專利名稱：多光束光學(xué)距離傳感器和自推進(jìn)清潔器和空調(diào)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多光束光學(xué)距離傳感器，例如，涉及通過檢測測量物體是否出現(xiàn)在一定范圍內(nèi)，來檢測要測量的測量物體的方向和距離的多光束光學(xué)距離傳感器。
背景技術(shù)：
通常，如圖7A-7C所示，多光束光學(xué)距離傳感器(optical range sensor)包括多個(gè)光發(fā)射元件114和數(shù)量與多個(gè)光發(fā)射元件114相等的光發(fā)射側(cè)透鏡115(參見JP H09-203631A)。
從光發(fā)射元件114輸出的光經(jīng)過光發(fā)射側(cè)透鏡115被檢測物體反射，所得到的反射光被光接收側(cè)透鏡116會(huì)聚，在用作位置檢測元件的光接收元件117上形成點(diǎn)。這里應(yīng)該指出，光接收側(cè)透鏡116包括一個(gè)環(huán)形透鏡(toroidallens)，光接收元件117也包括一個(gè)元件。
因此，當(dāng)多個(gè)光發(fā)射元件114的每個(gè)元件逐一地以各自平移的定時(shí)發(fā)射光時(shí)，光接收元件117的輸出信號與每個(gè)光發(fā)射元件114的光發(fā)射定時(shí)同步地被讀取，從而通過相應(yīng)于每個(gè)光發(fā)射元件114的光發(fā)射定時(shí)從光接收元件117獲得的輸出信號，能夠檢測到檢測物體的方向以及到檢測物體的距離。
對于這種現(xiàn)有技術(shù)的多光束光學(xué)距離傳感器，其包括多個(gè)光發(fā)射元件114和多個(gè)光發(fā)射側(cè)透鏡115，需要允許較大的空間用于光發(fā)射側(cè)。由于這個(gè)原因，傳感器整個(gè)尺寸大。
此外，因?yàn)槎鄠€(gè)光發(fā)射元件114逐一地以延遲的定時(shí)，并且在光接收側(cè)的光接收元件117的信號與該定時(shí)同步地被讀取，所以為了在較寬范圍上檢測到檢測物體的存在，光發(fā)射元件114都必須按順序發(fā)光，要花較長的時(shí)間檢測物體的方向和距離。
另外，在現(xiàn)有技術(shù)的示例中，發(fā)射的每束光束沿其規(guī)定方向掃描。在這種情況下，當(dāng)試圖增加沿另一方向掃描的發(fā)射光束，例如以便沿垂直于上述掃描方向的方向檢測時(shí)，必須如前所述添加相同數(shù)目的光發(fā)射元件和光接收側(cè)透鏡，還要在接收側(cè)增加光接收元件117和光接收側(cè)透鏡116。由于這個(gè)原因，傳感器整個(gè)尺寸變大，因此，不太切合實(shí)際。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠減小尺寸并縮短檢測時(shí)間的多光束光學(xué)距離傳感器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種多光束光學(xué)距離傳感器，包括光發(fā)射元件；衍射光柵，用于將所述光發(fā)射元件的輸出光衍射和分裂成多個(gè)光束；多個(gè)光接收部分，用于接收通過被所述衍射光柵分裂成多個(gè)光束并被要測量的測量物體反射而得到的反射光束；和控制部件，用于處理由所述多個(gè)光接收部分輸出的多個(gè)光接收信號并以規(guī)定的定時(shí)驅(qū)動(dòng)光發(fā)射元件。
在本發(fā)明的這種多光束光學(xué)距離傳感器中，光發(fā)射元件輸出的輸出光被衍射光柵分裂成多個(gè)光束，所得到的多個(gè)光束被測量物體反射，作為多個(gè)反射光束入射到多個(gè)光接收部分。該多個(gè)光接收部分響應(yīng)入射的反射光束輸出多個(gè)光接收信號，控制部件處理該多個(gè)光接收信號，以檢測測量物體的方向和距測量物體的距離。
在本發(fā)明中，因?yàn)檠苌涔鈻艑⒐獍l(fā)射元件的輸出光分裂成多個(gè)光束，所以即使利用一個(gè)光發(fā)射元件，也能夠從衍射光柵輸出多個(gè)光束。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明能夠減少光發(fā)射元件和光發(fā)射側(cè)透鏡的數(shù)量，能夠減小光發(fā)射側(cè)的空間，并且能夠減小傳感器的尺寸。此外，根據(jù)本發(fā)明，不需要掃描多個(gè)光發(fā)射元件，從而能夠縮短檢測時(shí)間。
理想地，控制部件基于光接收信號通過三角測量法檢測測量物體的距離。此外，理想地，控制部件通過例如半導(dǎo)體集成電路來實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，光發(fā)射元件是半導(dǎo)體激光器。
在這種情況下，因?yàn)檩敵龉馐羌す?，其是高方向性的相干光，所以能夠高精度地檢測測量物體的方向和距測量物體的距離。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)光接收部分的數(shù)量與多光束的數(shù)量相等，和多光束光學(xué)距離傳感器包括一個(gè)具有多個(gè)光接收部分的光接收元件。
在這種情況下，因?yàn)槎鄠€(gè)光束能夠被一個(gè)光接收元件的多個(gè)光接收部分同時(shí)接收，所以可以通過減少部件數(shù)量進(jìn)一步減小傳感器的尺寸，并縮短檢測時(shí)間。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，衍射光柵將輸出光分裂成光強(qiáng)大致相等的多個(gè)光束。
在這種情況下，因?yàn)檠苌涔鈻艑⑤敵龉夥至殉晒鈴?qiáng)大致相等的多光束，所以能夠預(yù)先防止由于缺少規(guī)定的光束的反射光而出現(xiàn)任何錯(cuò)誤檢測。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述衍射光柵具有第一區(qū)域，其中形成第一凹槽，和第二區(qū)域，其中形成大致垂直于所述第一凹槽的第二凹槽，并且所述多光束光學(xué)距離傳感器還包括第一光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第一區(qū)域衍射的光束，第二光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第二區(qū)域衍射的光束，和開關(guān)部件，用于選擇所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中的一個(gè)，以允許光束從所選擇的區(qū)域輸出，而禁止光束從未選擇區(qū)域輸出。
在這種情況下，開關(guān)部件選擇具有相互垂直的各個(gè)凹槽的第一區(qū)域和第二區(qū)域中的一個(gè)，使得光束從所選擇的區(qū)域輸出。然后，第一光接收部分接收被第一區(qū)域衍射的光束，而第二光接收部分接收被第二區(qū)域衍射的光束。控制部件處理由第一光接收部分和第二光接收部分輸出的第一光接收信號和第二光接收信號，以通過例如三角測量法檢測距測量物體的距離。
由此，在對應(yīng)于衍射光柵的第一區(qū)域的方向和垂直于衍射光柵的第一區(qū)域的方向的范圍上，可以檢測測量物體的位置和距測量物體的距離。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)部件具有第一液晶光閥，其設(shè)置成與所述衍射光柵的第一區(qū)域相對，和第二液晶光閥，其設(shè)置成與所述衍射光柵的第二區(qū)域相對。
在這種情況下，開關(guān)部件將第一液晶光閥和第二液晶光閥中的一個(gè)設(shè)定成透光狀態(tài)，而將第一液晶光閥和第二液晶光閥的另一個(gè)設(shè)定成遮光狀態(tài)。因此，通過控制第一液晶光閥和第二液晶光閥的開啟和關(guān)閉，開關(guān)部件能夠選擇第一區(qū)域和第二區(qū)域的一個(gè)，以允許光束從所選擇的區(qū)域輸出，而禁止光束從未選擇的區(qū)域輸出。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述開關(guān)部件具有
致動(dòng)器，用于移動(dòng)所述衍射光柵，使得所述光發(fā)射元件的輸出光入射到的所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中所選擇的一個(gè)上，而禁止光發(fā)射元件的輸出光入射到第一區(qū)域和第二區(qū)域中的未選擇的另一個(gè)上。
在這種情況下，開關(guān)部件通過致動(dòng)器使衍射光柵移動(dòng)。因此，在選擇了衍射光柵的第一區(qū)域或第二區(qū)域的情況下，輸出光能夠僅入射到所選擇的區(qū)域。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述控制部件接收規(guī)定的脈沖信號的輸入，并以對應(yīng)于該脈沖信號的規(guī)定的時(shí)間延遲從一個(gè)端子讀取分別從所述多個(gè)光接收部分得到的多個(gè)光接收信號。
在這種情況下，具有利用一個(gè)端子讀取從多個(gè)光接收部分得到的多個(gè)光接收信號的優(yōu)點(diǎn)。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多光束光學(xué)距離傳感器還包括輸出端子，其數(shù)量與多個(gè)光接收部分的數(shù)量相等，其中從所述光接收部分得到的所述光接收信號分別從所述輸出端子被并行讀出。
在這個(gè)實(shí)施例中，因?yàn)榘ǘ鄠€(gè)輸出端子，用于并行讀取多個(gè)光接收信號，所以可實(shí)現(xiàn)高速讀取。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述衍射光柵具有第一區(qū)域，其中形成第一凹槽，和第二區(qū)域，其中形成大致垂直于所述第一凹槽的第二凹槽，并且所述多光束光學(xué)距離傳感器還包括第一光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第一區(qū)域衍射的光束，第二光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第二區(qū)域衍射的光束，并且所述光發(fā)射元件具有第一光發(fā)射點(diǎn)，用于輸出入射到所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中的一個(gè)的第一輸出光，第二光發(fā)射點(diǎn)，用于輸出入射到所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中的另一個(gè)的第二輸出光，并且其中所述控制部件對所述光發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，以便選擇所述第一光發(fā)射點(diǎn)和第二光發(fā)射點(diǎn)中的一個(gè)來發(fā)射光。
在這種情況下，光接收元件具有用于輸出第一輸出光和第二輸出光的第一光發(fā)射點(diǎn)和第二光發(fā)射點(diǎn)，并且所述控制部件選擇第一光發(fā)射點(diǎn)和第二光發(fā)射點(diǎn)中的一個(gè)發(fā)射光。由此，不需要液晶光閥或移動(dòng)衍射光柵的致動(dòng)器，就能夠選擇衍射光柵的第一區(qū)域和第二區(qū)域的一個(gè)，并且使所選擇的區(qū)域發(fā)射光束。因此，能夠簡化傳感器的驅(qū)動(dòng)和減小傳感器的尺寸。
在一個(gè)實(shí)施例中，自推進(jìn)清潔器設(shè)有上述的多光束光學(xué)距離傳感器。利用這一點(diǎn)，清潔器在檢測室內(nèi)的作為測量物體的任何障礙或墻壁等的同時(shí)通過自推進(jìn)運(yùn)行，從而能夠自動(dòng)清潔并實(shí)現(xiàn)有效的清潔。
在一個(gè)實(shí)施例中，空調(diào)器具有上述多光束光學(xué)距離傳感器。利用這一點(diǎn)，空調(diào)器能夠檢測人在室內(nèi)的位置，并基于這個(gè)檢測，能夠控制方向的最佳狀態(tài)、空氣的強(qiáng)度和溫度等，因此，可能提供有利于人體和節(jié)能的空調(diào)器。
根據(jù)本發(fā)明的多光束光學(xué)距離傳感器，因?yàn)檠苌涔鈻艑⒐獍l(fā)射元件的輸出光分裂成多光束，所以即使利用一個(gè)光發(fā)射元件，也能夠從衍射光柵輸出多個(gè)光束。因此，根據(jù)本發(fā)明，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠減少光發(fā)射元件和光接收側(cè)透鏡的數(shù)量，減小光發(fā)射側(cè)的空間，并減小傳感器的尺寸。此外，根據(jù)本發(fā)明，不需要掃描多個(gè)光發(fā)射元件，從而能夠縮短檢測時(shí)間。


從下面給出的詳細(xì)說明和附圖中可以更充分地理解本發(fā)明，給出附圖僅僅用于解釋本發(fā)明，而不限制本發(fā)明，其中圖1A是示出根據(jù)本發(fā)明的多光束光學(xué)距離傳感器的一個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖1B是沿圖1A的線A-A′截取的剖面圖；圖1C是沿圖1A的線B-B′截取的剖面圖；圖2A是示出所述實(shí)施例中的衍射光柵4將輸出光束分成多個(gè)光束的狀態(tài)的示意圖；圖2B是示出圖2A所示的光束a-e(衍射光)的光強(qiáng)分布的光強(qiáng)分布圖；圖3A是示出所述實(shí)施例的第一改型示例中包括的衍射光柵10的平面圖。
圖3B是示出在第一改型示例中，從衍射光柵10得到的多個(gè)光束被測量物體反射，從而作為反射光束入射到兩個(gè)光接收元件6a和6b上的狀態(tài)的示意圖；
圖4A是示出作為第一改型示例的開關(guān)部件的液晶光閥的平面圖；圖4B是示出液晶光閥的剖面圖；圖5是示出作為開關(guān)部件的另一示例的致動(dòng)器的剖面圖；圖6是示出所述實(shí)施例的第二改型示例的示意圖；圖7A是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的多光束光學(xué)距離傳感器的多個(gè)光發(fā)射元件和多個(gè)光發(fā)射側(cè)透鏡的示圖；圖7B是現(xiàn)有技術(shù)的多光束光學(xué)距離傳感器的平面圖；圖7C是沿圖7B的平面圖的線A-A′截取的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，通過在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
圖1A-1C示出根據(jù)本發(fā)明的多光束光學(xué)距離傳感器的一個(gè)實(shí)施例。圖1A是本實(shí)施例的平面圖，圖1B沿圖1A的線A-A′截取的剖面圖。圖1C是沿圖1A的線B-B′截取的剖面圖。
本實(shí)施例的多光束光學(xué)距離傳感器包括底板1和安裝到底板1上的外殼7。外殼7具有通過內(nèi)壁7A彼此分開的空間R1和空間R2。
一個(gè)光發(fā)射元件2設(shè)置在外殼7的空間R1之內(nèi)的底板1上。同樣，一個(gè)發(fā)射側(cè)透鏡3安裝在外殼7的空間R1之內(nèi)，用于將從光發(fā)射元件2發(fā)射的光準(zhǔn)直成大致平行的光。在外殼7的空間R1中安裝有衍射光柵4，用于衍射從光發(fā)射側(cè)透鏡3得到的平行光。這里應(yīng)該指出，光發(fā)射元件2優(yōu)選由半導(dǎo)體激光器構(gòu)成。即，如果由激光器構(gòu)成，則輸出光就是高方向性的相干光，因此能夠高精度地檢測測量物體的方向和距測量物體的距離。
同樣，光接收元件6和控制部件9設(shè)置在外殼7的空間R2之內(nèi)。該光接收元件6以芯片形式設(shè)置在底板1上。如圖1C所示，一個(gè)光接收元件6例如包括五個(gè)光接收部分6-1至6-5。
此外，光接收側(cè)透鏡5安裝在外殼7的空間R2之內(nèi)。光接收側(cè)透鏡5包括五個(gè)透鏡部分5-1至5-5。這五個(gè)透鏡部分5-1至5-5會(huì)聚由從光發(fā)射元件2得到的輸出光產(chǎn)生的反射光，所述輸出光被衍射光柵4衍射和分裂成多個(gè)(例如，5個(gè))光束，然后，被測量物體(未示出)反射。一反射光束入射到透鏡部分5-1至5-5的每一個(gè)上，被各個(gè)透鏡部分5-1至5-5會(huì)聚的反射光束分別入射到光接收部分6-1至6-5上。此外，盡管在這個(gè)實(shí)施例中一個(gè)光接收元件6包括多個(gè)光接收部分6-1至6-5，但是可以采用每個(gè)具有一個(gè)光接收部分的多個(gè)光接收元件。但是，象在本實(shí)施例中一樣一個(gè)光接收元件包括多個(gè)光接收部分的這種情況具有能夠縮小傳感器尺寸的優(yōu)點(diǎn)。另外，光接收透鏡5可以是具有半圓弧形橫截面的環(huán)形光學(xué)透鏡。
由具有光接收部分6-1至6-5的光接收元件6輸出的多個(gè)光接收信號輸入到控制部件9?？刂撇考?處理多個(gè)光接收信號，以通過例如三角測量法確定測量物體的距離。另外，控制部件9以規(guī)定的定時(shí)驅(qū)動(dòng)光發(fā)射元件2。應(yīng)該指出，控制部件9優(yōu)選利用半導(dǎo)體集成電路來實(shí)現(xiàn)。此外，在這個(gè)實(shí)施例中，光發(fā)射側(cè)透鏡3、衍射光柵4和光接收透鏡5通過外殼7被集成。此外，優(yōu)選使用雙色形成法(two color formation)作為將透鏡3和5固定至外殼7的方法。
在這個(gè)實(shí)施例中，外殼7構(gòu)造成通過內(nèi)壁7A將空間R1和空間R2彼此分開，從而防止從光發(fā)射元件2得到的輸出光直接入射到光接收元件6上。此外，外殼7由彈性導(dǎo)電樹脂材料制成，而外殼7的內(nèi)壁7A通過金屬螺釘8電連接底板1的地線圖案，該地線圖案用作傳感器的接地端子。由此，通過外殼7的屏蔽作用能夠消除外部電子噪音的影響，從而可以獲得穩(wěn)定的輸出。
在本實(shí)施例的多光束光學(xué)距離傳感器中，如圖2A所示，衍射光柵4將光發(fā)射元件2的輸出光衍射和分裂成多個(gè)光束(衍射光)a-e，其中這些光束a-e彼此光強(qiáng)相等。由于這個(gè)原因，每束反射光的量相等，能夠防止由于缺乏規(guī)定光束的反射光而造成錯(cuò)誤檢測。應(yīng)該指出，圖2B是示出光束a-e(衍射光)的光強(qiáng)分布的光強(qiáng)分布圖。
根據(jù)本實(shí)施例，因?yàn)檠苌涔鈻?將光發(fā)射元件2的輸出光分裂成多個(gè)光束a-e，即使用一個(gè)光發(fā)射元件2，也可以從衍射光柵4發(fā)射多個(gè)光束a-e。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，根據(jù)本實(shí)施例，光發(fā)射元件2和光發(fā)射側(cè)透鏡3的數(shù)量能夠減少，光發(fā)射側(cè)的空間能夠減小，傳感器的尺寸能夠減小。此外，根據(jù)本實(shí)施例，不需要掃描多個(gè)光發(fā)射元件，從而能夠縮短檢測時(shí)間。
而且，在本實(shí)施例中，控制部件9接收規(guī)定脈沖信號的輸入，并且從一個(gè)端子分別以對應(yīng)于脈沖信號的規(guī)定的時(shí)間延遲讀取從五個(gè)光接收部分6-1至6-5得到的多個(gè)光接收信號。因此，具有利用一個(gè)端子讀取從五個(gè)光接收部分6-1至6-5得到的五個(gè)光接收信號的優(yōu)點(diǎn)。而且，可以設(shè)置與五個(gè)光接收部分6-1至6-5數(shù)量相等的輸出端子，以便從各個(gè)輸出端子并行讀取分別從光接收部分6-1至6-5得到的光接收信號。在這種情況下，因?yàn)樘峁┒鄠€(gè)輸出端子并且光接收信號并行讀取，所以信號的讀取速度更高。
此外，在本實(shí)施例中，盡管衍射光柵4將光發(fā)射元件2的輸出光分裂成五個(gè)光束，并且設(shè)置五個(gè)光接收部分來接收得到的五個(gè)光束，但是由衍射光柵分裂的光束數(shù)量當(dāng)然不限于五個(gè)，光束的數(shù)量可以是六個(gè)或更多，或四個(gè)或更少。光接收部分的數(shù)量可以對應(yīng)于光束的數(shù)量來設(shè)定。
(第一改型示例)接下來，參照附圖3A和3B，解釋前述實(shí)施例的第一改型示例。該改型示例包括代替衍射光柵4的衍射光柵10。
如圖3A所示，衍射光柵10具有形成第一凹槽24的第一區(qū)域10A和形成有大致垂直于第一凹槽24的第二凹槽25的第二區(qū)域10B。如圖3B所示，作為示例，該第一改型示例包括光接收元件6a和光接收元件6b，其中光接收元件6a具有作為第一光接收部分的光接收部分6a-1至6a-5。同樣，光接收元件6b具有作為第二光接收部分的光接收部分6b-1至6b-5。
如圖3B所示，光發(fā)射元件2的輸出光被衍射光柵10的第一區(qū)域10A衍射得到的多光束α1-α5被沿X方向延伸并存在于用虛線表示的位置的測量物體反射，導(dǎo)致反射光束Rα1-Rα5分別入射到作為第一光接收部分的光接收部分6a-1至6a-5上。同時(shí)，光發(fā)射元件2的輸出光被衍射光柵10的第二區(qū)域10B衍射得到的多光束β1-β5被沿垂直于X方向的Y方向延伸并存在于用虛線表示的位置的測量物體反射，導(dǎo)致反射光束Rβ1-Rβ5分別入射到第二光接收部分6b-1至6b-5。
另外，該改型示例例如包括用于選擇圖3A所示衍射光柵10的第一區(qū)域10A和第二區(qū)域10B中的一個(gè)的開關(guān)部件，以便光束從所選擇的區(qū)域輸出，而禁止光束從未選擇的區(qū)域輸出。液晶光閥可以用作開關(guān)部件。
更具體地說，如圖4A和4B所示，例如，開關(guān)部件包括設(shè)置成與衍射光柵10的第一區(qū)域10A相對的第一液晶光閥11a和設(shè)置成與衍射光柵10的第二區(qū)域10B相對的第二液晶光閥11b。在該開關(guān)部件中，第一液晶光閥11a和第二液晶光閥11b的一個(gè)設(shè)定成光透射狀態(tài)，而另一個(gè)設(shè)定成光遮蔽狀態(tài)。因此，通過控制第一液晶光閥11a和第二液晶光閥11b的開啟和關(guān)閉，開關(guān)部件可以選擇衍射光柵10的第一區(qū)域10A和第二區(qū)域10B的一個(gè)，從而讓光束從所選擇的區(qū)域10A或10B輸出，而禁止光束從未選擇的區(qū)域10A或10B輸出。應(yīng)該指出，對于液晶光閥11a和11b的開啟和關(guān)閉控制可以通過控制部件9來執(zhí)行。
接下來，參照圖5，解釋包括用于移動(dòng)衍射光柵10的致動(dòng)器50A和50B、作為開關(guān)部件的另一示例的情況。該示例包括覆蓋光發(fā)射側(cè)透鏡3的外周部分的調(diào)節(jié)部件(throttle part)51，其中通過調(diào)節(jié)部件51調(diào)節(jié)的輸出光入射到衍射光柵10的第一區(qū)域10A或第二區(qū)域10B。即，當(dāng)致動(dòng)器50A、50B垂直于輸出光的傳播方向并平行于形成第一區(qū)域10A和第二區(qū)域10B的第一凹槽24和第二凹槽25的表面移動(dòng)時(shí)，衍射光柵10垂直于輸出光并平行于表面移動(dòng)。由此，選擇衍射光柵10的第一區(qū)域10A和第二區(qū)域10B中的一個(gè)，使得光發(fā)射元件2的輸出光入射到所選擇的區(qū)域。應(yīng)該指出，致動(dòng)器50A、50B可以通過控制部件9控制它的驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，作為開關(guān)部件的結(jié)構(gòu)，例如，這種結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用光盤驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器移動(dòng)拾取物鏡的結(jié)構(gòu)。
(第二改型示例)接下來，參照圖6，解釋本實(shí)施例的第二改型示例。該第二改型示例包括與前述第一改型示例相似的衍射光柵10。
該第二改型示例包括代替圖1的光發(fā)射元件2的光發(fā)射元件12。光發(fā)射元件12具有第一發(fā)光點(diǎn)12a和第二發(fā)光點(diǎn)12b。而且，該改型示例具有設(shè)置在光發(fā)射元件12和光發(fā)射側(cè)透鏡63之間的狹縫13。那么，從光發(fā)射元件12的第一光發(fā)射點(diǎn)12a輸出的第一輸出光61入射到衍射光柵10的第一區(qū)域10A，而從第二光發(fā)射點(diǎn)12b輸出的第二輸出光62入射到衍射光柵10的第二區(qū)域10B。控制部件9控制光發(fā)射元件12，從而選擇第一光發(fā)射點(diǎn)12a和第二光發(fā)射點(diǎn)12b中的一個(gè)并且發(fā)射光。由此，不需要液晶光閥或上述用于移動(dòng)衍射光柵的致動(dòng)器，就能夠選擇衍射光柵10的第一區(qū)域10A和第二區(qū)域10B中的一個(gè)并發(fā)射光束，而且，能夠簡化傳感器的驅(qū)動(dòng)并減小其尺寸。
根據(jù)安裝本實(shí)施例的多光束光學(xué)距離傳感器的自推進(jìn)清潔器，其在檢測室內(nèi)的任何障礙或墻壁等的同時(shí)通過自推進(jìn)運(yùn)行，因此，能夠自動(dòng)清潔并實(shí)施有效的清潔。另外，根據(jù)安裝了前述第一和第二改型示例的多光束光學(xué)距離傳感器的空調(diào)器，因?yàn)榭照{(diào)器能夠檢測人所在的位置，所以基于該檢測，能夠控制方向、空氣強(qiáng)度和溫度等的最佳狀態(tài)，從而可以提供有利人體和節(jié)能的空調(diào)器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的多光束光學(xué)距離傳感器，能提供較小尺寸、高性能的傳感器，其對測量物體的檢測的可視角度具有較寬范圍，使得能夠檢測在可視角度的范圍內(nèi)的物體方向和物體距離。此外，根據(jù)本發(fā)明的多光束光學(xué)距離傳感器，與現(xiàn)有技術(shù)相比，光發(fā)射元件和光發(fā)射側(cè)透鏡的數(shù)量能夠減少，并且能夠以低價(jià)格提供多光束光學(xué)距離傳感器。而且，當(dāng)安裝多光束光學(xué)距離傳感器時(shí)，可能實(shí)現(xiàn)自推進(jìn)清潔器、能夠有效操作的空調(diào)器等。
盡管上面已經(jīng)描述了本發(fā)明，顯而易見，本發(fā)明能夠通過各種方法改型。這種改型并不視為脫離本發(fā)明的精神和范圍，應(yīng)該理解，顯然對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，改進(jìn)完全包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多光束光學(xué)距離傳感器，其包括光發(fā)射元件；衍射光柵，用于將所述光發(fā)射元件的輸出光衍射和分裂成多個(gè)光束；多個(gè)光接收部分，用于接收通過被所述衍射光柵分裂成多個(gè)光束并被要測量的測量物體反射而得到的反射光束；和控制部件，用于處理由所述多個(gè)光接收部分輸出的多個(gè)光接收信號并以規(guī)定的定時(shí)驅(qū)動(dòng)所述光發(fā)射元件。
2.如權(quán)利要求1所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述光發(fā)射元件是半導(dǎo)體激光器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述多個(gè)光接收部分的數(shù)量等于所述多個(gè)光束的數(shù)量，并且所述多光束光學(xué)距離傳感器包括具有所述多個(gè)光接收部分的一個(gè)光接收元件。
4.如權(quán)利要求2所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述衍射光柵將所述輸出光分裂成強(qiáng)度大致相等的多個(gè)光束。
5.如權(quán)利要求2所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述衍射光柵具有第一區(qū)域，其中形成第一凹槽，和第二區(qū)域，其中形成大致垂直于所述第一凹槽的第二凹槽；并且所述多光束光學(xué)距離傳感器還包括第一光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第一區(qū)域衍射的光束，第二光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第二區(qū)域衍射的光束，和開關(guān)部件，用于選擇所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中的一個(gè)，以允許光束從所選擇的區(qū)域輸出，而禁止光束從未選擇區(qū)域輸出。
6.如權(quán)利要求5所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述開關(guān)部件具有第一液晶光閥，其設(shè)置成與所述衍射光柵的第一區(qū)域相對，和第二液晶光閥，其設(shè)置成與所述衍射光柵的第二區(qū)域相對。
7.如權(quán)利要求5所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述開關(guān)部件具有致動(dòng)器，用于移動(dòng)所述衍射光柵，使得所述光發(fā)射元件的輸出光入射到所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中所選擇的一個(gè)上，而禁止光發(fā)射元件的輸出光入射到第一區(qū)域和第二區(qū)域中的未選擇的另一個(gè)上。
8.如權(quán)利要求1所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述控制部件接收規(guī)定的脈沖信號的輸入，并以對應(yīng)于該脈沖信號的規(guī)定的時(shí)間延遲從一個(gè)端子讀取分別從所述多個(gè)光接收部分得到的多個(gè)光接收信號。
9.如權(quán)利要求1所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中，還包括輸出端子，其數(shù)量與多個(gè)光接收部分的數(shù)量相等，其中從所述光接收部分得到的所述光接收信號分別從所述輸出端子被并行讀出。
10.如權(quán)利要求2所述的多光束光學(xué)距離傳感器，其中所述衍射光柵具有第一區(qū)域，其中形成第一凹槽，和第二區(qū)域，其中形成大致垂直于所述第一凹槽的第二凹槽，并且所述多光束光學(xué)距離傳感器還包括第一光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第一區(qū)域衍射的光束，第二光接收部分，其設(shè)置成接收被所述第二區(qū)域衍射的光束，并且所述光發(fā)射元件具有第一光發(fā)射點(diǎn)，用于輸出入射到所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中的一個(gè)的第一輸出光，第二光發(fā)射點(diǎn)，用于輸出入射到所述第一區(qū)域和第二區(qū)域中的另一個(gè)的第二輸出光，并且其中所述控制部件對所述光發(fā)射元件的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行控制，以便選擇所述第一光發(fā)射點(diǎn)和第二光發(fā)射點(diǎn)中的一個(gè)來發(fā)射光。
11.一種設(shè)有如權(quán)利要求1或8所述的多光束光學(xué)距離傳感器的自推進(jìn)清潔器。
12.一種設(shè)有如權(quán)利要求1所述的多光束光學(xué)距離傳感器的空調(diào)器。
全文摘要
本發(fā)明提供了多光束光學(xué)距離傳感器和具有該傳感器的自推進(jìn)清潔器和空調(diào)器。所述多光束光學(xué)距離傳感器中，因?yàn)檠苌涔鈻?4)將光發(fā)射元件(2)的輸出光分裂成多個(gè)光束(a－e)，所以即使利用一個(gè)光發(fā)射元件(2)，也能夠從衍射光柵(4)輸出多個(gè)光束(a－e)。因此，根據(jù)這種多光束光學(xué)距離傳感器，與現(xiàn)有技術(shù)的相比較，能夠減少光發(fā)射元件(2)和光發(fā)射側(cè)透鏡(3)的數(shù)量，減小光發(fā)射側(cè)的空間，并且減小傳感器的尺寸。此外，根據(jù)這種距離傳感器，不需要掃描多個(gè)光發(fā)射元件，從而能夠縮短檢測時(shí)間。
文檔編號G01S17/08GK1854682SQ200610080119
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者山口陽史 申請人:夏普株式會(huì)社