一种固态多线测距装置制造方法及图纸

一种固态多线测距装置，包括发射光模块、测距模块、图像传感器及分光镜，所述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和环境可见光入射到分光镜上，所述分光镜将红外探测光与环境可见光分离；所述测距模块接收被分光镜透过或者反射的红外探测光，基于飞行时间法，得到所述测距装置与被测物体之间的距离，和/或所述测距模块得到所接收到的红外探测光强度；所述图像传感器接收被分光镜反射或者透过的环境可见光，得到被测物体的影像色彩信息。该固态多线测距装置不具有机械转动装置，装置更稳定，使用寿命更长。

【技术实现步骤摘要】
一种固态多线测距装置
本申请涉及一种测距装置，特别涉及一种固态多线测距装置。
技术介绍
光学扫描测距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测距装置包括：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。该常见的光学扫描测距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测距装置：（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测距装置的低价滑环来说，极易磨损，不能满足测距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
针对现有旋转扫光学扫描测距装置的不足，本申请提供一种不包含任何机械旋转结构的固态多线测距装置。一种固态多线测距装置，包括发射光模块、测距模块、图像传感器及分光镜。述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和环境可见光入射到分光镜上，所述分光镜将红外探测光与环境可见光分离；所述测距模块接收被分光镜透过或者反射的红外探测光，基于飞行时间法，得到所述测距装置与被测物体之间的距离，和/或所述测距模块得到所接收到的红外探测光强度；所述图像传感器接收被分光镜反射或者透过的环境可见光，得到被测物体的影像色彩信息。在其中的任一实施例中，所述分光镜透过红外探测光并反射环境可见光，或者所述分光镜反射红外探测光并透过环境可见光。一种固态多线测距装置包括发射光模块、测距模块、图像传感器。所述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测距模块上，测距模块基于飞行时间法，得到所述测距装置与被测物体之间的距离，和/或所述测距模块得到所接收到的红外探测光强度；所述图像传感器接收由被测物体反射的环境可见光，得到被测物体的影像色彩信息。在其中的任一实施例中，测距模块的光轴与图像传感器的光轴垂直设置，测距模块、图像传感器分别于分光镜呈45度夹角设置。在其中的任一实施例中，测距模块的光轴与图像传感器的光轴非垂直设置。在其中的任一实施例中，所述发射光模块具有红外发射光源，所述红外发射光源为激光光源或者为LED光源。在其中的任一实施例中，所述光源的个数为1、2、4、6、8或10个。在其中的任一实施例中，所述测距模块具有光电传感器，所述光电传感器将接收到的红外探测光转换为电信号。在其中的任一实施例中，所述光电传感器为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。在其中的任一实施例中，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。在其中的任一实施例中，所述发射光模块所发射的红外探测光光路上，设置有发射光会聚透镜，所述发射光会聚透镜将从发射光模块发出的红外探测光会聚。在其中的任一实施例中，所述会聚透镜为TIR透镜、凸透镜、或双凸透镜。在其中的任一实施例中，在测距模块和/或图像传感器的接收光光路上，设置有接收光会聚透镜，所述接收光会聚透镜将由被测物体反射的红外探测光会聚。在其中的任一实施例中，所述接收光会聚透镜为成像镜头。在其中的任一实施例中，所述测距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扫描探测。一种固态多线测距方法，通过固态多线测距装置，所述测距方法能够获得被测物体的影像色彩、距离信息、所反射的光强信息，所述固态多线测距装置为权利要求1-15之一所述的测距装置，其中，固态多线测距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测距模块中，测得被测物体与测距装置之间的距离信息；同时，该测距模块还能够得到由被测物体反射回的探测光的光强；图像传感器接收由被测物体反射的环境可见光，得到被测物体的影像色彩信息。在其中的任一实施例中，所述测距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M*N个距离信息值。在其中的任一实施例中，所述固态多线测距装置通过测距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。在其中的任一实施例中，所述固态多线测距装置通过测距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。在其中的任一实施例中，所述固态多线测距装置通过测距模块得到的三维点云数据、图像传感器得到的影像色彩信息，得到被测物体的影像色彩及距离信息的图像。本申请所涉及的固态多线测距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。分光镜的设置进一步节省装置所占用的空间；减少了接收透镜设置的数量；使得图像传感器与测距模块得到的影响色彩信息与距离信息更容易一一对应。所述固态多线测距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影像色彩、距离信息、反射率信息以及运动变化信息。其中，单独的测距模块即可得到环境中物体距离信息、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为不具有分光镜的固态多线测距装置结构示意图。图2为具有分光镜的固态多线测距装置结构示意图。图3为测距模块中面阵光电传感器的结构示意图。具体实施方式不具有分光镜的实施例。本申请所涉及的固态多线测距装置的其中一实施例如图1所示，一种固态多线测距装置，包括发射光模块10、测距模块20、以及图像传感器30。发射光模块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（或者障碍物）40被反射；由被测物体40反射的红外探测光入射到测距模块20中，测距模块接收由被测物体反射的红外探测光，测距模块基于飞行时间法，测得被测物体与测距装置之间的距离信息。该测距模块同时还能够得到由被测物体反射回的探测光的光强。测距装置依据测距模块得到的距离信息和光强信息，经过计算能够得到被测物体的反射率信息。测距模块中包括有光电传感器50，该传感器接收被障碍物反射回的红外探测光，将光转换为电信号，信号处理单元依据该电信号，计算距离值。所述图像传感器30接收由被测物体反射的环境可见光，得到被测物体的影像及色彩信息。所述图像传感器为CMOS或者CCD图像传感器，像素为现有常见的规格。图像传感器优选的像素为1920*1080或者1280*720。具有分光镜的实施例。在其中的一实施例中，如附图2所示，该固态多线测距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固态多线测距装置，包括发射光模块、测距模块、图像传感器及分光镜，其特征在于，所述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和环境可见光入射到分光镜上，所述分光镜将红外探测光与环境可见光分离；所述测距模块接收被分光镜透过或者反射的红外探测光，基于飞行时间法，得到所述测距装置与被测物体之间的距离，和/或所述测距模块得到所接收到的红外探测光强度；所述图像传感器接收被分光镜反射或者透过的环境可见光，得到被测物体的影像色彩信息。

【技术特征摘要】
1.一种固态多线测距装置，包括发射光模块、测距模块、图像传感器及分光镜，其特征在于，所述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和环境可见光入射到分光镜上，所述分光镜将红外探测光与环境可见光分离；所述测距模块接收被分光镜透过或者反射的红外探测光，基于飞行时间法，得到所述测距装置与被测物体之间的距离，和/或所述测距模块得到所接收到的红外探测光强度；所述图像传感器接收被分光镜反射或者透过的环境可见光，得到被测物体的影像色彩信息。2.根据权利要求1所述的测距装置，其特征在于，所述分光镜透过红外探测光并反射环境可见光，或者所述分光镜反射红外探测光并透过环境可见光。3.一种固态多线测距装置，包括发射光模块、测距模块、图像传感器，其特征在于，所述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测距模块上，测距模块基于飞行时间法，得到所述测距装置与被测物体之间的距离，和/或所述测距模块得到所接收到的红外探测光强度；所述图像传感器接收由被测物体反射的环境可见光，得到被测物体的影像色彩信息。4.根据权利要求1或2所述的测距装置，其特征在于，测距模块的光轴与图像传感器的光轴垂直设置，测距模块、图像传感器分别于分光镜呈45度夹角设置。5.根据权利要求1-3之一所述的测距装置，其特征在于，测距模块的光轴与图像传感器的光轴非垂直设置。6.根据...

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