專利名稱：測距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測距裝置，尤其是一種可自動調(diào)整光路的測距裝置。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今離軸系統(tǒng)的測距裝置，因為內(nèi)部的光學(xué)系統(tǒng)是根據(jù)本身的測量范圍而設(shè)計配置，所以因為光學(xué)系統(tǒng)的限制，使得測距裝置的測量范圍通常必須大于0. 3m以上的某 一段范圍，原因在于當(dāng)目標(biāo)物在近距離時，例如是0. 3m以內(nèi)，由于光發(fā)射到目標(biāo)物而反射 回來的光入射角度太大，使得以原本的光學(xué)系統(tǒng)所導(dǎo)引的反射光RL無法到達(dá)光感測組件 102，無法接收到反射光RL的信號，進(jìn)而無法由該反射光RL的信號計算目標(biāo)物的距離。而現(xiàn)今技術(shù)中，亦有提出解決無法近距離測量的缺點的技術(shù)手段，利用移動 接收裝置的方式，調(diào)整接收裝置的位置去接收各種角度入射的光信號，于美國專利號 US005949531A的專利文獻(xiàn)中，公開一種距離測量裝置，是利用一彈片的一端裝設(shè)有接收器， 一端固設(shè)于裝置本體，在該彈片下方裝置有凸輪機構(gòu)，該凸輪機構(gòu)被驅(qū)動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)時，因凸 輪表面輪廓形狀，會帶動該彈片的上下變動，因此，藉由控制經(jīng)過設(shè)計表面形狀的凸輪，由 其轉(zhuǎn)動的角度量，就可以控制裝設(shè)于該彈片一端的接收器產(chǎn)生上下位置的調(diào)整，而達(dá)到控 制該接收器位置，以接收各種角度入射的光信號，但是，利用彈片及凸輪來控制接收器的位 置變化，會需要較大的空間來設(shè)置彈片及凸輪，且彈片及凸輪會有材料的疲勞及磨損而造 成定位點誤差等等的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)中測距裝置的上述缺陷，提供一種測 距裝置，可自動調(diào)整光路而有較大量測范圍的能力。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是，提供一種測距裝置，包括反射裝 置，用以反射反射光、第一電磁組件，用以控制該反射裝置定位在第一位置，包括激磁狀態(tài) 及不激磁狀態(tài)，其中于該激磁狀態(tài)時，產(chǎn)生磁場作用區(qū)、定位模塊，用以控制該反射裝置定 位在第二位置、以及控制單元，對應(yīng)感測信號控制該第一電磁組件為該激磁狀態(tài)或該不激 磁狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，更包括光發(fā)射組件，用以對目標(biāo)物發(fā)射測量光；光感測組件，用以感測該目標(biāo)物反射該測量光的該反射光，并且對應(yīng)產(chǎn)生該感測信號。根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，該反射裝置更包括導(dǎo)磁部及反射組件，其中該導(dǎo)磁 部位于磁場作用區(qū)。根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，該定位模塊更包括 第二電磁組件，包括激磁狀態(tài)及不激磁狀態(tài)，其中于該激磁狀態(tài)時，產(chǎn)生磁場作用 區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，該控制單元更包括當(dāng)該感測信號值小于默認(rèn)值時， 控制該第一電磁組件為該不激磁狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，該控制單元更包括當(dāng)該感測信號值小于該默認(rèn)值 時，控制該第二電磁組件為該激磁狀態(tài)、當(dāng)該感測信號值高于該默認(rèn)值時，控制該第一電磁 組件為該激磁狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，該定位模塊更包括定位柱。根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，該定位模塊更包括拉伸彈性組件，一端裝設(shè)于該定位柱，另一端裝設(shè)于該反射裝置。根據(jù)本發(fā)明所述的測距裝置，更包括會聚透鏡，用以將該反射光會聚在該反射裝置。本發(fā)明利用控制單元來比較感測信號值的大小是否低于默認(rèn)值，以判定目標(biāo)物的 遠(yuǎn)近，當(dāng)感測信號值低于默認(rèn)值時，代表目標(biāo)物在近距離，因此該控制單元控制該第一電磁 組件為不激磁狀態(tài)，使得該反射裝置被定位在第二位置，因而改變光的行經(jīng)路徑，使得測距 裝置可以接收到足夠強度的信號，而可據(jù)以計算出待測物的距離值。本發(fā)明的測距裝置可以具有較大的測量范圍，且其所具有的反射裝置在在位置改 變動作所采用的手段，可以降低組件的磨耗，因此不易降低反射組件定位的準(zhǔn)確度，進(jìn)而提 升使用的壽命。為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出數(shù)個實施 例，并配合附圖作詳細(xì)說明。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中圖1為本發(fā)明第一實施例的測距裝置硬件配置示意圖。圖2是本發(fā)明第一實施例的反射裝置104結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明第一實施例的測距裝置在測量遠(yuǎn)距離目標(biāo)物的光路示意圖。圖4A是本發(fā)明第一實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的光路示意圖。圖4B是本發(fā)明第一實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的修正光路示意圖。圖5A是本發(fā)明第二實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的光路示意圖。圖5B是本發(fā)明第二實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的修正光路示意圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，是本發(fā)明第一實施例的測距裝置硬件配置示意圖。本發(fā)明第一 實施例的測距裝置包括光發(fā)射組件101、光感測組件102、會聚透鏡103、反射裝置104、第一 電磁組件105、定位模塊106以及控制單元107。于本發(fā)明第一實施例中的測距裝置是雷 射測距儀10，用以對遠(yuǎn)距離及近距離的目標(biāo)物進(jìn)行測量操作，其中該近距離是指該測距裝 置在該光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的各光學(xué)組件配置為固定時，該測距裝置能量測到目標(biāo)物的最短距離能 力，于本發(fā)明實施例中，系假設(shè)距離在0. 3mm以內(nèi)，而該遠(yuǎn)距離系假設(shè)距離是超過0. 3mm。請參閱圖3，是本發(fā)明第一實施例的測距裝置在測量遠(yuǎn)距離目標(biāo)物的光路示意圖。 本發(fā)明第一實施例的測距裝置的該光發(fā)射組件101，用以對目標(biāo)物發(fā)出測量光ML。于本實施例中，該光發(fā)射組件101是雷射二極管，用以在進(jìn)行測距操作時，對目標(biāo)物發(fā)出光信號做為該測量光ML，而該目標(biāo)物的表面被該測量光ML照射到時，會反射該測量光ML而成為反射 光RL。該光感測組件102，用以感測由該目標(biāo)物反射該測量光ML的該反射光RL，并且 對應(yīng)產(chǎn)生感測信號。該光感測組件102于本發(fā)明實施例中是雪崩光電二極管(Avalanche Photo Diode,簡稱APD)，用以感測該反射光RL，并且可對應(yīng)該反射光RL的強度，而輸出對 應(yīng)的電信號。會聚透鏡103，用以將該反射光RL會聚在該反射裝置104的反射組件1042。該會 聚透鏡103可以是凸透鏡或非球面透鏡，可將由該目標(biāo)物反射的該反射光RL會聚在該反射 裝置104上，以增加該光感測組件102可接收該反射光RL的效率。第一電磁組件105，用以控制該反射裝置104定位在第一位置，包括激磁狀態(tài)及不 激磁狀態(tài)，其中該第一電磁組件105為該激磁狀態(tài)時，會產(chǎn)生磁場作用區(qū)。該第一電磁組件 105可以對應(yīng)第一控制信號而發(fā)生該激磁狀態(tài)或該不激磁狀態(tài)，其中該第一控制信號是電 流，當(dāng)該電流通過該第一電磁組件105的方向不同時，會使得該激磁狀態(tài)產(chǎn)生磁性的改變， 例如是S極或N極，意即產(chǎn)生吸力或排赤力。于本發(fā)明第一實施例中，該第一電磁組件105 為電磁鐵，以該激磁狀態(tài)為產(chǎn)生磁吸力為例。定位模塊106，用以控制該反射裝置104定位在第二位置。于本發(fā)明第一實施例 中，該定位模塊106包括第二電磁組件，于一實施例中，該第二電磁組件是電磁鐵。反射裝置104，用以反射該反射光RL。該反射裝置104被用來反射穿過該會聚透 鏡103的該反射光RL，且因為該反射裝置104經(jīng)過光學(xué)設(shè)計的設(shè)置，而與入射的光軸呈一傾 斜角度，因此在該測距裝置的測量距離內(nèi)，例如是大于0. 3mm以上的某一距離范圍內(nèi)，皆可 將該反射光RL反射至該光感測組件102的位置。請參閱圖2，是本發(fā)明第一實施例的反射裝置104結(jié)構(gòu)示意圖，該反射裝置104是 樞接于該測距裝置的對應(yīng)位置上，使得該反射裝置104可繞著樞接點而產(chǎn)生擺動的動作。 于本發(fā)明第一實施例中，該反射裝置104包括導(dǎo)磁部1041及反射組件1042，其中該導(dǎo)磁部 1041是裝設(shè)于該反射裝置104的至少一區(qū)域，且該導(dǎo)磁部1041于該反射裝置104上的位置 必須在該第一電磁組件105及該第二電磁組件的磁場區(qū)域內(nèi)，藉由該第一電磁組件105或 該第二電磁組件的激磁狀態(tài)，與該導(dǎo)磁部1041相互作用，而控制該反射裝置104定位在該 第一位置或該第二位置。舉例來說，當(dāng)該第一電磁組件105為激磁狀態(tài)時，產(chǎn)生磁吸力，并 且在該第二電磁組件為不激磁狀態(tài)時，裝設(shè)于該反射裝置104上的該導(dǎo)磁部1041會被該第 一電磁組件105吸引，而使得該反射裝置104被定位在第一位置。反之，當(dāng)該第二電磁組件 為激磁狀態(tài)時，且該第一電磁組件105為不激磁狀態(tài)時，該反射裝置104被該第二電磁組件 產(chǎn)生的磁吸力定位在該第二位置。由上述可知，該反射組件1042的傾斜角度可因為該反射 裝置104被定位在該第一位置或該第二位置時，而產(chǎn)生不同的傾斜角度變化，因此該反射 光RL入射的角度亦對應(yīng)產(chǎn)生變化，繼而改變了該反射組件1042反射該反射光RL的出射光 路，而改變了該反射光RL的行進(jìn)路徑?？刂茊卧?07，對應(yīng)該感測信號，控制該第一電磁組件105為該激磁狀態(tài)或該不激 磁狀態(tài)。該控制單元107于接收到該感測信號后，將該感測信號值與已定義的一默認(rèn)值進(jìn) 行比較，當(dāng)該感測信號值低于該默認(rèn)值時，該控制單元107發(fā)出該第一控制信號，而于該感測信號值高于該默認(rèn)值時，該控制單元107發(fā)出該第二控制信號。于本發(fā)明第一實施例中，該控制單元107是微處理器(Micro Compute Processor，簡稱MCU)。于一實施例中，該控 制單元107是數(shù)字信號處理器(digital signal processor，DSP)、中央處理單元(central processing unit, CPU)、可編禾呈邏輯組件(complex programmable logic device, CPLD)、 現(xiàn)場可編程門陣列(field programmable gate array, FPGA)或是系統(tǒng)單芯片(system on-chip, SOC)。于本實施例中，該默認(rèn)值是于出廠前，經(jīng)由實驗取得代表適合該光感測組件 接收的最低亮度數(shù)值，并且預(yù)先儲存于儲存媒體內(nèi)，例如是電子可擦寫可編程只讀存儲器 (Electrically Erasable，Programmable Read-Only Memory，簡稱EEEPR0M)或閃存(FLASH MEMORY)，于進(jìn)行比較的程序中，由該控制單元107讀出儲存于該儲存媒體內(nèi)的該默認(rèn)值。請再參閱圖3，藉以說明測距裝置在測量遠(yuǎn)距離目標(biāo)物時的光路情形。當(dāng)該測距裝 置被啟動，并進(jìn)行對目標(biāo)物測距的操作時，該光發(fā)射組件101會先發(fā)出該測量光ML，該目標(biāo) 物的表面被該測量光ML投射后，會將該測量光ML反射為該反射光RL，在經(jīng)過該會聚透鏡 103后，該反射光RL將會聚在該反射裝置104上。該反射裝置104此時定位在該第一位置， 并且該反射裝置104的該反射組件1042將該反射光RL反射，而將該反射光RL投射在該光 感測組件102上，以供該光感測組件102進(jìn)行感測，而該光感測組件102會依據(jù)所感測的該 反射光RL強度，對應(yīng)輸出該感測信號至該控制單元107。該控制單元107于接收到該感測 信號時，將該感測信號值與該默認(rèn)值進(jìn)行比較，因為此時的反射光RL大部份的被投射在該 光感測組件102上，因此該感測信號值將較高，并且高于該默認(rèn)值。值得一提的是，該測距 裝置于每次的測距操作時，例如按下測量按鈕，該控制單元107即產(chǎn)生并輸出該第一控制 信號至該第一電磁組件105，使該第一電磁組件105為激磁狀態(tài)，藉由激磁狀態(tài)所產(chǎn)生的磁 力，將該反射裝置104上的該導(dǎo)磁部1041吸住，使得該反射裝置104定位在該第一位置，因 此該反射裝置104會被預(yù)設(shè)定位在該第一位置，而該反射裝置104在該第一位置上時，該測 距裝置內(nèi)的該光感測組件102可以接收到在0. 3mm以上距離的目標(biāo)物所反射的反射光RL， 而該控制單元107依據(jù)該感測信號，計算出該目標(biāo)物的距離。請參閱圖4A，是本發(fā)明第一實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的光路示意 圖，用以說明測距裝置在測量近距離目標(biāo)物時的光路情形。當(dāng)隨著該目標(biāo)物的距離愈近時， 由該目標(biāo)物反射的該反射光RL入射到該會聚透鏡的入射角度(與該會聚透鏡103光軸的 夾角)將會愈大，因此，當(dāng)該目標(biāo)物距離小于預(yù)設(shè)的距離時，該反射裝置104反射該反射光 RL的反射角(與該反射裝置104的法線夾角)會愈小，使得反射的該反射光RL偏離該光感 測組件102，因而使得該控制單元107接收該光感測組件102輸出的該感測信號值會愈來 愈低。當(dāng)該感測信號值低于該默認(rèn)值時，該控制單元107無法依據(jù)該感測信號計算距離值。 因此，該控制單元107于該感測信號值低于該默認(rèn)值時，停止發(fā)出該第一控制信號，并發(fā)出 該第二控制信號。請參閱圖4B，是本發(fā)明第一實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的修正光路示 意圖，用以說明測距裝置在測量近距離目標(biāo)物時，藉由控制該反射裝置104的定位位置，以 改變光路的示意圖。當(dāng)該控制單元107停止發(fā)出該第一控制信號，并發(fā)出該第二控制信號 時，該第一電磁組件105為不激磁狀態(tài)且該第二電磁組件為激磁狀態(tài)，因此，該第二電磁組 件將該反射裝置104的導(dǎo)磁部1041吸住，使該反射裝置104定位在該第二位置。因為該反 射裝置104在該第二位置的傾斜角度較該第一位置的傾斜角度小，因此改變了該反射光RL入射該反射裝置104的反射角，藉此將該反射的光路修正至該光感測組件102的位置，使得該光感測組件102可以接收到大部份的反射光RL，此時由光感測組件102輸出的該感測信 號值會大于該默認(rèn)值，該控制單元107再依據(jù)該感測信號計算該目標(biāo)物的距離。請參閱圖5A，是本發(fā)明第二實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的光路示意 圖，與第一實施例相同的部份在此不再贅述，在本發(fā)明第二實施例的測距裝置的該定位模 塊106包括定位柱1061及拉伸彈性組件1062，其中該拉伸彈性組件1062是同時裝設(shè)于該 反射裝置104及該定位柱1061上。當(dāng)該測距裝置于進(jìn)行測距操作時，該控制單元107控制 該第一電磁組件105為激磁狀態(tài)，將該反射裝置104定位在該第一位置，此時該第一電磁組 件105所產(chǎn)生的磁力大于該拉伸彈性組件1062的拉力。因近距離目標(biāo)物測量時，該反射裝 置104反射的出射光路會遠(yuǎn)離該光感測組件102，因此該控制單元107接收的該感測信號值 會低于該默認(rèn)值。請參閱圖5B，是本發(fā)明第二實施例的測距裝置在測量近距離目標(biāo)物的修 正光路示意圖，當(dāng)該控制單元107接收的該感測信號值低于該默認(rèn)值時，該控制單元107停 止發(fā)出該第一控制信號，使該第一電磁組件105為不激磁狀態(tài)，因此該反射裝置104被該拉 伸彈性組件1062拉回，而定位在該第二位置，而達(dá)到控制該反射裝置104的傾斜角度，進(jìn)而 修正該反射光RL反射的光路。本發(fā)明雖以數(shù)個實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明的范圍，本技術(shù)領(lǐng)域 的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可做些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍 當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種測距裝置，其特征在于，包括反射裝置，用以反射反射光；第一電磁組件，用以控制該反射裝置定位在第一位置，包括激磁狀態(tài)及不激磁狀態(tài)，其中于該激磁狀態(tài)時，產(chǎn)生磁場作用區(qū)；定位模塊，用以控制該反射裝置定位在第二位置；以及控制單元，對應(yīng)感測信號控制該第一電磁組件為該激磁狀態(tài)或該不激磁狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的測距裝置，其特征在于，更包括光發(fā)射組件，用以對目標(biāo)物發(fā)射測量光；光感測組件，用以感測該目標(biāo)物反射該測量光的該反射光，并且對應(yīng)產(chǎn)生該感測信號。
3.如權(quán)利要求1所述的測距裝置，其特征在于，該反射裝置更包括導(dǎo)磁部及反射組件， 其中該導(dǎo)磁部位于磁場作用區(qū)。
4.如權(quán)利要求1所述的測距裝置，其特征在于，該定位模塊更包括第二電磁組件，包括激磁狀態(tài)及不激磁狀態(tài)，其中于該激磁狀態(tài)時，產(chǎn)生磁場作用區(qū)。
5.如權(quán)利要求1所述的測距裝置，其特征在于，該控制單元更包括當(dāng)該感測信號值小 于默認(rèn)值時，控制該第一電磁組件為該不激磁狀態(tài)。
6.如權(quán)利要求4所述的測距裝置，其特征在于，該控制單元更包括當(dāng)該感測信號值小 于該默認(rèn)值時，控制該第二電磁組件為該激磁狀態(tài)、當(dāng)該感測信號值高于該默認(rèn)值時，控制 該第一電磁組件為該激磁狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求1所述的測距裝置，其特征在于，該定位模塊更包括定位柱。
8.如權(quán)利要求7所述的測距裝置，其特征在于，該定位模塊更包括拉伸彈性組件，一端 裝設(shè)于該定位柱，另一端裝設(shè)于該反射裝置。
9.如權(quán)利要求1所述的測距裝置，其特征在于，更包括會聚透鏡，用以將該反射光會聚 在該反射裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測距裝置，包括反射裝置，用以反射反射光、第一電磁組件，用以控制該反射裝置定位在第一位置，包括激磁狀態(tài)及不激磁狀態(tài)，其中于該激磁狀態(tài)時，產(chǎn)生磁場作用區(qū)、定位模塊，用以控制該反射裝置定位在第二位置、以及控制單元，對應(yīng)感測信號控制該第一電磁組件為該激磁狀態(tài)或該不激磁狀態(tài)。本發(fā)明可以降低測距裝置的體積，且藉由自動調(diào)整光路達(dá)到測量遠(yuǎn)距離及近距離能力。
文檔編號G01S7/481GK101813777SQ20091000684
公開日2010年8月25日 申請日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者蔡宗岳, 賴建名 申請人:亞洲光學(xué)股份有限公司