激光测距系统、装置、组合装置及方法与流程

本发明涉及光电测距领域，尤其涉及一种激光测距系统、装置、组合装置及方法。

背景技术：

主流的激光测距装置一般集成控制、显示、传感、通信功能，设备结构复杂，成本高。目前，移动终端如手机、平板等也开始与测距模块配合，应用于激光测距，这种测距模块一般采用相位法进行测距。

而通过相位法进行测距，要求发射激光并且接收到从目标物体表面反射回来的光信号，如果接收光信号太小会导致较大的测距误差甚至是不能测量。通常这类测距模块有一个较大的接收镜头，也使得整个测距模块的体积较大，而将移动终端应用于激光测距的本意是期望达到整个测量模块能够小型化甚至是微型化，这种矛盾使得目前的手机测距模块的应用难以推广。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本发明有必要提供一种操作简单并能够准确实现测距的激光测距系统、装置、组合装置，以及激光测距方法。

一种激光测距系统，包括：

激光发射模块，用于向待测物发射激光；

拍摄模块，用于拍摄激光在待测物形成的光斑图像；以及，

测距模块，用于获取所发射激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑的最大直径d，并根据待测距离L＝d/θ得到待测距离L。

优选地，所述光斑的最大直径d＝m*P*θ/FOV*cosɑ，其中，θ为激光的最大发散角，FOV为拍摄模块的水平视场角，ɑ为光斑最大扩散方向与水平方向的夹角，P为拍摄模块的水平像素，m为拍摄模块的放大倍数。

优选地，还包括标定模块，用于标定激光的最大发散角θ。

优选地，所述最大发散角θ根据公式θ＝θ₁L₁/L₀得到，其中，L₀为标准靶位，θ₁为激光在标准靶位的发散角，L₁为系统与标准靶位之间的距离。

一种激光测距装置，用于与移动终端配合使用进行测距，移动终端用于拍摄激光形成的光斑，所述激光测距装置包括：

激光发射模块，用于向待测物发射激光；

通信模块，用于与移动终端进行通信；以及，

测距模块，用于获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑图像的最大直径d，并根据待测距离L＝d/θ得到待测距离L。

优选地，所述光斑的最大直径d＝m*P*θ/FOV*cosɑ，其中，θ为激光的最大发散角，FOV为所述移动终端的拍摄装置的水平视场角，ɑ为光斑最大扩散方向与水平方向的夹角，P为所述移动终端的拍摄装置的水平像素，m为所述移动终端的拍摄装置的放大倍数。

优选地，所述通信模块包括：

USB通信单元，用于通过USB接口协议与所述移动终端连接；及/或，

Lightning通信单元，用于通过Lightning接口协议与所述移动终端连接；及/或，

蓝牙通信单元，用于通过蓝牙通信协议与所述移动终端连接；及/或，

WI-FI通信单元，用于通过WI-FI通信协议与所述移动终端连接；及/或，

音频通信单元，用于通过音频接口协议与所述移动终端连接。

优选地，还包括标定模块，用于标定激光的最大发散角θ。

优选地，所述最大发散角θ根据公式θ＝θ₁L₁/L₀得到，其中，L₀为标准靶位，θ₁为激光在标准靶位的发散角，L₁为系统与标准靶位之间的距离。

一种激光测距组合装置，包括如上述的激光测距装置及移动终端，所述移动终端用于拍摄激光所形成的光斑，所述通信模块通过USB接口协议、Lightning接口协议、音频接口协议、蓝牙通信协议、WI-FI通信协议中的至少一种与所述移动终端连接。

优选地，所述移动终端通过音频接口为所述激光测距装置供电。

一种激光测距方法，包括以下步骤：

向待测物发射激光；

拍摄激光在待测物形成的光斑；

获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑图像的最大直径d，并根据待测距离L＝d/θ得到待测距离L。

优选地，所述光斑的最大直径d＝m*P*θ/FOV*cosɑ，其中，θ为激光的最大发散角，FOV为拍摄装置的水平视场角，ɑ为光斑最大扩散方向与水平方向的夹角，P为所述拍摄装置的水平像素，m为拍摄装置的放大倍数。

优选地，激光测距方法还包括：

标定激光的最大发散角θ。

优选地，所述最大发散角θ根据公式θ＝θ₁L₁/L₀得到，其中，L₀为标准靶位，θ₁为激光在标准靶位的发散角，L₁为系统与标准靶位之间的距离。

本发明通过获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑的最大直径d，根据公式L＝d/θ，能够快速地获得待测距离，操作简单，准确性高，提高了测距效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的一种激光测距系统的结构图；

图2是本发明激光测距原理示意图；

图3是本发明第二实施例提供的另一种激光测距系统的结构图；

图4是本发明第三实施例提供的一种激光测距组合装置的结构图；

图5是第四实施例提供的另一种激光测距组合装置的结构图；

图6是本发明第五实施例提供的一种激光测距方法的流程图；

图7是本发明第六实施例提供的另一种激光测距方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参看图1，本发明的第一实施例提供一种激光测距系统100，包括：

激光发射模块10，用于向待测物发射激光；

拍摄模块20，用于拍摄激光在待测物形成的光斑图像；以及，

测距模块30，用于获取所发射激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑的最大直径d，并根据待测距离L＝d/θ得到待测距离L。

请参看图2，激光测距的原理示意图，其中，激光从O点发出，最大发散角为θ，光斑的最大直径为d，对于实际距离L，有L＝(d/2)/tan(θ/2)。对于小角度(θ≤0.1745，对应10°)，tanθ＝θ，误差不超过1％，因此可以通过公式L＝d/θ得到待测距离。

其中，所述光斑的最大直径d＝m*P*θ/FOV*cosɑ，其中，θ为激光的最大发散角，FOV为拍摄模块20的水平视场角，ɑ为光斑最大扩散方向与水平方向的夹角，P为拍摄模块20的水平像素，m为拍摄模块20的放大倍数。

本实施例通过测距模块10获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑的最大直径d，根据公式L＝d/θ，能够简单快速地获得待测距离，提高了测距效率。

请参看图3，基于本发明第一实施例的第二实施例，系统还包括标定模块40，用于标定激光的最大发散角θ。

具体地，所述最大发散角θ根据公式θ＝θ₁L₁/L₀得到，其中，L₀为标准靶位，θ₁为激光在标准靶位的发散角，L₁为系统与标准靶位之间的距离。

本实施例根据已知的系统与标准靶位的距离，计算得到激光的最大发散角θ，并对系统进行标定，提高了测距的准确性。

请参看图4，本发明第三实施例提供的一种激光测距装置200，用于与移动110例如手机、平板电脑等配合使用进行测距，组成激光测距组合装置。本发明中，所述移动终端110为手机。所述激光测距装置100用于通过激光进行测距，所述移动终端110用于拍摄激光在待测物形成的光斑图像，以及显示光斑图像及测距结果并保存为图片。

所述激光测距装置200包括：

激光发射模块201，用于向待测物发射激光；

通信模块202，用于与移动终端110进行通信；以及，

测距模块203，用于获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑图像的最大直径d，并根据待测距离L＝d/θ得到待测距离L。

其中，所述光斑的最大直径d＝m*P*θ/FOV*cosɑ，其中，θ为激光的最大发散角，FOV为所述移动终端的拍摄装置的水平视场角，ɑ为光斑最大扩散方向与水平方向的夹角，P为所述移动终端的拍摄装置的水平像素，m为所述移动终端的拍摄装置的放大倍数。

进一步地，所述通信模块202包括：

USB通信单元，用于通过USB接口协议与所述移动终端110连接；及/或，

Lightning通信单元，用于通过Lightning接口协议与所述移动终端110连接；及/或，

蓝牙通信单元，用于通过蓝牙通信协议与所述移动终端110连接；及/或，

WI-FI通信单元，用于通过WI-FI通信协议与所述移动终端110连接；及/或，

音频通信单元，用于通过音频接口协议与所述移动终端110连接。

另一实施例中，所述移动终端110通过音频接口为激光测距装置200供电。

本实施例通过测距模块10获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑的最大直径d，根据公式L＝d/θ，能够简单快速地获得待测距离，提高了测距效率。

请参看图5，基于本发明第三实施例的第四实施例，激光测距装置200还包括标定模块40，用于标定激光的最大发散角θ。

具体地，所述最大发散角θ根据公式θ＝θ₁L₁/L₀得到，其中，L₀为标准靶位，θ₁为激光在标准靶位的发散角，L₁为系统与标准靶位之间的距离。

本实施例根据已知的系统与标准靶位的距离，计算得到激光的最大发散角θ，并对系统进行标定，提高了测距的准确性。

请参看图6，本发明的第五实施例提供了一种激光测距方法，包括以下步骤：

步骤S100、向待测物发射激光；

步骤S200、拍摄激光在待测物形成的光斑；

步骤S300、获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑图像的最大直径d，并根据待测距离L＝d/θ得到待测距离L。

其中，所述光斑的最大直径d＝m*P*θ/FOV*cosɑ，其中，θ为激光的最大发散角，FOV为拍摄装置的水平视场角，ɑ为光斑最大扩散方向与水平方向的夹角，P为所述拍摄装置的水平像素，m为拍摄装置的放大倍数。

本实施例通过测距模块10获取激光的最大发散角θ，以及激光所形成光斑的最大直径d，根据公式L＝d/θ，能够简单快速地获得待测距离，提高了测距效率。

请参看图7，基于第五实施例的第六实施例，激光测距方法在还包括：

步骤S400、标定激光的最大发散角θ。

具体地，所述最大发散角θ根据公式θ＝θ₁L₁/L₀得到，其中，L₀为标准靶位，θ₁为激光在标准靶位的发散角，L₁为系统与标准靶位之间的距离。

本实施例根据已知的系统与标准靶位的距离，计算得到激光的最大发散角θ，并对系统进行标定，提高了测距的准确性。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。