多光束光学距离传感器和自推进清洁器和空调器制造技术

本发明专利技术提供了多光束光学距离传感器和具有该传感器的自推进清洁器和空调器。所述多光束光学距离传感器中，因为衍射光栅（４）将光发射元件（２）的输出光分裂成多个光束（ａ－ｅ），所以即使利用一个光发射元件（２），也能够从衍射光栅（４）输出多个光束（ａ－ｅ）。因此，根据这种多光束光学距离传感器，与现有技术的相比较，能够减少光发射元件（２）和光发射侧透镜（３）的数量，减小光发射侧的空间，并且减小传感器的尺寸。此外，根据这种距离传感器，不需要扫描多个光发射元件，从而能够缩短检测时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及多光束光学距离传感器，例如，涉及通过检测测量物体是否出现在一定范围内，来检测要测量的测量物体的方向和距离的多光束光学距离传感器。
技术介绍
通常，如图7A-7C所示，多光束光学距离传感器(optical range sensor)包括多个光发射元件114和数量与多个光发射元件114相等的光发射侧透镜115(参见JP H09-203631A)。从光发射元件114输出的光经过光发射侧透镜115被检测物体反射，所得到的反射光被光接收侧透镜116会聚，在用作位置检测元件的光接收元件117上形成点。这里应该指出，光接收侧透镜116包括一个环形透镜(toroidallens)，光接收元件117也包括一个元件。因此，当多个光发射元件114的每个元件逐一地以各自平移的定时发射光时，光接收元件117的输出信号与每个光发射元件114的光发射定时同步地被读取，从而通过相应于每个光发射元件114的光发射定时从光接收元件117获得的输出信号，能够检测到检测物体的方向以及到检测物体的距离。对于这种现有技术的多光束光学距离传感器，其包括多个光发射元件114和多个光发射侧透镜115，需要允许较大的空间用于光发射侧。由于这个原因，传感器整个尺寸大。此外，因为多个光发射元件114逐一地以延迟的定时，并且在光接收侧的光接收元件117的信号与该定时同步地被读取，所以为了在较宽范围上检测到检测物体的存在，光发射元件114都必须按顺序发光，要花较长的时间检测物体的方向和距离。另外，在现有技术的示例中，发射的每束光束沿其规定方向扫描。在这种情况下，当试图增加沿另一方向扫描的发射光束，例如以便沿垂直于上述扫描方向的方向检测时，必须如前所述添加相同数目的光发射元件和光接收侧透镜，还要在接收侧增加光接收元件117和光接收侧透镜116。由于这个原因，传感器整个尺寸变大，因此，不太切合实际。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能够减小尺寸并缩短检测时间的多光束光学距离传感器。为了实现上述目的，提供一种多光束光学距离传感器，包括光发射元件；衍射光栅，用于将所述光发射元件的输出光衍射和分裂成多个光束；多个光接收部分，用于接收通过被所述衍射光栅分裂成多个光束并被要测量的测量物体反射而得到的反射光束；和控制部件，用于处理由所述多个光接收部分输出的多个光接收信号并以规定的定时驱动光发射元件。在本专利技术的这种多光束光学距离传感器中，光发射元件输出的输出光被衍射光栅分裂成多个光束，所得到的多个光束被测量物体反射，作为多个反射光束入射到多个光接收部分。该多个光接收部分响应入射的反射光束输出多个光接收信号，控制部件处理该多个光接收信号，以检测测量物体的方向和距测量物体的距离。在本专利技术中，因为衍射光栅将光发射元件的输出光分裂成多个光束，所以即使利用一个光发射元件，也能够从衍射光栅输出多个光束。因此，与现有技术相比，根据本专利技术能够减少光发射元件和光发射侧透镜的数量，能够减小光发射侧的空间，并且能够减小传感器的尺寸。此外，根据本专利技术，不需要扫描多个光发射元件，从而能够缩短检测时间。理想地，控制部件基于光接收信号通过三角测量法检测测量物体的距离。此外，理想地，控制部件通过例如半导体集成电路来实现。在本专利技术的一个实施例中，光发射元件是半导体激光器。在这种情况下，因为输出光是激光，其是高方向性的相干光，所以能够高精度地检测测量物体的方向和距测量物体的距离。在本专利技术的一个实施例中，多个光接收部分的数量与多光束的数量相等，和多光束光学距离传感器包括一个具有多个光接收部分的光接收元件。在这种情况下，因为多个光束能够被一个光接收元件的多个光接收部分同时接收，所以可以通过减少部件数量进一步减小传感器的尺寸，并缩短检测时间。在本专利技术的一个实施例中，衍射光栅将输出光分裂成光强大致相等的多个光束。在这种情况下，因为衍射光栅将输出光分裂成光强大致相等的多光束，所以能够预先防止由于缺少规定的光束的反射光而出现任何错误检测。在本专利技术的一个实施例中，所述衍射光栅具有第一区域，其中形成第一凹槽，和第二区域，其中形成大致垂直于所述第一凹槽的第二凹槽，并且所述多光束光学距离传感器还包括第一光接收部分，其设置成接收被所述第一区域衍射的光束，第二光接收部分，其设置成接收被所述第二区域衍射的光束，和开关部件，用于选择所述第一区域和第二区域中的一个，以允许光束从所选择的区域输出，而禁止光束从未选择区域输出。在这种情况下，开关部件选择具有相互垂直的各个凹槽的第一区域和第二区域中的一个，使得光束从所选择的区域输出。然后，第一光接收部分接收被第一区域衍射的光束，而第二光接收部分接收被第二区域衍射的光束。控制部件处理由第一光接收部分和第二光接收部分输出的第一光接收信号和第二光接收信号，以通过例如三角测量法检测距测量物体的距离。由此，在对应于衍射光栅的第一区域的方向和垂直于衍射光栅的第一区域的方向的范围上，可以检测测量物体的位置和距测量物体的距离。在本专利技术的一个实施例中，所述开关部件具有第一液晶光阀，其设置成与所述衍射光栅的第一区域相对，和第二液晶光阀，其设置成与所述衍射光栅的第二区域相对。在这种情况下，开关部件将第一液晶光阀和第二液晶光阀中的一个设定成透光状态，而将第一液晶光阀和第二液晶光阀的另一个设定成遮光状态。因此，通过控制第一液晶光阀和第二液晶光阀的开启和关闭，开关部件能够选择第一区域和第二区域的一个，以允许光束从所选择的区域输出，而禁止光束从未选择的区域输出。在本专利技术的一个实施例中，所述开关部件具有 致动器，用于移动所述衍射光栅，使得所述光发射元件的输出光入射到的所述第一区域和第二区域中所选择的一个上，而禁止光发射元件的输出光入射到第一区域和第二区域中的未选择的另一个上。在这种情况下，开关部件通过致动器使衍射光栅移动。因此，在选择了衍射光栅的第一区域或第二区域的情况下，输出光能够仅入射到所选择的区域。在本专利技术的一个实施例中，所述控制部件接收规定的脉冲信号的输入，并以对应于该脉冲信号的规定的时间延迟从一个端子读取分别从所述多个光接收部分得到的多个光接收信号。在这种情况下，具有利用一个端子读取从多个光接收部分得到的多个光接收信号的优点。在本专利技术的一个实施例中，所述多光束光学距离传感器还包括输出端子，其数量与多个光接收部分的数量相等，其中从所述光接收部分得到的所述光接收信号分别从所述输出端子被并行读出。在这个实施例中，因为包括多个输出端子，用于并行读取多个光接收信号，所以可实现高速读取。在本专利技术的一个实施例中，所述衍射光栅具有第一区域，其中形成第一凹槽，和第二区域，其中形成大致垂直于所述第一凹槽的第二凹槽，并且所述多光束光学距离传感器还包括第一光接收部分，其设置成接收被所述第一区域衍射的光束，第二光接收部分，其设置成接收被所述第二区域衍射的光束，并且所述光发射元件具有第一光发射点，用于输出入射到所述第一区域和第二区域中的一个的第一输出光，第二光发射点，用于输出入射到所述第一区域和第二区域中的另一个的第二输出光，并且其中所述控制部件对所述光发射元件的驱动进行控制，以便选择所述第一光发射点和第二光发射点中的一个来发射光。在这种情况下，光接收元件具有用于输出第一输出光和第二输出光的第一光发射点和第二光发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多光束光学距离传感器，其包括：光发射元件；衍射光栅，用于将所述光发射元件的输出光衍射和分裂成多个光束；多个光接收部分，用于接收通过被所述衍射光栅分裂成多个光束并被要测量的测量物体反射而得到的反射光束；和控 制部件，用于处理由所述多个光接收部分输出的多个光接收信号并以规定的定时驱动所述光发射元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山口阳史，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]