TWI471581B

TWI471581B - Distance measuring device

Info

Publication number: TWI471581B
Application number: TW100145548A
Authority: TW
Inventors: Zhang Ming Chang; Hua Tang Liu
Original assignee: Asia Optical Co Inc
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2015-02-01
Also published as: US8970824B2; US20130148096A1; TW201323909A

Description

測距裝置

本發明係與距離量測有關，更詳而言之是指一種測距裝置。

隨著科技之進步，距離量測之工具也逐漸由捲尺、皮尺等工具改成利用光學反射原理計算出距離之距離量測裝置代替，在長距離量測不僅能省時且更為準確。

請參閱圖1，習用之測距裝置2包含有一機體50、一光接收器51，一參考光源52、一反射鏡53以及一測距光源54，其中，該光接收器51設於該機體50中；該參考光源52係透過兩根螺栓60固設於該機體50上，用以產生參考光束L3；該反射鏡53係固設於該機體50中，用以將參考光束L3反射至該光接收器51；該測距光源54係透過四根螺栓61固設於該機體50中，用以發射測距光束L4至一目標物110上，且測距光束L4再由該目標物110上反射至該光接收器51，藉以利用該光接收器51接收參考光束L3與測距光束L4，並利用接收參考光束L3與測距光束L4間之相位差來達到量測及計算出與該目標物110間之距離的目的。

上述之該測距裝置2於出廠前或維修時，都會進行參考光束L3與測距光束L4之校正，以確保該測距裝置2量測時之正確性。而該測距裝置2係利用調整螺栓60、61之方式偏動該參考光源52與該測距光源54，藉以偏移參考光束L3與測距光束L4至預定位置上，進而達到校正之目的。然而，上述之結構設計及校正之方式不僅調整不易，且螺栓60、61旋緊時之鬆緊度亦會影響該測距裝置2之配置與耐用性。換言之，當螺栓60、61旋設不夠緊密時，則會造成該參考光源52與該測距光源54鬆動；而當螺栓60、61旋緊時過於緊密時，則容易造成該參考光源52、該測距光源54或被其內部構件崩裂或損壞。是以，習用測距裝置2之設計仍未臻完善，且尚有待改進之處。

有鑑於此，本發明之主要目的在於提供一種測距裝置，調整容易、且不易造成內部構件損害。

緣以達成上述目的，本發明所提供之測距裝置用以量測與一目標物間之距離；該測距裝置包含有一機體、一折射透鏡、一測距光源、一光接收器，其中，該折射透鏡以可動之方式設於該機體中，具有一入射面及一出射面，且該出射面不平行於該入射面；該測距光源設於該機體中，用以產生一測距光束，且該測距光束自該自該折射透鏡之該入射面射入該折射透鏡中，並從該出射面離開該折射透鏡，而射向該目標物；該光接收器設於該機體中；該接收鏡頭設於該機體上，用以將自該目標物反射之測距光束投射於該光接收器上。

另外，本發明更提供另一測距裝置，同樣係用以量測其與一目標物間之距離；該測距裝置包含有一機體、一測距光源、一光接收器、一接收鏡頭、一參考光源、以及一反射鏡，該測距光源設於該機體中，用以產生一該目標物方向發射之測距光束；該光接收器設於該機體中；該接收鏡頭設於該機體上，用以將自該目標物反射之測距光束投射於該光接收器上；該參考光源設於該機體中，用以產生參考光束；該反射鏡以可動之方式設於該機體中，用以接收並反射該參考光束至該光接收器。

依據上述構思，該機體上具有一多邊形槽，且該多邊形槽之槽底具有一穿孔；該折射透鏡係位於該多邊形槽中且遮蔽該穿孔。

依據上述構思，該機體上具有一孔，且該反射鏡係位於該孔中。

藉此，透過上述設計，不僅容易調整該測距光源與該參考光源以校正測距光束與參考光束、且調整時不易造成內部構件損害。

為能更清楚地說明本發明，茲舉較佳實施例並配合圖示詳細說明如後。

請參閱圖2至圖4，本發明較佳實施例之測距裝置1包含有一機體10、一光接收器20、一參考光源21、一反射鏡22、一測距光源23、一折射透鏡24、一準直透鏡25以及一接收鏡頭26，其中：該機體10上具有一多邊形槽12以及一孔14，且該多邊形槽12之槽底具有一穿孔16；另外，該機體10內部具有一容置空間18，且該容置空間18與該多邊形槽12以及該孔14連通。

該光接收器20設置於該機體10而位於該容置空間18中。於本實施例中，該光接收器20係一雪崩光電二極體(Avalanche Photodiodes，APD)，但不以此為限，亦可依需求改用其他光接收器代替。

請參閱圖5，該參考光源21係設於該機體10而位於該容置空間18中，用以產生並發射參考光束L1。於本實施例中，該參考光源21係一雷射發光二極體，但不以此為限，亦可是其他可行之光源。

續參閱圖6，該反射鏡22係以可轉動之方式設於該機體10之該孔14中，且位於該參考光束L1之路徑上，用以接收並反射該參考光束L1。使用者可透過旋動該反射鏡22一預定角度而使該參考光束L1反射至該光接收器20。

請參閱圖7，該測距光源23係設於該機體10而位於該容置空間18中，用以往一目標物100之方向發射測距光束L2。於本實施例中，該測距光源23係一雷射發光二極體，但不以此為限，亦可是其他可行之光源。

續參閱圖8，該折射透鏡24係轉動一定角度後設於該機體10之該多邊形槽12中，且遮蔽該多邊形槽12槽底之穿孔16。於本實施例中，該折射透鏡24為一楔形透鏡，且具有一入射面241以及一出射面242，且該入射面241與不平行於該出射面242。該測距光源23產生之測距光束L2通過該穿孔16後，由該入射面241射入該折射透鏡24中，並從該出射面242離開該折射透鏡24，而產生折射並射向該目標物100。藉此，使用者便可透過旋動該折射透鏡24一預定角度，使該測距光源24射往該目標物100之測距光束L2產生偏移而趨近於光軸，使得測距光束L2射向該目標物100後可準確地反射至該光接收器20。另外，透過上述多邊形槽12之設計，可使該折射透鏡24以分段調整之方式取得較佳之偏移效果。

該準直透鏡25設於該機體10而位於該穿孔16中，且位於該測距光源23與該折射透鏡24之間，用以使測距光束L2通過時具有準直之效果。

該接收鏡片26設於該機體10上，且位於測距光束L2反射至該光接收器20之路徑上，用以接收並過濾反射回來之測距光束L2，而能確保該光接收器20接收測距光束L2時之準確度。

藉此，透過調整上述之該反射鏡22與該折射透鏡24，便可使參考光束L1與測距光束L2順利地折射或反射至該光接收器20，藉以利用該光接收器20接收參考光束L1與測距光束L2時之相位差來計算出與該目標物100之間的距離，進而達到測距之效果；另外，透過上述調整之結構設計，即可不必透過螺栓進行定位與固定，藉以達到降低校正複雜度、以及大幅降低內部構件損害之機率。

必須說明的是，以上所述僅為本發明較佳可行實施例而已，於上述實施例中，該反射鏡22與該折射透鏡24係以轉動之方式設於該機體10中，但不以此為限，只要能以可動之方式改變及調整光線路徑，而達到本發明之目的者，亦屬本發明另外可行之實施態樣。另外，該折射透鏡24除利用多邊形槽進行多段式調整外，亦可利用其他結構設計達到多段式調整或是無段式調整之目的。再者，該反射鏡22除使用旋動式之無段調整外，亦可利用凹槽固定之結構來達到多段調整之效果。

又，當該折射透鏡24與該反射鏡22調整完成後，便可利用紫外線硬化膠(UV膠)或是其他固定手段膠黏固定該折射透鏡24與該反射鏡22，而可避免該折射透鏡24與該反射鏡22調整校正後發生偏移之情形。除上述結構外，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本發明之專利範圍內。

1．．．測距裝置

10．．．機體

12．．．多邊形槽

14．．．孔

16．．．穿孔

18．．．容置空間

20．．．光接收器

21．．．參考光源

22．．．反射鏡

23．．．測距光源

24．．．折射透鏡

25．．．準直透鏡

26．．．接收鏡片

100．．．目標物

L1．．．參考光束

L2．．．測距光束

2．．．測距裝置

51．．．接收器

52．．．參考光源

53．．．反射鏡

54．．．測距光源

60、61．．．螺栓

110．．．目標物

L3．．．參考光束

L4．．．測距光束

圖1為習用測距裝置之結構圖。

圖2為本發明測距裝置之立體圖。

圖3為本發明測距裝置之透視圖。

圖4為本發明測距裝置之分解圖。

圖5及圖6揭示利用旋動反射鏡來校正參考光束。

圖7及圖8揭示利用旋動折射透鏡來校正測距光束。