[發(fā)明專利]一種多線光學(xué)測(cè)距裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610920570.1
• 申請(qǐng)日: 2016-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN107976681A
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張慶舜;鄭凱;李遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北醒（北京）光子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S17/08
• 分類號(hào): G01S17/08
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)測(cè)距領(lǐng)域，具體涉及一種多線光學(xué)測(cè)距裝置。

背景技術(shù)

光學(xué)測(cè)距裝置是一種使用整形光束，通過(guò)飛行時(shí)間(TOF)等方法測(cè)量距離的設(shè)備。目前，通常的光學(xué)測(cè)距裝置包括：光發(fā)射模塊、發(fā)射整形鏡頭、光學(xué)接收鏡頭、接收并處理信號(hào)的多線芯片等。發(fā)射單元發(fā)出經(jīng)過(guò)整形的光束照射到被測(cè)物體表面，接收鏡頭把從待測(cè)物體表面反射回來(lái)的光線匯聚到接收芯片上，通過(guò)測(cè)量發(fā)射到接收之間的時(shí)間差，已知光速，即可求出被測(cè)物體到裝置的距離。目前廣泛應(yīng)用于機(jī)器人避障、環(huán)境檢測(cè)、定高等。

但是，由于現(xiàn)有接收芯片分辨率和感光面積的限制，導(dǎo)致現(xiàn)有的探測(cè)雷達(dá)做成大視場(chǎng)角、高分辨率比較困難，很大程度上限制了大視場(chǎng)、高分辨率的固態(tài)雷達(dá)的市場(chǎng)化。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種多線光學(xué)測(cè)距裝置，使用單個(gè)主動(dòng)光源(不限于單個(gè))，整形成為非對(duì)稱的需要的視場(chǎng)角，通過(guò)兩個(gè)(或者多個(gè))感光芯片分別負(fù)責(zé)探測(cè)不同的區(qū)域，之后進(jìn)行視場(chǎng)的拼接，即可得到高分辨率、大視場(chǎng)角的探測(cè)系統(tǒng)，并且共用主板等硬件，并不會(huì)增加很多的成本投入。此外，此類系統(tǒng)可以通過(guò)上述的拼接的方法，分別增加垂直和水平方向上的視場(chǎng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種多線光學(xué)測(cè)距裝置，所述測(cè)距裝置包括：第一接收單元、第二接收單元和發(fā)射單元，所述發(fā)射單元發(fā)射經(jīng)過(guò)整形的紅外光，途中遇到障礙物即被反射和散射，第一接收單元和第二接收單元接收返回的紅外光，由光信號(hào)處理器計(jì)算發(fā)射光和接收光的相位差，得到相對(duì)距離。

優(yōu)選的，第一接收單元包括：接收鏡頭和感光芯片，接收鏡頭位于感光芯片所接收的紅外光光路上。

優(yōu)選的，第二接收單元與第一接收單元相同。

優(yōu)選的，發(fā)射單元包括：調(diào)制的主動(dòng)光源和具有光束整形效果的透鏡或者透鏡組。

優(yōu)選的，發(fā)射單元的發(fā)散角完全覆蓋兩個(gè)接收單元的視場(chǎng)角。

優(yōu)選的，兩個(gè)接收單元在拼接視場(chǎng)的時(shí)候，可以選擇水平拼接或垂直拼接。

優(yōu)選的，第一接收單元視場(chǎng)內(nèi)邊緣和所述第二接收單元視場(chǎng)內(nèi)邊緣平行。

優(yōu)選的，兩個(gè)接收單元視場(chǎng)的拼接，可以通過(guò)調(diào)整兩個(gè)接收單元整體的夾角來(lái)達(dá)到，也可以通過(guò)保持接收鏡頭平行，移動(dòng)感光芯片位置來(lái)達(dá)到。

與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

在原有的多線光學(xué)測(cè)距裝置尺寸基本不變的前提下，擴(kuò)大視場(chǎng)角和增加分辨率。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明多線光學(xué)測(cè)距裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明接收單元夾角示意圖；

圖3是本發(fā)明接收單元平行放置示意圖。

1第一接收單元(1)、2第二接收單元(2)、3發(fā)射單元(3)、4接收視場(chǎng)1外邊緣、5接收視場(chǎng)1內(nèi)邊緣、6接收視場(chǎng)2內(nèi)邊緣、7接收視場(chǎng)2外邊緣、8基線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

在圖1中，此光學(xué)掃描測(cè)距裝置包括：發(fā)射單元和兩個(gè)接收單元。發(fā)射單元包括調(diào)制的主動(dòng)光源(激光、LED等)、具有光束整形效果的透鏡或者透鏡組。接收單元包括接收鏡頭、感光芯片。接收單元中的接收鏡頭用于接收被測(cè)物體反射回的紅外光，并將紅外光聚焦或者成像與感光芯片上。

光束整形透鏡組，可以完全根據(jù)接收單元的接收視場(chǎng)而設(shè)計(jì)，完全覆蓋接收視場(chǎng)并且達(dá)到均勻的照明效果，并且提高利用率的同時(shí)增加了信噪比。整形透鏡組包括準(zhǔn)直透鏡以及光斑整形透鏡。包括球面、非球面透鏡組合以及非對(duì)稱自由曲面透鏡，也可以是二元衍射光學(xué)器件(DOE)，也可以是現(xiàn)有的成像鏡頭。

其中所述的兩個(gè)接收單元有同樣的視場(chǎng)角，例如都為7.5*7.5度，和同樣的分辨率，例如為10*10像素點(diǎn)，通過(guò)調(diào)整方向，使接收單元1視場(chǎng)內(nèi)邊緣與接收單元2視場(chǎng)內(nèi)邊緣平行，共同組成雙倍的視場(chǎng)角7.5*15度，從而共同組成相當(dāng)于10*20的像素點(diǎn)面陣的效果，保持了0.75度的角分辨率同時(shí)，探測(cè)視場(chǎng)角增加了一倍，水平視場(chǎng)角HFOV(horizontal field of view)從7.5度提高到了15度。

同樣，可以保持7.5度的水平視場(chǎng)角HFOV不變的情況下，上述的方法可以使角度分辨率提高一倍，達(dá)到0.375度。

不限于水平視場(chǎng)角HFOV和角度分辨率的改善，對(duì)于垂直方向依然適用。

如圖2、圖3所示，兩個(gè)接收單元視場(chǎng)的拼接，可以通過(guò)調(diào)整兩個(gè)接收單元整體的夾角來(lái)達(dá)到，也可以通過(guò)保持接收鏡頭平行，移動(dòng)感光芯片位置來(lái)達(dá)到。