CN108254735A - 激光测距装置 - Google Patents

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Abstract

一种激光测距装置，用于测量待测物体与激光测距装置之间的距离，其包括激光发射模组、一个准直透镜、一个聚光透镜、激光接收模组、第一微机电系统及第二微机电系统，该第一微机电系统可转动地设置在准直透镜远离激光发射模组的一侧，该第二微机电系统可转动地设置在聚光透镜的远离激光接收模组的一侧，该第一微机电系统具有用于反射激光发射模组所发射的激光的第一反射面，该第二微机电系统具有用于将由待测物体表面反射回的激光反射至激光接收模组的第二反射面。所述激光测距装置仅使用一个准直透镜及一个聚光透镜即可获得较大的视场角，且微机电系统所占空间小，可有效减小激光测距装置的体积。

Description

激光测距装置
技术领域
本发明涉及一种激光测距装置。
背景技术
激光具有高速、高方向性、高单色性和相干性等优点，因而被广泛的应用于各种测距装置中。随着有关器件和技术的发展，激光测距装置在高精度和成像方面占有绝对优势，其测距精度可以达到厘米甚至毫米级。
激光测距装置一般包括激光发射模组、准直透镜、聚光透镜、激光接收模组、信号处理模组等。激光测距装置一般利用飞行时间(TOF，Time of flight)测量原理，由激光发射模组发出脉冲激光，经准直透镜准直后照射被测物体表面，激光经由被测物体反射后穿过聚光透镜，最后被光接收装置接收，测量发射脉冲激光和接收脉冲激光之间的时间间隔，即可计算出待测物体的距离：L＝ct/2，其中，L为激光测距装置与待测物体之间的距离，c为光速，t为发射脉冲激光和接收脉冲激光之间的时间间隔。
现有的激光测距装置一般通过马达带动反射镜、激光发射模组或激光接收模组转动来增大激光测距装置的视场角。然而，马达的体积较大，且工作时会产生振动及噪音。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种新的激光测距装置，以解决上述问题。
一种激光测距装置，用于测量待测物体与激光测距装置之间的距离，该激光测距装置包括激光发射模组、一个准直透镜、一个聚光透镜及激光接收模组，所述激光测距装置还包括第一微机电系统及第二微机电系统，该第一微机电系统可转动地设置在准直透镜远离激光发射模组的一侧，该第二微机电系统可转动地设置在聚光透镜的远离激光接收模组的一侧，该第一微机电系统具有一第一反射面，该第一反射面用于反射激光发射模组所发射的激光，该第二微机电系统具有一第二反射面，该第二反射面用于将由待测物体表面反射回的激光反射至激光接收模组。
所述激光测距装置包括第一微机电系统及第二微机电系统，该第一微机电系统具有一第一反射面，该第二微机电系统具有一第二反射面，该第一微机电系统及第二微机电系统可以以预定的角度及时间间隔转动，从而改变第一反射面及第二反射面所面向的方向，使第一反射面将光线反射至不同的方向，使第二反射面可以接收到来自不同方向反射回来的光线并将光线反射至聚光透镜，如此，可以有效的增大激光测距装置的视场角(测距范围或激光可照射范围)，且仅使用一个准直透镜及一个聚光透镜即可获得较大的视场角。此外，微机电系统具有小型化的特点，所占空间小，可以有效减小激光测距装置的体积，且微机电系统所产生的震动及噪音小，使用寿命长。
附图说明
图1是本发明较佳实施例的激光测距装置的示意图。
主要元件符号说明
激光测距装置 100
激光发射模组 10
第一基板 11
激光二极管 12
准直透镜 20
第一微机电系统 30
第一反射面 31
第二微机电系统 40
第二反射面 41
聚光透镜 50
激光接收模组 60
第二基板 61
光电二极管 62
间隔部 70
固定板 71
间隔板 72
待测物体 200
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请结合参阅图1，本发明较佳实施方式提供一种激光测距装置100，其用于测量前方待测物体200与激光测距装置100之间的距离。该激光测距装置100包括激光发射模组10、一个准直透镜20、第一微机电系统(MEMS)30、第二微机电系统40、一个聚光透镜50及激光接收模组60。
所述激光发射模组10用于发射激光，所述激光接收模组60用于接收由待测物体200的表面反射的激光。该第一微机电系统30具有一第一反射面31，该第一反射面31与准直透镜20的光轴OA的夹角为锐角，该第一反射面31用于将激光发射模组10发射的激光反射至待测物体的表面。该第二微机电系统40具有一第二反射面41，该第二反射面41与聚光透镜50的光轴OB的夹角为锐角，该第二反射面41用于将由待测物体200表面反射来的光进一步反射至激光接收模组60上。
所述激光测距装置100的光线传播路径为，激光由激光发射模组10发射，经准直透镜20会聚后，照射在第一微机电系统30的第一反射面31上，由第一反射面31反射至待测物体200的表面，再经待测物体200反射后照射在第二微机电系统40的第二反射面41上，由第二反射面41反射，再经聚光透镜50会聚后进入激光接收模组60。
所述激光发射模组10包括一第一基板11及固定在该第一基板11上的至少一激光二极管12。该激光二极管12用于发射脉冲激光。该第一基板11为电路基板。
所述准直透镜20设置在所述第一基板11的设置有激光二极管12的一侧，且位于激光发射模组10与第一微机电系统30之间。所述准直透镜20与所述第一基板11设置有激光二极管12的表面相对，该准直透镜20用于会聚由激光发射模组10发射的激光，以使尽量多的激光照射至第一微机电系统30的第一反射面31上。
所述第一微机电系统30的第一反射面31上设置有二维扫描反射阵列。请参阅图1，以准直透镜20的光轴OA所在的方向作为X轴，以垂直X轴向上的方向作为Z轴，以同时垂直该X轴与Z轴的方向作为Y轴，建立坐标系。所述第一微机电系统30的第一反射面31具有一沿Y轴所在方向的第一轴线及一垂直该第一轴线的第二轴线(图未示)，该第一轴线及第二轴线均在第一反射面31所在的平面内。该第一轴线与准直透镜20的光轴OA垂直相交。所述第一微机电系统30可以带动第一反射面31围绕该第一轴线或第二轴线转动，从而使第一反射面31将光线反射到不同的方向，使激光测距装置100具有较大的视场角(测距范围或激光可照射范围)。
所述第二微机电系统40的第二反射面41上设置有二维扫描反射阵列。所述第二微机电系统40的第二反射面41具有一沿Y轴所在方向的第三轴线及一垂直该第三轴线的第四轴线(图未示)，该第三轴线及第四轴线均在第二反射面41所在的平面内。该第三轴线与聚光透镜50的光轴OB垂直相交。所述第二微机电系统40可以带动第二反射面41围绕该第三轴线或第四轴线转动，从而使来自更多方向的反射光照射至第二反射面41上，并由该第二反射面41反射至激光接收模组60上，从而使激光测距装置100具有较大的视场角。
在所述激光测距装置100工作时，所述第一微机电系统30以预设的角度及预设的时间间隔围绕第一轴线或第二轴线反复转动，或以预设的角度及预设的时间间隔交替的围绕第一轴线和第二轴线反复转动，以使第一微机电系统30对激光进行扫描反射。所述第二微机电系统40以预设的角度及预设的时间间隔围绕第三轴线或第四轴线反复转动，或以预设的角度及预设的时间间隔交替的围绕第三轴线和第四轴线反复转动，以使第二微机电系统40扫描接收由待测物体200反射回来的光线，并将光线反射至会聚透镜模组50。
在至少一实施例中，所述第一微机电系统30内设置有微型电机(图未示)，该微型电机用于驱动第一微机电系统30转动。所述第二微机电系统40内也设置有微型电机(图未示)，该微型电机用于驱动第二微机电系统40转动。
所述聚光透镜50设置在第二微机电系统40与激光接收模组60之间，用于会聚由第二微机电系统40反射过来的光线，以使更多的光线反射至激光接收模组60上。
所述激光接收模组60包括一第二基板61及固设在该第二基板61上的至少一光电二极管62。该第二基板61的设置有光电二极管62的表面与聚光透镜50相对，该光电二极管62用于接收由聚光透镜会聚的脉冲激光。该光电二极管62固定在第二基板61的邻近聚光透镜50的一侧。该第二基板61为电路基板。
所述准直透镜20及所述聚光透镜50可以为双凸透镜、平凸透镜等可以会聚光线的透镜。所述准直透镜20及所述聚光透镜50的材质可以为玻璃或塑料。
所述激光测距装置100还包括一信号处理模组。该信号处理模组为常规应用于激光测距装置信号处理模组。该信号处理模组用于控制整个激光测距装置100的工作，并分别与激光发射模组10及激光接收模组60连接，控制和记录激光发射模组10发射脉冲激光及激光接收模组60接收脉冲激光的过程，测量激光从激光二极管12发射到光电二极管62接收的总时间，再根据距离计算公式L＝ct/2计算所测量的待测物体的距离。
所述激光测距装置100还包括一间隔部70，该间隔部70包括一固定板71及垂直固定在该固定板71上的间隔板72。该间隔板72设置在第一微机电系统30与第二微机电系统40之间，用于将第一微机电系统30与第二微机电系统40间隔开来，以尽量避免由带测物体200反射的光线反射至第一微机电系统30的表面所产生的干扰。所述第一微机电系统30和第二微机电系统40可以分别固定在间隔板72相对两侧的固定板71上。
本发明的激光测距装置100包括第一微机电系统30及第二微机电系统40，该第一微机电系统30的具有一第一反射面31，该第二微机电系统40具有一第二反射面41，该第一微机电系统30及第二微机电系统40可以以预定的角度及时间间隔转动，从而改变第一反射面31及第二反射面41所面向的方向，使第一反射面31将光线反射至不同的方向，使第二反射面41可以接收到来自不同方向反射回来的光线并将光线反射至聚光透镜50，如此，可以有效的增大激光测距装置100的视场角，且仅使用一个准直透镜20及一个聚光透镜50即可获得较大的视场角。此外，微机电系统具有小型化的特点，所占空间小，可以有效减小激光测距装置100的体积，且微机电系统所产生的震动及噪音小，使用寿命长。
另外，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种激光测距装置，用于测量待测物体与激光测距装置之间的距离，该激光测距装置包括激光发射模组、一个准直透镜、一个聚光透镜及激光接收模组，其特征在于：所述激光测距装置还包括第一微机电系统及第二微机电系统，该第一微机电系统可转动地设置在准直透镜远离激光发射模组的一侧，该第二微机电系统可转动地设置在聚光透镜的远离激光接收模组的一侧，该第一微机电系统具有一第一反射面，该第一反射面用于反射激光发射模组所发射的激光，该第二微机电系统具有一第二反射面，该第二反射面用于将由待测物体表面反射回的激光反射至激光接收模组。
2.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述第一微机电系统的第一反射面上设置有二维扫描反射阵列。
3.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述第二微机电系统的第二反射面上设置有二维扫描反射阵列。
4.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述第一微机电系统的第一反射面具有一与准直透镜的光轴垂直相交的第一轴线及一垂直该第一轴线的第二轴线，该第一轴线及第二轴线均在第一反射面所在的平面内，所述第一微机电系统带动第一反射面围绕该第一轴线或第二轴线转动。
5.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述第二微机电系统的第二反射面具有一与聚光透镜的光轴垂直相交的第三轴线及一垂直该第三轴线的第四轴线，该第三轴线及第四轴线均在第二反射面所在的平面内，所述第二微机电系统带动第二反射面绕该第三轴线或第四轴线转动。
6.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述第一微机电系统内设置有用于驱动第一微机电系统转动的微型电机。
7.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述第二微机电系统内设置有用于驱动第二微机电系统转动的微型电机。
8.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述激光发射模组包括一第一基板及固定在该第一基板上的用于发射脉冲激光的至少一激光二极管，该激光二极管设置在第一基板的邻近准直透镜的一侧。
9.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述激光接收模组包括一第二基板及固设在该第二基板上的用于接收激光的至少一光电二极管，该光电二极管设置在第二基板的邻近聚光透镜的一侧。
10.如权利要求1所述的激光测距装置，其特征在于：所述激光测距装置还包括一间隔部，该间隔部包括一固定板及垂直固定在该固定板上的间隔板，该间隔板设置在第一微机电系统与第二微机电系统之间。
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