，激光测距***还包括与所述光接收单元数量对应的多个运放单元；每一运放单元分别与每一所述光接收单元对应，各所述运放单元设置在其对应的所述光接收单元与所述微控模块之间，用于将所述光接收单元输出的电信号进行放大。

在光接收单元和MCU之间，设置有对应的处理电路，通常情况下，光接收单元将接收到的光信号转换为电流信号后输出到跨阻放大(TIA)转换为电压信号，在经过多级或单级的放大电路（OP）放大电压信号，再输出电压信号（ADC）到MCU。

如图5所示，4个光接收单元分即APD1~APD4与MCU之间设置的信号处理电路中，每个信号电路都有且仅设置有一个OP放大电路即可得到对应的电压信号ADC1~ADC4，即每个光信号只经过一个单级放大电路的放大，降低了信号延时的同时，也降低了MCU的计算量，提高计算效率，降低***发热量。

在一个实施例中，多个所述运放单元的放大倍数相同。

4个光接收单元分与MCU之间设置的信号处理电路中，每个信号电路都有且仅设置有一个OP放大电路，且每个放大电路的放大倍数相同，对应的MCU计算补偿算法中引入的计算因素相对单一，可进一步的减少计算量，提高计算效率，降低***发热量。

在一个实施例中，还提供了一种激光测距传感器，包括激光测距***，该***包括实现上述各实施例中的模块或单元。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的激光测距***的激光测距方法。该方法所提供的解决问题的实现方案与上述***中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个激光测距方法实施例中的具体限定可以参见上文中对于激光测距***的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，通过激光发射模块10向待测对象发射测量光束；分光模块13接收返回的所述测量光束，通过所述分光模块13包括的多个分光单元将所述测量光束分成多束不同光强的输出光，并将至少两束所述输出光输出至各自对应的光接收单元14；至少两个所述光接收单元14将接收的所述输出光的光信号转换为电信号，并分别发送至微控模块15；所述微控模块15分别获取各个所述输出光的电信号的信号值，将信号值在采样范围内的对应的至少一个电信号作为有效采样信号，并基于所述有效采样信号计算所述待测对象的距离。

具体的，分光模块基于包括的多个分光单元，将待测对象反射后的测量光束分成多束输出光，其中至少两束输出光分别设置有对应的光接收单元，用于将接收到的输出光分别进行光电信号的转换后分别输出至MCU微控单元，由MCU单元将其中至少一个电信号作为有效采样信号进行测距计算。

在一个实施例中，将信号值在采样范围内的对应的至少一个电信号作为有效采样信号，并基于所述有效采样信号计算所述待测对象的距离，之前还包括：

获取个所述输出光中的各个电信号/>，/>；

在个所述电信号中确定第/>个为目标电信号，/>；

针对所述目标电信号，该电信号的计算方式包括：

计算所述目标电信号的电路干扰；其中，/>；

计算有效采样信号；

其中，是所述目标电信号，/>是所述目标电信号相较于第/>个电信号/>的参考电信号，所述/>为所述目标电信号的理论电信号，所述/>为其他电信号的理论电信号，第/>个理论电信号/>的计算方式：

当时，第/>个理论电信号/>；

当时，第/>个理论电信号/>；

当时，第/>个理论电信号/>；

其中为所述测量光束的光强，/>为电路增益系数，/>为第/>个所述分光单元的透光率。

以具体的应用场景为例，分光模块输出有4个输出光，并分别由对应的光接收单元和对应的处理电路进行光电转换、增益电路增益后发送给MCU控制单元，即MCU接收到共4个电信号，由于光接收单元到MCU之间设置的处理电路对信号处理过程中会对信号造成电路干扰，因此需要计算每一个电信号中包含的电路干扰大小，以计算/>的电路干扰/>为例，从/>中确定/>为目标电信号，将/>作为参考电信号，首先计算/>与/>的理论电信号大小，计算公式为：

当时，第/>个理论电信号/>；

当时，第/>个理论电信号/>；

当时，第/>个理论电信号/>；

即分光模块中的分光单元按照一级一个分光单元，且各个分光单元的透射光作为光接收单元的输入光，;

根据光路设置可推理出，基于光路设置/>相对/>的参考电信号，以此类推，以此计算出/>相对于/>的参考电信号；将上述参考电信号进行加权平均得到/>的电路干扰，其中/>，通过计算出的/>的电路干扰/>，用/>与/>做差值运算，即可得到去除电路干扰后的第一个光接收单元输出的电信号，同理可计算出其他光接收单元输出的电信号，再将上述计算出的电信号进行判断是否在设置的有效采样范围内，将位于有效采样范围内的电信号作为有效采样信号进行测距计算。

通过以上去除电路干扰的方法，增加测量精度的同时，还能在进行测距计算前先去除掉无效信号，精简了输入数据，减少了无效运算，提高了计算效率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种激光测距***，其特征在于，包括：

激光发射模块（10），用于向待测对象发射测量光束；

分光模块（13），位于所述测量光束的返回光路上，用于将所述测量光束分成多束不同光强的输出光，其中所述分光模块包括多个顺序级联的分光单元，每个分光单元设置在上一级分光单元的出射光路上；

两个以上的光接收单元（14），分别位于至少一个所述分光单元的所述输出光的光路上，用于分别将接收的所述输出光的光信号转换为电信号；

微控模块（15），用于接收多个所述电信号，将多个所述电信号中信号值在采样范围内的至少一个所述电信号作为有效采样信号对所述待测对象进行测距计算。

2.根据权利要求1所述的测距***，其特征在于，所述光接收单元具有个，

当时，第/>个光接收单元接收的光强/>；

当时，第/>个光接收单元接收的光强/>；

当时，第/>个光接收单元接收的光强/>；

其中为所述测量光束的光强，/>为第/>个所述分光单元的透光率。

3.根据权利要求1或2所述的测距***，其特征在于，所述光接收单元包括第一光接收单元、第二光接收单元、第三光接收单元与第四光接收单元；

所述分光模块包括：

第一分光单元，所述第一分光单元位于所述测量光束的光路上，所述测量光束经所述第一分光单元形成第一透射光和第一反射光，所述第一透射光与所述第一反射光相互垂直，所述第一光接收单元位于所述第一透射光的光路上；

第二分光单元，所述第二分光单元位于所述第一反射光的光路上，所述第一反射光经所述第二分光单元形成第二透射光和第二反射光，所述第二透射光与所述第二反射光相互垂直，所述第二光接收单元位于所述第二透射光的光路上；

第三分光单元位于所述第二反射光的光路上，所述第三分光单元将所述第二反射光分别通过透射和反射形成第三透射光和第三反射光，所述第三透射光与所述第三反射光相互垂直，所述第三光接收单元位于所述第三透射光的光路上，所述第四光接收单元位于所述第三反射光的光路上。

4.根据权利要求1所述的测距***，其特征在于，多个所述分光单元为具有不同透光率的多个分光片。

5.根据权利要求4所述的测距***，其特征在于，多个所述分光片的透光率按照级联顺序逐级递增。

6.根据权利要求1所述的测距***，其特征在于，所述激光测距***还包括与所述光接收单元数量对应的多个运放单元；每一运放单元分别与每一所述光接收单元对应，各所述运放单元设置在其对应的所述光接收单元与所述微控模块之间，用于将所述光接收单元输出的电信号进行放大。

7.根据权利要求6所述的测距***，其特征在于，多个所述运放单元的放大倍数相同。

8.一种激光测距传感器，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的激光测距***。

9.一种激光测距方法，其特征在于，包括：

通过激光发射模块（10）向待测对象发射测量光束；

分光模块（13）接收返回的所述测量光束，通过所述分光模块（13）包括的多个分光单元将所述测量光束分成多束不同光强的输出光，并将至少两束所述输出光输出至各自对应的光接收单元（14）；

至少两个所述光接收单元（14）将接收的所述输出光的光信号转换为电信号，并分别发送至微控模块（15）；

所述微控模块（15）分别获取各个所述输出光的电信号的信号值，将信号值在采样范围内的对应的至少一个电信号作为有效采样信号，并基于所述有效采样信号计算所述待测对象的距离。

10.根据权利要求9所述的测距方法，其特征在于，所述将信号值在采样范围内的对应的至少一个电信号作为有效采样信号，并基于所述有效采样信号计算所述待测对象的距离，之前还包括：

获取个所述输出光中的各个电信号/> ，/>；

在个所述电信号中确定第/>个为目标电信号，/>；

针对所述目标电信号，该电信号的计算方式包括：

计算所述目标电信号的电路干扰；其中，/>；

计算有效采样信号；

其中，是所述目标电信号，/>是所述目标电信号相较于第/>个电信号/>的参考电信号，所述/>为所述目标电信号的理论电信号，所述/>为其他电信号的理论电信号，第/>个理论电信号/>的计算方式：

当时，第/>个理论电信号/>；

当时，第/>个理论电信号/>；

当时，第/>个理论电信号/>；

其中为所述测量光束的光强，/>为电路增益系数，/>为第/>个所述分光单元的透光率。