CN109444914A - 一种非扫描激光成像系统及方法 - Google Patents

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CN109444914A CN201811137425.1A CN201811137425A CN109444914A CN 109444914 A CN109444914 A CN 109444914A CN 201811137425 A CN201811137425 A CN 201811137425A CN 109444914 A CN109444914 A CN 109444914A
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Abstract

本发明公开一种非扫描激光成像系统，包括：时序控制器、脉冲激光器、分光器、发射光学系统、单点探测器、单路放大器、接收光学系统、面阵探测器、可控放大器、延时器、选通器、加法器、处理器和显示器。其中，可控放大器用于实现对输入信号的向后选通放大，延时器用于实现对输入信号的延时，选通器用于实现对输入信号的向前选通，可控放大器、延时器和选通器共同合作实现了对输入信号的选通延时。此外，还公开一种非扫描激光成像方法。本发明利用选通延时机制将并行的脉冲电信号转变为不含干扰的串行脉冲电信号，提高了激光成像系统的并行信号处理能力，实现了大像素数量的非扫描激光成像。

Description

一种非扫描激光成像系统及方法
技术领域
本发明涉及一种非扫描激光成像系统及方法，具体而言，本发明涉及一种基于选通延时机制的非扫描激光成像系统及方法，属于光电成像技术领域。
背景技术
激光成像雷达是一种利用激光回波探测目标位置和形状的电子设备，具有极高的空域和时域分辨能力，其既能采集目标的强度图像又能采集目标的距离图像，已经被广泛的应用于目标探测、跟踪和识别等技术领域。激光成像雷达一般可以分为扫描成像体制和非扫描成像体制，扫描成像体制具有成像精度高、测量范围远和成像像素数量多等优点，但存在成像帧频低、机构复杂和高速运动下成像畸变大等缺点；非扫描成像体制可以避免以上这些缺点正逐步成为主流成像体制，但却存在成像像素数量少的问题。
非扫描激光成像雷达一般采用面光源照明，激光回波信号由一个置于接收光学系统像平面上的二维面阵探测器接收，首先探测器将光信号转换成电信号，然后放大器将电信号放大后，送至后端处理电路进行处理，最终得到目标的强度图像和距离图像。在非扫描激光成像雷达的面阵探测器上，每一个像素点都需要有一个放大器和处理电路与之相对应。因此，在非扫描激光成像雷达中，为了获得大像素成像能力，就需要获得拥有大像素数量的面阵探测器、配套放大器和处理电路。随着半导体器件工艺水平的不断发展，获得拥有大像素数量的面阵探测器和配套放大器逐步成为可能，但是要获得拥有如此大规模并行信号处理能力的处理电路是不现实的。因此，如何获得大规模并行信号处理能力成为激光成像雷达研究领域的研究热点。
为了获得大规模并行信号处理能力，一种行之有效的解决方法就是通过延时机制将并行信号转变为串行信号进行处理。在中国发明专利CN106154286B中，利用不同长度的电缆将并行的脉冲电信号分别延时不同的时间长度，并利用加法电路将延时后的并行电信号变为串行电信号进行处理，提高了激光成像雷达的并行信号处理能力。然而，上述发明专利生成的串行脉冲电信号含有丰富的干扰信号。
发明内容
本发明的目的是解决非扫描激光成像雷达无法获得大规模并行信号处理能力的问题，针对现有技术中的上述不足，本发明提出一种创新的基于选通延时机制的非扫描激光成像系统及方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一方面，本发明提供一种非扫描激光成像系统，包括：时序控制器、脉冲激光器、分光器、发射光学系统、单点探测器、单路放大器、接收光学系统、面阵探测器、处理器和显示器，
其特征在于：
所述非扫描激光成像系统还包括：可控放大器、延时器、选通器和加法器；
所述时序控制器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相连，一个输出端口与所述脉冲激光器相连，另一个输出端口与所述处理器相连，一组输出端口与所述可控放大器相连，另一组输出端口与所述选通器相连；
其中所述面阵探测器、所述可控放大器、所述延时器、所述选通器、所述加法器与所述处理器按照端口一对一连接的方式依次连接；所述可控放大器用于实现对信号的向后选通放大，所述选通器用于实现对信号的向前选通，所述可控放大器和所述选通器两者合作共同实现对信号的选通，所述延时器用于实现对信号的延时，所述可控放大器、所述延时器和所述选通器三者合作共同实现对信号的选通延时，所述加法器用于将选通延时后的并行信号变为互不干扰的串行信号。
其中，所述可控放大器、所述延时器和所述选通器的输入端口和输出端口的数量与所述面阵探测器的像素数量相同；所述加法器的输入端口的数量与所述面阵探测器的像素数量相同，但输出端口的数量与所述处理器的输入端口的数量相同，是所述面阵探测器的像素数量的整数分之一。
其中，所述可控放大器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，即只针对某一时刻后的微弱电信号进行放大。
其中，所述延时器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。
其中，所述选通器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。
其中，所述加法器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选通作用(可控放大器和选通器)和延时作用(延时器)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，如果加法器前面有N个选通器，那么加法器输入端口的数量是输出端口数量的N倍。
另一方面，本发明提供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。
本发明通过选通延时机制将并行电信号转变为串行电信号进行处理，提高了激光成像雷达的并行信号处理能力。与基于条纹管探测机理的中国发明专利CN106154286B不同，本发明是一种基于面阵探测器探测机理的结构，引入可控放大器和选通器，包含延时和选通两个过程，从而可以生成不含干扰的串行脉冲电信号。因此，本发明利用选通延时机制将并行的脉冲电信号转变为不含干扰的串行脉冲电信号，提高了激光成像雷达的并行信号处理能力，实现了大像素数量的非扫描激光成像。
附图说明
在下文中将参照附图更完全地描述本发明的一些示例实施例；然而，本发明可以以不同的形式体现，不应当被认为限于本文所提出的实施例。相反，附图与说明书一起例示本发明的一些示例实施例，并用于解释本发明的原理和方面。
在图中，为了例示清楚，尺寸可能被夸大。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。
图1为根据本发明优选实施例的一种基于选通延时机制的非扫描激光成像系统的结构示意图；
其中：1-时序控制器，2-脉冲激光器，3-分光器，4-发射光学系统，5-单点探测器，6-单路放大器，7-接收光学系统，8-面阵探测器，9-可控放大器，10-延时器，11-选通器，12-加法器，13-处理器，14-显示器；
图2为根据本发明优选实施例的在一个成像周期内时序控制信号的时序分布；
图3为根据本发明优选实施例的不同器件的三路输出电信号的模拟图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，本发明的某些示例性实施例简单地通过例示的方式被示出和描述。如本领域技术人员将认识到的那样，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。因此，图和描述将被视为在本质上是例示性的，而不是限制性的。
下面结合附图对本发明做进一步说明。
图1示意性示出根据本发明优选实施例的一种创新的基于选通延时机制的非扫描激光成像系统。如图1中所示，该系统包括：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、可控放大器9、延时器10、选通器11、加法器12、处理器13和显示器14。
时序控制器1包含1个输入端口和多个输出端口，唯一的输入端口与单路放大器6相连，一个输出端口与脉冲激光器2相连，另一个输出端口与处理器13相连，还有两组输出端口分别与可控放大器和选通器相连，一组输出端口与可控放大器9相连，另一组输出端口与选通器11相连。在图1所示的具体实施例中，时序控制器1是一块FPGA板卡，包含1个输入端口和8个输出端口，输入输出均为脉冲信号，脉冲信号低电平为0V，高电平为3.3V，唯一的输入端口接单路放大器6，第1-3路输出端口接面阵探测器8，第4-6路输出端口接选通器11，第7路输出端口接处理器13，第8路输出端口接脉冲激光器2。
脉冲激光器2是一个绿光固体激光器，可以在接收到来自于时序控制器的控制信号后，发射纳秒级别的激光脉冲光束，例如，波长为532nm，脉宽为5ns，重频为100Hz的脉冲激光束。
分光器3可以将脉冲激光器2照射到其表面的激光束按照能量分成比例不同的两部分，一部分发生镜面反射，一部分发生透射。例如，分光器3是一个针对532nm激光的分光片，可以使5％的激光能量反射，95％的激光能量透射。
发射光学系统4为由多片镜片组成的凸透镜系统，可以调整发射激光束的发散角和光强均匀度，且每片镜头表面均镀有532nm的增透膜。
单点探测器5为光电转换器件，可以探测从分光器3上反射的脉冲激光束，并将转换成的电信号传递给单路放大器6。例如，单点探测器5为APD单点探测器，其峰值响应波长在可见光波段，工作带宽大于800MHz。
单路放大器6为电信号放大器，可以将来自于单点探测器5的微弱电信号进行放大，并将放大后的电信号送至时序控制器1。例如，单路放大器6为高带宽放大电路，其工作带宽大于800MHz。
接收光学系统7为长焦大孔径的望远系统，可以对目标物进行无畸变成像。例如，接收光学系统7为折反式望远接收光学系统，其由多片镜头组成，每片镜片表面均镀有532nm的增透膜。
面阵探测器8为面阵式光电转换器件，可以将成像在其表面的光学像转换为一系列并行的电信号，并传递给可控放大器9。如图1所示，面阵探测器8是一种具有9×8像素排布的APD面阵探测器，其峰值响应波长在可见光波段，工作带宽大于800MHz，8-1、8-2和8-3分别为该面阵探测器的三个子部分。
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，其可以将来自于面阵探测器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选通，即只针对某一时间段内的微弱电信号进行放大，但可控放大器9无法精确地控制停止工作时刻，所以仅选择可控放大器的起始工作时刻作为输入信号的选通起始时刻(即向后选通放大)。如图1所示，可控放大器9是由三个3×8排布的放大器芯片阵列组成的高宽带放大电路，三个放大器芯片阵列分别为9-1、9-2和9-3，其工作带宽大于800MHz，且可以通过外部脉冲控制信号精确控制其起始工作时刻。
延时器10是由数个小面阵延时器组成的大面阵延时器，组成延时器10的小面阵延时器的数量与组成可控放大器9的小面阵放大器的数量相同，延时器10可以将来自于可控放大器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。如图1所示，延时器10是由三个3×8排布的延时芯片阵列组成的延时电路，三个延时芯片阵列分别为10-1、10-2和10-3，其最小延时时间间隔小于0.1ns。
选通器11是由数个小面阵选通器组成的大面阵选通器，小面阵选通器的数量与组成可控放大器的小面阵放大器的数量相同，选通器可以对来自于延时器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，所以选择将不同选通器的断开时刻作为不同输入信号的选通终止时刻(即向前选通)，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。如图1所示，选通器11是由三个3×8排布的开关芯片阵列组成的开关电路，三个开关芯片阵列分别为11-1、11-2和11-3，其正常工作状态为导通，一旦接收到触发信号，则变为断开，可以通过外部脉冲控制信号精确控制其断开时刻。
加法器12可以将来自于不同选通器的并行电信号相加形成串行电信号，并传递给处理器，原本同一时刻的多束并行电信号在选通作用(可控放大器和选通器)和延时作用(延时器)下，变成多束交错但互不重叠的并行电信号，最终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，如果加法器前面有N个小面阵选通器，那么加法器的输入端口的数量是输出端口数量的N倍。在图1的实施例中，加法器12是由一个3×8排布的加法器芯片阵列组成的加法电路，其输入端口包含9×8个端口，输出端口包含3×8个端口。
处理器13是一个面阵处理器，其可以并行的处理每一路电信号，计算得到每一路电信号中电脉冲的强度和出现时刻，利用这些强度值和时刻值进行算法处理可以得到目标的强度像和距离像，其计时的起始时刻是接收到来自于时序控制器的控制信号的时刻，最终的强度像和距离像被传递给显示器。在图1的实施例中，处理器13是一块具有3×8个输入端口的FPGA芯片，具有计时功能，能够提取每一路电信号中电脉冲的峰值电压和出现时刻。
显示器14用于实时显示来自于处理器的强度像和距离像，其最大刷新帧频需大于成像系统的成像帧频。显示器14是一个普通液晶显示屏，可以将来自于处理器的视频信号进行显示。
工作过程为：脉冲激光器2在接收到来自于时序控制器1的控制信号后，发射波长为532nm的脉冲激光束，脉冲激光束被分光片3分为两束，一束经发射光学系统4扩束后照射至目标，另一束直接照射至APD单点探测器5；该脉冲激光束经APD单点探测器5的光电转换和单路放大器6的电信号放大后到达时序控制器1；时序控制器1在接收到该信号后，首先向三块3×8的放大器芯片阵列9和处理器13同时发送控制信号，然后以固定的延时间隔分别向三块3×8的开关芯片阵列11发送控制信号；经目标反射的激光回波信号被接收光学系统7接收后成像于9×8的APD面阵探测器8上，该APD面阵探测器8通过光电转换将光信号转变为一系列并行的电信号；这些并行的电信号经过三块3×8放大器芯片阵列9的向后选通放大、三块3×8延时器芯片阵列10的延时、三块3×8开关芯片阵列11的向前选通和一块3×8加法器芯片阵列12的合束后变成3×8的个串行的电信号；这些串行的电信号经处理器13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14上。
工作原理：
本激光成像系统的重要原理之一是选通延时机理。所谓选通延时，即对信号进行选通和延时处理，选通是指将原本在整个时间维度上有效的信号变为从某个时刻至另外一个时刻有效的信号，本发明是通过可控放大器的向后选通(决定第一个时刻/起始时刻)和选通器的向前选通(决定第二个时刻/终止时刻)实现对信号的选通；延时是指将原来的信号在整个时间维度上向后平移一段时间，本发明是通过延时器实现对信号的延时。在本发明中既不能单独通过可控放大器实现对信号的选通，也不能单独通过选通器实现对信号的选通，原因是这两个器件均不能同时精确地控制其起始和终止工作时刻，只能相互搭配实现选通功能。为了实现该功能，不同选通器接收到控制信号的时刻间隔必须与延时器的延时时长相同。
下面结合优选实施例对选通延时机理做进一步说明
图2为优选实施例中在一个成像周期内时序控制信号的时序分布，其中，t00为时序控制器接收到单路放大器的放大信号的时刻，t0为时序控制器向三块放大器芯片阵列和处理器发送控制信号的时刻，t4为时序控制器向第一块开关芯片阵列发送控制信号的时刻，t6为时序控制器向第二块开关芯片阵列发送控制信号的时刻，t8为时序控制器向第三块开关芯片阵列发送控制信号的时刻，Δt0为时序控制器内部的可控延时时长，Δt为每一路信号的选通时长。图3为在其成像过程中不同器件的三路输出电信号的模拟图，其中，t00、t0、t4、t6、t8、Δt0和Δt的物理意义与图2中的物理意义相同，t1、t2和t3分别为三个放大器芯片阵列输出的单路电信号的有用电脉冲的峰值时刻，t5为t2延时Δt后的时刻，t7为t3延时Δt后的时刻，Δt1、Δt2和Δt3分别为三个放大器芯片阵列输出的单路电信号的有用电脉冲的峰值时刻与t0时刻的时间间隔。在图2中，最左边的信号为时序控制器向脉冲激光器发送的控制信号，在图3中，⑧所示的是面阵探测器的三路输出信号，其在整个时间维度上均有效。在图2中，t00时刻的控制信号是单路放大器向时序控制器发送的控制信号。当时序控制器接收到t00时刻的控制信号后，在t0时刻向三个可控放大器和处理器同时发送控制信号。在可控放大器接收到该控制信号后将会立即开始工作，在t0时刻之前的信号不会被放大，只有t0时刻之后的信号才会被放大，以实现对信号的向后选通。在图3的可控放大器输出图中，可以明显看到这一现象，t0时刻之前的信号均未被放大。当处理器接收到该控制信号后将会开始计时工作。所有信号经过延时器后会发生不同时长的延时，从图3中可以看到，9-1→10-1没有延时，9-2→10-2具有Δt的延时，9-3→10-3具有2Δt的延时。在图2中的t4、t6、t8时刻，时序控制器分别向三个选通器发送控制信号，在选通器接收到这个控制信号后立即中断连接通路，以实现对信号的向前选通，且t0与t4、t4与t6、t6与t8之间的时刻间隔与延时器的延时时长完全相同，均为Δt。从图3中可以看到这一现象，在11-1的输出信号中，t4时刻之后的信号消失，在11-2的输出信号中，t6时刻之后的信号消失，在11-3的输出信号中，t8时刻之后的信号消失。所有并行的信号经过加法器之后会合并成一个串行的信号，如图3所示，为加法器所输出的信号，其成功的将原本出现在同一个时间段内的有用信号变为在时间序列上串行排布的有用信号，且不同时间段内的信号之间不会相互串扰。如果仅仅有延时过程而没有选通过程，则不同时间段内的信号在串行排布时会相互影响，造成干扰。
本发明利用可控放大器的分时放大实现了电信号的向后选通放大，利用延时器实现了不同电信号的不同延时，利用选通器实现了电信号的向前选通，最终实现了电信号的选通延时，成功地将并行的脉冲电信号转变为不含干扰的串行脉冲电信号，提高了激光成像雷达的并行信号处理能力，实现了大像素数量的非扫描激光成像。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

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。
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