CN109752379B - 光学器件及其检测方法、摄像装置、飞行装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光学器件，其包括保护壳、测距装置及透光片，所述测距装置设于所述保护壳与透光片构成的密闭容置空间内，所述测距装置包括光发射组件和光接收组件，所述光发射组件用于发射光线，所述光接收组件用于接收所述光发射组件发射光线后被反射回来的光线。本发明的光学器件可通过所述测距装置检测其透光片是否存在异常，例如透光片表面附着有异物，透光片碎裂或存在划痕等，从而便于清洗或更换透光片，保证光学器件的正常工作。相应地，本发明还提供了一种运用了所述光学器件的摄像装置以及相应的飞行装置。此外，本发明还提供了一种光学器件检测方法。

Description

光学器件及其检测方法、摄像装置、飞行装置

技术领域

本发明涉及飞行技术领域及光学检测领域，尤其涉及一种光学器件及其检测方法，此外还涉及一种运用了所述光学器件的摄像装置和飞行装置。

背景技术

随着无人机技术的飞速发展，无人机在众多领域如农业、军事、工业等领域得到了广泛领域。无人机除了可以实现运载作用之外，还可通过设置摄像头进行航拍、记录等。

在无人机飞行的过程中或在恶劣的环境中，难以避免有异物附着于无人机的摄像头上，导致摄像功能受阻。例如，在植保无人机上，由于植保无人机会喷出药雾，并且工作环境中灰尘较多，因此无人机上的摄像头容易沾上喷雾和灰尘，导致摄像头“失明”。另外，当无人机的镜片出现划痕或者镜片碎裂时，也会导致摄像头不可用。因此，为了解决上述问题，需要检测出摄像头是否附着有异物或镜头的镜片是否被损坏，以便于及时进行清洗或更换。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种光学器件，通过测距装置确定光发射和接收的总时长以检测透光片是否附着有异物或者透光片是否损坏。

本发明还提供了一种摄像装置及一种飞行装置，二者皆具有所述光学器件的优点。

本发明还提供一种光学器件检测方法，运用于所述光学器件中，能够检测其透光片是否附有异物或透光片是否损坏。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种光学器件，其包括保护壳、测距装置及透光片，所述测距装置设于所述保护壳与透光片构成的密闭容置空间内，所述测距装置包括光发射组件和光接收组件，所述光发射组件用于发射光线，所述光接收组件用于接收所述光发射组件发射光线后被反射回来的光线。

较佳地，所述测距装置靠近所述透光片设置。

优选地，所述测距装置为飞行时间测距装置。

进一步地，所述光学器件还包括用于对所述透光片进行清洗的清洁组件。

相应地，本发明还提供一种摄像装置，其包括摄像组件及上述任意一项技术方案所述的光学器件，所述摄像组件设于所述保护壳与透光片构成的密闭容置空间内。

相应地，本发明还提供一种飞行装置，其包括处理模块和上述任意一项技术方案所述的摄像装置，所述处理模块与所述摄像装置电性连接。

进一步地，所述的飞行装置包括至少两个所述摄像装置。

此外，本发明还提供一种光学器件检测方法，其运用于上述任意一项所述的光学器件，包括：检测所述透光片上预设区域是否存在异常；当所述透光片上预设区域存在异常时，发出提示信号。

进一步地，所述检测所述透光片上预设区域是否存在异常的步骤，包括连续记录多组从所述光发射组件发射光到所述光接收组件接收到对应的反射光所需的时间t；比较每组中t与从所述光发射组件发射的光被所述透光片反射至所述光接收组件所需的最大时间值t₀的大小；在t≦t₀出现的次数n大于预设次数n₀时，确定所述透光片上预设区域存在异常。

更进一步地，所述在t≦t₀出现的次数n大于预设次数n₀时确定所述透光片上预设区域存在异常还包括：在t≦t₀连续出现的次数n₁大于预设次数n₀时确定所述透光片上预设区域存在异常。

较佳地，所述n₁至少为20。

进一步地，当所述光学器件包括所述清洁组件时，还包括如下步骤：所述清洁组件接收到相应的控制信号后对所述透光片进行清洗。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明的光学器件中，当所述透光片表面附着有异物时，所述光发射组件发射的光遇到附着在透光片上的异物会被反射，所述光接收组件用于接收这些被反射的光。而当所述透光片碎裂或者其表面有划痕时，与透光片完好时相比，所述光发射组件发射的光经过所述透光片异常的位置时光路发生变化，并且光容易被反射而为所述光接收组件所接收。通常可设定为，当所述光接收组件接收到反射光的次数达到一定值，并且对应的光发射与接收总时长小于一定值时，可判断所述透光片上附着有异物，或者，所述透光片已碎裂或存在划痕，从而可及时对透光片进行清洗或更换透光片。

本发明的光学器件中，通过设置所述清洁组件，可便于检测到所述透光片表面附着有异物时对其进行清洗。

本发明的摄像装置运用了所述光学器件，因此具有所述光学器件的优点。所述摄像组件设于所述密闭容置空间中，可减小所述摄像组件在所述摄像装置受到撞击时损坏的可能性。

本发明的飞行装置运用了所述摄像装置，因此也具有所述光学器件的优点。

本发明的光学器件检测方法运用于所述光学器件中，包括如下检测步骤：检测所述透光片上预设区域是否存在异常；当所述透光片上预设区域存在异常时，发出提示信号。所述光学器件检测方法可检测所述透光片是否存在异常情况，例如透光片表面附着有异物，或者所述透光片发生碎裂或存在划痕，从而便于对所述透光片进行清洗或更换透光片。

本发明的光学器件检测方法中，通过确定t≦t₀连续出现的次数n₁，当n₁大于预设次数时，可判断所述透光片上预设区域存在异常，从而可提高检测的准确性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的光学器件的一种典型实施例的结构示意图；

图2为本发明的摄像装置中摄像组件设于密闭容置空间内的一种典型实施例的结构示意图；

图3为本发明的光学器件检测方法的流程示意图；

图4为本发明的检测透光片上预设区域是否存在异常的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请结合图1，本发明的光学器件100包括测距装置10、透光片20及保护壳30，所述透光片20和所述保护壳30连接以形成密闭容置空间40，所述测距装置10设于所述密闭容置空间40中。具体地，所述测距装置10包括光发射组件101和光接收组件102，所述光发射组件101用于发射光线，所述光接收组件102用于接收所述光发射组件101发射光线后被反射回来的光线。

当所述透光片20表面附着有异物时，所述光发射组件101发射的光遇到附着在所述透光片20上的异物会被反射，所述光接收组件102则用于接收被反射的光。由于某些异物肉眼不可见，或者在所述摄像装置100的工作过程中无法及时发现所述透光片20上附着有异物，因此需要进行检测。而当所述透光片20碎裂或者其表面有划痕时，与所述透光片20完好时相比，所述光发射组件101发射的光经过所述透光片20上碎裂或存在划痕的地方时光路发生变化，并且光易被反射而为所述光接收组件102所接收。

当所述透光片20表面某一给定范围内附着有异物，或者发生碎裂或存在划痕时，一方面，从所述光发射组件101发生的光经过该给定范围时会被大量发射，另一方面，当所述测距装置10与透光片20距离一定时，光从所述光发射组件101发射并被所述透光片反射至所述光接收组件102所经过的路径长度存在一个最大值，因此对应的光发射与接收总时长也存在一个最大值。基于此，通常可设定为，当所述光接收组件102接收到反射光的次数达到一定值，并且每次对应的光发射与接收总时长皆小于等于一定值时(即光发射与接收总时长的最大值)，可判断所述透光片上附着有异物，或者，所述透光片已碎裂或存在划痕，从而可及时对所述透光片20进行清洗或更换透光片。

需要说明的是，所述光接收组件102接收到反射光的次数所要达到的“一定值”与所述测距装置10的灵敏度、附着异物的覆盖面积、划痕大小等因素有关，因此需要通过实验确定“一定值”的最小值。此外，光发射与接收总时长的“最大值”与所述测距装置10和所述透光片20之间的距离、光发射角度等因素有关，因此当这些因素改变时，“最大值”也会相应改变。这里所说的透光片20表面通常指所述透光片20的外表面，即所述透光片20上远离所述测距装置10一侧的表面，下文中如无特别说明，所说的透光片20的表面都是指所述透光片20的外表面。

进一步地，所述光学器件100还包括设于所述透光片20远离所述测距装置10一侧的反射组件。

所述反射组件用于反射所述光发射组件101发射的光，当所述透光片20表面未附着有异物，或者所述透光片完好无损时，所述光发射组件101发射的光能够透过所述透光片20，而透过的光遇到所述反射组件时则被反射，最终被所述光接收组件102接收；而当所述透光片20表面附着有异物，或者发生碎裂或存在划痕时，所述光发射组件101发射的光被所述透光片20反射，最终为所述光接收组件102接收。

同理，由于所述反射组件设于所述透光片20远离所述测距装置10的一侧，因此所述光发射组件101发射的光经所述反射组件反射并为所述光接收组件102接收的总时长大于所述光发射组件101发射的光经所述透光片20上的异物反射并为所述光接收组件102接收的总时长。在此基础上，可判断当所述光发射组件101发射的光经反射并为所述光接收组件102接收的情况出现的次数达到一定值时，并且每次对应的光发射与接收总时长皆小于一定值时(这个值小于所述光发射组件101发射的光经所述反射组件反射并为所述光接收组件102接收的总时长)，可判断所述透光片20上附着有异物或者所述透光片20碎裂或存在划痕，从而可及时对所述透光片20进行清洗或更换透光片。

优选地，所述测距装置10靠近所述透光片20设置，并且所述光发射组件101和所述透光片20之间的距离与所述光接收组件102和所述透光片20之间的距离大致相等，此距离并非固定值，可根据具体需求设定。

优选地，所述测距装置10为飞行时间测距装置。顾名思义，飞行时间测距装置采用飞行时间测距方法进行测距，飞行时间测距方法属于双向测距技术，它主要利用信号在两个异步收发机(或被反射面)之间往返的飞行时间来测量节点间的距离。在信号电平不易调制或在视距视线环境下，飞行时间测距方法都能够取得较为准确的测量结果。

进一步地，所述光学器件100还包括清洁组件(未图示，下同)。当检测出所述透光片20表面附着有异物时，所述清洁组件可用于清洗所述透光片20。

请参阅图2，相应地，本发明还提供一种摄像装置，所述摄像装置包括所述光学器件100和摄像组件60，所述摄像组件60设于所述密闭容置空间40内，当所述摄像装置受到撞击时，所述保护壳30可减小所述摄像组件60损坏的可能性。所述摄像装置可以是无人机摄像头、望远镜、显微镜、手机、数码相机、平板电脑等可以具有摄像功能的电子器件。所述摄像装置具有所述光学器件100的优点，故不赘述。

相应地，本发明还提供一种飞行装置，所述飞行装置包括处理模块和所述摄像装置，所述处理模块与所述摄像装置电性连接。当检测出所述透光片20存在异常情况时，所述光学器件100中发送相应信号至所述处理模块，继而通过所处理模块可做相应的预防措施和安全措施，例如，当所述透光片20表面附着有异物时，可通过所述处理模块控制所述清洁组件，使之进行对所述透光片20的清洗工作，或者，若所述透光片碎裂或存在划痕时，可通过所述处理模块使该飞行装置逐渐停止工作，以便于更换透光片。当然，当所述飞行装置发生其他飞行故障时，也可以通过所述处理模块使之平稳降落。所述飞行器可以是无人机等。

较佳地，所述飞行装置包括至少两个所述摄像装置，以便于实现双目避障功能。

请参阅图3，相应地，本发明还提供一种光学器件检测方法，该光学器件检测方法运用于所述光学器件100中，包括如下步骤：

步骤S1：检测所述透光片20上预设区域是否存在异常。

所述透光片20上存在异常的情况包括但不限于如下几种：所述透光片20表面附着有异物，所述透光片20碎裂，所述透光片20存在划痕，等等。一种实施例中，所述预设区域指所述透光片20的整个表面，另一种实施例中，所述预设区域指所述透光片20表面的某一区域，通常，当所述透光片20上某一区域内存在异常情况时，所述光学器件100即不能正常工作，因此，为便于检测，可将所述透光片20划分为多个区域，每次只检测其中某一区域是否存在异常情况即可。

请参阅图4，为了检测所述透光片20上预设区域是否存在异常，还需要通过如下步骤进行确认：

步骤S11：连续记录多组从所述光发射组件101发射光到所述光接收组件102接收到对应的反射光所需的时间t。

若所述透光片20上待检测的预设区域不存在异常情况，则所述光发射组件101发射的光透过所述透光片20而不被反射，此时所述光接收组件102未接收到相应的反射光，因此可将对应的时间t记为t₁，当透过所述透光片20的光被所述光学器件100以外的障碍物反射回来并被所述光接收组件102接收时，也可将这种情况对应的时间记为t₁。而当所述透光片20上待检测的预设区域存在异常情况时，所述光发射组件101发射的光经所述透光片20反射至所述光接收组件102中，显然，此时的t不大于t₀，可将t记为t₂。

步骤S12：比较每组中t与从所述光发射组件101发射的光被所述透光片20反射至所述光接收组件所需的最大时间t₀的大小。

所述透光片20上待检测的预设区域存在异常状况时，所述光发射组件101发射的光会被所述透光片20反射，因此当所述测距装置10与所述透光片20之间的距离固定时，光从所述光发射组件101发出并为所述光接收组件102接收整个过程的光程也可确定，进而可通过所述光学器件100中效应的传感器确定光发射与接收的总时长的最大值t₀。需要说明的是，当所述测距装置10与所述透光片20之间的距离改变时，t₀也会相应改变。

要判断所述透光片20上待检测的预设区域是否存在异常情况，仅仅测量一组t难以避免偶然情况，因此需要测量多组t，从而避免偶然性。需要说明的是，这里的一组指的是一次，即一组t中只包含一个时间值t。

步骤S13：在t≦t₀出现的次数n大于预设次数n₀时，确定所述透光片20上预设区域存在异常。

在进行有限次测量的情况下，当确定t≦t₀出现的次数n(即t＝t₂)后，t>t₀出现的次数(即t＝t₁的情况)也可确定。所述预设次数n₀为在所述透光片上预设区域存在异常时，t≦t₀在有限次测量中出现的最少次数，可通过多次实验测量而确定。

上述检测步骤完成后，可进行如下步骤：

S2：当所述透光片上预设区域存在异常时，发出提示信号。

根据前面的分析可知，通常可设定为，在进行有限次测量的情况下，当t≦t₀出现的次数n达到一定值时，则可判断为所述透光片20上受检测的预设区域存在异常情况。例如，进行1000次测量，当t≦t₀出现的次数n达到一定值时，则可判断为所述透光片20上受检测的预设区域存在异常情况。同理，对于将所述透光片20表面划分为多个预设区域的情况而言，当t≦t₀出现的次数n未达到所述的一定值时，则可判断所述透光片20上受检测的预设区域无异常情况，此时可进行对所述透光片20上另一预设区域的检测。

当判断所述透光片20上受检测的预设区域存在异常情况后，所述光学器件100发出提示信号，该提示信号可以为提示音、信号灯等，以便外接装置接收到相应的信息。

进一步地，对于所述在t≦t₀出现的次数n大于预设次数n₀时确定所述透光片20上预设区域存在异常的步骤，还包括：在t≦t₀连续出现的次数n₁大于预设次数n₀时确定所述透光片20上预设区域存在异常。

确定t≦t₀出现的次数n后，还可进一步确定t≦t₀连续出现的次数n₁。由于当所述透光片20上受检测的预设区域存在异常时，例如所述透光片20表面附着有异物，则到达该区域的光通常会被反射，因此通过确定t≦t₀连续出现的次数n₁，可提高检测的准确性。

进一步地，所述n₁一般不小于20，同时不大于500。当然，具体情况需根据所述光学器件100的具体构造而确定，这里不作特别限定。

较佳地，当所述光学器件100包括所述清洁组件时，还包括如下步骤：所述清洁组件接收到相应的控制信号后对所述透光片20进行清洗。

所述光学器件100通常与外接装置进行电性连接以便于所述光学器件100能够正常工作，例如，所述光学器件100可与外接的控制模块电性连接，当确定透光片20上受检测的预设区域存在异常情况后，所述光学器件100发出提示信号，所述提示信号被所述控制模块接收，所述控制模块可根据接收到的提示信号作出反馈，例如，发送控制信号至所述光学器件100中，使得所述清洁组件对所述透光片20进行清洗，或者，使所述光学器件100逐渐停止工作。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种光学器件检测方法，其特征在于，运用于光学器件，所述光学器件包括保护壳、测距装置、反射组件及透光片，所述反射组件设于所述透光片远离所述测距装置一侧，所述测距装置设于所述保护壳与透光片构成的密闭容置空间内，所述测距装置包括光发射组件和光接收组件，所述光发射组件用于发射光线，所述光接收组件用于接收所述光发射组件发射光线后被所述反射组件反射回来的光线；

所述光学器件检测方法包括：

连续记录多组从所述光发射组件发射光到所述光接收组件接收到对应的反射光所需的时间t，比较每组中t与从所述光发射组件发射的光被所述透光片反射至所述光接收组件所需的最大时间值t₀的大小来检测所述透光片上预设区域是否存在异常，在t≦t₀出现的次数n大于预设次数n₀时，确定所述透光片上预设区域存在异常；

当所述透光片上预设区域存在异常时，发出提示信号。

2.根据权利要求1所述的光学器件检测方法，其特征在于，所述在t≦t₀出现的次数n大于预设次数n₀时确定所述透光片上预设区域存在异常，还包括：

在t≦t₀连续出现的次数n₁大于预设次数n₀时确定所述透光片上预设区域存在异常。

3.根据权利要求2所述的光学器件检测方法，其特征在于，所述n₁至少为20。

4.根据权利要求1所述的光学器件检测方法，其特征在于，当所述光学器件包括清洁组件时，还包括如下步骤：

所述清洁组件接收到相应的控制信号后对所述透光片进行清洗。

5.根据权利要求1所述的光学器件检测方法，其特征在于，所述测距装置靠近所述透光片设置。

6.根据权利要求1所述的光学器件检测方法，其特征在于，所述测距装置为飞行时间测距装置。

7.一种摄像装置，其特征在于，包括摄像组件及执行如权利要求1-6中任意一项所述的光学器件检测方法的光学器件，所述摄像组件设于所述保护壳与透光片构成的密闭容置空间内。

8.一种飞行装置，其特征在于，包括处理模块和权利要求7所述的摄像装置，所述处理模块与所述摄像装置电性连接。

9.根据权利要求8所述的飞行装置，其特征在于，包括至少两个所述摄像装置。

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