TW201823673A - 鐳射測距裝置 - Google Patents

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Abstract

一種鐳射測距裝置，其包括鐳射發射模組、鐳射接收模組、透鏡模組及訊號處理模組，該透鏡模組包括至少一光學透鏡，所述光學透鏡包括准直透鏡部及與該准直透鏡部固接在一起的聚光透鏡部，該准直透鏡部面向鐳射發射模組，該聚光透鏡部面向鐳射接收模組。

Description

鐳射測距裝置
本發明涉及一種鐳射測距裝置。
鐳射具有高速、高方向性、高單色性和相干性等優點，因而被廣泛的應用於各種測距裝置中。隨著有關器件和技術的發展，鐳射測距裝置在高精度和成像方面佔有絕對優勢，其測距精度可以達到釐米甚至毫米級。
鐳射測距裝置一般包括鐳射發射模組、准直透鏡、聚光透鏡、鐳射接收模組、訊號處理模組等。鐳射測距裝置一般利用飛行時間（TOF，Time of flight）測量原理，由鐳射發射模組發出脈衝鐳射，經准直透鏡准直後照射被測物體表面，鐳射經由被測物體反射後穿過聚光透鏡，最後被光接收裝置接收，測量發射脈衝鐳射和接收脈衝鐳射之間的時間間隔，即可計算出待測物體的距離：L=ct/2，其中，L為鐳射測距裝置與待測物體之間的距離，c為光速，t為發射脈衝鐳射和接收脈衝鐳射之間的時間間隔。
習知的鐳射測距裝置的准直透鏡和聚光透鏡一般分開單獨設置，如此會增加安裝誤差並佔據較多的空間。
有鑑於此，有必要提供一種新的鐳射測距裝置，以解決上述問題。
一種鐳射測距裝置，其包括鐳射發射模組、鐳射接收模組、透鏡模組及訊號處理模組，該透鏡模組包括至少一光學透鏡，所述光學透鏡包括准直透鏡部及與該准直透鏡部固接在一起的聚光透鏡部，該准直透鏡部面向鐳射發射模組，該聚光透鏡部面向鐳射接收模組。
優選的，所述光學透鏡還包括一連接部，該連接部位於所述准直透鏡部與聚光透鏡部之間，用於將准直透鏡部與聚光透鏡部連接在一起。
優選的，所述准直透鏡部包括一面向鐳射發射模組的第一入光面及一與該第一入光面相背的第一出光面，所述聚光透鏡部包括一面向鐳射接收模組的第二出光面及於該第二光出光面相背的第二入光面，該第一入光面與第二出光面相連接，該第一出光面與第二入光面相連接。
優選的，所述第一入光面、第一出光面、第二出光面及第二入光面為凸面、凹面或平面。
優選的，所述鐳射發射模組包括一第一基板及固定在該第一基板上的至少一鐳射二極體，該鐳射二極體固定在第一基板的鄰近透鏡模組的一側。
優選的，所述鐳射接收模組包括一第二基板及固定在該第二基板上的至少一光電二極體，該光電二極體固定在第二基板的鄰近透鏡模組的一側。
優選的，所述光學透鏡的材質為玻璃或塑膠。
優選的，所述鐳射測距裝置還包括至少一馬達，該馬達與第一基板和第二基板相連接，用於帶動該第一基板和第二基板旋轉。
所述鐳射測距裝置的透鏡模組的准直透鏡部與聚光透鏡部一體成型形成一個光學透鏡。准直透鏡部與聚光透鏡部一體成型緊密連接在一起，可以節約鐳射測距裝置的內部空間。此外，相較於習知的准直透鏡與聚光透鏡分開設置，准直透鏡部與聚光透鏡部一體成型，可簡化透鏡的製作流程，節約時間及成本。
請結合參閱圖1，本發明較佳實施方式提供一種鐳射測距裝置100，其用於測量前方待測物體200與鐳射測距裝置100之間的距離。
所述鐳射測距裝置100包括鐳射發射模組10、鐳射接收模組20及透鏡模組30。
所述鐳射發射模組10包括一第一基板11及固定在該第一基板11上的至少一鐳射二極體12。該鐳射二極體12用於發射脈衝鐳射。該鐳射二極體12固定在第一基板11的鄰近透鏡模組30的一側。
所述鐳射接收模組20包括一第二基板21及固定在該第二基板21上的至少一光電二極體22。該光電二極體22用於接收脈衝鐳射。該光電二極體22固定在第二基板21的鄰近透鏡模組30的一側。
本實施例中，所述第一基板11和第二基板21分開設置。可以理解的，所述第一基板11和第二基板21可以連接在一起形成一個基板。所述第一基板11和第二基板21可以為電路基板。
所述透鏡模組30包括至少一光學透鏡31。該光學透鏡31包括准直透鏡部311及與該准直透鏡部311固接在一起的聚光透鏡部312。該准直透鏡部311面向鐳射發射模組10，用於會聚由鐳射二極體12發射的脈衝鐳射，以使較多的脈衝鐳射照射至待測物體200的表面。該聚光透鏡部312面向鐳射接收模組20，用於會聚由待測物體200反射回來的脈衝鐳射，以使較多的脈衝鐳射反射至鐳射接收模組20上。
所述光學透鏡31還包括一連接部313。該連接部313位於所述准直透鏡部311與聚光透鏡部312之間，用於將准直透鏡部311與聚光透鏡部312連接在一起。該准直透鏡部311、聚光透鏡部312及連接部313一體成型。該連接部313可以為任意的形狀，優選的，該連接部313的為平板狀。
所述准直透鏡部311包括一面向鐳射發射模組10的第一入光面3111及一與該第一入光面3111相背的第一出光面3112。所述聚光透鏡部312包括一面向鐳射接收模組20的第二出光面3121及於該第二出光面3121相背的第二入光面3122。該第一入光面3111與第二出光面3121相連接，該第一出光面3112與第二入光面3122相連接。該第一入光面3111、第一出光面3112、第二出光面3121及第二入光面3122可以為凸面、凹面或平面，且該第一入光面3111、第一出光面3112、第二出光面3121及第二入光面3122均不是非球面表面。優選的，該第一入光面3111與第二出光面3121的凹凸情況一致，該第一出光面3112與第二入光面3122的凹凸情況一致。可以理解的，所述第一入光面3111、第一出光面3112、第二出光面3121及第二入光面3122可以為任意的凸面、凹面或平面組合，只要可以將較多的脈衝鐳射照射至待測物體200的表面，並將較多的鐳射返回至鐳射接收模組20上即可。
所述透鏡模組30的光學透鏡31的數量可以根據需要設定為一個或多個。優選的，在鐳射二極體12及光電二極體22的數量較多時，可以相應增加光學透鏡31的數量，以達到較好的聚光效果。本實施例中，所述透鏡模組30包括三個光學透鏡31。該三個光學透鏡31沿著靠近鐳射發射模組10及鐳射接收模組20的方向向著遠離鐳射發射模組10及鐳射接收模組20的方向依次排列，靠近鐳射發射模組10及鐳射接收模組20的光學透鏡31的第一入光面3111、第一出光面3112、第二出光面3121及第二入光面3122均為凸面；位於中間的光學透鏡31的該第一入光面3111及第二出光面3121為凸面，第一出光面3112及第二入光面3122為凹面；遠離鐳射發射模組10及鐳射接收模組20的光學透鏡31的第一入光面3111及第二出光面3121為凹面，第一出光面3112及第二入光面3122為凸面。
所述光學透鏡31的材質可以為玻璃或塑膠。所述光學透鏡31優選耐高溫性好及透光率高的透鏡。
所述鐳射測距裝置100的光線傳輸路徑為：鐳射發射模組10的鐳射二極體12發射脈衝鐳射，該脈衝鐳射由准直透鏡部311的第一入光面3111進入准直透鏡部311，經准直透鏡部311會聚後，由第一出光面3112射出，然後照射至待測物體200的表面，照射至待測物體200表面的脈衝鐳射被待測物體200反射，反射的脈衝鐳射由聚光透鏡部312的第二入光面3122進入聚光透鏡部312，經聚光透鏡部312會聚後，由第二出光面3121出射，然後照射至鐳射接收模組20的光電二極體22上，從而被光電二極體22所接收。
所述鐳射測距裝置100還包括至少一訊號處理模組。該訊號處理模組為常規應用於鐳射測距裝置訊號處理模組。所述訊號處理模組用於控制整個鐳射測距裝置100的工作，並分別與鐳射發射模組10及鐳射接收模組20連接，控制和記錄鐳射發射模組10發射脈衝鐳射及鐳射接收模組20接收脈衝鐳射的過程，測量鐳射從鐳射二極體12發射到光電二極體22接收的總時間，再根據距離計算公式L=ct/2計算所測量的待測物體的距離。
所述鐳射測距裝置100還包括兩個馬達40。該兩個馬達40分別與第一基板11和第二基板21固設在一起，用於分別帶動該第一基板11和第二基板21在第一基板11和第二基板21所在的平面進行360度的旋轉，以使較多的鐳射二極體12及光電二極體22分別與准直透鏡部311與聚光透鏡部312相對；或者分別帶動第一基板11和第二基板21左右傾斜，以改變第一基板11與准直透鏡部311的光軸OA的夾角，或第二基板21與聚光透鏡部312的光軸OB的夾角，以調整第一基板11與第二基板21的位置使更多光線照射至准直透鏡部311上，或更多的光線照射至光電二極體22上。可以理解的，所述馬達40的數量也可以只有一個，該一個馬達40同時驅動第一基板11和第二基板21轉動或傾斜。
本發明的鐳射測距裝置100的透鏡模組30的准直透鏡部311與聚光透鏡部312一體成型形成一個光學透鏡31。准直透鏡部311與聚光透鏡部312一體成型緊密連接在一起，可以節約鐳射測距裝置100的內部空間。此外，相較於習知的准直透鏡與聚光透鏡分開設置，准直透鏡部311與聚光透鏡部312一體成型，可簡化透鏡的製作流程，節約時間及成本。
另外，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明申請專利範圍的保護範圍。
100‧‧‧鐳射測距裝置
10‧‧‧鐳射發射模組
11‧‧‧第一基板
12‧‧‧鐳射二極體
20‧‧‧鐳射接收模組
21‧‧‧第二基板
22‧‧‧光電二極體
30‧‧‧透鏡模組
31‧‧‧光學透鏡
311‧‧‧准直透鏡部
3111‧‧‧第一入光面
3112‧‧‧第一出光面
312‧‧‧聚光透鏡部
3121‧‧‧第二出光面
3122‧‧‧第二入光面
313‧‧‧連接部
40‧‧‧馬達
200‧‧‧待測物體
圖1為本發明較佳實施例的鐳射測距裝置的示意圖。
無
無

Claims (9)

  1. 一種鐳射測距裝置，其包括鐳射發射模組、鐳射接收模組、及透鏡模組，該透鏡模組包括至少一光學透鏡，其改良在於，所述光學透鏡包括准直透鏡部及與該准直透鏡部固接在一起的聚光透鏡部，該准直透鏡部面向鐳射發射模組，該聚光透鏡部面向鐳射接收模組。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的鐳射測距裝置，其中，所述光學透鏡還包括一連接部，該連接部位於所述准直透鏡部與聚光透鏡部之間，用於將准直透鏡部與聚光透鏡部連接在一起。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的鐳射測距裝置，其中，所述准直透鏡部包括一面向鐳射發射模組的第一入光面及與該第一入光面相背的第一出光面，所述聚光透鏡部包括一面向鐳射接收模組的第二出光面及於該第二光出光面相背的第二入光面，該第一入光面與第二出光面相連接，該第一出光面與第二入光面相連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的鐳射測距裝置，其中，所述第一入光面、第一出光面、第二出光面及第二入光面為凸面、凹面或平面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的鐳射測距裝置，其中，所述鐳射發射模組包括一第一基板及固定在該第一基板上的至少一鐳射二極體，該鐳射二極體固定在第一基板的鄰近透鏡模組的一側。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的鐳射測距裝置，其中，所述鐳射接收模組包括一第二基板及固定在該第二基板上的至少一光電二極體，該光電二極體固定在第二基板的鄰近透鏡模組的一側。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的鐳射測距裝置，其中，所述光學透鏡的材質為玻璃或塑膠。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的鐳射測距裝置，其中，所述鐳射測距裝置還包括至少一馬達，該馬達與第一基板和第二基板相連接，用於帶動該第一基板和第二基板旋轉。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的鐳射測距裝置，其中，所述第一基板和第二基板為電路基板。
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