CN103424737B - 激光测距装置的光学信号传输结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种激光测距装置的光学信号传输结构，其包括一激光光管，悬设于一旋转盘的中心位置的正上方，向下射出激光光；一光投射模块，包含至少二反射镜片，将激光光管所射出的激光光反射至一目标物；一镜头，设于旋转盘上，接收从目标处反射的激光光；以及一电路板，设于旋转盘下方，镜头所接收的激光光照射在电路板上的一感光元件上产生至少一光电信号，使电路板能通过光电信号判断目标物的距离。

Description

激光测距装置的光学信号传输结构
技术领域
本发明是有关一种无电气接触点的信号传输的技术，特别是指一种激光测距装置的光学信号传输结构。
背景技术
激光测距原理为利用激光对目标发射一串光束，目标物将激光光反射回到发射位置，得出光束往返所用时间，或侦测出光电信号所呈现的变化，即可换算成距离。因此，激光测距装置需包含一激光光管发射激光光束，并包含一镜头作为接收器接收反射光，再以集成电路芯片（IＣ）计算反射光电信号上的差异或激光光管发射时间与镜头接收反射光波的时间差，目前更有可360度旋转的激光测距装置，可大范围测距。
然而，此种可360度旋转的激光测距装置是在旋转盘上承载激光光管及镜头电路，激光光管及镜头光感测器的线路都设在旋转盘上，因此若以电线接点方式提供电力容易因旋转盘转动而使接点磨耗积垢造成接触不良，维修时需将整个激光测距装置换新，很难单就供电部分进行维修；再者，此种激光测距装置上通常需要至少二个电路板，分别处理激光光管、镜头的输出及输入信号，因此线路接点众多，经过长时间快速地转动，不易确保每一接触点的电气接触性仍可保持新品般的状态。
有鉴于此，本发明是在针对上述的缺失，提出一种激光测距装置的光学信号传输结构，以克服该多个问题，具体架构及其实施方式将详述于下。
发明内容
本发明的主要目的在提供一种激光测距装置的光学信号传输结构，其是利用激光光束折射、反射原理进行距离侦测，因此可改变需在旋转盘上装设光束收发电路的传统方式。
本发明的另一目的在提供一种激光测距装置的光学信号传输结构，其是将激光光管悬设于旋转盘上方，旋转盘转动时激光光管不动，可免除须从旋转盘上提供电力的问题。
本发明的另一目的在提供一种激光测距装置的光学信号传输结构，其是利用多个反射镜片精准放置将激光光反射出去，或是利用一条光纤将激光光直接导向一反射片，利用单一反射片将激光光射出。
为达上述的目的，本发明提供一种激光测距装置的光学信号传输结构，包括一激光光管、一光投射模块、一镜头及一电路板，其中激光光管悬设于一旋转盘的中心位置的正上方，向下射出激光光；光投射模块及镜头设于旋转盘上，且光投射模块中的第一反射片位于激光光管的正下方，将激光光管所射出的激光光反射到光投射模块中的第二反射片上，再反射至一目标处；镜头接收从目标处反射的激光光，通过设在旋转盘下方的一第三反射片将激光光反射到旋转盘下方的电路板，且激光光照射在电路板上的一感光元件上产生至少一光电信号，使电路板通过光电信号判断目标物的距离。
其中，更包括一基座，该基座的一中空心轴圆周上卡住该旋转盘，于该基座边缘两相对位置处设桥状的一支架，该支架的中心位置设有一可调式激光管夹座，该激光光管是利用该可调式激光管夹座固定于该支架上，该旋转盘是设置于该基座上。
其中，该激光管射出的激光光准确照射于该旋转盘在转动时的一圆心上，该镜头的一主轴和该旋转盘的该圆心的垂直虚线会相交。
其中，该光投射模块中更包括一第一反射片及至少一第二反射片，该第一反射片设于该旋转盘上、该激光光管的正下方，该第一反射片与水平线的夹角为45度，将该激光光管所射出的激光光反射至该至少一第二反射片，该至少一第二反射片再将激光光反射至该目标物，该旋转盘上设有一可调式镜头座及一镜头夹片，以放置该第一反射片及该镜头，且该第一反射片的倾斜角度可调整。
其中，更包括一组合式外盖，其设置于该基座上覆盖该旋转盘，且该组合式外盖的中心点设有一入射孔，该入射孔位于该激光光管的正下方，激光光通过该入射孔照射向该光投射模块，该组合式外盖的侧边设有一出光孔及一接收孔，该光投射模块所射出的激光光是从该出光孔射向该目标物，而该目标物所反射的激光光则从该接收孔射向该镜头，且该组合式外盖是由二半圆所组成。
其中，更包括一马达，其设于该旋转盘的侧边，一传动皮带绕过该马达的轴心与该旋转盘连接，使该马达的该轴心旋转时，带动该旋转盘旋转，该旋转盘旋转时，该光电信号的光点会在该感光元件的范围内移动。
其中，该旋转盘的外侧有多个明暗间隔的刻度，该基座上设有一转度侦测器以撷取该旋转盘的外侧影像，依据该多个刻度的明暗变化判断该旋转盘的一旋转角度。。
其中，该电路板是设于该基座的底部，并连接至一外部设备，将该目标物的距离传送至该外部设备，该激光光管通过一组电线连接至一外部电源，且该组电线是设于该基座的该支架上。
其中，该光投射模块中该至少二反射镜片的数量为二片时，更包括一光纤，其一端连接该激光光管以接收激光光，另一端则对准该至少二反射镜片的其中之一，将激光光射向该反射镜片后，该反射镜片直接将激光光反射向该目标物的方向。
其中，该光反射模块更包括一第三反射片，其设于该第一反射镜的背面，该目标物所反射的激光光通过该镜头射在该第三反射片上，再利用该第三反射片向下反射到该电路板的该感光元件上，且该第三反射片与该第一反射片为同一镜片，经特殊处理后可双面反射，或是该第三反射片与该第一反射片为背对背粘合的不同镜片。
本发明提供的激光测距装置的光学信号传输结构是将激光光管悬设于旋转盘的上方，并以多片反射片去反射激光光，以光学路径判断目标物的距离，免除在旋转盘上设置电路板及连接线、转动接点等，简化结构，更进一步增加激光测距装置的寿命。
底下通过具体实施例详加说明，当更容易了解本发明的目的、技术内容、特点及其所达成的功效。
附图说明
图1A及图1B分别为本发明中第一实施例有组合式外盖及无组合式外盖的立体图。
图2A为本发明中第一实施例的俯视图。
图2B及图2C分别为本发明中第一实施例的前视图及侧面剖视图。
图3A为本发明第一实施例中以三棱镜做为第二反射片的俯视图。
图3B为本发明第一实施例中以凹面镜做为第二反射片的俯视图。
图4为本发明中第二实施例的立体图。
附图标记说明：10-旋转盘；11-基座；12-激光光管；124-可调式激光管夹座；126-支架；13-组合式外盖；13a--半圆；13b--半圆；132-入射孔；134-出光孔；136-接收孔14-镜头；142-镜头夹片；144-可调式镜头座；162-第一反射片164a、164b、164c、170、171--第二反射片；166、171a-第三反射片；18-电路板；182-感光元件；20-马达；22-传动皮带；24-转度侦测器；26-电线；28-光纤。
具体实施方式
本发明提供一种激光测距装置的光学信号传输结构，其是在激光测距装置上以光学方式传输信号，免除电线和活动式接触点，让激光测距装置经长久旋转后不会有电气接触不良的隐忧。
图1A及图1B分别为本发明中第一实施例有组合式外盖及无组合式外盖的立体图。如图所示，在本发明第一实施例中，激光测距装置包含一基座11，其上设有一旋转盘10及一支架126，并有由二半圆13a、13b所组成的一组合式外盖13覆盖在旋转盘10外。
支架126是跨越基座11的两端呈桥状，于支架126的中间设有一可调式激光管夹座124，下方有一激光光管12设在可调式激光管夹座124中，且激光光管12以电线26连接至外部电源，此电线26可服贴在支架126上，而激光光管12取得外部电源后朝正下方射出激光光，正下方为旋转盘10的圆心。
在旋转盘10上设有一镜头14、一镜头夹片142一可调式镜头座144、一第一反射片162、二第二反射片164a、164b及一第三反射片166，此可调式镜头座144及镜头夹片142位于旋转盘10的中间位置且二者相连，镜头14设在镜头夹片142上，撷取反射回的激光光；第一反射片164及第二反射片164a、164b构成第一实施例中的光投射模块，其中第一反射片162设于可调式镜头座144上且位于激光光管12的正下方，第一反射片162与水平面有一夹角，在此实施例中夹角为45度，可将激光光反射到第二反射片164a上，而第二反射片164a及164b与水平面垂直，且第二反射片164a的法线与入射的激光光具有一夹角，可将激光光再反射到第二反射片164b上，第二反射片164b的法线与入射的激光光同样具有另一夹角，将激光光向外反射出去，例如射向一目标物。第三反射片166设于第一反射镜162的背面，目标物所反射的激光光透过镜头14射在第三反射片166上，第三反射片166再将激光光向下反射，由于旋转盘10的圆心处及正下方的基座11皆是空洞，因此第三反射片166可将激光光向下反射出旋转盘10及基座11，特别的是，此第三反射片166与第一反射片162可为同一镜片，经特殊处理后可双面反射，或是第三反射片166与第一反射片162为背对背粘合的不同镜片。
在基座11的下方设有一电路板18，其上设有一感光元件182，此感光元件182正位于旋转盘10及基座11的空洞下方，因此第三反射片166所反射的激光光便照射在感光元件182上，产生至少一光电信号，电路板18通过光电信号差异，并以光电信号的强弱及方位作为计算目标物与激光测距装置之间距离的依据。
于旋转盘10旁设有一马达20，一传动皮带22绕过马达20及旋转盘10，使马达20旋转时带动旋转盘10旋转，使镜头14可360度扫描摄影。而基座11于马达20的对面位置设有一转度侦测器24，另在旋转盘10的外侧设有多个明暗间隔的刻度，转度侦测器24感应明暗的变化以由此得知旋转盘10旋转的角度为何，传送到电路板18，电路板18再将旋转角度与感光元件182上感应到的光电信号相结合，计算出目标物与激光测距装置之间的方位距离。
组合式外盖13为二半圆13a、13b所组成，其中心点设有一入射孔132，此入射孔132位于激光光管12的正下方，激光光透过入射孔132照射到第一反射片162上；组合式外盖13前侧设有一出光孔134及一接收孔136，被第二反射片164b反射的激光光是从出光孔134射出，而目标物所反射回的激光光则从接收孔136被镜头14接收。
因此，本发明第一实施例的光学路径如下所述：激光光管12射出激光光，从入射孔132穿过组合式外盖13射在第一反射片162上；第一反射片162将激光光反射到第二反射片164a，第二反射片164a再将激光光反射到另一第二反射片164b，第二反射片164b将激光光向目标物射出；镜头14接收被目标物所反射回的激光光，且激光光穿过镜头14射在第三反射片166上，被第三反射片166向下反射到电路板18的感光元件182上，完成光学路径。
图2A为本发明第一实施例的俯视图，由图中可看出二第二反射片164a、164b的摆放角度；图2B为本发明第一实施例的前视图，马达20挡在电路板（图中未示）前方，因此可避免感光元件受到目标物所反射的激光光干扰；图2C为本发明第一实施例的侧面剖视图，由图中可清楚看出激光光管12、第一反射片162、第三反射片166及感光元件182在同一垂直的光学路径上，且旋转盘10及基座皆有空洞可让激光光贯穿射在感光元件182上，此外，亦可看出第一反射片162及第三反射片166的相对位置关系，此图中为二者背对背贴合的示意图，然二者亦可为经特殊处理、一体成型的双面反射镜。
另外也可将图2A所示第一实施例中的164a、164b融合成如图3A的单片式的三菱镜170，或将图2A中的第二反射片164a做成如图3B所示的较大面积的凹面镜171，而第二反射片164b则往前移动摆放．如此将镜片做些变形安排．同样可使由激光光管12射出的光束．经以上的光学路径投射到目标物。
图4为本发明激光测距装置的光学信号传输结构的第二实施例且无组合式外盖的立体图，在此实施例中不需第一反射片，因此光投射模块中仅具有一第二反射片164c，在激光光管12下方设有一条光纤28，而激光光管12直接将激光光射入光纤28，光纤28再将光线导向第二反射片164c，接着第二反射片164c将激光光反射至一目标物；激光光被目标物反射回来后的光学路径与第一实施例相同。
在本发明中，由于激光光管并没有设在旋转盘上，因此激光光管的电线不会因旋转盘旋转而与其他线路缠绕在一起，也没使用到活动性电气接点，且由于激光光管的位置正好在旋转盘的圆心上，第一反射片又位于激光光管的正下方，使旋转盘不管如何旋转都不会影响激光光管与光投射模块之间的光学路径。
综上所述，本发明提供的激光测距装置的光学信号传输结构是将激光光管悬设于旋转盘的上方，并以多片反射片去反射激光光，以光学路径判断目标物的距离，免除在旋转盘上设置电路板及连接线、转动接点等，简化结构，更进一步增加激光测距装置的寿命。
以上所述者，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围。故即凡依本发明申请范围所述的特征及精神所为的均等变化或修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (7)

1.一种激光测距装置的光学信号传输结构，其特征在于，包括：
一激光光管，静止悬设于一旋转盘的中心位置的正对位置，并射出激光光；
一光投射模块，包含至少二反射镜片，将该激光光管所射出的激光光投射至一目标物，该光投射模块中更包括一第一反射片及至少一第二反射片，该第一反射片设于该旋转盘上、该激光光管的正下方，该第一反射片与水平线的夹角为45度，将该激光光管所射出的激光光反射至该至少一第二反射片，该至少一第二反射片再将激光光反射至该目标物，该旋转盘上设有一可调式镜头座及一镜头夹片，以放置该第一反射片及该镜头，且该第一反射片的倾斜角度可调整；
一镜头，设于该旋转盘上，接收从目标处反射的一激光光；
一马达，其设于该旋转盘的侧边，一传动皮带绕过该马达的轴心与该旋转盘连接，使该马达的该轴心旋转时，带动该旋转盘旋转；该旋转盘的外侧有多个明暗间隔的刻度，基座上设有一转度侦测器以撷取该旋转盘的外侧影像，依据该多个刻度的明暗变化判断该旋转盘的一旋转角度；以及
一电路板，静止设于该旋转盘的相对位置，该镜头所接收的激光光照射在该电路板上的一感光元件上产生至少一光电信号，该旋转盘旋转时，该光电信号的光点会在该感光元件的范围内移动，使该电路板通过该至少一光电信号判断该目标物的距离，其中，该电路板将该旋转角度与该至少一光电信号相结合，计算出目标物与激光测距装置之间的方位距离。
2.根据权利要求1所述的激光测距装置的光学信号传输结构，其特征在于，更包括一基座，该基座的一中空心轴圆周上卡住该旋转盘，于该基座边缘两相对位置处设桥状的一支架，该支架的中心位置设有一可调式激光管夹座，该激光光管是利用该可调式激光管夹座固定于该支架上，该旋转盘是设置于该基座上。
3.根据权利要求1所述的激光测距装置的光学信号传输结构，其特征在于，该激光管射出的激光光准确照射于该旋转盘在转动时的一圆心上，该镜头的一主轴和该旋转盘的该圆心的垂直虚线会相交。
4.根据权利要求2所述的激光测距装置的光学信号传输结构，其特征在于，更包括一组合式外盖，其设置于该基座上覆盖该旋转盘，且该组合式外盖的中心点设有一入射孔，该入射孔位于该激光光管的正下方，激光光通过该入射孔照射向该光投射模块，该组合式外盖的侧边设有一出光孔及一接收孔，该光投射模块所射出的激光光是从该出光孔射向该目标物，而该目标物所反射的激光光则从该接收孔射向该镜头，且该组合式外盖是由二半圆所组成。
5.根据权利要求1所述的激光测距装置的光学信号传输结构，其特征在于，该电路板是设于该基座的底部，并连接至一外部设备，将该目标物的距离传送至该外部设备，该激光光管通过一组电线连接至一外部电源，且该组电线是设于该基座的支架上。
6.根据权利要求1所述的激光测距装置的光学信号传输结构，其特征在于，该光投射模块中该至少二反射镜片的数量为二片时，更包括一光纤，其一端连接该激光光管以接收激光光，另一端则对准该至少二反射镜片的其中之一，将激光光射向该反射镜片后，该反射镜片直接将激光光反射向该目标物的方向。
7.根据权利要求1所述的激光测距装置的光学信号传输结构，其特征在于，该光投射模块更包括一第三反射片，其设于该第一反射镜的背面，该目标物所反射的激光光通过该镜头射在该第三反射片上，再利用该第三反射片向下反射到该电路板的该感光元件上，且该第三反射片与该第一反射片为同一镜片，经特殊处理后可双面反射，或是该第三反射片与该第一反射片为背对背粘合的不同镜片。
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