一种具有均匀接收光学系统的探测装置制造方法及图纸

本申请涉及一种具有均匀接收光学系统的探测装置。为了使得照射到传感器上的光为均匀的，本申请公开了一种探测装置，包括发射模块、接收模块、以及数据处理控制模块，其中，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；由被测物体反射的红外探测光入射到接收模块中；数据处理控制模块与接收模块相连接，所述数据处理控制模块基于飞行时间法计算出探测装置与被测物体之间的距离；所述探测装置还包括均光光学装置，所述均光光学装置设置于接收模块接收由被测物体反射的红外探测光的光路上。本申请的有益效果是，可以在原有多感光像素点光学探测装置中，扩大视场角和消除探测区域不同和照度不均引起的像素点差异。

【技术实现步骤摘要】
一种具有均匀接收光学系统的探测装置
本申请涉及一种探测装置，特别涉及一种具有均匀接收光学系统的探测装置。
技术介绍
目前，通常的光学测距装置包括：发射模块、发射整形镜头、光学接收透镜、接收并处理信号的芯片等。发射单元发出经过整形的光束照射到被测物体表面，接收透镜把从待测物体表面反射回来的光线汇聚到接收芯片上，通过测量发射到接收之间的时间差，已知光速，即可求出被测物体到装置的距离。目前广泛应用于机器人避障、环境检测、定高等。相位法ToF（TimeofFlight，简称ToF）测距中，需要依次接收4次连续调制的回波（在其中可选的模式中，使用2次回波测量，但是测量精确度会降低）进行测量，所述回波为被障碍物反射回的探测光，所带来缺点就是单次测量需要4倍的测量时间，极大的限制了测距装置的测试速度。
技术实现思路
本申请提供一种具有面阵光电传感器的探测装置。一种探测装置，包括发射模块10、接收模块50、以及数据处理控制模块，其中，发射模块10发出红外探测光20，所述红外探测光20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30入射到接收模块50中；数据处理控制模块与接收模块50相连接，所述数据处理控制模块基于飞行时间法计算出探测装置与被测物体之间的距离；所述探测装置还包括均光光学装置，所述均光光学装置设置于接收模块接收由被测物体反射的红外探测光30的光路上。进一步地，所述接收模块50中包含光电传感器，所述光电传感器为面阵光电传感器或者单点光电传感器。在其中的任一实施例中，所述接收模块50得到由被测物体反射的红外探测光30的信号采样信息；数据处理控制模块依据接收模块50得到的信号采样信息，计算出发射模块10发出的红外探测光20与由被测物体反射的红外探测光30之间的相位差，基于飞行时间法计算出探测装置与被测物体之间的距离。在其中的任一实施例中，所述接收模块50对由被测物体反射的红外探测光30的信号采样次数为四次或者两次。在其中的任一实施例中，所述接收模块50在一次的探测采样时间内，完成距离计算所需的所有四次或者两次探测采样。在其中的任一实施例中，所述接收模块50还得到由被测物体反射的红外探测光30的灰度图像。在其中的任一实施例中，所述发射模块10包括主动光源，所述主动光源为LED光源或者为激光光源。在其中的任一实施例中，所述发射模块10发出经过调制的正弦调制红外探测光20或者方波调制红外探测光20。在其中的任一实施例中，所述发射模块10中还包括具有光束整形效果的光束整形透镜或者光束整形透镜组，所述光束整形透镜或者所述光束整形透镜组设置于发射模块10中主动光源发出红外光20的光路上。在其中的任一实施例中，所述光束整形透镜组包括准直透镜。在其中的任一实施例中，所述光束整形透镜组包括球面、非球面透镜组合、非对称自由去面透镜、或者二元衍射光学器件。在其中的任一实施例中，在接收模块50接收由被测物体反射的红外探测光30的光路上，设置有接收透镜40。在其中的任一实施例中，所述均光光学装置为场镜60，所述场镜60设置于接收模块50与接收透镜40之间。在其中的任一实施例中，所述场镜60设置于接收透镜40的焦平面上。在其中的任一实施例中，所述接收透镜40上设置有增透膜，和/或所述均光光学装置上设置有增透膜。在其中的任一实施例中，所述均光光学装置为均光锥或者为均光柱。在其中的任一实施例中，所述均光锥为空心均光锥70或者实心均光锥71，所述均光柱为空心均光柱或者实心均光柱。在其中的任一实施例中，所述均光光学装置为均光光纤或者为扩散片，所述均光光纤或者所述扩散片位于接收模块50与接收透镜40之间。在其中的任一实施例中，所述均光光学装置为场镜与均光锥的结合，或者所述均光光学装置为场镜与均光柱的结合。在其中的任一实施例中，所述均光光学装置为场镜与均光锥为一体成型结构，或者所述均光光学装置为场镜与均光柱为一体成型结构。进一步地，所述场镜由均光光纤或者扩散片替代。在其中的任一实施例中，所述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。附图说明图1为探测装置结构示意图。图2为探测装置中面阵光电传感器的结构示意图。图3为探测装置中均光光学装置为场镜的结构示意图。图4为探测装置中均光光学装置为均光锥的结构示意图。图5为探测装置中均光光学装置为实心均光锥的结构示意图。图6为探测装置的均光光学装置为场镜与均光锥相结合的结构示意图。图7为探测装置的均光光学装置为场镜与均光锥一体成型的结构示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。为了使本
的人员更好地理解本申请方案，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的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。探测装置的探测原理为，如图1所示探测原理图。发射模块10发出红外探测光20，所述红外探测光20射向环境中，遇到被测物体（即障碍物）被反射；由被测物体反射的红外探测光（即回波）30入射到接收模块50中，接收模块50接收回波30；接收模块50得到回波30的信号采样信息；该接收模块还能够得到回波的光强和/或灰度图像；数据处理控制模块与接收模块50相连接，数据处理控制模块依据接收模块50得到的回波30的信号采样信息，计算出发射模块发出的红外探测光20与回波30之间的相位差，进而基于飞行时间法计算出探测装置与被测物体之间的距离。在可选的技术方案中，上述的测距方法不需要计算红外探测光与回波30之间的相位差，而是在装置内设置时钟电路，直接探测红外探测光20与回波30之间的时间差，进而基于飞行时间法计算出探测装置与被测物体之间的距离。即由被测物体反射的红外探测光30入射到接收模块50中，接收模块50不需要对回波30进行两次或者四次的信号采样，数据处理控制模块不需要计算相位差，而是直接计算出时间差，通过脉冲飞行时间法计算距离数据，而该通过直接通过测得红外探测光20与回波30之间的时间差的方法，为本领域常规的方法，其结构也为本领域的常规结构，具体内容不在此处赘述。在其中的一实施例中，发射模块10与接收模块50设置于同一块电路板上。为了将回波30会聚或者成像于接收模块50上，在接收模块50接收回波30的光路上，设置有接收透镜40。该接收透镜40将回波30会聚到接收模块50中、或者该接收透镜40将回波30成像到接收模块50上。所述接收模块50中包含光电传感器。上述的任意一实施例中，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。共有M*N个像素单元，即M*N个光电传感器单元。由于采用了面阵光电传感器，本申请所涉及的探测装置在每次的探测过程中，能够得到共M*N个不同的信息，所述M*N个距离值与被测物体的M*N个不同区域一一对应。其中，发射模块10包括主动光源，该主动光源为LED光源或者激光光源。该发射模块10发出经过调制的正弦调制红外探测光20或者方波调制红外探测光20。为了得到合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测装置，包括发射模块（10）、接收模块（50）、以及数据处理控制模块，其中，发射模块（10）发出红外探测光（20），所述红外探测光（20）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（30）入射到接收模块（50）中；数据处理控制模块与接收模块（50）相连接；其特征在于，所述接收模块（50）中包含光电传感器，所述光电传感器为面阵光电传感器或者单点光电传感器；所述探测装置还包括均光光学装置，所述均光光学装置设置于接收模块接收由被测物体反射的红外探测光（30）的光路上。

【技术特征摘要】
1.一种探测装置，包括发射模块（10）、接收模块（50）、以及数据处理控制模块，其中，发射模块（10）发出红外探测光（20），所述红外探测光（20）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（30）入射到接收模块（50）中；数据处理控制模块与接收模块（50）相连接；其特征在于，所述接收模块（50）中包含光电传感器，所述光电传感器为面阵光电传感器或者单点光电传感器；所述探测装置还包括均光光学装置，所述均光光学装置设置于接收模块接收由被测物体反射的红外探测光（30）的光路上。2.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述发射模块（10）包括主动光源，所述主动光源为LED光源或者为激光光源。3.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述发射模块（10）发出经过调制的正弦调制红外探测光（20）或者方波调制红外探测光（20）。4.根据权利要求1所述的探测装置，其特征在于，所述发射模块（10）中还包括具有光束整形效果的光束整形透镜或者光束整形透镜组，所述光束整形透镜或者所述光束整形透镜组设置于发射模块（10）中主动光源发出红外探测光（20）的光路上。5.根据权利要求4所述的探测装置，其特征在于，所述光束整形透镜组包括准直透镜。6.根据权利要求4所述的探测装置，其特征在于，所述光束整形透镜组包括球面、非球面透镜组合、非对称自由去面透镜、或者二元衍射光学器件。7.根据权利要求1-6之一所述的探测装置，其特征在于，在接收模块（50）接收由被测物体反射的红外探测光（30）的光路上，设置有接收透镜（40...

【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：新型
国别省市：北京,11