CN109358336A - 一种新型距离传感装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型距离传感装置及方法。该新型距离传感装置包括距离传感器，还包括：第一光导元件，用于将所述距离传感器发射出来的测距激光导向被测物，其入光端朝向所述距离传感器的发射端，出光端朝向被测物；和/或，第二光导元件，用于将经被测物反射回来的测距激光导向所述距离传感器，其入光端朝向被测物，出光端朝向所述距离传感器的感测端。该新型距离传感装置可灵活设计距离传感器在终端设备内的安装位置。

Description

一种新型距离传感装置及方法

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种新型距离传感装置及方法。

背景技术

距离传感器是一种利用“飞行时间”原理实现距离感测的传感器，主要包括测距激光发射器和测距激光感测器，所述测距激光发射器用于向被测物发射近红外激光，所述测距激光感测器用于感测经被测物反射回来的近红外激光，然后，距离计算器就可以依据近红外激光的发射时间和感测时间，以及近红外激光的传播速度计算出被测物的距离信息。

在使用时，距离传感器的发射端和感测端必须共面设置且同时朝向被测物，无法灵活设计其在终端设备内的安装位置。比如，手机上的距离传感器，其作用主要是用来感测人体头部的距离，以在打电话时可以依据感测到的人体头部距离来自动控制显示屏的点亮或关闭，随着全面屏手机的发展，与显示屏共面的距离传感器占用了手机正面的一部分空间，使得手机无法实现更高的屏占比。

高占屏比的需求问题也存在于智能手表上，智能手表上的显示屏尺寸本来就已经很小了，还要预留空间给距离传感器，显示屏尺寸太小会导致使用体验的下降。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本发明提供一种新型距离传感装置及方法。该新型距离传感装置可灵活设计距离传感器在终端设备内的安装位置。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种新型距离传感装置，包括距离传感器，还包括：

第一光导元件，用于将所述距离传感器发射出来的测距激光导向被测物，其入光端朝向所述距离传感器的发射端，出光端朝向被测物；和/或，

第二光导元件，用于将经被测物反射回来的测距激光导向所述距离传感器，其入光端朝向被测物，出光端朝向所述距离传感器的感测端。

进一步地，还包括安装罩，用于安装所述第一光导元件和/或第二光导元件，其套设在所述距离传感器上；所述第一光导元件的入光端和/或所述第二光导元件的出光端连接在所述安装罩上。

进一步地，所述第一光导元件和/或第二光导元件分别与所述安装罩为一体化结构。

进一步地，所述第一光导元件和/或第二光导元件为光纤元件。

进一步地，所述距离传感器包括：

一测距激光发射器，用于发射测距激光，同时输出一发射时间；

一测距激光感测器，用于感测被反射回来的测距激光，同时输出一感测时间。

进一步地，所述测距激光发射器包括：

一光源组件，用于产生测距激光；

一光源驱动组件，用于驱动所述光源组件产生测距激光，同时输出一发射时间，电连接至所述光源组件。

进一步地，所述测距激光感测器包括：

一感测组件，用于感应经被测物反射回来的测距激光，同时输出一感测时间。

进一步地，所述距离传感器还包括：

一距离计算器，用于依据测距激光的发射时间和感测时间，以及测距激光的传播速度，计算出被测物的距离信息，分别电连接至所述测距激光发射器和测距激光感测器。

一种新型距离传感方法，包括：

步骤1：采用距离传感器发射测距激光，同时生成一发射时间；

步骤2：采用第一光导元件将所述距离传感器发射出来的测距激光导向被测物，和/或，采用第二光导元件将经被测物反射回来的测距激光导向所述距离传感器；

步骤3：采用距离传感器感测被反射回来的测距激光，同时生成一感测时间；

步骤4：依据测距激光的发射时间和感测时间，以及测距激光的传播速度，计算出被测物的距离信息。

进一步地，所述第一光导元件和/或第二光导元件为光纤元件。

本发明具有如下有益效果：该新型距离传感装置通过所述第一光导元件和/或第二光导元件，改变从所述距离传感器发射出来的测距激光的传播方向，和/或，改变经被测物反射回来的测距激光的传播方向，使得所述距离传感器的发射端和/或感测端无需朝向被测物，可依据不同需求来灵活设计所述距离传感器在终端设备内的安装位置，以满足一些特殊需求，只需将所述第一光导元件的出光端和/或所述第二光导元件的入光端朝向被测物即可。

附图说明

图1为本发明提供的新型距离传感装置的分解图；

图2为本发明提供的新型距离传感装置在手机中与显示屏的示意图；

图3为本发明提供的新型距离传感方法的步骤框图。

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。

实施例一

如图1所示，一种新型距离传感装置，包括距离传感器1，还包括：

第一光导元件2，用于将所述距离传感器1发射出来的测距激光导向被测物，其入光端朝向所述距离传感器1的发射端，出光端朝向被测物；和/或，

第二光导元件3，用于将经被测物反射回来的测距激光导向所述距离传感器1，其入光端朝向被测物，出光端朝向所述距离传感器1的感测端。

该新型距离传感装置通过所述第一光导元件2和/或第二光导元件3，改变从所述距离传感器1发射出来的测距激光的传播方向，和/或，改变经被测物反射回来的测距激光的传播方向，使得所述距离传感器1的发射端和/或感测端无需朝向被测物，只需将所述第一光导元件2的出光端和/或所述第二光导元件3的入光端朝向被测物，而所述距离传感器1在终端设备内的安装位置不受限制，可依据不同需求来灵活设计所述距离传感器1在终端设备内的安装位置。

比如，该新型距离传感装置在手机或智能手表上使用时，如图2所示，为了同时满足高占屏比以及感测距离的需求，所述距离传感器1可安装于显示屏5的后方上，利用所述第一光导元件2和第二光导元件3对测距激光的传播方向进行引导，将所述第一光导元件2的出光端和所述第二光导元件3的入光端与所述显示屏5共面设置且朝向被测物，只要所述第一光导元件2的出光端小于所述距离传感器1的发射端，所述第二光导元件3的入光端小于所述距离传感器1的感测端即可提高手机或智能手表的屏占比。

所述第一光导元件2和/或第二光导元件3优选但不限于为光纤元件，利用光线的全反射特性引导改变测距激光的传播方向，所述光纤元件既可以为柔性光纤，也可以为刚性光纤，视具体需求而定。

所述距离传感器1包括：

一测距激光发射器11，用于发射测距激光，同时输出一发射时间；

一测距激光感测器12，用于感测被反射回来的测距激光，同时输出一感测时间。

由于使用了所述第一光导元件2和/或第二光导元件3来改变测距激光在发射和/或反射时的传播方向，因此，依据终端设备的不同需求，所述测距激光发射器11和测距激光感测器12可分别搭载在不同的PCB板6，以安装在终端设备内的不同位置，使得所述距离传感器1的安装位置更加灵活多变。

另外，依据终端设备的不同需求，该新型距离传感装置可仅在所述测距激光发射器11的发射端上设置第一光导元件2，此时，所述测距激光感测器12的感测端需朝向被测物，或，仅在所述测距激光感测器12的感测端上设置第二光导元件3，此时，所述测距激光发射器11的发射端需朝向被测物，也可以同时在所述测距激光发射器11的发射端上设置第一光导元件2，和，在所述测距激光感测器12的感测端上设置第二光导元件3。

本实施例中，所述测距激光发射器11和测距激光感测器12搭载在同一PCB板6上。

该新型距离传感装置还包括安装罩4，用于安装所述第一光导元件2和/或第二光导元件3，其套设在所述距离传感器1上；所述第一光导元件2的入光端和/或所述第二光导元件3的出光端连接在所述安装罩4上。

优选地，所述第一光导元件2和/或第二光导元件3分别与所述安装罩4为一体化结构，即所述安装罩4优选为光纤材质。

若所述测距激光发射器11和测距激光感测器12搭载在同一PCB板6上，则所述安装罩4的数量为一个，同时套设在所述测距激光发射器11和测距激光感测器12上；若所述测距激光发射器11和测距激光感测器12分别搭载在不同的PCB板6，则所述安装罩4的数量有一或两个，分别套设在设置有第一光导元件2的测距激光发射器11上和/或设置有第二光导元件3的测距激光感测器12上。

所述测距激光发射器11包括：

一光源组件，用于产生测距激光；

一光源驱动组件，用于驱动所述光源组件产生测距激光，同时输出一发射时间，电连接至所述光源组件。

所述光源组件优选为近红外光的VCSEL组件，所述光源驱动组件包括一驱动IC及相应的驱动电路。

所述测距激光感测器12包括：

一感测组件，用于感应经被测物反射回来的测距激光，同时输出一感测时间。

所述感测组件包括一感光芯片，可以为近红外的摄像头组件。

所述测距激光发射器11还包括：

一距离计算器，用于依据测距激光的发射时间和感测时间，以及测距激光的传播速度，计算出被测物的距离信息，分别电连接至所述测距激光发射器11和测距激光感测器12。

假设所述测距激光发射器11输出的发射时间为T1，所述测距激光感测器12输出的感测时间为T2，测距激光的传播速度为Vc，测距激光在所述第一光导元件2和/或第二光导元件3内的传播时间为T0，所述第一光导元件2和/或第二光导元件3的总长度为D0，则被测物的距离D=[（T2-T1）-T0]*Vc，或者，被测物的距离D=（T2-T1）*Vc-D0。

其中，测距激光在所述第一光导元件2和/或第二光导元件3内的传播时间T0，以及，所述第一光导元件2和/或第二光导元件3的总长度D0，可在该新型距离传感装置出厂前经技术人员测试或测量得到，然后写入到所述距离计算器的测距算法中。

所述距离计算器包括一处理芯片，可集成在所述距离传感器1内，也可集成在终端设备的主板上或直接使用终端设备的CPU进行距离计算。

所述距离传感器1上还包括接口元件（连接器），用于将所述距离传感器1电接至外部电源或控制源（终端设备的主板），分别电连接至所述测距激光发射器11、测距激光感测器12（和距离计算器）。

实施例二

如图3所示，一种新型距离传感方法，包括：

步骤1：采用距离传感器发射测距激光，同时生成一发射时间；

步骤2：采用第一光导元件将所述距离传感器发射出来的测距激光导向被测物，和/或，采用第二光导元件将经被测物反射回来的测距激光导向所述距离传感器；

步骤3：采用距离传感器感测被反射回来的测距激光，同时生成一感测时间；

步骤4：依据测距激光的发射时间和感测时间，以及测距激光的传播速度，计算出被测物的距离信息。

所述第一光导元件和/或第二光导元件优选但不限于为光纤元件。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型距离传感装置，包括距离传感器，其特征在于，还包括：

第一光导元件，用于将所述距离传感器发射出来的测距激光导向被测物，其入光端朝向所述距离传感器的发射端，出光端朝向被测物；和/或，

第二光导元件，用于将经被测物反射回来的测距激光导向所述距离传感器，其入光端朝向被测物，出光端朝向所述距离传感器的感测端。

2.根据权利要求1所述的新型距离传感装置，其特征在于，还包括安装罩，用于安装所述第一光导元件和/或第二光导元件，其套设在所述距离传感器上；所述第一光导元件的入光端和/或所述第二光导元件的出光端连接在所述安装罩上。

3.根据权利要求2所述的新型距离传感装置，其特征在于，所述第一光导元件和/或第二光导元件分别与所述安装罩为一体化结构。

4.根据权利要求1-3中任一所述的新型距离传感装置，其特征在于，所述第一光导元件和/或第二光导元件为光纤元件。

5.根据权利要求1所述的新型距离传感装置，其特征在于，所述距离传感器包括：

一测距激光发射器，用于发射测距激光，同时输出一发射时间；

一测距激光感测器，用于感测被反射回来的测距激光，同时输出一感测时间。

6.根据权利要求5所述的新型距离传感装置，其特征在于，所述测距激光发射器包括：

一光源组件，用于产生测距激光；

一光源驱动组件，用于驱动所述光源组件产生测距激光，同时输出一发射时间，电连接至所述光源组件。

7.根据权利要求5所述的新型距离传感装置，其特征在于，所述测距激光感测器包括：

一感测组件，用于感应经被测物反射回来的测距激光，同时输出一感测时间。

8.根据权利要求5-7中任一所述的新型距离传感装置，其特征在于，所述距离传感器还包括：

一距离计算器，用于依据测距激光的发射时间和感测时间，以及测距激光的传播速度，计算出被测物的距离信息，分别电连接至所述测距激光发射器和测距激光感测器。

9.一种新型距离传感方法，其特征在于，包括：

步骤1：采用距离传感器发射测距激光，同时生成一发射时间；

步骤2：采用第一光导元件将所述距离传感器发射出来的测距激光导向被测物，和/或，采用第二光导元件将经被测物反射回来的测距激光导向所述距离传感器；

步骤3：采用距离传感器感测被反射回来的测距激光，同时生成一感测时间；

步骤4：依据测距激光的发射时间和感测时间，以及测距激光的传播速度计算出被测物的距离信息。

10.根据权利要求9所述的新型距离传感方法，其特征在于，所述第一光导元件和/或第二光导元件为光纤元件。