CN110235025A - 距离探测装置 - Google Patents

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Abstract

一种距离探测装置(100)。距离探测装置(100)包括光源(103)、收发透镜(104)、探测器(105)和光路改变元件(206)。光源(103)用于发射光束。收发透镜(104)用于准直光源(103)发射的光束，且会聚探测物反射的回光的至少一部分。探测器(105)与光源(103)放置于收发透镜(104)的同一侧，用于将穿过收发透镜(104)的至少部分回光转换为电信号。光路改变元件(206)与光源(103)和探测器(105)放置于收发透镜(104)的同一侧，用于改变光源(103)发射的光束的光路或穿过收发透镜(104)的回光的光路。

Description

距离探测装置
技术领域
本申请涉及光学探测领域，特别涉及一种距离探测装置。
背景技术
距离探测装置在很多领域发挥很重要的作用，例如可以用于移动载体或非移动载体上，用来遥感、避障、测绘、建模等。尤其是移动载体，例如机器人、人工操控飞机、无人飞机、车和船等，可以通过距离探测装置在复杂的环境下进行导航，来实现路径规划、障碍物探测和避开障碍物等。距离探测装置小型化一直是值得探讨和研究的问题。小型化的距离探测装置，尤其对于移动载体，更方便搭载，也有利于载体的小型化。
发明内容
本申请提供一种小型化的距离探测装置。
根据本申请实施例的一个方面，提供一种距离探测装置。距离探测装置包括：光源，用于发射光束；收发透镜，用于准直所述光源发射的光束，且会聚探测物反射的回光的至少一部分；探测器，与所述光源放置于所述收发透镜的同一侧，用于将穿过所述收发透镜的至少部分回光转换为电信号；及光路改变元件，与所述光源和所述探测器放置于所述收发透镜的同一侧，用于改变所述光源发射的光束的光路或穿过所述收发透镜的所述回光的光路。
本申请距离探测装置的收发透镜可以准直光源发出的光束且可以会聚回光，光路改变元件可以改变光源发射的光束或回光的光路，以实现光发射和回光接收可以共用收发透镜，从而距离探测装置的结构更紧凑，更加小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1所示为本申请距离探测装置的一个实施例的示意图。
图2所示为图1所示的距离探测装置的光收发装置的放大图。
图3所示为发射准直透镜、接收准直透镜和扫描模块的口径的示意图。
图4所示为图2所示的光收发装置的一个实施例的结构立体示意图。
图5所示为图4所示的光收发装置的立体分解图。
图6所示为图4所示的光收发装置沿A-A线的剖视图。
图7所示为图4所示的光收发装置的光源调焦件和光路改变支撑件的组装立体放大图。
图8所示为图7所示的光源调焦件的立体放大图。
图9所示为本申请距离探测装置的光收发装置的另一个实施例的示意图。
图10所示为本申请距离探测装置的光收发装置的又一个实施例的示意图。
图11所示为本申请距离探测装置的光收发装置的再一个实施例的示意图。
图12所示为本申请距离探测装置的另一个实施例的示意图。
图13所示为图12所示的距离探测装置的第二光路改变元件的正面示意图。
图14所示为本申请距离探测装置的光源检测装置的一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。
本申请实施例的距离探测装置包括光源、收发透镜、探测器和光路改变元件。光源用于发射光束。收发透镜用于准直光源发射的光束，且会聚探测物反射的回光的至少一部分。探测器与光源放置于收发透镜的同一侧，用于将穿过收发透镜的至少部分回光转换为电信号。光路改变元件与光源和探测器放置于收发透镜的同一侧，用于改变光源发射的光束的光路或穿过收发透镜的回光的光路。本申请距离探测装置的收发透镜可以准直光源发出的光束且可以会聚回光，光路改变元件可以改变光源发射的光束或回光的光路，以实现光发射和回光接收可以共用收发透镜，从而距离探测装置的结构更紧凑，更加小型化。而且，充分利用透镜，降低成本。
下面结合附图，对本申请的距离探测装置进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
图1所示为距离探测装置100的一个实施例的示意图。距离探测装置100可以用来测量探测物101到距离探测装置100的距离和方位。在一个实施例中，距离探测装置100可以包括雷达，例如激光雷达。距离探测装置100可以通过测量距离探测装置100和探测物101之间光传播的时间，即光飞行时间(Time-of-Flight，TOF)，来探测探测物101到距离探测装置100的距离。
距离探测装置100包括光收发装置110，光收发装置110包括光源103、收发透镜104、探测器105和光路改变元件106。光收发装置110用于发射光束，且接收回光，将回光转换为电信号。光源103用于发射光束。在一个实施例中，光源103可发射激光束。光源103发射出的激光束为波长在可见光范围之外的窄带宽光束。收发透镜104用于准直光源103发射的光束，将光源103发出的光束准直为平行光119。
距离探测装置100还包括扫描模块102。扫描模块102放置于收发透镜104相对于光源103的一侧。准直光束119可以投射至扫描模块102。扫描模块102用于改变穿过收发透镜104的准直光束119的传输方向并投射至外界环境，并将回光投射至收发透镜104。扫描模块102将光束向距离探测装置100周围的空间投射。在一个实施例中，扫描模块102可以包括一个或多个光学元件，例如，透镜、反射镜、棱镜、光栅、光学相控阵(Optical Phased Array)或上述光学元件的任意组合。在一个实施例中，扫描模块102的多个光学元件可以绕共同的轴109旋转，将光投射至不同的方向。在另一个实施例中，扫描模块102的多个光学元件可以绕不同的轴旋转。在再一个实施例中，扫描模块102的至少一个光学元件，例如振镜，可以振动，来改变光的传播方向。在一个实施例中，扫描模块102的多个光学元件可以以不同的转速旋转。在另一个实施例中，扫描模块102的多个光学元件可以以基本相同的转速旋转。
在一个实施例中，扫描模块102包括第一光学元件114和与第一光学元件114连接的驱动器116，驱动器116用于驱动第一光学元件114绕转动轴109转动，使第一光学元件114改变准直光束119的方向。第一光学元件114将准直光束119投射至不同的方向。在一个实施例中，第一光学元件114包括相对的非平行的一对表面，准直光束119穿过该对表面。在一个实施例中，第一光学元件114包括楔角棱镜，对准直光束119进行折射。在一个实施例中，第一光学元件114上镀有增透膜，能够增加透射光束的强度。
在图1所示的实施例中，扫描模块102包括第二光学元件115，第二光学元件115绕转动轴109转动，第二光学元件115的转动速度与第一光学元件114的转动速度不同。第二光学元件115改变第一光学元件114投射的光束的方向。在一个实施例中，第二光学元件115与另一驱动器117连接，驱动器117驱动第二光学元件115转动。第一光学元件114和第二光学元件115可以由不同的驱动器驱动，使第一光学元件114和第二光学元件115的转速不同，从而将准直光束119投射至外界空间不同的方向，可以扫描较大的空间范围。在一个实施例中，控制器118控制驱动器116和117，分别驱动第一光学元件114和第二光学元件115。第一光学元件114和第二光学元件115的转速可以根据实际应用中预期扫描的区域和样式确定。驱动器116和117可以包括电机或其他驱动装置。
在一个实施例中，第二光学元件115包括相对的非平行的一对表面，光束穿过该对表面。第二光学元件115包括楔角棱镜。在一个实施例中，第二光学元件115上镀有增透膜，能够增加透射光束的强度。
扫描模块102旋转可以将光投射至不同的方向，例如方向111和113，如此对距离探测装置100周围的空间进行扫描。当扫描模块102投射出的光111打到探测物101时，一部分光被探测物101沿与投射的光111相反的方向反射至距离探测装置100。扫描模块102接收探测物101反射的回光112，将回光112投射至收发透镜104。
收发透镜104会聚探测物101反射的回光112的至少一部分。在一个实施例中，收发透镜104上镀有增透膜，能够增加透射光束的强度。探测器105与光源103放置于收发透镜104的同一侧，探测器105用于将穿过收发透镜104的至少部分回光转换为电信号。在一些实施例中，探测器105可以包括雪崩光电二极管，雪崩光电二极管为高灵敏度的半导体器件，能够利用光电流效应将光信号转换为电信号。
在一些实施例中，距离探测装置100包括测量电路，例如TOF单元107，可以用于测量TOF，来测量探测物101的距离。例如，TOF单元107可以通过公式t＝2D/c来计算距离，其中，D表示距离探测装置和探测物之间的距离，c表示光速，t表示光从距离探测装置投射到探测物和从探测物返回到距离探测装置所花的总时间。距离探测装置100可以根据光源103发射光束和探测器105接收到回光的时间差，确定时间t，进而可以确定距离D。距离探测装置100还可以探测探测物101在距离探测装置100的方位。距离探测装置100探测到的距离和方位可以用于遥感、避障、测绘、建模、导航等。
在一些实施例中，光源103可以包括激光二极管，通过激光二极管发射纳秒级别的激光。例如，光源103发射的激光脉冲持续10ns，探测器105探测到的回光的脉冲持续时间与发射的激光脉冲持续时间基本相等。进一步地，可以确定激光脉冲接收时间，例如，通过探测电信号脉冲的上升沿时间确定激光脉冲接收时间。在一些实施例中，可以对电信号进行多级放大。如此，距离探测装置100可以利用脉冲接收时间信息和脉冲发出时间信息计算TOF，从而确定探测物101到距离探测装置100的距离。
在图示实施例中，光路改变元件106、光源103和探测器105放置于收发透镜104的同一侧，光路改变元件106用于改变光源103发射的光束的光路或穿过收发透镜104的回光的光路。探测器105和光源103中的一者放置于收发透镜104的焦面上，另一者放置于收发透镜104的光轴的一侧。此处的“焦面”指过收发透镜104的焦点且垂直于收发透镜104的光轴的平面。在一个实施例中，距离探测装置100可以包括一个光路改变元件106。在另一个实施例中，距离探测装置100可以包括多个光路改变元件106，多次改变发出的光束的光路或回光的光路。
收发透镜104可以准直光源103发出的光束且可以会聚回光，光路改变元件106可以改变光源103发射的光束或回光的光路，以实现光发射和回光接收可以共用收发透镜104，从而距离探测装置100的结构更紧凑，更加小型化。而且，充分利用透镜，降低成本。
在一些实施例中，距离探测装置100包括位于扫描模块102相对于收发透镜104的一侧的窗口(未图示)，扫描模块102投射出的光穿过窗口投射至外界空间，回光可以穿过窗口至扫描模块102。光源103、探测器105、光路改变元件106、收发透镜104和扫描模块102可以封装于封装装置中，窗口形成于封装装置。在一个实施例中，窗口可以包括玻璃窗。在一个实施例中，窗口上镀有长波通膜。在一个实施例中，长波通膜对大约400nm-700nm的可见光透过率较低，对发射光束波段的光高透。
在一个实施例中，窗口的内表面、扫描模块102的表面、收发透镜104的表面、光路改变元件106的表面和探测器105的镜片的表面中的至少一个表面上镀有正水膜。正水膜为亲水膜，距离探测装置100发热时挥发的油在正水膜表面可以平铺开，避免油在光学元件的表面形成油滴，从而避免油滴对光传播的影响。在一些实施例中，距离探测装置100的其他光学元件的表面可镀有正水膜。在图1所示的实施例中，扫描模块102的第一光学元件114的相对非平行的两表面和第二光学元件115的相对非平行的两表面可以镀正水膜。
图2所示为图1所示的光收发装置110的放大图。在图2所示的实施例中，光路改变元件106改变光源103发射的光束的光路。探测器105放置于收发透镜104的焦面上，光源103放置于收发透镜104的光轴的一侧。光源103相对于收发透镜104偏向一侧。光源103发出的光束投射到光路改变元件106，光路改变元件106将光源103发射的光束向收发透镜104投射。在一个实施例中，光路改变元件106偏离收发透镜104的光轴，如此可以尽量减少光路改变元件106对回光的光路的遮挡。在一个实施例中，光路改变元件106位于收发透镜104的光轴偏向光源103的一侧。在另一个实施例中，光路改变元件106位于收发透镜104的光轴远离光源103的一侧。
在一个实施例中，扫描模块102的一侧设置有配重块(未图示)，光路改变元件106投射出的光束形成的光斑偏离配重块。第一光学元件115和/或第二光学元件114为非对称结构，配重块可以使得扫描模块102在旋转过程中保持平衡。配重块位于扫描模块102的孔径上，且位于扫描模块102的边缘，光路改变元件106的位置在偏离收发透镜104的同时偏离扫描模块102的边缘，以偏离配重块的位置，防止配重块遮挡光路改变元件106投射出的光。
在另一个实施例中，配重块位于扫描模块102的孔径之外。例如扫描模块102收容于中空的驱动电机的中空部内，配重块设置于驱动电机靠近中空部的侧壁上。驱动电机的内侧壁上可形成凹槽，用于收容配重块。光路改变元件106偏离收发透镜104的光轴，光路改变元件106投射出的光束形成的光斑位于扫描模块102的边缘。如此光路改变元件106对光路的遮挡最少，且光路改变元件106投射出的光不被配重块遮挡。
在一个实施例中，光路改变元件106反射光源103发出的光束。在图2所示的实施例中，光路改变元件106包括反射镜。在一个实施例中，光源103的中轴线垂直于探测器105的中轴线。光路改变元件106的反射面与光源103的中轴线成45°，且与探测器105的中轴线成45°。上述仅是一个例子，并不限于该例子。在其他实施例中，光源103、探测器105和光路改变元件106还可成其他角度放置。
光源103到光路改变元件106的距离等于探测器105到光路改变元件106之间的距离。因探测器105放置于收发透镜104的焦面上，因此光源103到光路改变元件106的距离大致等于光路改变元件106到收发透镜104的焦点位置。光源103发出的光束等同于从焦点位置发出的光束，收发透镜104对光束的准直效果较好。
在一个实施例中，光收发装置110包括一个光源103和一个探测器105。在另一个实施例中，光收发装置110包括多个光源103、与光源103对应的多个探测器105，及与光源103和探测器105对应的多个光路改变元件106，可以向距离探测装置100周围发射更多的光，且接收并探测更多的回光，可以更精确地探测探测物101的位置和方位。在一个实施例中，多个光源103可以发射不同的激光脉冲，例如激光脉冲的持续时间可以不同。
本申请实施例的距离探测装置100的收发透镜104可以准直光源103发出的光束且可以会聚回光，光路改变元件106可以改变光源103发射的光束或回光的光路，以实现光发射和回光接收可以共用收发透镜104，从而距离探测装置100的结构更紧凑，更加小型化。而且，充分利用透镜104，降低成本。
在发射光路和接收光路不共用准直透镜，也即在发射光路中采用发射准直透镜和在接收光路中采用接收准直透镜的实施例中，由于光源出射的光束中经过扫描模块102后出射的光束才能利用上，接收器能接收到的光束也是经过扫描模块102的回光，因此经过发射准直透镜的发射光束和经过接收准直透镜的回光的口径均小于扫描模块102的口径。为了实现小型化，避免空间浪费，透镜的口径大致等于能够通过的光束的口径，而且发射光束的口径和回光的口径均位于扫描模块102的口径内，因此发射准直透镜的口径635和接收准直透镜的口径633的和不大于扫描模块102的口径631(如图3所示)；或者，在光束稍微扩散的情况下，发射准直透镜的口径635和接收准直透镜的口径633的和稍微大于扫描模块102的口径631。因此，在发射光路和接收光路共用准直透镜的实施例中，接收准直透镜的口径相比发射光路和接收光路不共用准直透镜的实施例中的接收准直透镜的口径更大，接收准直透镜的口径可以大致等于或稍微大于扫描模块102的口径631，接收的回光也更多。因此在发射光路和接收光路共用准直透镜的实施例中，探测器105探测到的回光更多，回光接收率更高，可以提高测距精确度。
图4所示为图2所示的光收发装置110的一个实施例的立体结构示意图。图5所示为图4所示的光收发装置110的立体分解图。图6所示为图4所示的光收发装置110沿A-A线的剖视图。请参考图4-6，光收发装置110包括支撑收发透镜104的透镜支撑件121、支撑光源103的光源调焦件122及支撑探测器105的探测器支撑件123，光源调焦件122和探测器支撑件123组装于透镜支撑件121。光源调焦件122和探测器支撑件123在组装过程中可以相对于透镜支撑件121移动，来调整光源103和探测器105的位置。光源调焦件121能够在光源103的Z轴方向(中轴线137的方向)上调整光源103的位置。探测器支撑件123能够在探测器105的Z轴方向(中轴线133的方向)、X轴方向和Y轴方向上调整探测器105的位置。探测器105的X轴方向和Y轴方向为垂直于Z轴方向的支撑探测器105的平面内相互垂直的两个方向。即可以沿探测器105的中轴线方向调整探测器105的位置，也可以在垂直于中轴线方向的平面内调整探测器105的位置。位置调整好之后，可以将光源调焦件122和探测器支撑件123固定于透镜支撑件121，保持光源103和探测器105的位置保持不变。光收发装置110还包括支撑光路改变元件106的光路改变支撑件124。光路改变支撑件124组装于透镜支撑件121。
透镜支撑件121具有环形的侧壁131，如图5所示，侧壁131环绕形成供光传播的上下开口的空间。侧壁131的一侧凹陷形成凹槽132。继续参考图4-6，收发透镜104安装于透镜支撑件121的一端。收发透镜104盖设于侧壁131一端形成的开口。在一个实施例中，收发透镜104为表面为半球面或球弧面或自由曲面的凸透镜，边缘卡持于侧壁131内侧。收发透镜104的边缘呈竖直的环形，与透镜支撑件121的侧壁131贴合。
在图示实施例中，探测器支撑件123安装于透镜支撑件121相对于收发透镜104的另一端。探测器支撑件123盖于透镜支撑件121的侧壁131另一端形成的开口。穿过收发透镜104的回光在透镜支撑件121内传播至探测器支撑件123上安装的探测器105。在组装调试过程中，可以调整探测器105的位置，使探测器105位于收发透镜104的焦面上。在一个实施例中，可以相对于透镜支撑件121移动探测器支撑件123，来移动探测器105，从而实现探测器105相对于收发透镜104的定位。
在组装调试过程中，先调节光源103的位置。在光源103的Z轴方向上调整光源103的位置，使光源103的位置位于收发透镜104的焦点位置；若光源103的光束通过光路改变元件105投射到收发透镜104，则使光源103的位置等效位于焦点位置，即光源103发出的光束经过光路改变元件105投射到收发透镜104上的光束的光斑与从焦点位置发射出的光束在收发透镜104上的光斑一致。再调节探测器105的位置。通过在探测器105的Z轴方向、X轴方向和Y轴方向上分别调整探测器105的位置，使探测器105接收到的回光的能量最多。
在一个实施例中，探测器支撑件123包括安装于透镜支撑件121的第一调焦件134和安装于第一调焦件134的第二调焦件135，探测器105安装于第二调焦件135上。第二调焦件135在与探测器105的中轴线133垂直的平面内延伸，即第二调焦件135在探测器105的X轴和Y轴所在的平面内延伸。在图示实施例中，第二调焦件135包括印刷电路板，与探测器105电连接。探测器105可以通过印刷电路板与其他电路元件电连接，例如将光信号转换成的电信号提供给放大电路和TOF单元等。
在组装调试过程中，在X轴方向和Y轴方向上移动第二调焦件135，调整探测器105在X轴方向和Y轴方向上的位置，以使得探测器105能最大程度地接收回光。
在X轴方向和Y轴方向上调整好探测器105的位置后，将第二调焦件135固定于第一调焦件134上。可以利用例如螺钉等固定件(未图示)将第二调焦件135定位并固定于第一调焦件134。在一个实施例中，螺钉穿过第二调焦件135的调焦孔1351与第一调焦件134相抵，通过螺钉与第一调焦件134之间的摩擦力将第一调焦件134与第二调焦件135固定。在一个实施例中，调焦孔1351的孔径大于螺钉的外径，调焦时螺钉可以在调焦孔1351内移动。还可以在调焦孔1351与螺钉之间的间隙填充胶体，在X轴方向和Y轴方向上调整好探测器105的位置后，将胶体固化，从而第二调焦件135相对于第一调焦件134的位置固定。在一个实施例中，第二调焦件135安装于第一调焦件134远离收发透镜104的一端，可以固定组装于第一调焦件134的固定部137。
在调节探测器105在Z轴上的位置时，通过调节第一调焦件134相对于支撑件121的位置来调节在探测器105的Z轴方向的位置。第一调焦件134可以沿探测器105的Z轴方向移动，带动第二调焦件135在Z轴方向移动，来调节探测器105在Z轴方向上的位置。在图示实施例中，第一调焦件134的侧壁136平行于探测器105的中轴线133，抵靠于透镜支撑件121的侧壁131。第一调焦件134的侧壁136呈环形，伸入透镜支撑件121内，且贴合于透镜支撑件121的侧壁131的内侧。第一调焦件134于其侧壁136的底端向外延伸形成固定部137。
调节完成后，通过例如螺钉等固定件穿过支撑体121，从第一调焦件134的相对两侧抵持第一调焦件134，利用摩擦力将第一调焦件134固定于支撑件121。可选的，第一调焦件134的侧壁136的顶端外侧可凹陷形成凹槽1361，凹槽1361和支撑件121的侧壁131内侧之间可以填充胶体。在调节过程中，胶体未凝固，第一调焦件134与支撑体121未固定。在调节好第一调焦件134的位置后，将胶体固化，可更牢固地固定第一调焦件134。
在图4-6所示的实施例中，光源调焦件122安装于透镜支撑件121的侧边。光源调焦件122安装于透镜支撑件121的侧壁131的凹槽132外侧。光源调焦件122包括固定板138和凸设于固定板138侧面的凸起139。固定板138固定于透镜支撑件121的侧壁131外侧。凸起139向凹槽132内凸伸。固定板138的背面固定安装有光源支撑件140，光源103固定在光源支撑件140上。该光源支撑件140包括印刷电路板，光源103通过印刷电路板与其他电路元件电连接，例如与TOF单元电连接。固定板138与光源支撑件140相互固定后，光源103容置在固定板138的凸起139内。光源支撑件140用于调节光源103与收发透镜104之间的距离。
图7所示为光源调焦件122和光路改变支撑件124组装在一起的立体放大图。图8所示为光源调焦件122的立体放大图。结合参考图7和8，在组装调试过程中，可以通过在光源103的Z轴方向上移动光源调焦件122来调整光源103在Z轴方向上的位置，使光源103等效位于收发透镜104的焦点。
凸起139插入光路改变支撑件124内，固定板138抵持于光路改变支撑件124的外侧。在光源103的Z轴方向上移动光源调焦件122时，凸起139在光路改变支撑件124内沿Z轴方向移动。在调整好光源调焦件122的位置后，通过例如螺钉等固定件穿过光路改变支撑件124的固定孔1241，抵持光源调焦件122的凸起139，利用摩擦力将光源调焦件122固定于光路改变支撑件124。
在一个实施例中，光路改变支撑件124延伸入透镜支撑件121内，光路改变元件106位于透镜支撑件121内。光路改变支撑件124固定于透镜支撑件121安装有光源调焦件122的侧边，且从透镜支撑件121的侧边延伸入透镜支撑件121内。光路改变支撑件124与光源调焦件122位于透镜支撑件121的同一侧。在图示实施例中，光路改变支撑件124从透镜支撑件121的凹槽132伸入透镜支撑件121内，将光路改变元件106支撑于透镜支撑件121内。光路改变支撑件124横向贯通，使光源106发出的光可以到达光路改变元件106。
光路改变支撑件124包括伸入透镜支撑件121内的悬臂142，光路改变元件106安装于悬臂142的自由端144。光路改变支撑件124包括固定安装部143，悬臂142从固定安装部143延伸出。固定安装部143固定卡持于凹槽132内，悬臂142从凹槽132向透镜支撑件121内延伸。悬臂142的自由端144相对于悬臂142的顶面倾斜延伸，光路改变元件106可以贴设于自由端144。
在一个实施例中，光路改变元件106位于收发透镜104的光轴偏向光源103的一侧。悬臂142的自由端144位于收发透镜104的光轴146偏向光源103的一侧，使光路改变元件106位于收发透镜104的光轴偏向光源103的一侧，如此悬臂142对回光的遮挡面积较少，大部分回光能够到达探测器105。
在一个实施例中，悬臂142为镂空状，上下贯通。悬臂142可以形成有若干上下贯通的通孔。至少部分回光可以穿过悬臂142，减少悬臂142对回光的遮挡。在另一个实施例中，悬臂142为透光材质，允许回光透过。
光收发装置110的结构较紧凑，在兼顾小型化的同时可以使用口径较大的收发透镜104，如此增大收发透镜104接收回光的面积，更多的回光可以被接收，回光接收率更高，可以提高测距精确度。
图9所示为光收发装置210的另一个实施例的示意图。光收发装置210类似于图1-8所示的光收发装置110。相比较于图1-8所示光收发装置110，图9所示的光收发装置210的光路改变元件206包括棱镜，反射光源103发出的光束。在一个实施例中，棱镜的截面为等腰直角三角形，反射面的截面为直角三角形的底边，但不限于此。
图10所示为光收发装置310的另一个实施例的示意图。光收发装置310类似于图1-8所示的光收发装置110。相比较于图1-8所示光收发装置110，图10所示的光收发装置310的光源103放置于收发透镜104的焦面上，探测器105放置于收发透镜104的光轴的一侧。探测器105到光路改变元件306的距离等于光源103到光路改变元件306的距离。因光源103放置于收发透镜104的焦面上，因此探测器105到光路改变元件306的距离大致等于光路改变元件306到收发透镜104的焦点位置。
光路改变元件306放置于收发透镜104和光源103之间，允许光源103发射的光束穿过，且用于将穿过收发透镜104的回光向探测器105投射。在一个实施例中，光路改变元件306的中部可以开设有通孔，允许光源103的光穿过。例如，中央开孔的反射镜或棱镜。光路改变元件306的中轴线基本与收发透镜104的光轴重叠。在另一个实施例中，光源103可以发射偏振光，光路改变元件306可以包括偏振片，允许偏振光穿过，将非偏振的回光反射至探测器105。
图10所示的实施例的光收发装置310的光源调焦件安装于透镜支撑件相对于收发透镜104的一端，探测器支撑件安装于透镜支撑件的侧边。
图11所示为光收发装置410的另一个实施例的示意图。光收发装置410类似于图1-8所示的光收发装置110。相比较于图1-8所示光收发装置110，图11所示的光收发装置410进一步包括设置于接收回光的接收光路上的带通滤光件408。带通滤光件408的带宽包括光源103发射出的光束的带宽。在一个实施例中，带通滤光件408的带宽与光源103发射出的光束的带宽一致，带通滤光件408对发射光束带宽之外的光进行过滤，可以滤除回光中的至少一部分自然光，降低自然光对探测的干扰。
在一个实施例中，带通滤光件408位于探测器105和收发透镜104之间。滤光件的滤光光谱会随着入射光束的入射角度的变化而发生漂移。在一些实施例中，为了实现光收发装置410的小型化，收发透镜104的焦距较短，因此光源103、探测器105、收发透镜104和光路改变元件106相互之间的距离较近。然而，因收发透镜104与探测器105之间的距离较短，所以从收发透镜104会聚到探测器105上的回光的入射角度变化较大，且回光的最大入射角度较大。在一些实施例中，带通滤光将408采用高折射率材料，例如，带通滤光件408的折射率大于等于1.8。具有高折射率的滤光件对光入射角度的敏感程度较低，对于入射角为0°到约30°的入射光的光谱偏移小于一定数值(例如12nm)。采用高折射率的带通滤光件408放置于探测器105和收发透镜104之间，可以减少因部分回光的入射角度较大使得带通滤光件408的光谱发生漂移，导致被带通滤光件408反射的回光的比例。
在图11所示的实施例中，带通滤光片独立于探测器105。带通滤光片408放置于探测器105和光路改变元件106之间，如此光源103发出的光无需经过带通滤光片，从而避免出射光的损失。带通滤光片可以靠近探测器105放置，从收发透镜104向探测器105回光逐渐会聚，靠近探测器105的回光照射的面积较小，如此可以使用面积较小的带通滤光片，有利于小型化。在另一个实施例中，带通滤光件408包括镀于探测器105的光接收面上的带通滤光膜。通过带通滤光膜滤除自然光等杂光。
在另一个实施例中，带通滤光件包括镀于收发透镜104、扫描模块102和窗口中的至少一个面上的带通滤光膜。因入射到上述光学元件上的回光的角度基本一致，避免了因回光入射到带通滤光件上的入射角度变化范围较大而出现滤光件的光谱漂移的情况。在一些实施例中，可以采用低折射率的带通滤光膜。
在又一个实施例中，带通滤光件包括镀于收发透镜104、扫描模块102和窗口中的一个面上的长波通膜，和镀于收发透镜104、扫描模块102和窗口中的另一个面上的短波通膜。长波通膜和短波通膜具有重叠的允许通过的波段，如此长波通膜和短波通膜共同作用实现带通滤光，使与出射光波段一致的回光高透，其余波段的光低透。
图11所示的带通滤光件408和上述所描述的实施例的带通滤光件也可用于图9和图10所示的实施例中。
在一个实施例中，收发透镜104的焦距较长，对光源发射的光束进行准直时能够使得发射光束的发散角较小，如此提高测距的精度。但长焦距的收发透镜104不利于距离探测装置600的小型化。
图12所示为距离探测装置600的另一个实施例的示意图。距离探测装置600类似于图1-8所示的距离探测装置100，相比较图1-8所示的实施例，图12所示的实施例的距离探测装置600的光收发装置610包括多个光路改变元件6061-6063，改变光源603发射出的出射光束的光路和回光的光路，如此可以使用焦距较长的收发透镜604，通过多个光路改变元件6061-6063，使光源603和探测器605等效于位于收发透镜604的焦点位置。如此通过光路改变元件6061-6063折叠光路，使距离探测装置600的结构紧凑，有利于小型化。
多个光路改变元件6061-6063可以包括反射镜、棱镜或其他改变光路的光学元件。在图示实施例中，多个光路改变元件6061-6063包括第一光路改变元件6061、第二光路改变元件6062和第二光路改变元件6063。光源603位于距离探测装置600的侧边，第一光路改变元件6061位于光源603的斜下方，相对于光源603靠近收发透镜604的光轴。第一光路改变元件6061相对于发透镜604的光轴倾斜放置，面向光源603和收发透镜604，可以将光源603发射出的光向收发透镜604投射。光源603斜向下发射光束，光束到达第一光路改变元件6061，第一光路改变元件6061向发透镜604方向反射光束。
第二光路改变元件6062形成有通孔6064。图13所示为第二光路改变元件6062的正面示意图。通孔6064大致位于第二光路改变元件6062的中部。在图示实施例中，通孔6064呈梯形。在其他实施例中，通孔6064可以呈矩形、圆形或其他形状。继续参考图12，第二光路改变元件6062位于第一光路改变元件6061和收发透镜604之间，面向收发透镜604。收发透镜604的光轴可以穿过通孔6064。第一光路改变元件6061反射出的光束穿过第二光路改变元件6062的通孔6064，投射至收发透镜604，经收发透镜604准直。
在图示实施例中，探测器605位于距离探测装置600的相对于光源603的另一侧边。穿过收发透镜604的回光通过第二光路改变元件6062和第三光路改变元件6063，会聚至探测器605。第三光路改变元件6063位于收发透镜604的外侧，位于探测器605靠近收发透镜604的上方，面向第二光路改变元件6062和探测器605。穿过收发透镜604的回光通过第二光路改变元件6062向第三光路改变元件6063反射，第三光路改变元件6063再将回光反射至探测器605。
图14所示为光源检测装置500的一个实施例的示意图。在图14所示的实施例中，光源检测装置500包括放置于光源103侧边的导光柱501和功率检测器502，导光柱501将光源103发出的一部分光引导到功率检测器502，功率检测器502检测光源103功能是否正常。在一个实施例中，光源103为激光发射器，功率检测器502为激光功率检测器，检测激光发射器功能是否正常。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明实施例所提供的方法和装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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Claims (42)

1.一种距离探测装置，其特征在于，其包括：
光源，用于发射光束；
收发透镜，用于准直所述光源发射的光束，且会聚探测物反射的回光的至少一部分；
探测器，与所述光源放置于所述收发透镜的同一侧，用于将穿过所述收发透镜的至少部分回光转换为电信号，所述电信号用于测量所述探测物与所述距离探测装置的距离；及
光路改变元件，与所述光源和所述探测器放置于所述收发透镜的同一侧，用于改变所述光源发射的光束的光路或穿过所述收发透镜的所述回光的光路。
2.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述探测器和所述光源中的一者放置于所述收发透镜的焦面上，另一者放置于所述收发透镜的光轴的一侧。
3.根据权利要求2所述的距离探测装置，其特征在于，所述光源到所述光路改变元件的距离等于所述探测器到所述光路改变元件之间的距离。
4.根据权利要求2所述的距离探测装置，其特征在于，所述探测器放置于所述收发透镜的焦面上，所述光源放置于所述收发透镜的光轴的一侧。
5.根据权利要求4所述的距离探测装置，其特征在于，所述光路改变元件偏离所述收发透镜的光轴，用于将所述光源发射的光束向所述收发透镜投射。
6.根据权利要求5所述的距离探测装置，其特征在于，所述光路改变元件位于所述收发透镜的光轴偏向所述光源的一侧。
7.根据权利要求2所述的距离探测装置，其特征在于，所述光源放置于所述收发透镜的焦面上，所述探测器放置于所述收发透镜的光轴的一侧。
8.根据权利要求7所述的距离探测装置，其特征在于，所述光路改变元件放置于所述收发透镜和所述光源之间，允许所述光源发射的光束穿过，且用于将穿过所述收发透镜的所述回光向所述探测器投射。
9.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述光路改变元件包括反射镜。
10.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述光路改变元件包括棱镜。
11.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述光源的中轴线垂直于所述探测器的中轴线。
12.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述距离探测装置包括支撑所述收发透镜的透镜支撑件、支撑所述光源的光源调焦件及支撑所述探测器的探测器支撑件，所述光源调焦件和所述探测器支撑件组装于所述透镜支撑件。
13.根据权利要求12所述的距离探测装置，其特征在于，所述收发透镜安装于所述透镜支撑件的一端，所述光源调焦件和所述探测器支撑件中的一者安装于所述透镜支撑件相对于所述收发透镜的另一端，另一者安装于所述透镜支撑件的侧边。
14.根据权利要求13所述的距离探测装置，其特征在于，所述探测器支撑件安装于所述透镜支撑件相对于所述收发透镜的另一端，所述光源调焦件安装于所述透镜支撑件的侧边。
15.根据权利要求14所述的距离探测装置，其特征在于，所述距离探测装置包括支撑所述光路改变元件的光路改变支撑件，所述光路改变支撑件延伸入所述透镜支撑件内，所述光路改变元件位于所述透镜支撑件内。
16.根据权利要求15所述的距离探测装置，其特征在于，所述光路改变支撑件固定于所述透镜支撑件安装有所述光源调焦件的侧边，且从所述透镜支撑件的侧边延伸入所述透镜支撑件内。
17.根据权利要求16所述的距离探测装置，其特征在于，所述光路改变支撑件包括伸入所述透镜支撑件内的悬臂，所述光路改变元件安装于所述悬臂的自由端。
18.根据权利要求14所述的距离探测装置，其特征在于，所述探测器支撑件包括安装于所述透镜支撑件的第一调焦件和安装于所述第一调焦件的第二调焦件，所述探测器安装于所述第二调焦件上。
19.根据权利要求18所述的距离探测装置，其特征在于，所述第一调焦件的侧壁平行于所述探测器的中轴线，抵靠于所述透镜支撑件的侧壁，所述第二调焦件在与所述探测器的中轴线垂直的平面内延伸。
20.根据权利要求12所述的距离探测装置，其特征在于，所述光源调焦件能够在所述光源的Z轴方向上调整所述光源的位置，所述探测器支撑件能够在所述探测器的Z轴方向、X轴方向和Y轴方向上调整所述探测器的位置。
21.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述光收发装置包括多个所述光源、与所述光源对应的多个所述探测器，及与所述光源和所述探测器对应的多个光路改变元件。
22.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述距离探测装置包括放置于所述收发透镜相对于所述光源的一侧的扫描模块，和位于所述扫描模块相对于所述收发透镜的一侧的窗口，所述扫描模块用于将穿过所述收发透镜的准直光束投射至外界环境，并将所述回光投射至所述收发透镜。
23.根据权利要求22所述的距离探测装置，其特征在于，所述距离探测装置包括设置于接收所述回光的接收光路上的带通滤光件。
24.根据权利要求23所述的距离探测装置，其特征在于，所述带通滤光件的折射率大于等于1.8。
25.根据权利要求24所述的距离探测装置，其特征在于，所述带通滤光件包括放置于所述探测器和所述收发透镜之间的带通滤光片。
26.根据权利要求24所述的距离探测装置，其特征在于，所述带通滤光件包括镀于所述探测器的镜片上的带通滤光膜。
27.根据权利要求23所述的距离探测装置，其特征在于，所述带通滤光件包括镀于所述收发透镜、所述扫描模块和所述窗口中的至少一个面上的带通滤光膜。
28.根据权利要求23所述的距离探测装置，其特征在于，所述带通滤光件包括镀于所述收发透镜、所述扫描模块和所述窗口中的一个面上的长波通膜，和镀于所述收发透镜、所述扫描模块和所述窗口中的另一个面上的短波通膜。
29.根据权利要求22所述的距离探测装置，其特征在于，所述扫描模块包括第一光学元件和与所述第一光学元件连接的驱动器，所述驱动器用于驱动所述第一光学元件绕转动轴转动，使所述第一光学元件改变所述准直光束的方向。
30.根据权利要求29所述的距离探测装置，其特征在于，所述第一光学元件包括相对的非平行的一对表面。
31.根据权利要求30所述的距离探测装置，其特征在于，所述第一光学元件包括楔角棱镜。
32.根据权利要求29所述的距离探测装置，其特征在于，所述第一光学元件上镀有增透膜。
33.根据权利要求30所述的距离探测装置，其特征在于，所述扫描模块的一侧设置有配重块，所述配重块位于所述扫描模块的孔径上，所述光路改变元件投射出的光束形成的光斑偏离所述配重块。
34.根据权利要求30所述的距离探测装置，其特征在于，所述扫描模块的一侧设置有配重块，所述配重块位于所述扫描模块的孔径之外，所述光路改变元件偏离所述收发透镜的光轴，所述光路改变元件投射出的光束形成的光斑位于所述扫描模块的边缘。
35.根据权利要求29所述的距离探测装置，其特征在于，所述扫描模块包括第二光学元件，所述第二光学元件绕所述转动轴转动，所述第二光学元件的转动速度与所述第一光学元件的转动速度不同。
36.根据权利要求35所述的距离探测装置，其特征在于，所述第二光学元件包括相对的非平行的一对表面。
37.根据权利要求36所述的距离探测装置，其特征在于，所述第二光学元件包括楔角棱镜。
38.根据权利要求35所述的距离探测装置，其特征在于，所述第二光学元件上镀有增透膜。
39.根据权利要求22所述的距离探测装置，其特征在于，所述窗口上镀有长波通膜。
40.根据权利要求22所述的距离探测装置，其特征在于，所述窗口的内表面、所述扫描模块的表面、所述收发透镜的表面、所述光路改变元件的表面和所述探测器的镜片的表面中的至少一个表面上镀有正水膜。
41.根据权利要求1所述的距离探测装置，其特征在于，所述收发透镜上镀有增透膜。
42.根据权利要求14所述的距离探测装置，其特征在于，所述距离探测装置还包括支撑所述光源的光源支撑件，所述光源支撑件与所述光源调焦件相互固定，所述光源支撑件用于调节所述光源与所述收发透镜之间的距离。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021056470A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 深圳市大疆创新科技有限公司 电机模组、扫描模块、测距装置及控制方法
WO2021136105A1 (zh) * 2020-01-03 2021-07-08 华为技术有限公司 一种tof深度传感模组和图像生成方法
WO2023029005A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 深圳市大疆创新科技有限公司 探测装置的视场控制方法、探测装置及可移动平台

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117008084B (zh) * 2022-04-29 2024-09-27 深圳市速腾聚创科技有限公司 一种光机系统
CN117092811B (zh) * 2023-10-18 2023-12-22 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种基于旋转双光楔的光束偏折装置

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1020021A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Nec Corp レーザ測距装置
JP2001349943A (ja) * 2000-06-06 2001-12-21 Hitachi Ltd レーザ測距装置、レーザ測距方法及び計測装置
CN1967285A (zh) * 2006-09-14 2007-05-23 中国科学院安徽光学精密机械研究所 激光雷达透射式共焦距收发光学系统
JP2007218807A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ監視装置
CN201497810U (zh) * 2009-09-04 2010-06-02 宁波舜宇仪器有限公司 激光测距装置
CN105116557A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 王治霞 分光片及其激光共轴测距仪和应用
CN106019296A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 北醒（北京）光子科技有限公司 一种混合固态多线光学扫描测距装置
PL224520B1 (pl) * 2014-01-27 2017-01-31 Politechnika Łódzka Urządzenie do odchylania wiązki światła, zwłaszcza wąskokątnych przestrzennych dalmierzy laserowych
CN107015237A (zh) * 2017-06-12 2017-08-04 深圳市镭神智能系统有限公司 一种回波探测光学系统
CN206684293U (zh) * 2017-04-08 2017-11-28 北醒（北京）光子科技有限公司 一种tir透镜、光学测距装置、测距系统
WO2018006699A1 (zh) * 2016-07-04 2018-01-11 杭州欧镭激光技术有限公司 一种用于激光扫描雷达的收发装置
CN206960659U (zh) * 2017-06-12 2018-02-02 深圳市镭神智能系统有限公司 一种回波探测光学系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4149021B2 (ja) * 1998-01-14 2008-09-10 オリンパス株式会社 光学系
DE19840049C5 (de) * 1998-09-02 2007-11-08 Leica Geosystems Ag Vorrichtung zur optischen Distanzmessung
US6099124A (en) * 1999-12-14 2000-08-08 Hidaji; Faramarz Ophthalmological system and method
CZ291602B6 (cs) 2000-08-02 2003-04-16 Rubena A. S., Hradec Králové Segment protipovodňové stěny na bázi vodou plnitelného vaku
JP3875665B2 (ja) * 2003-07-31 2007-01-31 北陽電機株式会社 スキャニング型レンジセンサ
KR20170019491A (ko) * 2006-12-29 2017-02-21 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 무기 또는 무기/유기 하이브리드 필름의 제조 방법
TW201348728A (zh) * 2012-05-18 2013-12-01 Weistech Technology Co Ltd 雷射測距裝置之光學訊號傳輸結構
CN204044359U (zh) * 2014-07-11 2014-12-24 武汉万集信息技术有限公司 一种二维扫描式激光测距装置
JP6593360B2 (ja) * 2017-01-30 2019-10-23 トヨタ自動車株式会社 車両用光学システム

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1020021A (ja) * 1996-07-04 1998-01-23 Nec Corp レーザ測距装置
JP2001349943A (ja) * 2000-06-06 2001-12-21 Hitachi Ltd レーザ測距装置、レーザ測距方法及び計測装置
JP2007218807A (ja) * 2006-02-17 2007-08-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd レーザ監視装置
CN1967285A (zh) * 2006-09-14 2007-05-23 中国科学院安徽光学精密机械研究所 激光雷达透射式共焦距收发光学系统
CN201497810U (zh) * 2009-09-04 2010-06-02 宁波舜宇仪器有限公司 激光测距装置
PL224520B1 (pl) * 2014-01-27 2017-01-31 Politechnika Łódzka Urządzenie do odchylania wiązki światła, zwłaszcza wąskokątnych przestrzennych dalmierzy laserowych
CN105116557A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 王治霞 分光片及其激光共轴测距仪和应用
WO2018006699A1 (zh) * 2016-07-04 2018-01-11 杭州欧镭激光技术有限公司 一种用于激光扫描雷达的收发装置
CN106019296A (zh) * 2016-07-26 2016-10-12 北醒（北京）光子科技有限公司 一种混合固态多线光学扫描测距装置
CN206684293U (zh) * 2017-04-08 2017-11-28 北醒（北京）光子科技有限公司 一种tir透镜、光学测距装置、测距系统
CN107015237A (zh) * 2017-06-12 2017-08-04 深圳市镭神智能系统有限公司 一种回波探测光学系统
CN206960659U (zh) * 2017-06-12 2018-02-02 深圳市镭神智能系统有限公司 一种回波探测光学系统

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021056470A1 (zh) * 2019-09-27 2021-04-01 深圳市大疆创新科技有限公司 电机模组、扫描模块、测距装置及控制方法
CN112955783A (zh) * 2019-09-27 2021-06-11 深圳市大疆创新科技有限公司 电机模组、扫描模块、测距装置及控制方法
WO2021136105A1 (zh) * 2020-01-03 2021-07-08 华为技术有限公司 一种tof深度传感模组和图像生成方法
WO2023029005A1 (zh) * 2021-09-03 2023-03-09 深圳市大疆创新科技有限公司 探测装置的视场控制方法、探测装置及可移动平台

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CN110235025B (zh) 2023-08-04
US20210041560A1 (en) 2021-02-11
WO2019205149A1 (zh) 2019-10-31
US12092737B2 (en) 2024-09-17

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