CN1607375A - 光学测距装置 - Google Patents
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Abstract
一种光学测距装置,可同时撷取目标物的影像及量测目标物的距离。该光学测距装置包括对于该目标物发射脉冲讯号的一发射光学系及接收目标物反射上述脉冲讯号的一接收光学系,通过该发射光学系及接收光学系测量目标物与光学测距装置之间的距离。该发射光学系或该接收光学系更具有一影像撷取器,同时撷取得目标物的影像。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学测距装置,特别是关于可同时获得目标物影像的光学测距装置。
背景技术
图1概要显示一种已知的光学测距装置,其已揭露于美国专利第6,441,887号。此光学测距装置1具有一发射系统2、一望远系统3与一接收系统4。参考图1,当发射组件2通过望远系统3朝向目标物发射一光束后,目标物反射此光束,接着,反射的光束进入此接收系统4。
然而,此种光学测距装置无法撷取目标物的影像。
发明内容
本发明的目的,即在提供一种光学测距装置,并且此光学测距装置可同时撷取目标物的影像。
根据上述目的,本发明所提供的光学测距装置,包括:一发射/接收光学系,朝向目标物发射一脉冲讯号,并接收该目标物反射的该脉冲讯号;以及一望远/影像撷取系,用以观看该目标物,并拍摄该目标物的影像。
发射/接收光学系具有一发射组件且对一目标物发射脉冲讯号即脉冲光束,接着目标物反射的脉冲光束通过该发射组件被一光电感测组件接收。望远/影像撷取是用以观测该目标物的影像,并且撷取该目标物的影像。
根据上述目的,本发明之另一光学测距装置包括一发射光学系、一接收光学系及一影像撷取器。发射光学系对一目标物发射脉冲光束,并且该目标物反射脉冲光束至接收光学系,同时,目标物的影像光束亦进入接收光学系中。于接收光学系中,利用一分光组件将影像光束及反射脉冲光束分离,使得反射脉冲光束通过一光电感测组件接收以及影像光束进入影像撷取器。
根据上述目的,本发明之再一光学测距装置包括一发射光学系、一接收光学系及一影像撷取器。发射光学系对一目标物发射脉冲光束,并且该目标物反射脉冲光束至接收光学系,同时,目标物的影像光束进入发射光学系中。于发射光学系中,利用一分光组件将影像光束及脉冲光束分离,使得脉冲光束通过一半导体发光组件发射以及影像光束进入影像撷取器。
本发明之一特征在于发射/接收光学系利用一分光组件共享一对物镜,以及望远/影像撷取系利用另一分光组件共享另一对物镜。
本发明之另一特征在于接收光学系与影像撷取器利用一分光组件共享一对物镜。
本发明之再一特征在于发射光学系与影像撷取器利用一分光组件共享一对物镜。
本发明的有益效果在于其不仅可以测量目标物的距离,同时可以获得目标物的影像。
附图说明
图1概要显示一种已知的光学测距装置,其已揭露于美国专利第6,441,887号;
图2概要显示本发明第一实施例的光学测距装置;
图3概要显示本发明第二实施例的光学测距装置;
图4概要显示第二实施例另一型态的光学测距装置;
图5概要显示本发明第三实施例的光学测距装置;
图6概要显示第三实施例另一型态的光学测距装置;
图7至图9概要显示一显示组件,其设置于本发明的光学测距装置。
图中主要组件代表符号简单说明:
1-光学测距装置 113-半导体发光组件
2-发射系统 114-光电感测组件
3-望远系统 121-第二对物镜组
4-接收系统 122-第二分光组件
10-光学测距装置 123-接目镜组
11-发射/接收光学系 124-影像撷取单元
12-望远/影像撷取系 1241-成像透镜组
111-第一对物镜组 1242-影像感测组件
112-第一分光组件 20-光学测距装置
21-发射/望远光学系 313-半导体发光组件
22-接收/影像撷取系 314-影像感测单元
211-第一对物镜组 321-第二对物镜组
212-第一分光组件 322-光电感测组件
213-半导体发光组件 30’-光学测距装置
214-接目镜组 31’-接收/影像撷取系
221-第二对物镜组 32’-发射光学系
222-第二分光组件 311’-第一对物镜组
223-光电感测组件 312’-第一分光组件
224-影像撷取单元 313’-半导体发光组件
2241-成像透镜组 314’-影像感测单元
2242-影像感测组件 321’-第二对物镜组
20’-光学测距装置 322’-光电感测组件
21’-接收/望远光学系 40-显示组件
22’-发射/影像撷取系
211’-第一对物镜组
212’-第一分光组件
213’-半导体发光组件
214’-接目镜组
221’-第二对物镜组
222’-第二分光组件
223’-光电感测组件
224’-影像撷取单元
2241’-成像透镜组
2242’-影像感测组件
30-光学测距装置
31-发射/影像撷取系
32-接收光学系
311-第一对物镜组
312-第一分光组件
具体实施方式
第一实施例:
图2概要显示本发明第一实施例的光学测距装置。此光学测距装置10包括一发射/接收光学系11与一望远/影像撷取系12。如图2所示,发射/接收光学系11具有一第一对物镜组111、一第一分光组件112、一发射组件及一接收组件,该发射组件为一半导体发光组件113,该接收组件为一光电感测组件114。半导体发光组件113可为一半导体雷射或一发光二极管;光电感测组件114可使用一崩溃光电检知器(APD)。望远/影像撷取系12具有一第二对物镜组121、一第二分光组件122、一接目镜组123及一影像撷取单元124。影像撷取单元124更包括一成像透镜组1241及一影像感测组件1242,其中影像感测组件1242可为一CCD或一CMOS等。
参考图2,于发射/接收光学系11中,半导体发光组件113发射脉冲光束;例如,使用一雷射二极管发射一905nm的红外脉冲光束。脉冲光束经由第一分光组件112反射,并经由第一对物镜111准直后朝向目标物行进。第一分光组件112可为一棱镜或一滤光片;并且使50%的脉冲光束反射及50%的脉冲光束穿透。接着,目标物反射此脉冲光束,因此部分反射的脉冲光束将再通过第一对物镜111而进入发射/接收光学系11。接着,反射的脉冲光束通过第一分光组件112,最后通过光电感测组件114接收。之后,利用一电路根据脉冲光束计算出目标物与测距装置之间的距离。
参考图2,目标物的影像光束将经由第二对物镜组121进入望远/影像撷取系12;接着,影像光束通过第二分光组件122划分成第一影像光束及第二影像光束。第一影像光束被上述影像感测组件1242接收,而获得目标物的影像。此外,第二影像光束经由接目镜组123成像于使用者的眼睛。
于本发明的第一实施例中,通过望远/影像撷取系12观测目标物及拍摄目标物的影像是完全相同的。然而,只有约50%的影像光束通过影像感测组件接收。此外,脉冲光束经由第一分光组件两次作用,将损失75%以上的能量。
第二实施例:
图3概要显示本发明的第二实施例的光学测距装置。此光学测距装置20包括一发射/望远光学系21与一接收/影像撷取系22。如图3所示,发射/望远光学系21具有一第一对物镜组211、一第一分光组件212、一发射组件即半导体发光组件213及一接目镜组214;其中半导体发光组件213可为一半导体雷射或一发光二极管。接收/影像撷取系22具有一第二对物镜组221、一第二分光组件222、一接收组件即光电感测组件223及一影像撷取单元224;其中光电感测组件223可使用一崩溃光电检知器(APD)。此外,影像撷取单元224更包括一成像透镜组2241及一影像感测组件2242,其中影像感测组件2242可为一CCD或一CMOS等。
参考图3,于发射/望远光学系21中,半导体发光组件213发射脉冲光束(脉冲讯号);例如,使用一雷射二极管发射一905nm的红外脉冲光束。脉冲光束经由第一分光组件212反射,并经由第一对物镜211准直后朝向目标物行进。第一分光组件212可为一棱镜或一滤光片;并且使脉冲光束反射。接着,目标物反射此脉冲光束,因此部分反射的脉冲光束将经由第二对物镜221而进入接收/影像撷取系22。于接收/影像撷取系22中,反射的脉冲光束经由第二分光组件222反射至光电感测组件223。之后,利用一电路根据脉冲光束计算出目标物与测距装置之间的距离。
再参考图3,目标物的影像光束分别经由第一对物镜211与第二对物镜221进入发射/望远光学系21及接收/影像撷取系22。于发射/望远光学系21中,影像光束通过第一分光组件212,并通过接目镜组214成像于使用者的眼睛。于接收/影像撷取系22中,影像光束通过第二分光组件222后,被上述影像感测单元224接收,而获得目标物的影像。
图4概要显示第二实施例的另一型态的光学测距装置。于第二实施例另一型态中,光学测距装置20’包括一接收/望远光学系21’与一发射/影像撷取系22’。因此,在图4中,脉冲光束自发射/影像撷取系22’发射,经由目标物反射后通过接收/望远光学系21’接收。此外,自接收/望远光学系21’观看目标物;以及自发射/影像撷取系22’获得目标物的影像。
第三实施例:
图5概要显示本发明第三实施例的光学测距装置。此光学测距装置30包括一发射/影像撷取系31与一接收光学系32。如图5所示,发射/影像撷取系31具有一第一对物镜组311、一第一分光组件312、一发射组件即半导体发光组件313及一影像感测单元314。接收光学系32具有一第二对物镜组321及一接收组件即光电感测组件322。
参考图5,在发射/影像撷取系31中,半导体发光组件313发射脉冲光束;例如,使用一雷射二极管发射一905nm的红外脉冲光束。脉冲光束经由第一分光组件312反射,并经由第一对物镜311准直后朝向目标物行进。第一分光组件312可为一棱镜或一滤光片;并且使脉冲光束反射。接着,目标物反射此脉冲光束,因此部分反射的脉冲光束将经由第二对物镜321而进入接收光学系32。于接收光学系32中,反射的脉冲光束经由光电感测组件322接收。之后,利用一电路根据脉冲光束计算出目标物与测距装置之间的距离。
再参考图5,目标物的影像光束经由第一对物镜311进入发射/影像撷取系31。在发射/影像撷取系31中,影像光束通过第一分光组件312,被上述影像感测单元314接收,而获得目标物的影像。
图6概要显示第三实施例的另一型态的光学测距装置。在第三实施例的另一型态中,光学测距装置包括一接收/影像撷取系31’与一发射光学系32’。因此,在图6中,脉冲光束自发射光学系32’发射,经由目标物反射后通过接收/影像撷取系31’接收。此外,自接收/影像撷取系31’获得目标物的影像。
图7至图9概要显示一显示组件,其设置于本发明的光学测距装置。如图7至图9所示,一显示组件40可显示量测得的距离及拍摄的影像。此外,显示组件可设置于光学测距装置的本体或光学系统中。
Claims (22)
1.一种光学测距装置,其特征是:该装置包括:
一发射/接收光学系,朝向目标物发射一脉冲讯号,并接收该目标物反射的该脉冲讯号;以及
一望远/影像撷取系,用以观看该目标物,并拍摄该目标物的影像。
2.如权利要求1所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/接收光学系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一反射来自该发射组件之脉冲讯号的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物,并导引该目标物反射的该脉冲讯号通过上述第一分光组件;
一接收组件,接收通过该第一分光组件反射的脉冲讯号。
3.如权利要求1所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/接收光学系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一使来自该发射组件之脉冲讯号通过的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物,并导引该目标物反射的该脉冲讯号至该第一分光组件,使该脉冲讯号经由该第一分光组件反射;以及
一接收组件,接收经由该第一分光组件反射之该反射的脉冲讯号。
4.如权利要求1所述的光学测距装置,其特征是:其中该望远/影像撷取系包括:
一第二对物镜组;
一接目镜组;
一第二分光组件,设置于该第二对物镜组及接目镜组之间;以及
一影像撷取单元;
其中,该目标物的影像光束经由第二对物镜组进入,并通过第二分光组件将该影像光束分别传递至该接目镜组及该影像撷取单元。
5.一种光学测距装置,其特征是:该装置包括:
一发射/望远光学系,观看目标物并朝向该目标物发射一脉冲讯号;以及
一接收/影像撷取系,接收该目标物反射的该脉冲讯号,以便计算得该目标物与该光学测距装置之间的距离,并拍摄该目标物的影像。
6.如权利要求5所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/望远光学系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一反射来自该发射组件之脉冲讯号的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物;以及
一接目镜组,经由该接目镜组、上述第一分光组件及上述第一对物镜组观看该目标物的影像。
7.如权利要求5所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/望远光学系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一使来自该发射组件之脉冲讯号通过的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物;以及
一接目镜组,经由该接目镜组、上述第一分光组件及上述第一对物镜组观看该目标物的影像。
8.如权利要求5所述的光学测距装置,其特征是:其中该接收/影像撷取系包括:
一第二对物镜组,接收经由上述目标物反射的脉冲讯号及上述目标物的影像光束;
一第二分光组件,使该脉冲讯号反射及该影像光束穿透;
一接收组件,接收来自该第二分光组件的脉冲讯号;以及
一影像撷取单元,接收来自该第二分光组件的影像光束。
9.如权利要求5所述的光学测距装置,其中该接收/影像撷取系包括:
一第二对物镜组,接收经由上述目标物反射的脉冲讯号及上述目标物的影像光束;
一第二分光组件,使该脉冲讯号穿透及该影像光束反射;
一接收组件,接收来自该第二分光组件的脉冲讯号;以及
一影像撷取单元,接收来自该第二分光组件的影像光束。
10.一种光学测距装置,其特征是:该装置包括:
一发射/影像撷取系,朝向该目标物发射一脉冲讯号,并拍摄该目标物的影像;以及
一接收/望远光学系,接收该目标物反射的脉冲讯号,以便计算该目标物与该光学测距装置之间的距离,并观看该目标物的影像。
11.如权利要求10所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/影像撷取系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一反射来自该发射组件之脉冲讯号的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物;以及
一影像撷取单元,接收来自该第一分光组件的该影像光束。
12.如权利要求10所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/影像撷取系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一使来自该发射组件之脉冲讯号通过的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物;以及
一影像撷取单元,接收来自该第一分光组件之该影像光束。
13.如权利要求10所述的光学测距装置,其特征是:其中该接收/望远光学系包括:
一第二对物镜组,接收经由上述目标物反射之该脉冲讯号及上述目标物的影像光束;
一第二分光组件,使该脉冲讯号反射及该影像光束穿透;
一接收组件,接收来自该第二分光组件的该脉冲讯号;以及
一接目镜组,经由该接目镜组、上述第二分光组件及上述第一对物镜组观看该目标物的影像。
14.如权利要求10所述的光学测距装置,其特征是:其中该接收/望远光学系包括:
一第二对物镜组,接收经由上述目标物反射之该脉冲讯号及上述目标物的影像光束;
一第二分光组件,使该脉冲讯号穿透及该影像光束反射;
一接收组件,接收来自该第二分光组件之该脉冲讯号;以及
一接目镜组,经由该接目镜组、上述第二分光组件及上述第一对物镜组观看该目标物的影像。
15.一种光学测距装置,其特征是:该装置包括:
一发射/影像撷取系,朝向目标物发射一脉冲讯号,并拍摄该目标物的影像;以及
一接收光学系,接收该目标物反射的脉冲讯号,以便计算该目标物与该光学测距装置之间的距离。
16.如权利要求15所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/影像撷取系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一反射来自该发射组件之脉冲讯号的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物;以及
一影像撷取单元,接收来自该第一分光组件的影像光束。
17.如权利要求15所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射/影像撷取系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;
一使来自该发射组件之脉冲讯号通过的第一分光组件;
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物;以及
一影像撷取单元,接收来自该第一分光组件的该影像光束。
18.如权利要求15所述的光学测距装置,其特征是:其中该接收光学系包括:
一第二对物镜组,接收经由上述目标物反射之该脉冲讯号及上述目标物之影像光束;以及
一接收组件,接收来自该第二分光组件的该脉冲讯号。
19.一种光学测距装置,其特征是:该装置包括:
一发射光学系,朝向目标物发射一脉冲讯号;以及
一接收/影像撷取系,接收该目标物反射的脉冲讯号,以便计算该目标物与该光学测距装置之间的距离,并拍摄该目标物的影像。
20.如权利要求19所述的光学测距装置,其特征是:其中该发射光学系包括:
一产生上述脉冲讯号的发射组件;以及
一第一对物镜组,将该脉冲讯号汇聚至该目标物。
21.如权利要求19所述的光学测距装置,其特征是:其中该接收/影像撷取系包括:
一第二对物镜组,接收经由上述目标物反射的脉冲讯号及上述目标物的影像光束;
一第一分光组件,使该脉冲讯号反射及该影像光束穿透;
一接收组件,接收来自该第一分光组件的该脉冲讯号;以及
一影像撷取单元,接收来自该第一分光组件的影像光束。
22.如权利要求19所述的光学测距装置,其特征是:其中该接收/影像撷取系包括:
一第二对物镜组,接收经由上述目标物反射的脉冲讯号及上述目标物的影像光束;
一第一分光组件,使该脉冲讯号穿透及该影像光束反射;
一接收组件,接收来自该第一分光组件的该脉冲讯号;以及
一影像撷取单元,接收来自该第一分光组件的该影像光束。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |