CN108896007A - 一种光学测距装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光学测距装置及方法，用于测得接受场的距离，包括第一衍射光学系统和第二衍射光学系统，其中第一衍射光学系统包括依次远离接受场设置的第一DOE、第一凸透镜和第一光源，第二衍射光学系统包括依次远离接受场设置的第二DOE、第二凸透镜和第二光源；所述第一衍射光学系统用于产生大小不随第一光源和接受场的距离变化而变化的刻度盘，刻度盘上包括有若干个从内向外逐渐增大的圈，所述圈的不同大小代表接受场的不同固定距离；所述第二衍射光学系统用于产生大小随第二光源和接受场的距离变化而变化的图案，且第二衍射光学系统与第一衍射光学系统呈一夹角设置，结构简单，造价低。

Description

一种光学测距装置及方法
技术领域
本发明涉及光学测距技术领域，更具体地涉及一种光学测距装置及方法。
背景技术
在现有技术中，利用光学原理进行目标物距离的测量已公开使用了多种方法和装置，例如利用光和成像装置（如相机）进行测距的方法非常有效，但是该测距装置的结构复杂，成本较高。
因此，需要一种能够解决上述问题的光学测距装置以及相应的方法。
发明内容
为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种成本低的光学测距装置及方法。
本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：一种光学测距装置，用于测得接受场的距离，包括第一衍射光学系统和第二衍射光学系统，其中第一衍射光学系统包括依次远离接受场设置的第一DOE、第一凸透镜和第一光源，第二衍射光学系统包括依次远离接受场设置的第二DOE、第二凸透镜和第二光源；所述第一衍射光学系统用于产生大小不随第一光源和接受场的距离变化而变化的刻度盘，刻度盘上包括有若干个从内向外逐渐增大的圈，所述圈的不同大小代表接受场的不同固定距离；所述第二衍射光学系统用于产生大小随第二光源和接受场的距离变化而变化的图案，且第二衍射光学系统与第一衍射光学系统呈一夹角设置。
优选地，所述第一光源为红光，波长为1064nm。
优选地，所述第二光源为绿光，波长为550nm。
优选地，所述图案为圆形，图案的颜色与第二光源的颜色相同。
一种光学测距方法，用于测得接受场的距离，包括以下步骤：
S1：提供第一衍射光学系统，包括第一光源和第二衍射光学组件，其中第一衍射光学组件形成在第一光源与接收场之间，所述第一衍射光学系统用于产生大小不随第一光源和接受场的距离变化而变化的刻度盘，刻度盘上包括有若干个从内向外逐渐增大的圈，所述圈的不同大小代表接受场的不同固定距离；
S2：提供第二衍射光学系统，包括第二光源和第二衍射光学组件，其中第二衍射光学组件设置在第二光源与接收场之间，所述第二衍射光学系统用于产生大小随第二光源和接受场的距离变化而变化的图案；
S3：调节第二衍射光学系统，使第二衍射光学组件的图案中心与第一衍射光学组件的刻度盘中心重合；
S4：根据步骤S3中图案的外围与刻度盘上的圈重合的位置，读出接受场的距离。
优选地，所述第一光源为红光，波长为1064nm。
优选地，所述第二光源为绿光，波长为550nm。
优选地，所述图案为圆形，图案的颜色与第二光源的颜色相同。
本发明具有以下优点：
本发明实施的测距装置及方法与现有产品的测距装置和方法相比结构简单，造价低。
附图说明
图1为本发明光学测距装置中第一衍射光学系统的结构及原理示意图；
图2为本发明光学测距装置中第二衍射光学系统的结构及原理示意图；
图3为本发明光学测距装置中第一衍射光学系统和第二衍射光学系统实现测距的结构及原理示意图；
图4为本发明光学测距装置中第一衍射光学系统产生刻度盘的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
结合图1-图4所示，本发明实施例提供一种光学测距装置，用于测得接受场A的距离，包括第一衍射光学系统100和第二衍射光学系统200，其中第一衍射光学系统100包括具有预定相对空间位置关系且依次远离接受场A设置的第一DOE110、第一凸透镜120和第一光源130，第二衍射光学系统200包括依次远离接受场A设置的第二DOE210、第二凸透镜220和第二光源230；所述第一衍射光学系统100用于产生大小不随第一光源130和接受场A的距离变化而变化的刻度盘300（图4所示），刻度盘300上包括有若干个从内向外逐渐增大的圈，所述圈的不同大小代表接受场A的不同固定距离；所述第二衍射光学系统200用于产生大小随第二光源230和接受场A的距离变化而变化的图案400，且第二衍射光学系统200与第一衍射光学系统100呈一夹角设置。
具体地，本发明实施例中所述第一光源130优选为红光，波长为1064nm，但不限于此；所述第二光源230优选为绿光，波长为550nm，但不限于此。第一光源130主动发出的光经过第一凸透镜120和第一DOE110后在接受场A产生固定大小的刻度盘300，刻度盘300上包括若干个从内向外逐渐增大的圈，所述圈的不同大小代表接受场A的不同固定距离，当第一光源130为红光时，则圈的颜色为红色；第二光源230发出的光经过第二凸透镜220和第二DOE210后在接受场A产生大小随光源和接受场A的距离变化而变化的图案400，当第二光源230离接受场A距离越近时，则图案400越小，当第二光源230离接受场A距离越远时，则图案400越大。本发明实施例中所述图案400优选为圆形，图案400的颜色由第二光源230的颜色决定，当第二光源230的颜色为绿色时，所述图案400也为绿色。
本发明实施例中所述刻度盘300由第一DOE110光刻形成，图1中所示第一光源130经过第一凸透镜120和第一DOE110后散射光线的长度d设计的非常小，在长度d以后的都是平行光，从长度d以后，刻度盘300的大小不会随着接受场A和光源之间的距离而改变；所述图案400由第二DOE210光刻形成，图2中所示第二光源230经过第二凸透镜220和第二DOE210后散射光线形成的图案400随距离越远而变得越大。
本发明实施例中所述刻度盘300上的圈代表接受场A的不同固定距离的设定值可以是以光源与接受场A的垂直距离为准，也可以是第一衍射光学组件或者第二衍射光学组件与接收场的垂直距离为准，实际应用中可作相应调整。
第二衍射光学系统200与第一衍射光学系统100呈一夹角，最终使第二衍射光学组件的图案400中心与第一衍射光学组件的刻度盘300中心重合，此时可以看出图案400的外围与刻度盘300的哪一个圈重合，进而读出接受场A的距离。
本发明实施例的测距装置与现有产品的测距装置和方法相比结构简单，造价低。
实施例二
本发明实施例提供一种光学测距方法，用于测得接受场A的距离，包括以下步骤：
S1：提供第一衍射光学系统100，包括具有预定相对空间位置关系的第一光源130和第二衍射光学组件，其中第一衍射光学组件形成在第一光源130与接收场之间，所述第一衍射光学系统100用于产生大小不随第一光源130和接受场A的距离变化而变化的刻度盘300，刻度盘300上包括有若干个从内向外逐渐增大的圈，所述圈的不同大小代表接受场A的不同固定距离；
S2：提供第二衍射光学系统200，包括具有预定相对空间位置关系的第二光源230和第二衍射光学组件，其中第二衍射光学组件设置在第二光源230与接收场之间，所述第二衍射光学系统200用于产生大小随第二光源230和接受场A的距离变化而变化的图案400；
S3：调节第二衍射光学系统200，使第二衍射光学组件的图案400中心与第一衍射光学组件的刻度盘300中心重合；
S4：根据步骤S3中图案400的外围与刻度盘300上的圈重合的位置，读出接受场A的距离。
具体地，本发明实施例中所述第一光源130优选为红光，波长为1064nm，但不限于此；所述第二光源230优选为绿光，波长为550nm，但不限于此。所述第一衍射光学组件包括第一凸透镜120和第一DOE110，所述第一凸透镜120设置在第一光源130与第一DOE110之间，第一光源130主动发出的光经过第一凸透镜120和第一DOE110后在接受场A产生固定大小的刻度盘300，刻度盘300上包括若干个从内向外逐渐增大的圈，所述圈的不同大小代表接受场A的不同固定距离，当第一光源130为红光时，则圈的颜色为红色；所述第二衍射光学组件包括第二凸透镜220和第二DOE210，所述第二凸透镜220设置在第二光源230与第二DOE210之间，第二光源230发出的光经过第二凸透镜220和第二DOE210后在接受场A产生大小随光源和接受场A的距离变化而变化的图案400，当第二光源230离接受场A距离越近时，则图案400越小，当第二光源230离接受场A距离越远时，则图案400越大。本发明实施例中所述图案400优选为圆形，图案400的颜色由第二光源230的颜色决定，当第二光源230的颜色为绿色时，所述图案400也为绿色。
本发明实施例中所述刻度盘300由第一DOE110光刻形成，所述图案400由第二DOE210光刻形成，其光刻原理为现有技术，在此不作赘述。
本发明实施例中所述刻度盘300上的圈代表接受场A的不同固定距离的设定值可以是以光源与接受场A的垂直距离为准，也可以是第一衍射光学组件或者第二衍射光学组件与接收场的垂直距离为准，实际应用中可作相应调整。
步骤S3中调节第二衍射光学系统200可以是调节第二衍射光学系统200的角度使第二衍射光学系统200与第一衍射光学系统100呈一夹角，最终使第二衍射光学组件的图案400中心与第一衍射光学组件的刻度盘300中心重合，再按步骤S4判断图案400的外围与刻度盘300的圈重合，进而读出接受场A的距离。
本发明实施例的测距方法所涉及的组件结构与现有产品的测距装置和方法相比结构简单，造价低。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种光学测距装置，其特征在于，用于测得接受场的距离，包括第一衍射光学系统和第二衍射光学系统，其中第一衍射光学系统包括依次远离接受场设置的第一DOE、第一凸透镜和第一光源，第二衍射光学系统包括依次远离接受场设置的第二DOE、第二凸透镜和第二光源；所述第一衍射光学系统用于产生大小不随第一光源和接受场的距离变化而变化的刻度盘，刻度盘上包括有若干个从内向外逐渐增大的圈，圈的不同大小代表接受场的不同固定距离；所述第二衍射光学系统用于产生大小随第二光源和接受场的距离变化而变化的图案，且第二衍射光学系统与第一衍射光学系统呈一夹角设置。
2.如权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，所述第一光源为红光，波长为1064nm。
3.如权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，所述第二光源为绿光，波长为550nm。
4.如权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于，所述图案为圆形，图案的颜色与第二光源的颜色相同。
5.一种光学测距方法，用于测得接受场的距离，其特征在于，包括以下步骤：
S1：提供第一衍射光学系统，包括第一光源和第二衍射光学组件，其中第一衍射光学组件形成在第一光源与接收场之间，所述第一衍射光学系统用于产生大小不随第一光源和接受场的距离变化而变化的刻度盘，刻度盘上包括有若干个从内向外逐渐增大的圈，圈的不同大小代表接受场的不同固定距离；
S2：提供第二衍射光学系统，包括第二光源和第二衍射光学组件，其中第二衍射光学组件设置在第二光源与接收场之间，所述第二衍射光学系统用于产生大小随第二光源和接受场的距离变化而变化的图案；
S3：调节第二衍射光学系统，使第二衍射光学组件的图案中心与第一衍射光学组件的刻度盘中心重合；
S4：根据步骤S3中图案的外围与刻度盘上的圈重合的位置，读出接受场的距离。
6.如权利要求5所述的光学测距方法，其特征在于，所述第一光源为红光，波长为1064nm。
7.如权利要求5所述的光学测距方法，其特征在于，所述第二光源为绿光，波长为550nm。
8.如权利要求5所述的光学测距方法，其特征在于，所述图案为圆形，图案的颜色与第二光源的颜色相同。
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