CN106291507A - 检测光测距装置及测距方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种检测光测距装置及测距方法，属于激光测距技术领域，其可解决现有的测距装置测量精度低的问题。本发明的检测光测距装置，包括：第一光学组件和第二光学组件；第一光学组件用于将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将第二子检测光射向所述第二光学组件；所述第二光学组件用于接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。

Description

检测光测距装置及测距方法
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，具体涉及一种检测光测距装置及测距方法。
背景技术
激光测距是指以激光器作为光源进行测距，根据激光工作的方式分为连续式激光测距和脉冲式激光测距。其中，脉冲式激光测距的原理为：测距装置发射出的激光经被测物反射后又被测距装置接收，测距装置同时记录激光往返的时间，因此，测距装置和被测物之间的距离即为光速和往返时间的乘积的一半，可由公式D＝ct/2得出，其中，D为测距装置与被测物之间的距离，c为光速，t为激光往返测距装置和被测物一次所需的时间。由于光速c约为3×108m/s，因此，在进行短距离测量时，时间t是非常短的，导致测量精度低。因此，在本领域中，亟需一种高测量精度的测距装置。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种能够提高测量精度的检测光测距装置及测距方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种检测光测距装置，包括：第一光学组件和第二光学组件；
所述第一光学组件用于将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件；
所述第二光学组件用于接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。
其中，所述检测光测距装置还包括检测光发射电路和计时电路；
所述检测光发射电路用于向所述第一光学组件发射所述检测光；
所述计时电路用于接收所述第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻；接收所述第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻。
其中，所述第二光学组件包括：内支撑体、外支撑体和第一光学元件，所述内支撑体位于所述外支撑体内，所述第一光学组件、检测光发射电路、所述计时电路和第一光学元件位于所述内支撑体中，所述内支撑体上设置有第一开孔，所述外支撑体上设置有第二开孔和第三开孔；
所述第二开孔用于使通过所述第一开孔的第二子检测光射向所述被测物；
所述第三开孔用于使经所述被测物反射的所述第二子检测光通过，以使所述第二子检测光在所述外支撑体的内壁和所述内支撑体的外壁之间进行至少一次反射；
所述第一开孔还用于使经过反射的所述第二子检测光通过并射向所述第一光学元件；
所述第一光学元件用于使经所述第一开孔射入的第二子检测光射至所述计时电路。
其中，所述内支撑体和所述外支撑体的形状相同。
其中，所述内支撑体和所述外支撑体均为S字形、弓字形或不规则绕曲形。
其中，所述第二光学组件还包括：第二光学元件和第三光学元件，所述第二光学元件和所述第三光学元件位于所述外支撑体外；
所述第二光学元件用于使从所述第二开孔射出的所述第二子检测光射向所述被测物；
所述第三光学元件用于接收被所述被测物反射的第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第三开孔。
其中，所述内支撑体和所述外支撑体均为圆环，所述内支撑体与所述外支撑体具有相同的轴心。
其中，所述第二开孔和所述第三开孔以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置。
其中，所述第二光学元件和所述第三光学元件以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置。
其中，所述第二光学元件和所述第三光学元件可转动，且所述第二光学元件转动的角度与所述第三光学元件反向转动的角度相同。
其中，所述第一光学组件包括：第四光学元件、第五光学元件和第六光学元件，所述第五光学元件与所述第四光学元件相对设置；
所述第四光学元件用于将所述检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并使所述第一子检测光反射至所述第五光学元件以及使所述第二子检测光射向所述第六光学元件；
所述第五光学元件用于将所述第一子检测光反射至所述计时电路；
所述第六光学元件用于将所述第二子检测光通过所述第一开孔和所述第二开孔射向第二光学元件。
其中，所述第一光学元件和所述第六光学元件均为透镜；所述第四光学元件为半透半反镜；所述第二光学元件、所述第三光学元件和所述第五光学元件采用反光材料制成或所述第二光学元件、所述第三光学元件和所述第五光学元件上设置有反射材料层。
其中，所述第一开孔与轴心的连线和所述第二开孔与所述轴心的连线之间的角度为所述第二开孔与轴心的连线和所述第三开孔与所述轴心的连线之间的角度的一半。
其中，所述第一开孔位于所述第二开孔远离所述第三开孔的一侧。
其中，所述第二开孔与所述第三开孔之间的角度为45度，所述第一开孔与所述第二开孔之间的角度为22.5度。
其中，所述内支撑体的外壁和所述外支撑体的内壁均由反射材料制成。
其中，所述内支撑体的外壁和所述外支撑体的内壁均设置有反射材料层。
其中，所述检测光为激光。
作为另一技术方案，本发明还提供一种检测光测距方法，采用检测光测距装置进行测量，所述检测光测距装置包括：第一光学组件和第二光学组件；
所述检测光测距方法包括：
所述第一光学组件将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件；
所述第二光学组件接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。
其中，所述检测光测距装置还包括：检测光发射电路和计时电路；
在所述第一光学组件将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件之前还包括：
所述检测光发射电路向所述第一光学组件发射所述检测光；
在所述第一光学组件将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件之后还包括：
所述计时电路接收所述第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻；
在所述第二光学组件接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出之后，还包括：
所述计时电路接收所述第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻。
其中，所述第一光学组件包括：第四光学元件、第五光学元件和第六光学元件，所述第五光学元件与所述第四光学元件相对设置；
所述第一光学组件将所述检测光分成第一子检测光和第二子检测光包括；
所述第四光学元件将所述检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并使所述第一子检测光反射至所述第五光学元件；
所述计时电路接收所述第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻包括：
所述第五光学元件将所述第一子检测光反射至所述计时电路，以使所述计时电路开始计时，并得出第一时刻。
其中，所述第二光学组件包括：内支撑体、外支撑体和第一光学元件，所述内支撑体位于所述外支撑体内，所述第一光学组件、检测光发射电路、所述计时电路和第一光学元件位于所述内支撑体中，所述内支撑体上设置有第一开孔，所述外支撑体上设置有第二开孔和第三开孔；；
所述第二光学组件接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出包括：
所述第二子检测光依次通过所述第一开孔、所述第二开孔射向所述被测物；
经所述被测物反射的所述第二子检测光通过所述第三开孔，并在所述外支撑体的内壁和所述内支撑体的外壁之间进行至少一次反射；
经过反射的所述第二子检测光通过所述第一开孔并射向所述第一光学元件；
所述计时电路接收所述第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻包括：
所述第一光学元件使经所述第一开孔射入的第二子检测光射至所述计时电路；
所述计时装置结束计时，生成第二时刻。
其中，所述第二光学组件还包括：第二光学元件和第三光学元件，所述第二光学元件和所述第三光学元件位于所述外支撑体外；
所述第二光学元件用于使从所述第二开孔射出的所述第二子检测光射向所述被测物；
所述第三光学元件用于接收被所述被测物反射的第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第三开孔。
其中，所述内支撑体和所述外支撑体均为圆环，所述内支撑体与所述外支撑体具有相同的轴心；
所述第二开孔和所述第三开孔以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置；所述第二光学元件和所述第三光学元件以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置；
所述第二光学元件和所述第三光学元件可转动，且所述第二光学元件转动的角度与所述第三光学元件反向转动的角度相同。
其中，采用计算公式计算检测光测距装置与被测物之间的距离L，所述计算公式为：
L = c t - ( n × D 2 + d 2 - 4 D d × c o s θ + l + 2 N ) 2 ;
其中，n为内支撑体和外支撑体之间的光路的数量，为M为内支撑体和外支撑体之间每段光路的长度，N为第二光学元件的转动轴心与第二开孔的距离，D为外支撑体的半径，d为内支撑体的半径，θ为第一开孔与轴心的连线和第二开孔与轴心的连线之间的角度，l为第六光学元件与第一开孔之间的距离，c为光速，t为第一时刻与第二时刻之间的差值。
本发明的检测光测距装置及测距方法中，该检测光测距装置包括：第一光学组件和第二光学组件；所述第一光学组件用于将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件；所述第二光学组件用于接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。本发明的检测光测距装置，通过使第二子检测光被被测物反射后在第二光学组件中发生至少一次反射，能够延长检测光的光路，尤其是对于短距离测距，能够大幅度提升测距精度；另外，在同样的测量精度下，既可以减少高频电路设计，降低对时钟频率的要求，还可以减小信号干扰。
附图说明
图1为本发明的实施例1的检测光测距装置的结构示意图；
图2为本发明的实施例1的检测光测距装置的第一种测距情况的示意图；
图3为本发明的实施例1的检测光测距装置的第二种测距情况的示意图；
图4为本发明的实施例1的检测光测距装置的第三种测距情况的示意图；
图5为本发明的实施例1的检测光测距装置的具体结构示意图；
图6为本发明的实施例2的检测光测距方法的流程示意图；
其中，附图标记为：1、检测光发射电路；2、第一光学组件；21、第四光学元件；22、第五光学元件；23、第六光学元件；3、第二光学组件；31、内支撑体；32、外支撑体；321、第二开孔；322、第三开孔；33、第一光学元件；34、第一开孔；35、第二光学元件；36、第三光学元件；4、计时电路。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
请参照图1至图5，本实施例提供一种检测光测距装置，包括：第一光学组件2和第二光学组件3；第一光学组件2用于将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将第二子检测光射向第二光学组件3；第二光学组件3用于接收第二子检测光，并使第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。
本实施例的检测光测距装置还包括：检测光发射电路1和计时电路4；检测光发射电路1用于向第一光学组件2发射检测光；计时电路4用于接收第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻；接收第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻。
也就是说，检测光发射电路1发射出检测光，检测光全部射向第一光学组件2，其中一部分检测光(即第一子检测光)经第一光学组件2射向计时电路4，此时，开始计时，得出第一时刻；另一部分检测光(即第二子检测光)经第一光学组件2射向第二光学组件3后再射向被测物，第二子检测光被被测物反射后射向第二光学组件3并在第二光学组件3发生至少一次反射，最终射向计时电路4，此时，结束计时，得出第二时刻。通过第一时刻和第二时刻即可得出检测光测距装置与被测物之间的距离。
优选地，第二子检测光在第二光学组件3发生的反射为全反射。
请参照图2，其中，第二光学组件包括：内支撑体31、外支撑体32和第一光学元件33，内支撑体31位于外支撑体32内，第一光学组件33、检测光发射电路1、计时电路4和第一光学元件433位于内支撑体31中，内支撑体31上设置有第一开孔34，外支撑体32上设置有第二开孔321和第三开孔322。
第二开孔用于使通过第一开孔的第二子检测光射向被测物。
根据图2可知，第一开孔34、第二开孔321和被测物三者在一条直线上，也就是说，第一光学组件2使第二子检测光依次通过第一开孔34和第二开孔321射向被测物。
第三开孔322用于使经被测物反射的第二子检测光通过，以使第二子检测光在外支撑体32的内壁和内支撑体31的外壁之间进行至少一次反射。
从图2中可以看出，第二子检测光在射向被测物后，会被被测物反射至外环32，此时，被反射的第二子检测光通过设置在外环32上的第三开孔322射向内环31，然后，第二子检测光会在外环32的内壁和内环31的外壁之间发生多次反射或全反射，通过增加第二子检测光的反射次数延长第二子检测光的光路，从而增加测量的精度。
第一开孔34还用于使经过反射的第二子检测光通过并射向第一光学元件33。
从图2中可以看出，第二子检测光在外环32的内壁和内环31的外壁之间发生多次全反射后，从第一开孔34射向第一光学元件33，也就是说，在第一光学组件2将第二子检测光发出后，第二子检测光先后两次从第一开孔34通过，一次是从第一开孔34射出，一次是从第一开孔34射入。
第一光学元件33用于使经第一开孔34射入的第二子检测光射至计时电路4。
从图2中可以看出，第二子检测光通过第一开孔34射向第一光学元件33后，第一光学元件33对第二子检测光的方向进行改变，以使第二子检测光射向计时电路4，从而使计时电路4结束计时，生成第二时刻。
需要说明的是，检测光发射电路1和计时电路4在内支撑体31中的位置不限，或者，检测光发射电路1和计时电路4也可以不设置在内支撑体31内，可根据实际情况进行设置，检测光发射电路1只要能向第一光学组件2发射检测光，计时电路4只要能够接收第一子检测光和经第一光学元件33射出的第二子检测光即可，在此不再赘述。
其中，内支撑体31和外支撑体32的形状相同。
之所以如此设置，是为了使第二子检测光在外支撑体32的内壁和内支撑体31的外壁之间进行至少一次反射后能够从第一开孔34射出。
其中，内支撑体31和外支撑体32均为S字形、弓字形或不规则绕曲形。
当然，内支撑体31和外支撑体32的形状并不局限于此，还可以采用其他形状，也可以采用多个独立的反射结构间隔形成(反射结构用作反射点)，在此不再赘述。
其中，第二光学组件3还包括：第二光学元件35和第三光学元件36，第二光学元件35和第三光学元件36位于外支撑体32外。
第二光学元件用于使从第二开孔射出的第二子检测光射向被测物。
之所以如此设置，是由于第一开孔34、第二开孔321和被测物并不一定位于同一条直线上，通过设置第二光学元件35，即使被测物与第一开孔34和第二开孔321不在一条直线上，也可以通过调整第二光学元件35的角度将从第二开孔321射出的第二子检测光射向被测物。
第三光学元件36用于接收被被测物反射的第二子检测光，并将第二子检测光射向第三开孔322。
类似的，第二子检测光在经被测物反射后并不一定能够射入第三开孔322，通过设置第三光学元件36并调整其角度，即可将反射后的第二子检测光射向第三开孔322。
其中，内支撑体31和外支撑体32均为圆环，内支撑体31与外支撑体32具有相同的轴心。
也就是说，内支撑体31和外支撑体32均为环状且二者同轴设置。之所以如此设置，是为了使第二子检测光在内支撑体31的内壁和外支撑体32的外壁之间进行全反射时，每次反射的光路相同，以便进行计算。
其中，第二光学元件35和第三光学元件36以被测物和轴心的连线为轴对称设置。
其中，第二开孔321和第三开孔322以被测物和轴心的连线为轴对称设置。
请参照图2，通过被测物和轴心的位置，得到被测物和轴心的连线(以下称为第一连线)，第二光学元件35和第三光学元件36以第一连线为轴对称设置。也就是说，第二光学元件35与第一连线之间的垂直距离与第三光学元件36与第一连线之间的垂直距离相等，之所以这样设置，有利于第二子检测光从第二开孔321射向被测物后在反射至第三开孔322。
其中，第二光学元件35和第三光学元件36可转动，且第二光学元件35转动的角度与第三光学元件36反向转动的角度相同。
另外，如图2所示，第一开孔34和第二开孔321的连线的延长线称为第二连线，第三开孔322和第一次全反射的反射点的连线的延长线称为第三连线。优选地，第二光学元件35位于第二连线上，第三光学元件36位于第三连线上。即第二光学元件35转动时的转动轴位于第二连线上，第三光学元件36转动时的转动轴位于第三连线上。另外，第二光学元件35转动的角度与第三光学元件36反向转动的角度相同，也就是说，若第二光学元件35顺时针转动30度，则第三光学元件36逆时针转动30度，当然，第二光学元件35和第三光学元件36的转动角度根据被测物的实际位置进行调节，在此不再赘述。
需要说明的是，第二光学元件35和第三光学元件36的角度是同时进行调节。其中，由于光学元件和开孔设置都是对称的，只要保证第二子检测光由第一开孔34射向第二开孔321，然后经过旋转角度后的第二光学元件35反射至被测物，则由被测物反射的第二子检测光射向第三光学元件36后也一定能穿过第三开孔322，因此，第二光学元件35为主动转动元件。
请参照图2，其中，第一光学组件2包括：第四光学元件21、第五光学元件22和第六光学元件23，第五光学元件22与第四光学元件21相对设置。
之所以将第五光学元件22与第四光学元件21相对设置，是为了能够使检测光经第四光学元件21生成的第一子检测光直接反射至第五光学元件22上。当然，第四光学元件21与第五光学元件22之间的位置关系并不局限于此，第四光学元件21设置的位置只要能够将检测光发射电路1发出的检测光射向第五光学元件22即可，在此不再赘述。
第四光学元件21用于将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并使第一子检测光反射至第五光学元件22以及使第二子检测光射向第六光学元件23。
也就是说，第四光学元件21既能够用于光的反射，也能够用于光的透射。具体地，第一子检测光(图2中虚线所示)通过第四光学元件21的反射作用射向第五光学元件22，第二子检测光(图2中点线所示)通过第四光学元件21的透射作用射向第六光学元件23。
第五光学元件22用于将第一子检测光反射至计时电路4。即，第五光学元件22用于将第一子检测光反射至计时电路4，以使计时电路4收到第一子检测光后开始计时，得出第一时刻。
第六光学元件23用于将第二子检测光通过第一开孔34和第二开孔321射向第二光学元件35。
也就是说，第二子检测光在射至第六光学元件23后，通过第六光学元件23使第二子检测光的方向发生改变，以使第二子检测光一次通过第一开孔34和第二开孔321并最终射向被测物。可以理解的是，第一开孔34和第二开孔321只用于允许第二子检测光通过，并不具备任何改变第二子检测光方向的功能。
其中，第一光学元件33和第六光学元件23均为透镜；第四光学元件21为半透半反镜；第二光学元件35、第三光学元件36和第五光学元件22采用反光材料制成或第二光学元件35、第三光学元件36和第五光学元件22上设置有反射材料层。可选地，第二光学元件35、第三光学元件36和第五光学元件22为平面镜。
也就是说，第一光学元件33和第六光学元件23可以改变光线的方向；第四光学元件21能够使一部分光线通过，同时，使另一部分内光线反射；第二光学元件35、第三光学元件36和第五光学元件22可以将光线反射。
其中，第一开孔34与轴心的连线和第二开孔321与轴心的连线之间的角度为第二开孔321与轴心的连线和第三开孔322与轴心的连线之间的角度的一半。
请参照图5，第一开孔34与轴心的连线和第二开孔321与轴心的连线之间的角度为θ，第二开孔321与轴心的连线和第三开孔322与轴心的连线之间的角度为α，也就是说，θ的角度大小为α的角度大小的一半，以此，可以使第二子检测光在外支撑体31的内壁和内支撑体32的外壁之间反射时，反射的路线具有一定的规律(如图2所示)。
如图2所示，其中，第一开孔34位于第二开孔321远离第三开孔322的一侧。
优选地，第二开孔321与第三开孔322之间的角度为45度，第一开孔34与第二开孔321之间的角度为22.5度。
也就是说，优选地，θ的角度为22.5度，α的角度为45度。当然，θ的角度和α的角度并不局限于此，还可以为其他角度，在此不再赘述。
其中，内支撑体31的外壁和外支撑体32的内壁均由全反射材料制成。之所以如此设置，可以使第二子检测光在内支撑体31的外壁和外支撑体32的内壁之间进行全反射。
其中，内支撑体31的外壁和外支撑体32的内壁均设置有全反射材料层。
当然，内支撑体31的外壁和外支撑体32的内壁也可以采用不发生全反射的材料制成，只需要在固定的全反射位点处设置全反射材料层(图中未示出)，以使第二子检测光能够在内支撑体31的外壁和外支撑体32的内壁之间进行全反射。
请参照图2至图4，下面具体描述三种不同的被测物位置在本实施例中的应用。
第一种测距情况：被测物位于第一连线、第二连线和第三连线的交点上。
请参照图2，由于被测物位于第一连线、第二连线和第三连线的交点上，也就是说，第二子检测光通过第一开孔34、第二开孔321后能够直接射向被测物，因此，第二光学元件35相对于第二连线的角度为0度，即不转动，使第二子检测光直接射向被测物；同理，第二子检测光被被测物反射后，可以直接射向第三开孔322，因此，第三光学元件36也不需要转动。
第二种测距情况：被测物位于第一连线、第二连线和第三连线的交点之外，即该交点远离外支撑体32的一侧。
请参照图3，由于被测物位于第一连线、第二连线和第三连线的交点之外，因此，第二光学元件35需要逆时针转动一定角度，以使第二子检测光从第二开孔321射出后能够射向被测物；同理，第三光学元件36需要顺时针转动相同的角度，以使被被测物反射后的第二子检测光能够射向第三开孔322。
第三种测距情况：被测物位于第一连线、第二连线和第三连线的交点之内，即该交点靠近外支撑体32的一侧。
请参照图4，由于被测物位于第一连线、第二连线和第三连线的交点之内，因此，第二光学元件35需要顺时针转动一定角度，以使第二子检测光从第二开孔321射出后能够射向被测物；同理，第三光学元件36需要逆时针转动相同的角度，以使被被测物反射后的第二子检测光能够射向第三开孔322。
需要说明的是，上述三种测距情况只描述了第二子检测光在从第二开孔321射出至从第三开孔322射入这一过程中的光路，关于第二子检测光在从第二开孔321射出之前以及从第三开孔322射入之后的光路可参照本实施例之前的描述，在此不再赘述。
采用本实施例的检测光测距装置，可通过下述公式(1)-(3)计算检测光测距装置与被测物之间的距离L，具体地，
M2＝D2+d2-2Dd×cosθ (1)
2L+nM+2N+l＝ct (2)
L = c t - ( n × D 2 + d 2 - 4 D d × c o s θ + l + 2 N ) 2 - - - ( 3 )
其中，n为内支撑体31和外支撑体32之间的光路的数量，为M为内支撑体31和外支撑体32之间每段光路的长度，N为第二光学元件35的转动轴心与第二开孔321的距离，D为外支撑体32的半径，d为内支撑体31的半径，θ为第一开孔34与轴心的连线和第二开孔321与轴心的连线之间的角度，l为第六光学元件23与第一开孔34之间的距离，c为光速，t为第一时刻与第二时刻之间的差值。
通过上述三个公式，将(1)式带入(2)式即可计算出检测光测距装置上的第二光学元件35与被测物之间的距离L。
需要说明的是，M为内支撑体31和外支撑体32之间每段光路的长度，也就是说，第二子检测光每在内支撑体31和外支撑体32之间发生一次全反射，就会增加一个光路，在本实施例中，内支撑体31和外支撑体32之间共有14个光路，因此，在上述公式(2)中n为14。当然，光路的数量并不局限于此，可根据实际情况进行限定，半弧度的角度不同，光路的数量也就不同，例如半弧度为30度，光路的数量n即为10，在此不再赘述。
在本实施例中，检测光为激光。当然，检测光的类型并不局限于激光，还可以为其它类型的光，在此不再赘述。
本实施例的检测光测距装置，通过使第二子检测光被被测物反射后在第二光学组件3中发生至少一次反射，能够延长检测光的光路，尤其是对于短距离测距，能够大幅度提升测距精度；另外，在同样的测量精度下，既可以减少高频电路设计，降低对时钟频率的要求，还可以减小信号干扰。
实施例2：
请参照图6，本实施例提供一种检测光测距方法，采用检测光测距装置进行测量，检测光测距装置包括：检测光发射电路1、第一光学组件2、第二光学组件3和计时电路4。
其中，第一光学组件2包括：第四光学元件21、第五光学元件22和第六光学元件23，第五光学元件22与第四光学元件21相对设置。
其中，第二光学组件包括：内支撑体31、外支撑体32和第一光学元件33，内支撑体31位于外支撑体32内，第一光学组件33、检测光发射电路1、计时电路4和第一光学元件433位于内支撑体31中，内支撑体31上设置有第一开孔34，外支撑体32上设置有第二开孔321和第三开孔322。
其中，第二光学组件3还包括：第二光学元件35和第三光学元件36，第二光学元件35和第三光学元件36位于外支撑体32外。
优选地，内支撑体31和外支撑体32均为圆环，内支撑体31与外支撑体32具有相同的轴心；第二开孔321和第三开孔322以被测物和轴心的连线为轴对称设置；第二光学元件35和第三光学元件36以被测物和轴心的连线为轴对称设置；第二光学元件35和第三光学元件36可转动，且第二光学元件35转动的角度与第三光学元件36反向转动的角度相同。
本实施例的检测光测距方法包括：
步骤101，检测光发射电路1向第一光学组件2发射检测光。
步骤102，第一光学组件2将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将第二子检测光射向第二光学组件3。
步骤102具体为：第四光学元件21将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并使第一子检测光反射至第五光学元件22。
步骤103，计时电路4接收第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻。
步骤103具体为：第五光学元件22将第一子检测光反射至计时电路4，以使计时电路4开始计时，并得出第一时刻。
步骤104，第二光学组件3接收第二子检测光，并使第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。
步骤104具体包括：
步骤1041，第二子检测光依次通过第一开孔34、第二开孔321射向第二光学元件35。
步骤1042，第二光学元件35使第二子检测光射向被测物。
步骤1043，第三光学元件36接收被被测物反射的第二子检测光，并将第二子检测光射向第三开孔322。
步骤1044，经被测物反射的第二子检测光通过第三开孔322，并在外支撑体32的内壁和内支撑体31的外壁之间进行至少一次反射。
步骤1045，经过反射的第二子检测光通过第一开孔34并射向第一光学元件33。
步骤105，计时电路4接收第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻。
步骤105具体包括：
步骤1051，第一光学元件33使经第一开孔34射入的第二子检测光射至计时电路4。
步骤1052，计时装置4结束计时，生成第二时刻。
采用本实施例的检测光测距装置，可通过下述公式(1)-(3)计算检测光测距装置与被测物之间的距离L，具体地，
M2＝D2+d2-2Dd×cosθ (1)
2L+nM+2N+l＝ct (2)
L = c t - ( n × D 2 + d 2 - 4 D d × c o s θ + l + 2 N ) 2 - - - ( 3 )
其中，n为内支撑体31和外支撑体32之间的光路的数量，为M为内支撑体31和外支撑体32之间每段光路的长度，N为第二光学元件35的转动轴心与第二开孔321的距离，D为外支撑体32的半径，d为内支撑体31的半径，θ为第一开孔34与轴心的连线和第二开孔321与轴心的连线之间的角度，l为第六光学元件23与第一开孔34之间的距离，c为光速，t为第一时刻与第二时刻之间的差值。
通过上述三个公式，将(1)式带入(2)式即可计算出检测光测距装置上的第二光学元件35与被测物之间的距离L。
需要说明的是，M为内支撑体31和外支撑体32之间每段光路的长度，也就是说，第二子检测光每在内支撑体31和外支撑体32之间发生一次全反射，就会增加一个光路，在本实施例中，内支撑体31和外支撑体32之间共有14个光路，因此，在上述公式(2)中n为14。当然，光路的数量并不局限于此，可根据实际情况进行限定，半弧度的角度不同，光路的数量也就不同，例如半弧度为30度，光路的数量n即为10，在此不再赘述。
本实施例的检测光测距方法采用实施例1的检测光测距装置实现，详细描述可参照实施例1的检测光测距装置，在此不再赘述。
本实施例的检测光测距方法，通过使第二子检测光被被测物反射后在第二光学组件中发生至少一次反射，能够延长检测光的光路，尤其是对于短距离测距，能够大幅度提升测距精度；另外，在同样的测量精度下，既可以减少高频电路设计，降低对时钟频率的要求，还可以减小信号干扰。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (25)

1.一种检测光测距装置，其特征在于，包括：第一光学组件和第二光学组件；
所述第一光学组件用于将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件；
所述第二光学组件用于接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。
2.根据权利要求1所述的检测光测距装置，其特征在于，还包括检测光发射电路和计时电路；
所述检测光发射电路用于向所述第一光学组件发射所述检测光；
所述计时电路用于接收所述第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻；接收所述第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻。
3.根据权利要求2所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第二光学组件包括：内支撑体、外支撑体和第一光学元件，所述内支撑体位于所述外支撑体内，所述第一光学组件、检测光发射电路、所述计时电路和第一光学元件位于所述内支撑体中，所述内支撑体上设置有第一开孔，所述外支撑体上设置有第二开孔和第三开孔；
所述第二开孔用于使通过所述第一开孔的第二子检测光射向所述被测物；
所述第三开孔用于使经所述被测物反射的所述第二子检测光通过，以使所述第二子检测光在所述外支撑体的内壁和所述内支撑体的外壁之间进行至少一次反射；
所述第一开孔还用于使经过反射的所述第二子检测光通过并射向所述第一光学元件；
所述第一光学元件用于使经所述第一开孔射入的第二子检测光射至所述计时电路。
4.根据权利要求3所述的检测光测距装置，其特征在于，所述内支撑体和所述外支撑体的形状相同。
5.根据权利要求4所述的检测光测距装置，其特征在于，所述内支撑体和所述外支撑体均为S字形、弓字形或不规则绕曲形。
6.根据权利要求3所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第二光学组件还包括：第二光学元件和第三光学元件，所述第二光学元件和所述第三光学元件位于所述外支撑体外；
所述第二光学元件用于使从所述第二开孔射出的所述第二子检测光射向所述被测物；
所述第三光学元件用于接收被所述被测物反射的第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第三开孔。
7.根据权利要求3所述的检测光测距装置，其特征在于，所述内支撑体和所述外支撑体均为圆环所述内支撑体与所述外支撑体具有相同的轴心。
8.根据权利要求7所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第二开孔和所述第三开孔以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置。
9.根据权利要求7所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第二光学元件和所述第三光学元件以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置。
10.根据权利要求6所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第二光学元件和所述第三光学元件可转动，且所述第二光学元件转动的角度与所述第三光学元件反向转动的角度相同。
11.根据权利要求6所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第一光学组件包括：第四光学元件、第五光学元件和第六光学元件，所述第五光学元件与所述第四光学元件相对设置；
所述第四光学元件用于将所述检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并使所述第一子检测光反射至所述第五光学元件以及使所述第二子检测光射向所述第六光学元件；
所述第五光学元件用于将所述第一子检测光反射至所述计时电路；
所述第六光学元件用于将所述第二子检测光通过所述第一开孔和所述第二开孔射向第二光学元件。
12.根据权利要求11所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第一光学元件和所述第六光学元件均为透镜；所述第四光学元件为半透半反镜；所述第二光学元件、所述第三光学元件和所述第五光学元件采用反光材料制成或所述第二光学元件、所述第三光学元件和所述第五光学元件上设置有反射材料层。
13.根据权利要求7所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第一开孔与轴心的连线和所述第二开孔与所述轴心的连线之间的角度为所述第二开孔与轴心的连线和所述第三开孔与所述轴心的连线之间的角度的一半。
14.根据权利要求13所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第一开孔位于所述第二开孔远离所述第三开孔的一侧。
15.根据权利要求13所述的检测光测距装置，其特征在于，所述第二开孔与所述第三开孔之间的角度为45度，所述第一开孔与所述第二开孔之间的角度为22.5度。
16.根据权利要求3所述的检测光测距装置，其特征在于，所述内支撑体的外壁和所述外支撑体的内壁均由反射材料制成。
17.根据权利要求3所述的检测光测距装置，其特征在于，所述内支撑体的外壁和所述外支撑体的内壁均设置有反射材料层。
18.根据权利要求1至17任意一项所述的检测光测距装置，其特征在于，所述检测光为激光。
19.一种检测光测距方法，其特征在于，采用检测光测距装置进行测量，所述检测光测距装置包括：第一光学组件和第二光学组件；
所述检测光测距方法包括：
所述第一光学组件将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件；
所述第二光学组件接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出。
20.根据权利要求19所述的检测光测距方法，其特征在于，所述检测光测距装置还包括：检测光发射电路和计时电路；
在所述第一光学组件将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件之前还包括：
所述检测光发射电路向所述第一光学组件发射所述检测光；
在所述第一光学组件将检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第二光学组件之后还包括：
所述计时电路接收所述第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻；
在所述第二光学组件接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出之后，还包括：
所述计时电路接收所述第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻。
21.根据权利要求20所述的检测光测距方法，其特征在于，所述第一光学组件包括：第四光学元件、第五光学元件和第六光学元件，所述第五光学元件与所述第四光学元件相对设置；
所述第一光学组件将所述检测光分成第一子检测光和第二子检测光包括；
所述第四光学元件将所述检测光分成第一子检测光和第二子检测光，并使所述第一子检测光反射至所述第五光学元件；
所述计时电路接收所述第一子检测光并开始计时，以得出第一时刻包括：
所述第五光学元件将所述第一子检测光反射至所述计时电路，以使所述计时电路开始计时，并得出第一时刻。
22.根据权利要求20所述的检测光测距方法，其特征在于，所述第二光学组件包括：内支撑体、外支撑体和第一光学元件，所述内支撑体位于所述外支撑体内，所述第一光学组件、检测光发射电路、所述计时电路和第一光学元件位于所述内支撑体中，所述内支撑体上设置有第一开孔，所述外支撑体上设置有第二开孔和第三开孔；；
所述第二光学组件接收所述第二子检测光，并使所述第二子检测光被被测物反射后发生至少一次反射后射出包括：
所述第二子检测光依次通过所述第一开孔、所述第二开孔射向所述被测物；
经所述被测物反射的所述第二子检测光通过所述第三开孔，并在所述外支撑体的内壁和所述内支撑体的外壁之间进行至少一次反射；
经过反射的所述第二子检测光通过所述第一开孔并射向所述第一光学元件；
所述计时电路接收所述第二子检测光并结束计时，以得出第二时刻包括：
所述第一光学元件使经所述第一开孔射入的第二子检测光射至所述计时电路；
所述计时装置结束计时，生成第二时刻。
23.根据权利要求22所述的检测光测距方法，其特征在于，所述第二光学组件还包括：第二光学元件和第三光学元件，所述第二光学元件和所述第三光学元件位于所述外支撑体外；
所述第二光学元件用于使从所述第二开孔射出的所述第二子检测光射向所述被测物；
所述第三光学元件用于接收被所述被测物反射的第二子检测光，并将所述第二子检测光射向所述第三开孔。
24.根据权利要求23所述的检测光测距方法，其特征在于，所述内支撑体和所述外支撑体均为圆环，所述内支撑体与所述外支撑体具有相同的轴心；
所述第二开孔和所述第三开孔以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置；所述第二光学元件和所述第三光学元件以所述被测物和所述轴心的连线为轴对称设置；
所述第二光学元件和所述第三光学元件可转动，且所述第二光学元件转动的角度与所述第三光学元件反向转动的角度相同。
25.根据权利要求24所述的检测光测距方法，其特征在于，采用计算公式计算检测光测距装置与被测物之间的距离L，所述计算公式为：
L = c t - ( n × D 2 + d 2 - 4 D d × c o s θ + l + 2 N ) 2 ;
其中，n为内支撑体和外支撑体之间的光路的段数，为M为内支撑体和外支撑体之间每段光路的长度，N为第二光学元件的转动轴心与第二开孔的距离，D为外支撑体的半径，d为内支撑体的半径，θ为第一开孔与轴心的连线和第二开孔与轴心的连线之间的角度，l为第六光学元件与第一开孔之间的距离，c为光速，t为第一时刻与第二时刻之间的差值。
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