掃描測距設備的制造方法
【專利摘要】本申請的目的是提供一種掃描測距設備，其中，所述掃描測距設備包括光束投射器、反射鏡、接收透鏡以及接收端光電傳感器，所述光束投射器發(fā)射的投射光束經(jīng)所述反射鏡反射至掃描目標上，所述接收端光電傳感器接收由所述接收透鏡集中的所述掃描目標的反射光，其中，所述接收透鏡設置于所述反射鏡和所述接收端光電傳感器之間，所述接收透鏡在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器設置于所述中心開孔中且所述光束投射器的投射光束方向與所述接收透鏡的主光軸的延伸方向重合。從而具有更高的接收光透光率，并且，在相同大小的接收透鏡的前提下，具有更高的接收光透光率，同時，減少發(fā)射端的反射次數(shù)，提高了出射功率。
【專利說明】
掃描測距設備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及掃描測距領(lǐng)域，尤其涉及一種掃描測距設備。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有常用的兩種結(jié)構(gòu)的掃描測距儀，圖1和圖2示出現(xiàn)有技術(shù)的掃描測距儀的簡要結(jié)構(gòu)圖，如圖1和圖2所示，其使用(一個或多個)旋轉(zhuǎn)鏡子并使其光軸擺動整個360度一周，在任一結(jié)構(gòu)中，使得(一個或多個)鏡子的光軸和使該(一個或多個)鏡子轉(zhuǎn)動的電動機的軸重合。
[0003]圖1中的測距儀構(gòu)造采用雙軸電動機42，公共旋轉(zhuǎn)軸41a和41b從該電動機42豎直伸出，并一方面使軸41a上的掃描鏡43，另一方面使軸41b上的接收鏡彼此相同地安裝。從光束投射器45輸出的光線經(jīng)過投射透鏡47，由掃描鏡43使發(fā)生偏轉(zhuǎn)并投射到待照明物體上。來自所掃描物體的反射光線通過接收透鏡48進入光線接收器46。這種結(jié)構(gòu)的掃描測距儀電動機布置在掃描鏡和接收透鏡之間，使得掃描鏡和接收透鏡之間的間隔較大，光路收發(fā)嚴重不同軸，盲區(qū)大，近距離表現(xiàn)不佳，而且，由于光學系統(tǒng)的中心是測距儀的中心，并且測距儀豎直延伸，所以將對如何安裝測距儀產(chǎn)生限制。
[0004]圖2中的測距儀構(gòu)造采用電動機42，旋轉(zhuǎn)軸41c從該電動機向上伸出，并且將雙重掃描/接收鏡49安裝在旋轉(zhuǎn)軸41c上。從光束投射器45輸出的光線經(jīng)過投射器50，由半透明鏡51向下反射，并照射在雙重掃描/接收鏡49上;在那里反射的光線通過鏡子49向左偏轉(zhuǎn)并投射到待照明的物體上。來自所掃描物體的反射光線通過掃描/接收鏡49向上偏轉(zhuǎn)，通過半透明鏡51傳輸，經(jīng)過接收透鏡52，并進入光線接收器46。這種結(jié)構(gòu)的掃描測距儀通過半透明鏡來實現(xiàn)收發(fā)同軸，但是透光性約相當于普通透鏡的一半，發(fā)送和接收均損失了大量光能。且采用了雙重掃描/接收鏡來反射掃描光束和接收光線，可能使兩者相互之間產(chǎn)生影響而形成噪聲，因此限制了測距儀的輻射接收靈敏度和精確度。
[0005]授權(quán)公告號為CN100365433C、發(fā)明名稱為“掃描測距儀”的中國專利中公開了一種掃描測距儀，如其圖1所示，光束投射器14設在圓筒形旋轉(zhuǎn)單元3的壁上并位于其內(nèi)部，測距儀形成為使得來自光束投射器14的水平光束通過掃描鏡15得以集中，通過掃描鏡30轉(zhuǎn)換到豎直定向，并照射到雙重掃描/接收鏡5上，其中掃描鏡30位于旋轉(zhuǎn)單元3的旋轉(zhuǎn)軸線上并位于接收鏡17的上方。該發(fā)明在掃描測距儀中縮短在指向物體的掃描光束的光軸與吸收進測距儀傳感器中的所接收的物體反射光線的光軸之間的光軸間距離。但將激光器置于邊緣，通過兩次反射鏡使之收發(fā)同軸，激光器遮罩住接收透鏡越四分之一，導致接收光被遮擋而減少很多；同時反射鏡必須置于更高的位置，導致結(jié)構(gòu)變大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請的目的是提供一種掃描測距設備，以提高接受光透過率，節(jié)省空間并減少發(fā)射端的反射次數(shù)來提高出射功率。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本申請一方面提供的一種掃描測距設備，包括光束投射器、反射鏡、接收透鏡以及接收端光電傳感器，所述光束投射器發(fā)射的投射光束經(jīng)所述反射鏡反射至掃描目標上，所述接收端光電傳感器接收由所述接收透鏡集中的所述掃描目標的反射光，其中，所述接收透鏡設置于所述反射鏡和所述接收端光電傳感器之間，所述接收透鏡在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器設置于所述中心開孔中且所述光束投射器的投射光束方向與所述接收透鏡的主光軸的延伸方向重合。
[0008]可選地，所述光束投射器通過導線和/或電路板與所述計算電路電信號相連。優(yōu)選地，所述電路板包括柔性電路板或印刷電路板。
[0009]進一步地，所述光束投射器包括:光發(fā)射源和準直透鏡，所述光發(fā)射源發(fā)射所述投射光束，所述準直透鏡設置于所述激光器沿所述投射光束的投射方向，以調(diào)整所述投射光束。
[0010]進一步地，所述掃描測距設備還包括:反射鏡轉(zhuǎn)動裝置，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置與所述反射鏡機械相連，以帶動所述反射鏡以所述接收透鏡的主光軸的延伸方向為軸心水平轉(zhuǎn)動。
[0011]更進一步地，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置包括:轉(zhuǎn)動單元、支撐單元、傳動單元和傳動設備;所述轉(zhuǎn)動單元連接所述反射鏡，用以帶動所述反射鏡轉(zhuǎn)動;所述支撐單元固定支撐所述接收透鏡;所述傳動單元的第一部件固定連接所述固定單元，所述傳動單元的第二部件連接傳動設備;所述傳動設備機械帶動所述傳動單元的第二部件運動，所述傳動單元的第一部件和所述傳動單元的第二部件配合帶動所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，以使所述反射鏡轉(zhuǎn)動。
[0012]更進一步地，所述傳動單元的第一部件和第二部件包括以下任一項或任幾項組合:相嚙合的兩個齒輪;相配合的傳送帶和傳送輪;相配合的磁體定子和磁體轉(zhuǎn)子。
[0013]可選地，所述傳動設備與所述接收透鏡設置于所述支撐單元的同側(cè)或異側(cè)。
[0014]進一步地，所述測距掃描設備還包括:編碼裝置，包括光柵和光電開關(guān)，所述光柵設置于所述轉(zhuǎn)動單元上并跟隨所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，所述光電開關(guān)設置于所述支撐單元上，所述光柵配合所述光電開關(guān)，以獲取所述反射鏡的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度;計算電路，所述計算電路接收所述接收端光電傳感器所發(fā)送的由所述反射光轉(zhuǎn)化的電信號，以計算所述掃描目標的距離。
[0015]進一步地，所述光束投射器沿垂直于所述接收透鏡的主光軸的方向上的長度為Imm?12mm，所述接收透鏡在垂直于所述接收透鏡的主光軸的方向上的長度為20mm?60_。
[0016]進一步地，所述光束投射器的光發(fā)射源包括激光器或LED，所述接收端傳感器的類型至少包括以下任一項:光電二極管、雪崩二極管或光電倍增管。
[0017]根據(jù)本申請另一方面提供的一種掃描測距設備，包括光束投射器、反射鏡、接收透鏡以及接收端光電傳感器，所述光束投射器發(fā)射的投射光束經(jīng)所述反射鏡反射至掃描目標上，所述接收端光電傳感器接收由所述接收透鏡集中的所述掃描目標的反射光，其中，所述接收透鏡設置于所述反射鏡和所述接收端光電傳感器之間，所述光束投射器設置于所述接收透鏡和所述反射鏡之間，且所述光束投射器的投射光束沿所述接收透鏡的主光軸的延伸方向射向所述反射鏡。
[0018]進一步地，所述掃描測距設備還包括:支撐裝置，所述支撐裝置支撐所述光束投射器。
[0019]進一步地，所述接收透鏡在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器的供電線路穿過所述中心開孔并為所述光束投射器供電。
[0020]進一步地，所述支撐裝置還為所述光束投射器供電，所述支撐裝置包括電路板，優(yōu)選地，所述電路板包括柔性電路板或印刷電路板
[0021 ]可選地，所述光束投射器包括:光發(fā)射源和準直透鏡，所述光發(fā)射源發(fā)射所述投射光束，所述準直透鏡設置于所述激光器沿所述投射光束的投射方向，以調(diào)整所述投射光束。
[0022]進一步地，所述掃描測距設備還包括:反射鏡轉(zhuǎn)動裝置，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置與所述反射鏡機械相連，以帶動所述反射鏡以所述接收透鏡的主光軸的延伸方向為軸心水平轉(zhuǎn)動。
[0023]更進一步地，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置包括:轉(zhuǎn)動單元、支撐單元、傳動單元和傳動設備;所述轉(zhuǎn)動單元連接所述反射鏡，用以帶動所述反射鏡轉(zhuǎn)動;所述支撐單元固定支撐所述接收透鏡;所述傳動單元的第一部件固定連接所述固定單元，所述傳動單元的第二部件連接傳動設備;所述傳動設備機械帶動所述傳動單元的第二部件運動，所述傳動單元的第一部件和所述傳動單元的第二部件配合帶動所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，以使所述反射鏡轉(zhuǎn)動。
[0024]更進一步地，所述傳動單元的第一部件和第二部件包括以下任一項或任幾項組合:相嚙合的兩個齒輪;相配合的傳送帶和傳送輪;相配合的磁體定子和磁體轉(zhuǎn)子。
[0025]可選地，所述傳動設備與所述接收透鏡設置于所述支撐單元的同側(cè)或異側(cè)。
[0026]進一步地，所述測距掃描設備還包括:編碼裝置，包括光柵和光電開關(guān)，所述光柵設置于所述轉(zhuǎn)動單元上并跟隨所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，所述光電開關(guān)設置于所述支撐單元上，所述光柵配合所述光電開關(guān)，以獲取所述反射鏡的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度;計算電路，所述計算電路接收所述接收端光電傳感器所發(fā)送的由所述反射光轉(zhuǎn)化的電信號，以計算所述掃描目標的距離。
[0027]進一步地，所述光束投射器沿垂直于所述接收透鏡的主光軸的方向上的長度為Imm?12mm，所述接收透鏡在垂直于所述接收透鏡的主光軸的方向上的長度為20mm?60_。
[0028]進一步地，所述光束投射器的光發(fā)射源包括激光器或LED，所述接收端傳感器的類型至少包括以下任一項:光電二極管、雪崩二極管或光電倍增管。
[0029]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的一實施例在所述接收透鏡在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器設置于所述接收透鏡和所述反射鏡之間，且所述光束投射器的投射光束沿所述接收透鏡的主光軸的延伸方向并經(jīng)所述中心開孔射向所述反射鏡。減少了對接收透鏡的遮擋，在相同大小的接收透鏡的前提下，具有更高的接收光透光率，并且，在相同大小的接收透鏡的前提下，具有更高的接收光透光率。因光束投射器模塊內(nèi)置在接收透鏡中，節(jié)省了空間，縮小設備尺寸。
[0030]更進一步地，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請實施例中去掉了一組發(fā)射鏡，使得發(fā)射端的反射次數(shù)減少，提高了出射功率。
【附圖說明】
[0031]通過閱讀參照以下附圖所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本申請的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0032]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)中不同軸測距儀的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中同軸測距儀的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3示出根據(jù)本申請一個實施例的一種掃描測距設備的簡要結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4示出根據(jù)本申請一個實施例的一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖5示出根據(jù)本申請一個實施例的又一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6(a)和圖6(b)分別示出根據(jù)本申請優(yōu)選實施例中掃描測距設備的設備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖7示出根據(jù)本申請又一個實施例的一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖8示出根據(jù)本申請又一個實施例的又一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本申請作進一步詳細描述。
[0042]需要說明的是，下述實施例僅為本申請的優(yōu)選實施例，并非全部。基于實施方式中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得其它實施例，都屬于本申請的保護范圍。
[0043]根據(jù)本申請一方面提供的一種掃描測距設備的簡要結(jié)構(gòu)示意圖，所述掃描測距設備包括光束投射器、反射鏡13、接收透鏡14以及接收端光電傳感器15;所述光束投射器發(fā)射的投射光束經(jīng)所述反射鏡13反射至掃描目標上，所述接收端光電傳感器15接收由所述接收透鏡14集中的所述掃描目標的反射光，其中，所述接收透鏡14設置于所述反射鏡13和所述接收端光電傳感器15之間，所述接收透鏡14在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器設置于所述中心開孔中且所述光束投射器的投射光束方向與所述接收透鏡14的主光軸的延伸方向重合。
[0044]上述光束投射器包括:光發(fā)射源11和準直透鏡12，所述光發(fā)射源11用于發(fā)射投射光束，所述準直透鏡12設置于所述光發(fā)射源11沿所述投射光束的投射方向的前方，以調(diào)整所述投射光束。
[0045]具體地，通常將激光作為光源，由于激光發(fā)散很小，并且光束可容易地經(jīng)過狹窄的路徑，可減小發(fā)射光通道和接收光通道的孔徑，因此將光發(fā)射源11設置在接收透鏡14開孔內(nèi)部，光發(fā)射源11發(fā)射的光經(jīng)過準直透鏡12轉(zhuǎn)換到豎直定向后擊打到反射鏡13上，發(fā)射端反射次數(shù)減少，提高了出射功率。同時，將光束投射器設置在接收透鏡14開孔內(nèi)部，使得掃描測距設備更加小巧，也更加緊湊。另外，所述光束投射器設置于所述開孔中且所述光束投射器的投射光束方向與所述接收透鏡14的主光軸的延伸方向重合。這樣，指向物體的掃描光束的光軸與吸收進接收端光電傳感器15中的所接收的物體反射光線的光軸重合，使得即使相對于近距離內(nèi)的物體也不產(chǎn)生盲點。
[0046]進一步地，所述光束投射器沿垂直于所述接收透鏡14的主光軸的方向上的寬度為Imm?12mm，所述接收透鏡14在垂直于所述接收透鏡14的主光軸的方向上的長度為20mm?60mm ο
[0047]在此，為了限制接收透鏡14上開孔的孔徑，所述光束投射器沿垂直于所述接收透鏡14的主光軸的方向上的寬度設置較小，通常寬度為Imm?12mm，保證了滿足將投射光在不經(jīng)過掃描鏡的反射情況下豎直擊打到反射鏡13后水平射出進行掃描目標，同時掃描目標反射的光經(jīng)接收透鏡14導入到接收端光電傳感器15中，避免出現(xiàn)盲點。其中，準直透鏡12用來對光線的準直，接收透鏡14用來對光線的集中，便于接收端光電傳感器14的接收光信息，對其進行處理。設置合理的接收透鏡14在垂直于所述接收透鏡14的主光軸的方向上的長度使得接收透鏡14能將反射鏡13反射的掃描目標的光線集中同時使得掃描設備結(jié)構(gòu)緊湊。
[0048]在此，通過反射鏡13的旋轉(zhuǎn)使得投射光線指向目標，從而實現(xiàn)掃描測距。進一步地，所述掃描測距設備還包括反射鏡轉(zhuǎn)動裝置，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置與所述反射鏡機械相連，以帶動所述反射鏡以所述接收透鏡的主光軸的延伸方向為軸心水平轉(zhuǎn)動。圖4示出根據(jù)本申請一個實施例的一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置包括:轉(zhuǎn)動單元4a、支撐單元4c、傳動單元5和傳動設備3;所述轉(zhuǎn)動單元4a連接所述反射鏡13，用以帶動所述反射鏡轉(zhuǎn)動;所述支撐單元4c固定支撐所述接收透鏡14;所述傳動單元5的第一部件5a固定連接所述固定單元10，所述傳動單元5的第二部件5b連接傳動設備3;所述傳動設備3機械帶動所述傳動單元5的第二部件5b運動，所述傳動單元5的第一部件5a和所述傳動單元5的第二部件5b配合帶動所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，以使所述反射鏡轉(zhuǎn)動。其中，所述傳動單元的第一部件5a和第二部件5b包括以下任一項或任幾項組合:相嚙合的兩個齒輪;相配合的傳送帶和傳送輪;相配合的磁體定子和磁體轉(zhuǎn)子。所述傳動設備3可為機械馬達或電機，傳動設備3給傳動單元施加驅(qū)動力帶動與固定單元相連的反射鏡13以所述接收透鏡14的主光軸的延伸方向為軸心水平轉(zhuǎn)動，以達到投射光線指向掃描目標的目的，從而實現(xiàn)掃描測距。
[0049]繼續(xù)參考圖4，所述測距掃描設備還包括:編碼裝置和計算電路，包括光柵9和光電開關(guān)8，所述光柵9設置于所述轉(zhuǎn)動單元4a上并跟隨所述轉(zhuǎn)動單元4a轉(zhuǎn)動，所述光電開關(guān)8設置于所述支撐單元4c上，所述光柵9配合所述光電開關(guān)8，以獲取所述反射鏡13的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度;所述計算電路6接收所述接收端光電傳感器15所發(fā)送的由所述反射光轉(zhuǎn)化的電信號，以計算所述掃描目標的距離。
[0050]在優(yōu)選地實施例中，電源和信息傳送電路線16連接計算電路6，用于給計算電路6供電，同時，所述接收端光電傳感器15將所接收的反射光通過電源和信息傳送電路線16發(fā)送給計算電路6轉(zhuǎn)換為電信號，以計算所述掃描目標的距離。將光束投射器信息和接收端光電傳感器15信息傳給計算電路，計算電路進行計算得到掃描目標的距離，并結(jié)合所計算的距離和來自編碼裝置的旋轉(zhuǎn)位置信息得到被掃描目標的位置。其中，所述的編碼裝置包括光電開關(guān)8和光柵9，所述光柵9設置于所述轉(zhuǎn)動單元4上并跟隨所述轉(zhuǎn)動單元4轉(zhuǎn)動，所述光電開關(guān)8設置于所述支撐單元4b上，所述光柵9配合所述光電開關(guān)8，以獲取所述反射鏡13的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度。
[0051]本申請實施例中所述的掃描測距設備，是一種光波測量裝置，其原理是通過計算飛行時間(TOF)或調(diào)幅(AM)光波的方法來測距。例如，測距設備發(fā)出一段較短的激光脈沖到待測距的物體即掃描目標上，如果光以速度c在空氣中傳播，在掃描目標與測距設備兩點間往返一次所需時間為t，則掃描目標與測距設備兩點間距離D可用下列表示:D = ct/2，其中，式中D代表待測距的物體與測距設備兩點間的距離;c代表光在大氣中傳播的速度;t代表光往返待測距的物體與測距設備一次所需的時間。另外，采用基于調(diào)幅(AM)的處理時，以給定的不變頻率來調(diào)制測距設備激光或LED光，并且從在調(diào)制信號的相位和從目標反射光的相位之間的差異可得知在測距設備和掃描目標之間的距離。更具體地，以頻率f調(diào)制的光束擊打掃描目標被反射回來，返回的光將具有相位差Φ，由其速度以及在目標和測距設備之間的距離來確定相位差。因此，相位差φ的差值取決于光速C和目標的距離L，即可通過檢測相位差Φ來得知距離L。
[0052]可選地，所述光束投射器通過導線和/或電路板與所述計算電路電信號相連。
[0053]如圖4所示，所述光束投射器中的光發(fā)射源11通過導線7與所述計算電路6相連，計算電路為其提供電能使得激光器正常投射光線。圖5示出根據(jù)本申請一個實施例的又一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖，所述光束投射器設置在電路板18上，其中，電路板18可為PCB板(印刷電路板)或FPC板(柔性電路板)，一方面電路板18為光束投射器供電并可提供電路計算裝置，另一方面對光束投射器提供支撐。
[0054]更進一步地，所述傳動設備與所述接收透鏡設置于所述支撐單元的同側(cè)或異側(cè)。圖6(a)和圖6(b)分別示出根據(jù)本申請優(yōu)選實施例中掃描測距設備的設備結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6(a)和6(b)所示，其中，圖6(a)中的傳動設備3設置與圖5中相比較位于支撐單元的另一側(cè)，圖6(b)中的傳動設備3設置與圖5中相比較位于反射鏡的上端。其他的結(jié)構(gòu)均與圖4相同或相似，在此不再贅述。
[0055]此外，圖4中示出了本申請一個優(yōu)選實施例的測距掃描設備的結(jié)構(gòu)示意圖，該設備結(jié)構(gòu)還包括底座1、上蓋2，其中，該底座I和上蓋2構(gòu)成了該設備的殼體，以保護掃描測距設備。
[0056]圖7示出根據(jù)本申請又一個實施例的一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖，所述掃描測距設備包括光束投射器、反射鏡13、接收透鏡14以及接收端光電傳感器15;所述光束投射器發(fā)射的投射光束經(jīng)所述反射鏡13反射至掃描目標上，所述接收端光電傳感器15接收由所述接收透鏡14集中的所述掃描目標的反射光，其中，所述接收透鏡14設置于所述反射鏡13和所述接收端光電傳感器15之間，所述光束投射器設置于所述接收透鏡14和所述反射鏡13之間，且所述光束投射器的投射光束沿所述接收透鏡14的主光軸的延伸方向射向所述反射鏡13。
[0057]上述光束投射器包括:光發(fā)射源11和準直透鏡12，所述光發(fā)射源11用于發(fā)射投射光束，所述準直透鏡12設置于所述光發(fā)射源11沿所述投射光束的投射方向的前方，以調(diào)整所述投射光束。優(yōu)選地，所述光束投射器的光發(fā)射源包括激光器或LED，所述接收端傳感器的類型至少包括以下任一項:光電二極管、雪崩二極管或光電倍增管。
[0058]具體地，通常將激光作為光源，由于激光發(fā)散很小，并且光束可容易地經(jīng)過狹窄的路徑，但也可采用LED作為光源，采用可進行高頻調(diào)制的LED，發(fā)射光的光點較大。將光發(fā)射源11設置在接收透鏡14和反射鏡13之間，光發(fā)射源11發(fā)射的光經(jīng)過準直透鏡轉(zhuǎn)換到豎直定向后擊打到反射鏡13上，發(fā)射端反射次數(shù)減少，提高了出射功率。另外，所述光束投射器的投射光束方向的光軸與所述接收透鏡14的主光軸的延伸方向重合。這樣，指向物體的掃描光束的光軸與吸收進接收端光電傳感器15中的所接收的物體反射光線的光軸重合，使得即使相對于近距離內(nèi)的物體也不產(chǎn)生盲點。另外，接收端光電傳感器15可為PIN(光電二極管)、APD(雪崩二極管)或PMT(光電倍增管)，其中，PIN在反向電壓作用下工作，在接受到光線照射時產(chǎn)生光電流，使得與PIN的外接電路上的負載獲得電信號;采用AH)作為接收端光電傳感器具有輸出功率大、靈敏度高、響應快的特點，但當入射光功率大時，增益引起的噪聲大，帶來電流失真;PMT采用了二次發(fā)射倍增系統(tǒng)，所以光電倍增管在探測紫外、可見和近紅外區(qū)的輻射能量的光電探測器中，具有極高的靈敏度和極低的噪聲，并且，光電倍增管還具有響應快速、陰極面積大等優(yōu)點。
[0059]進一步地，所述接收透鏡14在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器的供電線路穿過所述中心開孔并為所述光束投射器供電。
[0060]本實施例與圖3所示的掃描測距設備中相同標號的其他部分結(jié)構(gòu)的內(nèi)容相同或基本相同，為簡明起見，不再贅述，并以引用的方式包含于此。相比于圖3所示的掃描測距設備，本實施例所述測距掃描設備的區(qū)別在于:將所述光束投射器安裝在接收透鏡14與反射鏡13之間的支撐裝置上，不需要嵌入到接收透鏡的中心開孔中。
[0061]在本實施例中，所述光束投射器中的光發(fā)射源11和準直透鏡12設置于所述接收透鏡14和所述反射鏡13之間，所述接收透鏡14在主光軸方向具有中心開孔，導線7通過接收透鏡14的空透孔連接在光發(fā)射源11下端。該實施例中的掃描測距設備滿足光發(fā)射源11發(fā)出的光束經(jīng)過準直透鏡12調(diào)整后擊打到反射鏡13，經(jīng)反射鏡發(fā)生90°偏轉(zhuǎn)出射進行掃描目標，目標物反射回來的光經(jīng)反射鏡13偏轉(zhuǎn)90°射入接收透鏡14，經(jīng)接收透鏡14集中后射入接收端光電傳感器15中，電源和信息傳送電路線16將獲取的相關(guān)信息傳送到距離計算計算電路中。
[0062]進一步地，所述掃描測距設備還包括:支撐裝置，所述支撐裝置支撐所述光束投射器。如圖7中所示的支撐裝置17用于支撐光束投射器，當所述接收透鏡14在主光軸方向具有中心開孔，導線7通過接收透鏡14的中心開孔連接在光發(fā)射源11下端時，支撐裝置17為普通的支撐件，不具有電性。
[0063]圖8示出根據(jù)本申請又一個實施例的又一種掃描測距設備的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖7的基礎(chǔ)上，圖8示出的支撐裝置18不僅支撐所述光束投射器還為所述光束投射器供電，當所述接收透鏡14在主光軸方向沒有中心開孔時，支撐裝置18優(yōu)選電路板，可以是PCB板或FPC板，一方面電路板18為光束投射器供電并可提供電路計算裝置，另一方面對光束投射器提供支撐。
[0064]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請的一實施例在所述接收透鏡在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器設置于所述接收透鏡和所述反射鏡之間，且所述光束投射器的投射光束沿所述接收透鏡的主光軸的延伸方向并經(jīng)所述中心開孔射向所述反射鏡。減少了對接收透鏡的遮擋，在相同大小的接收透鏡的前提下，具有更高的接收光透光率，并且，在相同大小的接收透鏡的前提下，具有更高的接收光透光率。因光束投射器模塊內(nèi)置在接收透鏡中，節(jié)省了空間，縮小設備尺寸。
[0065]更進一步地，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請實施例中去掉了掃描鏡，使得發(fā)射端的反射次數(shù)減少，提高了出射功率。
[0066]當然，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本申請不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本申請的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本申請。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申請的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化涵括在本申請內(nèi)。不應將權(quán)利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
【主權(quán)項】
1.一種掃描測距設備，其特征在于，所述掃描測距設備包括光束投射器、反射鏡、接收透鏡以及接收端光電傳感器，所述光束投射器發(fā)射的投射光束經(jīng)所述反射鏡反射至掃描目標上，所述接收端光電傳感器接收由所述接收透鏡集中的所述掃描目標的反射光，其中， 所述接收透鏡設置于所述反射鏡和所述接收端光電傳感器之間，所述接收透鏡在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器設置于所述中心開孔中且所述光束投射器的投射光束方向與所述接收透鏡的主光軸的延伸方向重合。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描測距設備，其特征在于，所述光束投射器通過導線和/或電路板與計算電路電信號相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描測距設備，其特征在于，當所述光束投射器通過所述電路板與所述計算電路電信號相連時，所述電路板包括柔性電路板或印刷電路板。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描測距設備，其特征在于，所述光束投射器包括: 光發(fā)射源和準直透鏡，所述光發(fā)射源發(fā)射所述投射光束，所述準直透鏡設置于所述光發(fā)射源沿所述投射光束的投射方向，以調(diào)整所述投射光束。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描測距設備，其特征在于，所述掃描測距設備還包括:反射鏡轉(zhuǎn)動裝置， 所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置與所述反射鏡機械相連，以帶動所述反射鏡以所述接收透鏡的主光軸的延伸方向為軸心水平轉(zhuǎn)動。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的掃描測距設備，其特征在于，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置包括:轉(zhuǎn)動單元、支撐單元、傳動單元和傳動設備； 所述轉(zhuǎn)動單元連接所述反射鏡，用以帶動所述反射鏡轉(zhuǎn)動； 所述支撐單元固定支撐所述接收透鏡； 所述傳動單元的第一部件固定連接所述固定單元，所述傳動單元的第二部件連接傳動設備； 所述傳動設備機械帶動所述傳動單元的第二部件運動，所述傳動單元的第一部件和所述傳動單元的第二部件配合帶動所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，以使所述反射鏡轉(zhuǎn)動。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描測距設備，其特征在于，所述傳動單元的第一部件和第二部件包括以下任一項或任幾項組合:相嚙合的兩個齒輪;相配合的傳送帶和傳送輪;相配合的磁體定子和磁體轉(zhuǎn)子。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描測距設備，其特征在于，所述傳動設備與所述接收透鏡設置于所述支撐單元的同側(cè)或異側(cè)。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描測距設備，其特征在于，所述掃描測距設備還包括: 編碼裝置，包括光柵和光電開關(guān)，所述光柵設置于所述轉(zhuǎn)動單元上并跟隨所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，所述光電開關(guān)設置于所述支撐單元上，所述光柵配合所述光電開關(guān)，以獲取所述反射鏡的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度； 計算電路，所述計算電路接收所述接收端光電傳感器所發(fā)送的由所述反射光轉(zhuǎn)化的電信號，以計算所述掃描目標的距離。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的掃描測距設備，其特征在于，所述光束投射器沿垂直于所述接收透鏡的主光軸的方向上的長度為Imm?12mm，所述接收透鏡在垂直于所述接收透鏡的主光軸的方向上的長度為20mm?60_。11.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的掃描測距設備，其特征在于，所述光束投射器的光發(fā)射源包括激光器或LED，所述接收端傳感器的類型至少包括以下任一項:光電二極管、雪崩二極管或光電倍增管。12.—種掃描測距設備，其特征在于，所述掃描測距設備包括光束投射器、反射鏡、接收透鏡以及接收端光電傳感器，所述光束投射器發(fā)射的投射光束經(jīng)所述反射鏡反射至掃描目標上，所述接收端光電傳感器接收由所述接收透鏡集中的所述掃描目標的反射光，其特征在于， 所述接收透鏡設置于所述反射鏡和所述接收端光電傳感器之間，所述光束投射器設置于所述接收透鏡和所述反射鏡之間，且所述光束投射器的投射光束沿所述接收透鏡的主光軸的延伸方向射向所述反射鏡。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描測距設備，其特征在于，所述掃描測距設備還包括: 支撐裝置，所述支撐裝置支撐所述光束投射器。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的掃描測距設備，其特征在于，所述接收透鏡在其主光軸方向具有中心開孔，所述光束投射器的供電線路穿過所述中心開孔并為所述光束投射器供電。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的掃描測距設備，其特征在于，所述支撐裝置還為所述光束投射器供電，所述支撐裝置包括電路板。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的掃描測距設備，其特征在于，所述電路板包括柔性電路板或印刷電路板。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描測距設備，其特征在于，所述光束投射器包括: 光發(fā)射源和準直透鏡，所述光發(fā)射源發(fā)射所述投射光束，所述準直透鏡設置于所述光發(fā)射源沿所述投射光束的投射方向，以調(diào)整所述投射光束。18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描測距設備，其特征在于，所述掃描測距設備還包括:反射鏡轉(zhuǎn)動裝置， 所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置與所述反射鏡機械相連，以帶動所述反射鏡以所述接收透鏡的主光軸的延伸方向為軸心水平轉(zhuǎn)動。19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中任一項所述的掃描測距設備，其特征在于，所述反射鏡轉(zhuǎn)動裝置包括:轉(zhuǎn)動單元、支撐單元、傳動單元和傳動設備； 所述轉(zhuǎn)動單元連接所述反射鏡，用以帶動所述反射鏡轉(zhuǎn)動； 所述支撐單元固定支撐所述接收透鏡； 所述傳動單元的第一部件固定連接所述固定單元，所述傳動單元的第二部件連接傳動設備； 所述傳動設備機械帶動所述傳動單元的第二部件運動，所述傳動單元的第一部件和所述傳動單元的第二部件配合帶動所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，以使所述反射鏡轉(zhuǎn)動。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的掃描測距設備，其特征在于，所述傳動單元的第一部件和第二部件包括以下任一項或任幾項組合:相嚙合的兩個齒輪;相配合的傳送帶和傳送輪;相配合的磁體定子和磁體轉(zhuǎn)子。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的掃描測距設備，其特征在于，所述傳動設備與所述接收透鏡設置于所述支撐單元的同側(cè)或異側(cè)。22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的掃描測距設備，其特征在于，所述掃描測距設備還包括: 編碼裝置，包括光柵和光電開關(guān)，所述光柵設置于所述轉(zhuǎn)動單元上并跟隨所述轉(zhuǎn)動單元轉(zhuǎn)動，所述光電開關(guān)設置于所述支撐單元上，所述光柵配合所述光電開關(guān)，以獲取所述反射鏡的旋轉(zhuǎn)速度、旋轉(zhuǎn)角度； 計算電路，所述計算電路接收所述接收端光電傳感器所發(fā)送的由所述反射光轉(zhuǎn)化的電信號，以計算所述掃描目標的距離。23.根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描測距設備，其特征在于，所述光束投射器的光發(fā)射源包括激光器或LED，所述接收端傳感器的類型至少包括以下任一項:光電二極管、雪崩二極管或光電倍增管。
【文檔編號】G01S17/36GK205450271SQ201521135099
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2015年12月31日
【發(fā)明人】劉健, 劉義春, 陳士凱, 李宇翔, 林凌, 黃玨珅
【申請人】上海思嵐科技有限公司