一种固态面阵探测装置及探测方法制造方法及图纸

一种固态面阵探测装置，包括光发射模块、接收模块、和主板，所述光发射模块发出红外探测光，所述红外探测光射向环境中，遇到被测物体被反射；所述接收模块与所述光发射模块连接，由被测物体反射的红外探测光入射到接收模块中，接收模块接收由被测物体反射的红外探测光；所述主板与所述接收模块相连接，所述主板计算出光发射模块出的红外探测与由被测物体反射的红外探测光之间相位差，基于飞行时间法计算探测装置与被测物体之间的距离；其中，所述接收模块具有光电传感器，所述光电传感器为由M行N列个光电传感器单元所组成的一块面阵光电传感器。本申请所涉及的固态面阵探测装置不具有任何机械旋转结构，提高了装置的稳定性与寿命。

Solid surface array detecting device and detecting method

A solid-state array detecting device includes a light emitting module, receiver module, and the motherboard, the light emitting module emits infrared probe, the infrared light emitted to the environment, meet the object to be measured is reflected; the receiving module and the light emitting module are connected by the measured object reflection infrared the probe light incident to the receiving module, the receiving module receives the infrared probe from the surface of the object to be measured; the motherboard and the receiving module is connected to the motherboard to calculate the infrared detection optical transmitter module with the infrared probe between the measured object reflection phase difference detection device and the object to be measured the distance between the calculation method based on the time of flight; among them, the receiving module has a photoelectric sensor, the photoelectric sensor is M N a matrix composed of a photoelectric photoelectric sensor unit. Sensilla. The solid state array detection device involved in the application does not have any mechanical rotation structure, thereby improving the stability and the service life of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种固态面阵探测装置及探测方法
本申请涉及一种探测装置，特别涉及一种固态面阵探测装置。
技术介绍
光学扫描探测装置是一种使用准直光束，通过三角测量、飞行时间（TimeofFlight，简称为TOF）等方法进行非接触式扫描测距的设备。目前，通常的飞行时间光学扫描探测装置包括：光发射模块、接收并处理信号的芯片、电机、轴承及导电滑环。光发射模块发出红外探测光束，该红外探测光束发射到被测物体表面，遇到障碍物后光束反射到接收并处理信号的芯片上，芯片通过测量发射到接收之间的时间（或者相位差）、已知光速，即可求出被测物体到装置的距离。这类装置将用于测距的光发射模块、光接收模块等部件安装在一可连续旋转的平台上实现光束的扫描，通过电机旋转可以得到一周360度的环境距离信号。该常见的光学扫描探测装置在每个角度只能得到单点的距离信息。然而，上述通过电机旋转来探测距离的光学扫描探测装置：（1）需要设置连接旋转部分与固定部分的滑环，但是对于用于大众消费级量产探测装置的低价滑环来说，极易磨损，不能满足探测装置的使用寿命要求；（2）上述以旋转方式来探测距离的装置占用的体积大，在未来的应用中，很难再进一步缩小装置占用的体积；（3）目前依靠旋转来实现多线（例如64、32线）的激光雷达，价格很高，并且对光发射模块与接收模块以成对方式设置，对发射模块与接收模块角度设置要求高，不利于量产。
技术实现思路
本申请提供一种不包含任何机械旋转结构的固态面阵探测装置。一种固态面阵探测装置，包括光发射模块、接收模块、和主板，所述光发射模块发出红外探测光，所述红外探测光射向环境中，遇到被测物体被反射；所述接收模块与所述光发射模块连接，由被测物体反射的红外探测光入射到接收模块中，接收模块接收由被测物体反射的红外探测光；所述主板与所述接收模块相连接，所述主板计算出光发射模块出的红外探测与由被测物体反射的红外探测光之间相位差，基于飞行时间法计算探测装置与被测物体之间的距离；其中，所述接收模块具有光电传感器，所述光电传感器为由M行N列个光电传感器单元所组成的一块面阵光电传感器。上述任一实施例中，所述接收模块得到由被测物体反射的红外探测光的信号采样信息。上述任一实施例中，所述接收模块同时得到由被测物体反射的红外探测光的光强。上述任一实施例中，所述光发射模块具有光源，所述光源为LED光源或者激光光源。上述任一实施例中，所述光源为LED光源，所述LED光源的个数为2、4、6、8或者10个。上述任一实施例中，所述光源为LED光源，所述光发射模块的发散角为水平120度、垂直90度。上述任一实施例中，所述光发射模块包括调制电路及光源；所述光发射模块的调制电路和光源集成于同一电路板上。上述任一实施例中，所述调制电路通过正弦波调制光源发出红外探测光，或者通过方波调制光源发出红外探测光。上述任一实施例中，所述光发射模块位于接收模块下方；所述接收模块通过所述电路板中的通孔，接收由被测物体反射的红外探测光。上述任一实施例中，所述电路板具有通孔，所述光源围绕通孔设置。上述任一实施例中，所述面阵光电传感器为CMOS传感器、CCD传感器、雪崩二极管、光电倍增管或者光电二极管。上述任一实施例中，所述面阵光电传感器具有MxN个像素单元，所述固态面阵探测装置能够得到被测物体在水平方向上N个不同位置、以及得到在垂直于水平方向上的M个不同位置的距离信息。上述任一实施例中，所述面阵光电传感器的接收光路上设置有成像镜头。上述任一实施例中，所述成像镜头镀有红外带通滤光膜，所述带通滤光膜的透过率峰值波长与光发射模块光源发出的红外探测光波长相同。上述任一实施例中，信号采样的次数为四次或者两次，相邻两次信号采样的间隔为90度。上述任一实施例中，所述接收模块的接收光路上设置有带通滤光片，所述带通滤光片的透过率峰值波长与光发射模块光源发出的红外探测光波长相同。上述任一实施例中，所述带通滤光片设置于所述光电传感器的光接收面上。上述任一实施例中，所述固态面阵探测装置还包括外壳，所述光发射模块、接收模块与主板设置于外壳内；其中，所述光发射模块紧贴于外壳内。上述任一实施例中，所述外壳由金属材料制作，所述光发射模块与外壳之间具有导热硅脂。上述任一实施例中，所述外壳侧面上设置有散热鳍片。上述任一实施例中，所述光发射模块具有光源，所述光源所发出的红外探测光光路上设置有均光装置、或者扩散片、或者衍射光学元件。上述任一实施例中，所述光发射模块与所述接收模块设置于同一块电路板上；或者所述光发射模块、接收模块、主板都设置于同一块电路板上。上述任一实施例中，所述固态面阵探测装置用于移动机器人、扫地机器人、无人机或无人驾驶汽车中对周围环境的探测。一种固态多线探测方法，通过固态多线探测装置，所述测距方法能够获得被测物体的距离信息、所反射的光强信息，所述固态多线探测装置为权利要求1-23之一所述的测距装置，其中，固态多线探测装置的发射光模块发出红外探测光，所述红外探测光射向环境中，遇到被测物体被反射，由被测物体反射的红外探测光入射到接收模块中，接收模块得到由被测物体反射的红外探测光探测采样信息，主板计算得到被测物体与测距装置之间的距离信息；同时，所述接收模块得到由被测物体反射回的探测光的光强。上述任一实施例中，所述接收模块测得到被测物体在水平方向上的N个不同位置、以及在垂直方向上M个不同位置的距离信息，共MxN个距离信息值。上述任一实施例中，所述固态多线探测装置通过接收模块得到的距离信息以及光强信息，识别出被测物体的反射率信息。上述任一实施例中，所述固态多线探测装置通过接收模块不同时间内测得的被测物体距离信息，算得被测物体的运动变化信息。本申请所涉及的固态面阵探测装置不具有任何机械旋转结构，提高了装置的稳定性与寿命。该固态面阵探测装置中具有面阵光电传感器，得到被测物体或者障碍物的三维点云数据。基于该多线测距装置的测距方法，能够得到环境中物体的距离信息、反射率信息以及运动变化信息。该固态多线测距装置可广泛用于移动机器人、扫地机器人、无人机或无人驾驶汽车中对周围环境的探测。附图说明图1为固态面阵探测装置结构框图。图2为固态面阵探测装置外壳上盖结构图。图3为接收模块中面阵光电传感器示意图。具体实施方式本申请所涉及的固态面阵探测装置的其中一实施例如图1所示，一种固态面阵探测装置，包括外壳50、光发射模块10、接收模块20、主板30。该固态面阵探测装置基于飞行时间法计算所述装置与环境中被测物体（即障碍物）之间的距离。在优选的实施例中，所述固态面阵探测装置根据发射探测光与接收到的被障碍物反射的探测光相位差，进而计算出发出的探测光与接收到的探测光所需要的时间，最终算出距离值，即基于相位差的飞行时间法测距。该固态面阵探测装置的主要工作过程为：光发射模块10发出红外探测光，所述红外探测光射向环境中，遇到被测物体被反射；接收模块20与光发射模块10相连接，由被测物体反射的红外探测光入射到接收模块中，接收模块接收由被测物体反射的红外探测光；接收模块得到由被测物体反射的红外探测光的信号采样信息；该接收模块还能够得到由被测物体反射回的探测光的光强；主板30与接收模块20相连接，主板30依据接收模块得到的信号采样信息，计算出光发射模块发出的红外探测光与由被测物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态面阵探测装置，包括光发射模块、接收模块、和主板，其特征在于，所述光发射模块发出红外探测光，所述红外探测光射向环境中，遇到被测物体被反射；所述接收模块与所述光发射模块连接，由被测物体反射的红外探测光入射到接收模块中，接收模块接收由被测物体反射的红外探测光；所述主板与所述接收模块相连接，所述主板计算出光发射模块出的红外探测与由被测物体反射的红外探测光之间相位差，基于飞行时间法计算探测装置与被测物体之间的距离；其中，所述接收模块具有光电传感器，所述光电传感器为由M行N列个光电传感器单元所组成的一块面阵光电传感器。

【技术特征摘要】
1.一种固态面阵探测装置，包括光发射模块、接收模块、和主板，其特征在于，所述光发射模块发出红外探测光，所述红外探测光射向环境中，遇到被测物体被反射；所述接收模块与所述光发射模块连接，由被测物体反射的红外探测光入射到接收模块中，接收模块接收由被测物体反射的红外探测光；所述主板与所述接收模块相连接，所述主板计算出光发射模块出的红外探测与由被测物体反射的红外探测光之间相位差，基于飞行时间法计算探测装置与被测物体之间的距离；其中，所述接收模块具有光电传感器，所述光电传感器为由M行N列个光电传感器单元所组成的一块面阵光电传感器。2.根据权利要求1所述的固态面阵探测装置，其特征在于，所述光发射模块具有光源，所述光源为LED光源或者激光光源。3.根据权利要求1所述的固态面阵探测装置，其特征在于，所述面阵光电传感器具有MxN个像素单元，所述固态面阵探测装置能够得到被测物体在水平方向上N个不同位置、以及得到在垂直于水平方向上的M个不同位置的距离信息。4.根据权利要求1-3之一所述的固态面阵探测装置，其特征在于，所述接收模块的接收光路上设置有带通滤光片，所述带通滤光片的透过率峰值波长与光发射模块光源发出的红外探测光波长相同。5.根据权利要求1-3之一所述的固态面阵探测装置，其特征在于，所述固态面阵探测装置还包括外壳，所述光发射模块、接收模块与主板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆舜，李远，
申请(专利权)人：北醒北京光子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11