光學(xué)掃描測距裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種光學(xué)掃描測距裝置。該光學(xué)掃描測距裝置包括：光源，用于發(fā)出探測光；第一透鏡，用于使探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束；曲面反射鏡，用于將預(yù)設(shè)形狀的光束反射得到第一光束，第一光束照射到被測物體上，其中，被測物體在接收到第一光束后發(fā)出反射光，反射光經(jīng)過曲面反射鏡的反射，形成第二光束；第二透鏡，用于將第二光束會聚，得到會聚光束；距離傳感器，用于接收會聚光束，并根據(jù)會聚光束形成的圖像計算光學(xué)掃描測距裝置與被測物體的距離。通過本實用新型，解決了有滑環(huán)的光學(xué)掃描測距裝置壽命低的問題，進(jìn)而達(dá)到了提高光學(xué)掃描測距裝置壽命的效果。
【專利說明】
光學(xué)掃描測距裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及光學(xué)測距領(lǐng)域，具體而言，涉及一種光學(xué)掃描測距裝置?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]光學(xué)掃描測距裝置是一種使用準(zhǔn)直光束，通過飛行時間(Time of Flight，簡稱為 T0F)等方法進(jìn)行非接觸式掃描測距的設(shè)備。目前，通常的光學(xué)掃描測距裝置包括:光發(fā)射模塊、光學(xué)鏡頭、接收并處理信號的芯片、電機(jī)、軸承及導(dǎo)電滑環(huán)。光發(fā)射模塊發(fā)出光束，光學(xué)鏡頭位于光發(fā)射模塊的光路上，經(jīng)過準(zhǔn)直的光束發(fā)射到被測物體表面，遇到障礙物后光束被反射到接收芯片上，接收芯片通過測量發(fā)射到接收之間的時間、相位差、已知光速，即可求出被測物體到裝置的距離。這類裝置將用于測距的光發(fā)射模塊、光學(xué)透鏡、光接收模塊等部件安裝在一可連續(xù)旋轉(zhuǎn)的平臺上實現(xiàn)準(zhǔn)直光束的掃描，通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)可以得到一周360 度的環(huán)境距離信號，旋轉(zhuǎn)部件和固定部件之間通過導(dǎo)電滑環(huán)供電并傳輸數(shù)據(jù)。目前廣泛應(yīng)用于機(jī)器人環(huán)境掃描、規(guī)劃路徑、避障導(dǎo)航、安防檢測等。
[0003]此類光學(xué)掃描測距裝置旋轉(zhuǎn)部件和固定部件之間采用導(dǎo)電滑環(huán)供電并傳輸數(shù)據(jù)。 而傳統(tǒng)的導(dǎo)電滑環(huán)存在以下問題:1、滑環(huán)實際是單端支撐的懸臂梁結(jié)構(gòu)，故電機(jī)在運行過程中，由于離心力和徑向不平衡力矩的作用，滑環(huán)將不可避免地產(chǎn)生徑向抖動，滑環(huán)的抖動振幅、頻率很高，電刷的壓力彈簧根本無法響應(yīng)，因此造成電刷和滑環(huán)的接觸不良；2、滑環(huán)的線速度高造成電刷磨損大，壽命短。具有關(guān)資料介紹，電刷的壽命和滑環(huán)的線速度的平方成反比，故機(jī)載滑環(huán)的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)電刷的壽命較低;3、傳統(tǒng)的滑環(huán)、電刷結(jié)構(gòu)在散熱方面也存在困難，通常，滑環(huán)表面的溫升多超過80°C，加劇了磨損，使滑環(huán)電刷可靠性進(jìn)一步降低。同時，電刷磨損產(chǎn)生很多的碳粉，散落在絕緣的各相滑環(huán)之間，極容易產(chǎn)生滑環(huán)相間短路和造成接地，滑環(huán)系統(tǒng)將徹底損壞。[00〇4]—般的導(dǎo)電滑環(huán)在3_5Hz的轉(zhuǎn)速下，實際工作壽命不足1000小時，導(dǎo)電滑環(huán)的壽命是光學(xué)掃描測距裝置壽命的短板，這極大地限制了此類設(shè)備的使用壽命。
[0005]針對相關(guān)技術(shù)中有滑環(huán)的光學(xué)掃描測距裝置壽命低的問題，目前尚未提出有效的解決方案?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0006]本實用新型的主要目的在于提供一種光學(xué)掃描測距裝置，以解決有滑環(huán)的光學(xué)掃描測距裝置壽命低的問題。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種光學(xué)掃描測距裝置， 該裝置包括:光源，用于發(fā)出探測光;第一透鏡，用于使探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束；曲面反射鏡，用于將預(yù)設(shè)形狀的光束反射得到第一光束，第一光束照射到被測物體上，其中，被測物體在接收到第一光束后發(fā)出反射光，反射光經(jīng)過曲面反射鏡的反射，形成第二光束;第二透鏡，用于將第二光束會聚，得到會聚光束;距離傳感器，用于接收會聚光束，并根據(jù)會聚光束形成的圖像計算光學(xué)掃描測距裝置與被測物體的距離。
[0008]進(jìn)一步地，第一透鏡為凸透鏡或圓錐透鏡，第二透鏡為凸透鏡。
[0009]進(jìn)一步地，光源為LED光源或者激光光源，探測光為紅外光。
[0010]進(jìn)一步地，曲面反射鏡為雙曲面反射鏡，拋物面反射鏡，或圓錐面反射鏡。
[0011]進(jìn)一步地，該裝置還包括:半透半反鏡，與水平面的夾角為45°，用于將預(yù)設(shè)形狀的光束中的一半光反射到圓錐面反射鏡，其中，圓錐面反射鏡的錐角為90°。
[0012]進(jìn)一步地，該裝置還包括:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)，用于驅(qū)動光源、第一透鏡、半透半反鏡、 第二透鏡以及距離傳感器繞曲面反射鏡的中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0013]進(jìn)一步地，第一透鏡用于使探測光形成橫截面為環(huán)形或圓形的光束。[〇〇14] 進(jìn)一步地，距離傳感器包括光電傳感器和電路組件，光電傳感器集成于光電測距芯片 EPC600、EPC610 或者 EPC660 中。[〇〇15]進(jìn)一步地，距離傳感器用于根據(jù)飛行時間算法計算與被測物體的距離。[〇〇16] 進(jìn)一步地，第一光束為水平光束，距離傳感器為面陣距離傳感器或者環(huán)形距離傳感器。
[0017]本實用新型通過光源，用于發(fā)出探測光;第一透鏡，用于使探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束；曲面反射鏡，用于將預(yù)設(shè)形狀的光束反射得到第一光束，第一光束照射到被測物體上，其中，被測物體在接收到第一光束后發(fā)出反射光，反射光經(jīng)過曲面反射鏡的反射，形成第二光束;第二透鏡，用于將第二光束會聚，得到會聚光束;距離傳感器，用于接收會聚光束，并根據(jù)會聚光束形成的圖像計算光學(xué)掃描測距裝置與被測物體的距離，解決了有滑環(huán)的光學(xué)掃描測距裝置壽命低的問題，進(jìn)而達(dá)到了提高光學(xué)掃描測距裝置壽命的效果?！靖綀D說明】
[0018]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進(jìn)一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)本實用新型第一實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖；
[0020]圖2是根據(jù)本實用新型第二實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖；
[0021]圖3是根據(jù)本實用新型第三實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖；
[0022]圖4是根據(jù)本實用新型第四實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖；以及
[0023]圖5是根據(jù)本實用新型實施例的光學(xué)掃描測距裝置成像的示意圖。【具體實施方式】
[0024]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本實用新型。
[0025]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分的實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護(hù)的范圍。[〇〇26]需要說明的是，本申請的說明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語“第一”、“第二”等是用于區(qū)別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本申請的實施例。此外，術(shù)語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過程、方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0027]本實用新型實施例提供了一種光學(xué)掃描測距裝置。
[0028]圖1是根據(jù)本實用新型第一實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖，如圖1所示，該光學(xué)掃描測距裝置包括:[〇〇29] 光源10,用于發(fā)出探測光。[0〇3〇] 光源10可以是發(fā)光二級管(Light Emitting D1de，簡稱為LED)，也可以是激光光源，激光光源能夠發(fā)出紅外光，光源10也可以是其他能發(fā)出紅外光的光源。在優(yōu)選的實施方式中，發(fā)光光源為LED，發(fā)出紅外光。光源10發(fā)出的探測光可以是準(zhǔn)直光束。[〇〇31]第一透鏡20,用于使探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束。[〇〇32] 光源10發(fā)出的探測光經(jīng)過第一透鏡20后，形成預(yù)設(shè)形狀的光束。第一透鏡20可以是凸透鏡，也可以是圓錐透鏡，或者其他形狀的透鏡，以使探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束。
[0033]曲面反射鏡30,用于將預(yù)設(shè)形狀的光束反射得到第一光束，第一光束照射到被測物體上，其中，被測物體在接收到第一光束后發(fā)出反射光，反射光經(jīng)過曲面反射鏡30的反射，形成第二光束。曲面反射鏡30可以是雙曲面反射鏡，拋物面反射鏡，或圓錐面反射鏡，也可以是其他形狀的曲面反射鏡。優(yōu)選地，曲面反射鏡在水平方向360°都可以將預(yù)設(shè)形狀的光束反射得到第一光束，因此，可以探測360°方向上距離周圍環(huán)境物體的距離?？蛇x地，第一光束為水平光束，第二光束也為水平光束。[〇〇34]第二透鏡40,用于將第二光束會聚，得到會聚光束。[〇〇35]在反射光經(jīng)過曲面反射鏡30的反射后，形成第二光束，第二光束經(jīng)過第二透鏡40 后，得到會聚光束，第二透鏡40可以是凸透鏡，將被測物體反射的光會聚，得到會聚光束。 [〇〇36]距離傳感器50，用于接收會聚光束，并根據(jù)會聚光束形成的圖像計算光學(xué)掃描測距裝置與被測物體的距離。[〇〇37]在第二透鏡40將第二光束會聚后，距離傳感器50接收會聚光束，根據(jù)會聚光束形成的圖像計算光學(xué)掃描測距裝置與被測物體的距離。其中，距離傳感器50可以包括光電傳感器和電路組件，會聚光束聚焦到距離傳感器50的光電傳感器上，光信號轉(zhuǎn)換成電信號，距離傳感器50根據(jù)光源10發(fā)出的光與被測物體反射的光相位之差，能夠計算出光學(xué)掃描測距裝置與被測物體之間的距離?？蛇x地，光源10發(fā)出的光可以是紅外光，可以通過飛行時間算法(Time of Flight，簡稱為T0F)計算距離。例如，光電傳感器測量發(fā)射光到接收光之間的時間、相位差、已知光速，即可求出被測物體到光學(xué)掃描測距裝置之間的距離。光電傳感器可以集成于光電測距芯片EPC600、EPC610或者EPC660中?？蛇x地，距離傳感器50為面陣距離傳感器或者環(huán)形距離傳感器，距離傳感器50也可以是其他類型的距離傳感器。
[0038]可選地，該裝置還包括:半透半反鏡，與水平面的夾角為45°，用于將預(yù)設(shè)形狀的光束中的一半光反射到圓錐面反射鏡，其中，圓錐面反射鏡的錐角為90°。在第一透鏡20使探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束之后，入射到半透半反鏡上，半透半反鏡可以是半透半反玻璃，也可以是其他材料，半透半反鏡可以將入射光線的一半透過，另一半反射。在一個可選的實施方式中，半透半反鏡與水平面的夾角為45°，將預(yù)設(shè)形狀的光束中的一半光反射到圓錐面反射鏡上，圓錐面反射鏡的錐角為90°，因此，圓錐面反射鏡的入射光和出射光都是水平光線，以減少測量誤差。
[0039]可選地，該裝置還包括:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)，用于驅(qū)動光源10、第一透鏡20、半透半反鏡、第二透鏡40以及距離傳感器50繞曲面反射鏡30的中心軸旋轉(zhuǎn)。在一種可選的實時方式中，曲面反射鏡30可以固定不動，由驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動光源10、第一透鏡20、半透半反鏡、第二透鏡40和距離傳感器50圍繞曲面反射鏡30的中心軸旋轉(zhuǎn)。曲面反射鏡30的中心軸可以是對稱中心軸，對稱中心軸過底面圓心和頂點，圍繞曲面反射鏡30的中心軸旋轉(zhuǎn)360°可以探測360°方向上距離周圍環(huán)境物體的距離。驅(qū)動電機(jī)的控制方式可以是齒輪組傳動、曲柄傳動機(jī)構(gòu)傳動等，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動光源10、第一透鏡20、半透半反鏡、第二透鏡40以及距離傳感器50繞曲面反射鏡30的中心軸360°勻速旋轉(zhuǎn)，因此，光學(xué)掃描測距裝置本身不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，因此導(dǎo)線不會絞在一起，不需要使用滑環(huán)，本實用新型實施例可以實現(xiàn)在無滑環(huán)的情況下完成對水平360度范圍被測物體的距離測量，提高了光學(xué)掃描測距裝置的使用壽命。
[0040]可選地，第一透鏡20是圓錐透鏡，圓錐透鏡用于使探測光形成橫截面為環(huán)形或圓形的光束。圓錐透鏡的大小和錐角可以根據(jù)具體的測試需求進(jìn)行確定或調(diào)整。
[0041]圖1中的各部件的設(shè)置位置只是一種可選的實施方式，在實際應(yīng)用中也可以以不同于圖1的位置設(shè)置。
[0042]該實施例采用光源10，用于發(fā)出探測光;第一透鏡20，用于使探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束；曲面反射鏡30，用于將預(yù)設(shè)形狀的光束反射得到第一光束，第一光束照射到被測物體上，其中，被測物體在接收到第一光束后發(fā)出反射光，反射光經(jīng)過曲面反射鏡的反射，形成第二光束;第二透鏡40，用于將第二光束會聚，得到會聚光束;距離傳感器50，用于接收會聚光束，并根據(jù)會聚光束形成的圖像計算光學(xué)掃描測距裝置與被測物體的距離，能夠替代滑環(huán)，完成360°掃描測距，從而解決了有滑環(huán)的光學(xué)掃描測距裝置壽命低的問題，進(jìn)而達(dá)到了提高光學(xué)掃描測距裝置壽命的效果。
[0043]下面結(jié)合具體的實施例，對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行解釋:
[0044]圖2是根據(jù)本實用新型第二實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖，如圖2所示，該光學(xué)掃描測距裝置包括:光源10、第一透鏡20、曲面反射鏡30、第二透鏡40、距離傳感器50、半透半反玻璃60和旋轉(zhuǎn)部件70。在本實施例中，第一透鏡20是凸透鏡，第二透鏡40也為凸透鏡，曲面反射鏡30為圓錐反射鏡，圓錐反射鏡固定設(shè)置于測距裝置中心旋轉(zhuǎn)軸(如圖2中虛線)正上方，具體測量原理為:光源10發(fā)射探測光，第一透鏡20位于光源10發(fā)出的光路上，光源10發(fā)出的光束經(jīng)過第一透鏡20聚焦準(zhǔn)直，然后經(jīng)過半透半反玻璃60的反射，一半的光入射到圓錐反射鏡上，經(jīng)過圓錐反射鏡的反射，照射到被測物體I上，經(jīng)過被測物體I的反射，反射光射向圓錐反射鏡I，經(jīng)由圓錐反射鏡I的反射，然后透過半透半反玻璃60，再經(jīng)過第二透鏡40的聚焦，入射到距離傳感器50，完成對被測物體I的距離測量。通過一片與水平面成一定夾角的半透半反玻璃60，將光學(xué)掃描測距裝置的準(zhǔn)直光束發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)變?yōu)楣补饴废到y(tǒng)。
[0045]光源10固定在旋轉(zhuǎn)部件70上，以水平方向發(fā)出紅外光。其中光源10可以LED或者激光，在本實施例中，發(fā)光光源為LED，發(fā)出紅外光。半透半反玻璃60將光源10發(fā)射的探測光一半反射向圓錐反射鏡，另一半透過，將由圓錐反射鏡反射向半透半反玻璃60的光同樣一半反射，一半透過。半透半反玻璃60位于光源10的發(fā)射光路與圓錐反射鏡反射光路的交匯處。在優(yōu)選的實施例中，半透半反玻璃60與水平面夾角為45°，圓錐反射鏡的錐角為90°。照向被測物體的光為水平方向，被測物體反射回的光也從水平方向入射至圓錐反射鏡，旋轉(zhuǎn)部件70繞中心軸旋轉(zhuǎn)即可完成水平360度光學(xué)掃描測距。
[0046]距離傳感器50位于由圓錐反射鏡的下方，用于接收經(jīng)過被測物體I反射的紅外光，在距離傳感器50接收紅外光的光路上方設(shè)置有第二透鏡40。第二透鏡40為凸透鏡，第二透鏡40將接收到的紅外光聚焦到距離傳感器50上的光電傳感器上。距離傳感器50包括光電傳感器及電路組件，其中，光電傳感器集成于光電測距芯片EPC600、EPC610或者EPC660中。經(jīng)障礙物(也即被測物體)反射回來的反射光聚焦在距離傳感器50的光電傳感器后，光信號轉(zhuǎn)換成電信號。距離傳感器50獲取電源10發(fā)射的紅外光與接收到的經(jīng)過障礙物反射的紅外光相位之差，通過飛行時間算法，測得距離傳感器50與被測物體I之間的距離。
[0047]在光學(xué)掃描測距裝置工作過程中，旋轉(zhuǎn)部件70，例如，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)帶動光學(xué)掃描測距裝置以中心旋轉(zhuǎn)軸360度勻速旋轉(zhuǎn)、自身不發(fā)生自轉(zhuǎn)，實現(xiàn)對360度各個角度方向上的障礙物進(jìn)行距離測量。旋轉(zhuǎn)部件70可以包括電機(jī)、齒輪組，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)的控制方式可以為齒輪組傳動、曲柄傳動機(jī)構(gòu)等，電機(jī)可以是一個，也可以是兩個或者多個。光學(xué)掃描測距裝置中心軸正上方固定一個圓錐反射鏡(也可以是其他旋轉(zhuǎn)曲面反射鏡)，由于光學(xué)掃描測距裝置不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，因此供電線和信號線不通過導(dǎo)電滑環(huán)，而直接連接到裝置的固定部件上。
[0048]在一種可選的實施方式中，光學(xué)掃描測距步驟為:
[0049]第一步:光學(xué)掃描測距裝置旋轉(zhuǎn)部件70的光源10發(fā)出光束，光束經(jīng)過光學(xué)透鏡準(zhǔn)直，形成準(zhǔn)直光束。準(zhǔn)直光束通過半透半反玻璃60的反射，然后經(jīng)過圓錐反射鏡的反射，照射到被測物體。
[0050]步驟二:經(jīng)過被測物體的反射，反射光經(jīng)由圓錐反射鏡的反射，透過半透半反玻璃60進(jìn)入和光學(xué)透鏡最終進(jìn)入距離傳感器50對被測物體第一次掃描測距；
[0051]步驟三:光學(xué)掃描測距裝置的旋轉(zhuǎn)部件70繞設(shè)備中心軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)，重復(fù)以上步驟，完成360度方向掃描測距。
[0052]光學(xué)掃描測距裝置的旋轉(zhuǎn)部件70可以直接用導(dǎo)線與光學(xué)掃描測距裝置固定端連接完成供電和信號傳輸，光學(xué)掃描測距裝置旋轉(zhuǎn)部件70繞中心旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，但是本身不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)。由于光學(xué)掃描測距裝置旋轉(zhuǎn)部件70不產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，因此導(dǎo)線不會絞在一起，通過曲面反射鏡和電機(jī)旋轉(zhuǎn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在無滑環(huán)的情況下完成了對水平360度范圍被測物體的距離測量，提高了光學(xué)掃描測距裝置的使用壽命。
[0053]圖3是根據(jù)本實用新型第三實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖，如圖3所示，該光學(xué)掃描測距裝置包括:光源1、第一透鏡20、曲面反射鏡30、第二透鏡40、距離傳感器50和半透半反玻璃60。在本實施例中，第一透鏡20、第二透鏡40都是凸透鏡，曲面反射鏡30為雙曲面反射鏡。雙曲面反射鏡與第二透鏡40、距離傳感器50的中心同軸，光源10發(fā)射光束經(jīng)過第一透鏡20準(zhǔn)直，然后依次通過半透半反玻璃60和雙曲面反射鏡的反射，照射到水平360度方向，經(jīng)過環(huán)境中被測物體的反射，形成反射光，反射光經(jīng)由雙曲面反射鏡的反射，透過半透半反玻璃60和第二透鏡40進(jìn)入距離傳感器50，在距離傳感器50上形成環(huán)形的像，通過對環(huán)形像的處理，分解到水平360度方向，得到距離信號，即可完成對被周圍環(huán)境的距離測量。
[0054]在該實施例中，光源10固定于光學(xué)掃描測距裝置內(nèi)部，發(fā)出探測光，探測光的光路上設(shè)置第一透鏡20，經(jīng)過第一透鏡20后，探測光被整形為具有一定橫截面積的面光束。該面光束射向與水平面成45度角的半透半反玻璃60，半透半反玻璃60將探測光一半透過，一半反射。經(jīng)過反射的面探測光照射到雙曲面反射鏡上，經(jīng)過雙曲面反射鏡的反射，探測光束在360度全方位從光學(xué)掃描測距裝置發(fā)射出去，以360度全方位發(fā)出的探測光在360度內(nèi)探測周圍物體，經(jīng)過周圍物體的反射，反射光束反射回雙曲面反射鏡，雙曲面反射鏡將反射光束發(fā)射到半透半反玻璃60，一半的反射光經(jīng)過第二透鏡40入射到距離傳感器50中。
[0055]雙曲面反射鏡也可以是拋物面反射鏡、圓錐反射鏡等。距離傳感器50可以是面陣距離傳感器、環(huán)形距離傳感器陣列等。第一透鏡20和第二透鏡40表示一種光學(xué)透鏡，可以是多個種類的透鏡，可以是一般的準(zhǔn)直透鏡，也可以是圓錐鏡等光學(xué)棱鏡。發(fā)射的準(zhǔn)直光束與接收的光束通過半透半反玻璃60達(dá)到共光路系統(tǒng)，以減小裝置體積，具體的光路不限于此種固定方式，也可以通過排布兩個雙曲面反射鏡來實現(xiàn)。
[0056]圖4是根據(jù)本實用新型第四實施例的光學(xué)掃描測距裝置的示意圖，如圖4所示，該光學(xué)掃描測距裝置包括:光源1、第一透鏡20、曲面反射鏡30、第二透鏡40和距離傳感器50。在本實施例中，第一透鏡20為圓錐鏡，第二透鏡40為凸透鏡，曲面反射鏡30為雙曲面反射
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[0057]雙曲面反射鏡與第二透鏡40、距離傳感器50、光源10、圓錐鏡的中心同軸。光源10發(fā)射光束經(jīng)過圓錐鏡后形成橫截面為環(huán)狀或者圓形的光束，然后通過雙曲面反射鏡的反射，照射到水平360度方向，經(jīng)過周圍環(huán)境中被測物體的反射，反射光經(jīng)由雙曲面反射鏡的反射和第二透鏡40進(jìn)入距離傳感器50，在距離傳感器50上形成環(huán)形的像，通過對環(huán)形距離信號的處理，分解到水平360度方向，即可完成對被周圍環(huán)境的距離測量。
[0058]雙曲面反射鏡也可以用拋物面反射鏡、圓錐反射鏡等代替。距離傳感器50可以是面陣距離傳感器、環(huán)形距離傳感器陣列等。第二透鏡40表示一種光學(xué)透鏡，其種類不受限制，可以是一般的準(zhǔn)直透鏡，也可以是圓錐鏡等光學(xué)棱鏡。使用圓錐鏡的目的是形成環(huán)狀的出射光束，圓錐鏡的種類不受限制，可以是單透鏡，也可以是自由曲面透鏡或棱鏡等?？蛇x地，圓錐鏡通過透光率高的材料與光學(xué)掃描測距裝置的主體固定，透光率高的材料可以是聚碳酸酯(PC)。
[0059]圖5是根據(jù)本實用新型實施例的光學(xué)掃描測距裝置成像的示意圖，如圖5所示，在距離傳感器50中成像的俯視圖11可以是環(huán)形，根據(jù)全景成像原理，全景圖像在距離傳感器50中成的像與周圍環(huán)境有映射關(guān)系，距離傳感器50通過對環(huán)形距離信號的處理，分解到水平360°方向，即可完成對周圍環(huán)境的距離測量。
[0060]通過上述實施方式，本實用新型實施例可以實現(xiàn)在去導(dǎo)電滑環(huán)的情況下，實現(xiàn)光學(xué)掃描測距功能，極大地提高了光學(xué)掃描測距裝置的使用壽命。
[0061]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種光學(xué)掃描測距裝置，其特征在于，包括:光源，用于發(fā)出探測光；第一透鏡，用于使所述探測光形成預(yù)設(shè)形狀的光束；曲面反射鏡，用于將所述預(yù)設(shè)形狀的光束反射得到第一光束，所述第一光束照射到被 測物體上，其中，所述被測物體在接收到所述第一光束后發(fā)出反射光，所述反射光經(jīng)過所述 曲面反射鏡的反射，形成第二光束；第二透鏡，用于將所述第二光束會聚，得到會聚光束；以及距離傳感器，用于接收所述會聚光束，并根據(jù)所述會聚光束形成的圖像計算光學(xué)掃描 測距裝置與所述被測物體的距離。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一透鏡為凸透鏡或圓錐透鏡，所述 第二透鏡為凸透鏡。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光源為LED光源或者激光光源，所述探 測光為紅外光。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述曲面反射鏡為雙曲面反射鏡，拋物面 反射鏡，或圓錐面反射鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:半透半反鏡，與水平面的夾角為45°，用于將所述預(yù)設(shè)形狀的光束中的一半光反射到所 述圓錐面反射鏡，其中，所述圓錐面反射鏡的錐角為90°。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機(jī)，用于驅(qū)動所述光源、所述第一透鏡、所述半透半反鏡、所述第二透鏡以 及所述距離傳感器繞所述曲面反射鏡的中心軸旋轉(zhuǎn)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一透鏡用于使所述探測光形成橫截 面為環(huán)形或圓形的光束。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述距離傳感器包括光電傳感器和電路組 件，所述光電傳感器集成于光電測距芯片EPC600、EPC610或者EPC660中。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述距離傳感器用于根據(jù)飛行時間算法計 算與所述被測物體的距離。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一光束為水平光束，所述距離傳感 器為面陣距離傳感器或者環(huán)形距離傳感器。
【文檔編號】G01S17/08GK205594162SQ201620388910
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月29日
【發(fā)明人】王瑞, 鄭凱, 李 遠(yuǎn)
【申請人】北醒（北京）光子科技有限公司