[发明专利]一种光学透镜、光学测距装置及测距方法、测距系统

说明书

技术领域

本申请涉及一种小型光学测距装置，尤其涉及一种基于飞行时间法（Time of Flight，简称TOF）的小型光学测距装置，以及一种光学透镜、一种测距系统。

背景技术

现有技术中，最常见的光学测距方法为三角测距法，主要采用激光光源发出探测光。在采用激光光源的三角测距方法或者采用单点光源的飞行时间方法测距中，在探测复杂物体，比如草丛等物体，由于激光光源或者单点光源的高准直性，用于低空飞行器探测自身与地面的高度时，测距结果会产生很大波动。

另外，在现有的光学测距方法中，发出的探测光光束通常与接收装置所接收的返回光束不在同一光轴上，并且，发出的探测光光束通常为接近准直的光束，这样的结构会导致当障碍物与测距装置的距离很近时，接收装置视场角内的障碍物不能被探测光束照射到，会出现探测盲区，从而使得测距装置对近距离内的障碍物测距不准确或者无法探测到。

发明内容

针对现有技术存在的不足：光学测距装置近距离存在探测盲区，根据本申请的一个方面，提供了一种光学透镜，一种小型光学测距装置及测距方法，一种测距系统。

本申请所涉及的一种小型光学测距装置，包括红外光发射模块、接收模块、信号处理与控制模块，其中，信号处理与控制模块分别与红外光发射模块和接收模块相连接，红外光发射模块发射红外探测光，遇到物体被反射，接收模块接收被物体反射的红外探测光，将光信号转换为电信号，信号处理与控制模块基于飞行时间法计算所述小型光学测距装置与物体之间的距离，在红外光发射模块发出的红外探测光光路上，设置有TIR透镜，所述TIR透镜具有导光结构，所述导光结构为一凹槽，该凹槽位于TIR透镜的出光面靠近接收模块一侧的位置。

进一步地，所述凹槽在TIR透镜的出光面表面形成为直条形状的凹槽。

进一步地，所述直条形状的凹槽垂直于接收模块接收视场光轴与TIR透镜光轴共同所在的平面。

本申请的其中一个方面，所述凹槽在TIR透镜的出光面表面形成为弧形形状的凹槽。

本申请的其中一个方面，所述凹槽在TIR透镜的出光面表面形成为圆弧形状的凹槽。

本申请的其中一个方面，所述弧形形状的凹槽或者圆弧形状的凹槽，以接收模块接收视场光轴与TIR透镜光轴共同所在的平面呈几何对称。

本申请的其中一个方面，所述凹槽的凹陷面为弧面、四分之一圆柱面或者为斜平面。

本申请的其中一个方面，所述直条形状的凹槽的深度以TIR透镜的圆心向接收模块方向依次变浅，所述直条形状的凹槽的靠近TIR透镜圆心侧为一直面，所述直面与TIR透镜的出光面垂直。

本申请的其中一个方面，所述弧形形状或者圆弧形形状的凹槽的深度以TIR透镜的圆心为中心向外方向依次变浅，所述弧形形状或者圆弧形形状的凹槽的靠近TIR透镜圆心侧为一直面，所述直面与TIR透镜的出光面垂直。

根据本申请的另一方面，提供了一种光学透镜，一种TIR透镜，所述TIR透镜具有导光结构，所述导光结构为一凹槽，该凹槽位于TIR透镜的出光面，所述凹槽在TIR透镜的出光面表面形成为直条形状的凹槽或者弧形形状的凹槽。

进一步地，所述凹槽在TIR透镜的出光面表面形成为圆弧形状的凹槽。

本申请的其中一个方面，所述凹槽的凹陷面为弧面、四分之一圆柱面或者为斜平面。

本申请的其中一个方面，所述直条形状的凹槽的深度以TIR透镜的圆心向所述直条形状凹槽的垂直方向依次变浅，所述直条形状的凹槽的靠近TIR透镜圆心侧为一直面，所述直面与TIR透镜的出光面垂直。

本申请的其中一个方面，所述弧形形状或者圆弧形形状的凹槽的深度以TIR透镜的圆心为中心向外方向依次变浅，所述弧形形状或者圆弧形形状的凹槽的靠近TIR透镜圆心侧为一直面，所述直面与TIR透镜的出光面垂直。

根据本申请的另一方面，提供了一种测距系统，所述测距系统包括装置主体和以上之一所述的小型光学测距装置，所述小型光学测距装置固定于装置主体之上，用于探测装置主体与周围环境中物体之间的距离。

进一步地，所述装置主体为移动服务机器人、扫地机器人、或飞行器。

本申请的其中一个方面，所述装置主体为飞行器，所述小型光学测距装置设置于飞行器的下方，并且与飞行器中的飞行控制模块相连接，所述小型光学测距装置测量自身与地面间的高度，将高度数据传输给飞行器的飞行控制模块，飞行控制模块控制飞行器的飞行高度。