CN102116863B - 红外线测距装置 - Google Patents

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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
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Abstract

本发明提供一种红外线测距装置，其包括光源模组、取像单元、控制单元、光强累积单元及比较计算单元；光源模组包括多个用以发射出波长不同而强度相同的红外线的子光源；控制单元控制多个子光源以不相重叠的时序发射出红外线，并控制取像单元分别感测经被测物反射回的由不同波长的红外线形成的画面；光强累积单元用于分别对所感测的每个画面中的像素点的光强分别进行累积计算；比较计算单元对每个画面累积后的光强进行比较，并根据光强最大的画面所对应的红外线的光强衰减计算出红外线测距装置与被测物之间的距离。通过选取光强最大的画面所对应的红外线去计算与被测物之间的距离，减小了红外线在传播过程中因被测物的色彩对红外线光强造成的损失。

Description

红外线测距装置
Figure G200910312713020091230D000011
被测物              200
光源模组            10
第一子光源          11
第二子光源          12
取像单元            20
镜头                21
滤光片              22
感测器              23
控制单元            30
光强累积单元        40
比较计算单元        50
显示单元            60
电源单元            70
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1至2所示，为本发明实施方式提供的一种红外线测距装置100，用于量测其与被测物200之间的距离；所述红外线测距装置100包括一光源模组10、一取像单元20、一控制单元30、一光强累积单元40、一比较计算单元50、一显示单元60及一电源单元70。
所述光源模组10包括多个发射红外线的子光源，且所述子光源为点光源，其所发射的光线为发散光束。所述多个子光源以不相重叠的时序发射出相同强度的红外线，且每个子光源所发射的红外线的波长均不相同。本实施方式中，所述光源模组10包括一发射出第一波长的红外线的第一子光源11及一发射出第二波长的红外线的第二子光源12，且第一波长与第二波长的红外线的发射强度相同。所述红外线的波长大于680nm且小于1050nm，所述第一子光源11和第二子光源12都是红外线发光二极管。可以理解，所述光源模组10包括的用以发射不同波长的红外线的子光源的个数越多，当在测量不同色彩的被测物200时，越可以找到被测物200的色彩对红外线反射率影响最小的红外线。
所述取像单元20包括一镜头21、一滤光片22及一感测器23，所述滤光片22用于滤掉除红外线以外的其他光线，所述感测器23为单色感测器。所述取像单元20的朝向固定，且用于分时采集经被测物200反射回来的不同波长的红外线所形成的图像。当经被测物200反射回的反射光线投射到镜头21后，反射光线在穿过滤光片22时一些非红外线被滤除，所述感测器23仅感测由被测物200反射回的红外线，从而有效提高了感测器23所采集的图像的信噪比。本实施方式中，所述取像单元20分时采集经被测物200反射回来的第一波长的红外线和第二波长的红外线分别形成的第一图像和第二图像。
所述控制单元30与光源模组10和取像单元20相电性连接，该控制单元30用于控制光源模组10中的多个子光源在不同的时候发射出红外线，并控制取像单元20分时采集由被测物200反射回来的由不同波长的红外线所形成的图像。本实施方式中，所述控制单元30产生第一时序T1和第二时序T2用于控制光源模组10中的第一子光源11和第二子光源12在不同时间发射出红外线，并产生第三时序T3用于控制取像单元20分别在第一子光源11和第二子光源12发射出红外线的时候分时采集由被测物200反射回来的第一图像和第二图像。
所述光强累积单元40与所述取像单元20相电性连接，并用于对取像单元20所采集的图像的光强进行计算，其中所述光强为照射到单位面积上的光通量。所述光强累积单元40对所采集的图像中的像素点的光强进行叠加，以计算出整个图像的光强。本实施方式中，所述光强累积单元40分别对第一图像和第二图像的光强进行计算，以得出每张图像的光强。通过对整个图像中每个像素点的光强进行叠加，有效提高了对反射的红外线的强度的感测范围。
所述比较计算单元50与光强累积单元40相电性连接，该比较计算单元50对光强累积单元40所得出的每一张图像的光强进行比较。本实施方式中，通过对第一图像和第二图像叠加后的光强比较，并确定光强最大的图像所对应的红外线。然后根据红外线在传播过程中其光强与传播的距离的平方成反比的原理，使用光强最大的图像所对应的红外线计算出与被测物200之间的距离。
所述显示单元60与比较计算单元50相电性连接，并用于实时显示比较计算单元50所量测的与被测物200之间的距离值。
所述电源单元70电性连接于控制单元30和显示单元60之间，所述控制单元30控制光源模组10中的第一子光源11和第二子光源12发射出相同强度的红外线。
在使用过程中，当一被测物200进入到取像单元20的取像视角范围之内时，假设该被测物200对第一波长的红外线的反射率较高而对第二波长的红外线的反射率相对较低，所述取像单元20分别采集被测物200反射的第一波长的红外线所形成的第一图像以及反射的第二波长的红外线所形成的第二图像。经光强累积单元40分别对第一图像和第二图像的光强进行叠加后，由于被测物200对第一波长的红外线反射率相对较高，则所述比较计算单元50确定出第一图像比第二图像的光强要高，从而该比较计算单元50通过第一波长的红外线发射时和接收时的光强计算与待测物200之间的距离。
假设该被测物200对第一波长的红外线的反射率较低而对第二波长的红外线的反射率相对较高时，所述取像单元20分别采集被测物200反射的第一波长的红外线所形成的第一图像以及反射的第二波长的红外线所形成的第二图像。经光强累积单元40分别对第一图像和第二图像的光强进行叠加后，由于被测物200对第二波长的红外线反射率相对较高，则所述比较计算单元50确定出第二图像比第一图像的光强要高，从而该比较计算单元50通过第二波长的红外线发射时和接收时的光强计算红外线测距装置100与待测物200之间的距离。
在实施方式中，为了提高计算精度，所述比较计算单元50内存储有一般环境中红外线的强度，所述取像单元20所采集的图像的光强应等于光强累积单元40所得出的光强减去一般环境中红外线的强度。
本发明提供的红外线测距装置通过多个不同波长的红外线光源分时照射被测物，并选取光强最大的画面所对应的红外线去计算与被测物之间的距离，有效减小了因被测物的色彩对距离量测的影响，从而提高了量测精度。
本发明提供的红外线测距装置通过多个不同波长的红外线子光源分时照射被测物，并选取光强最大的画面所对应的红外线去计算与被测物之间的距离，减小了红外线在传播过程中因被测物的色彩对其光强造成的损失，从而提高了量测精度。

Claims (7)

1.一种红外线测距装置，用于测量其与被测物之间的距离；所述红外线测距装置包括一光源模组、一取像单元、一控制单元、一光强累积单元及一比较计算单元；所述光源模组包括多个用以发射出波长不同而强度相同的红外线的子光源；所述控制单元控制多个子光源以不相重叠的时序发射出红外线，并控制取像单元分别感测经被测物反射回的由不同波长的红外线形成的画面；所述光强累积单元用于分别对取像单元所感测的每个画面中的像素点的光强分别进行累积计算；所述比较计算单元对每个画面累积后的光强进行比较，并根据光强最大的画面对应的红外线的光强衰减计算出红外线测距装置与被测物之间的距离。
2.如权利要求1所述的红外线测距装置，其特征在于：所述红外线的波长大于680nm且小于1050nm。
3.如权利要求1所述的红外线测距装置，其特征在于：所述取像单元包括一镜头、一滤光片及一感测器，所述滤光片滤掉除红外线以外的其他光线，所述感测器为单色感测器。
4.如权利要求1所述的红外线测距装置，其特征在于：所述子光源均为发光二极管。
5.如权利要求1所述的红外线测距装置，其特征在于：所述光强累积单元对所采集的图像中的每个像素点的光强进行叠加，以计算出整个图像的光强。
6.如权利要求1所述的红外线测距装置，其特征在于：所述红外线测距装置还包括一显示单元，所述显示单元显示比较计算单元所量测的距离值。
7.如权利要求1所述的红外线测距装置，其特征在于：所述红外线测距装置还包括一电源单元，所述电源单元用于向光源模组及显示单元提供电源。
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