一种光学测距装置的制作方法

技术领域

本实用新型涉及雷达测量技术领域，尤其涉及一种光学测距装置。

背景技术：

光学扫描测距装置是一种使用准直光束，通过飞行时间（Time of Flight，简称为TOF）、三角测量法等方法进行非接触式扫描测距的设备。目前，通常的光学扫描测距装置包括：光发射模块、光学镜头、接收并处理信号的芯片。光发射模块发出光束，光学镜头位于光发射模块的光路上，经过准直的光束发射到被测物体表面，遇到障碍物后光束被反射到接收芯片上，接收芯片通过测量发射到接收之间的时间、相位差、已知光速，即可求出被测物体到装置的距离。这类装置将用于测距的光发射模块、光学透镜、光接收模块等部件安装在一可连续旋转的平台上实现准直光束的扫描，通过电机旋转可以得到一周360度的环境距离信号，旋转部件和固定部件之间通过导电滑环供电并传输数据；或者也可以固定安装在运动的上位机上，随上位机的前进、后退或转向探测其对应测距区域的障碍物，上述两种模式目前广泛应用于机器人环境扫描、规划路径、避障导航、安防检测等。

现有的光学扫描测距装置在结构设置时，为了减小装置的占用空间，发射光束和接收光束往往会混杂有部分背景光，或着发射光束和接收光束在光学扫描测距装置内部发射干涉和串扰，影响测试的精准度。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种光学测距装置，通过在光学测距装置内将发射光束和接收光束隔开，以及将发射光束和接收光束与外界光隔开，减少了发射光束和接收光束在测量时的互相干扰和外界干扰，解决了现有技术中测试噪音较高的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种光学测距装置，包括：

包括：发射模块、接收模块和计算模块，发射光束自所述发射模块发出，至少部分发射光束经测试目标反射后作为反射光束进入接收模块，所述计算模块根据接收模块所传输的信号计算出所述光学测距装置与测距目标的测量距离或测量光强；

所述发射光束在光线测距装置内通过发射光腔射出，所述反射光束在光线测距装置内通过接收光腔射入，所述发射光束和反射光束在光线测距装置内隔开；所述发射模块和接收模块设置在同一个PCB板上，所述发射光束在发射光腔和所述PCB板连接处与外界光隔开，所述接收光束在接收光腔和所述PCB板连接处与外界光隔开。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射光腔和接收光腔分别为独立的腔室；或者，所述发射光腔和接收光腔共用一个腔室，通过隔光板避光隔开。

作为本技术方案的优选方案之一，所述隔光板由柔性隔光材料制成，且抵接在所述PCB上；或者，所述隔光板由硬性隔光材料制成，由硬性隔光材料制成的所述隔光板通过第一隔光棉抵接在所述PCB板上。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射光腔和/或接收光腔在与所述PCB板通过超声波或热熔方式焊接；或者，所述发射光腔和/或接收光腔与所述PCB板通过隔光胶或第二隔光棉连接。

作为本技术方案的优选方案之一，所述反射光腔和接收光腔与所述PCB板之间分别通过定位孔柱结构进行定位。

作为本技术方案的优选方案之一，所述PCB板上对应发射光腔和接收光腔分别开设有定位孔，所述发射光腔和接收光腔设置在外壳内部，所述外壳内壁上开设有与定位孔相匹配的定位柱。

作为本技术方案的优选方案之一，还包括设置在PCB板上的散热装置。

作为本技术方案的优选方案之一，所述散热装置包括散热板和连接在散热板和PCB板之间的绝缘导热引脚或绝缘导热胶层，所述散热板贴设在PCB板上或者设置在光学测距装置的壳体外部。

作为本技术方案的优选方案之一，所述散热板为铝板或石墨烯板。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射模块包括发射光源和驱动发射光源发出光束的驱动电路，所述发射光源可以是激光或LED光源，优选的，所述发射光源为LED灯；所述接收模块包括感光芯片，所述计算模块包括根据感光芯片所传输的信号计算出测量距离或测量光强的计算电路。

作为本技术方案的优选方案之一，所述感光芯片的外侧还设置有带通滤光片。

作为本技术方案的优选方案之一，发射光路上还设置有用于会聚发射光束的发射透镜或发射透镜组，所述发射透镜设置在发射光腔的出射口上；接收光路上设置有用于会聚接收光束的接收透镜或接收透镜组，所述接收透镜设置在接收光腔的接收口上。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射光腔在出射口向光学测距装置外部延伸有出射遮光筒；所述接收光腔在接收口向光学测距装置外部延伸有接收遮光筒。

作为本技术方案的优选方案之一，所述出射遮光筒上设置有用于安装发射透镜的第一环形台，所述出射遮光筒的内侧壁上设置有第一点胶通道；所述接收遮光筒上设置有用于安装接收透镜的第二环形台， 所述接收遮光筒的内侧壁上设置有第二点胶通道。

作为本技术方案的优选方案之一，所述发射光腔的出射口和和接收光腔的接收口上还设置有高通滤光装置或带通滤光装置。

有益效果：通过在光学测距装置内将发射光束和接收光束隔开，和将发射光束和接收光束与外界光隔开，减少了发射光束和接收光束在测量时的互相干扰和外界干扰，降低了测试噪音，提高了测试精准度，提高了测试效率。所述散热装置的设置，提高光学测距装置的运行稳定性和测量准确性。

附图说明

图1是本实用新型实施例1提供的光学测距装置的结构示意图一。

图2是本实用新型实施例1提供的光学测距装置的结构示意图二。

图中：1、外壳；2、PCB板；3、隔光棉；4、隔光板；5、出射遮光筒；6、接收遮光筒； 11、发射光腔；12、接收光腔；13、定位柱；21、感光芯片；22、发射光源；23、带通滤光片；24、定位孔；51、发射透镜；61、接收透镜。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

一种光学测距装置，如图1-2所示，包括：发射模块、接收模块和计算模块，发射光束自所述发射模块发出，至少部分发射光束经测试目标反射后作为反射光束进入接收模块，所述计算模块根据接收模块所传输的信号计算出所述光学测距装置与测距目标的测量距离或测量光强；

所述发射光束在光线测距装置内通过发射光腔11射出，所述反射光束在光线测距装置内通过接收光腔12射入，所述发射光束和反射光束在光线测距装置内隔开；所述发射模块和接收模块设置在同一个PCB板2上，所述发射光束在发射光腔11和所述PCB板2连接处与外界光隔开，所述接收光束在接收光腔12和所述PCB板2连接处与外界光隔开。

所述发射模块包括发射光源22和驱动发射光源22发出发射光束的驱动电路，，所述发射光源可以是激光或LED光源，优选的，所述发射光源22为LED灯。所述测距模块包括感光芯片21，所述计算模块包括根据感光芯片21所传输的信号计算出测量距离或测量光强的计算电路。所述LED灯发出的红外光线的主波长在850nm，所述感光芯片21的外侧还设置有带通滤光片23，所述带通滤光片23仅容许850±30nm的光通过。

通过在光学测距装置内将发射光束和接收光束隔开，和将发射光束和接收光束与外界光隔开，减少了发射光束和接收光束在测量时的互相干扰和外界干扰，降低了测试噪音，提高了测试精准度，提高了测试效率。

所述发射光腔11和接收光腔12共用一个腔室，所述腔室设置在所述光学测距装置的外壳1内，所述腔室通过隔光板4避光隔开分别对应发射模块和接收模块形成发射光腔11和接收光腔12，所述发射光腔11和接收光腔12可以是圆筒结构、方筒结构或圆锥筒结构的一种或几种的组合，所述PCB板2通过螺钉固定在所述发射光腔11和接收光腔12上。

为了保持发射光腔11和接收光腔12与所述PCB板2紧密贴合，将光腔外部的光线屏蔽在光腔之外，所述发射光腔11和接收光腔12与所述PCB板2通过超声波或热熔方式焊接；或者优选的，所述发射光腔11和接收光腔12与所述PCB板2通过隔光胶或第二隔光棉连接。

进一步的，为了保持发射光腔11和接收光腔12的间隔处与PCB板2紧密的贴合，所述隔光板4由柔性隔光材料制成，且抵接在所述PCB上；优选的，为了组装的方便和结构尺寸精准度的控制，所述隔光板4由硬性隔光材料制成，由硬性隔光材料制成的所述隔光板4通过第一隔光棉3抵接在所述PCB板2上。所述第一隔光棉3和第二隔光棉优选为泡棉。

为了安装的便利性和准确性，所述反射光腔和接收光腔12与所述PCB板2之间分别通过定位孔柱结构进行定位。所述定位孔柱结构包括定位孔24和与定位孔24相对应的定位柱13，定位孔24可以设置在光腔上也可以设置在PCB板2上。

优选的，为了加工方便，所述PCB板2上对应发射光腔11和接收光腔12分别开设有定位孔24，所述发射光腔11和接收光腔12设置在外壳1内部，所述外壳1内壁上开设有与定位孔24相匹配的定位柱13。

为了进一步的适应PCB板2的集成化和小型化，提高光学测距装置的运行稳定性和测量准确性，所述光学测距装置还包括设置在PCB板2上的散热装置。所述散热装置可以设置在光学测距装置的内部，也可以设置在光学测距装置的外部。当所述散热装置设置在所述光学测距装置内部时，所述光学测距装置包括散热板和连接在散热板和PCB板2之间的绝缘导热胶层，所述绝缘导热胶层可以全部或者仅针对PCB板2上焊接的发热元件设置。

为了适应光学测距装置集中化体积减小化的需求，优选的，所述散热装置设置在光学测距装置的外部。所述散热装置包括散热板和连接在散热板和PCB板2之间的绝缘导热引脚，所述绝缘导热引脚将光学测距装置中的热量引出，通过散热板散出，所述散热板可以是单独的散热板，也可以和所述光学测距装置相连接的上位机共用一个散热板。优选的，所述散热板为铝板或石墨烯板。

为了进一步的提高自光学测距装置发出的发射光束的准直度，发射光路上还设置有用于会聚发射光束的发射透镜51或发射透镜组，优选的，所述发射透镜51设置在发射光腔11的出射口上。

优选的，所述发射透镜组包括密封连接在所述LED灯的灯头外部的内会聚透镜或TR透镜以及设置在发射光腔11的出射口上的外会聚透镜。也就是LED灯被TR透镜封装在灯头内，LED灯发出的光束经过会聚透镜或TR透镜后会聚并发出，提高了发射光源22的强度和准直度。发射光腔11的出射口上的外会聚透镜进一步将发射光束在出射时进行会聚。

为了进一步提高光学测距装置所接收到的光束的准直度和/或光强，所述接收光路上设置有用于会聚接收光束的接收透镜61或接收透镜组，所述接收透镜61设置在接收光腔12的接收口上。

优选的，所述接收透镜组包括内接收透镜61和外接收透镜61，所述内接收透镜61设置在位于感光芯片21和接收口之间的接收光路上，所述外接收透镜61设置在接收口上。

优选的，所述发射光腔的出射口和接收光腔的接收口上还设置有高通滤光装置或带通滤光装置。所述带通滤光装置可以是带通滤光片或带通滤波膜，所述带通滤光装置仅容许主波长在850±30nm的光通过；所述高通滤光装置可以是高通滤光片或高通滤光膜，所述高通滤光装置仅容许主波长站在700nm以上的光通过。优选的，所述高通滤光装置或带通滤光装置以镀膜的形式设置在发射透镜51和接收透镜61的外表面上，简化了所述光学测距装置的结构，减少了空间占用，降低了生产成本。

为了避免外部环境对发射透镜51和接收透镜61的影响，降低雨水粉尘的附着，所述发射光腔11在出射口向光学测距装置外部延伸有出射遮光筒51；所述接收光腔12在接收口向光学测距装置外部延伸有接收遮光筒61。优选的，所述出射遮光筒51上设置有用于安装发射透镜51的第一环形台，所述出射遮光筒51的内侧壁上设置有第一点胶通道；所述发射透镜51通过点胶粘贴在第一环形台上；所述接收遮光筒61上设置有用于安装接收透镜61的第二环形台， 所述接收遮光筒61的内侧壁上设置有第二点胶通道，所述接收透镜61通过点胶粘贴在第二环形台上。

优选的，所述出射遮光筒51和/或接收遮光筒61的外部可拆卸的连接有防尘盖，以备所述光学测距装置不工作时，发射透镜51和接收透镜61得到完全的保护。

实施例2

与实施例1不同的是，所述发射光腔11和接收光腔12分别为独立的腔室；所述发射光腔11和接收光腔12可以一体成型，也可以是相互独立，分别安装。优选的，所述发射光腔11和接收光腔12一体成型，简化了所述发射光腔11和结构光腔与所述PCB板2的安装程序，减少了定位孔柱结构的设置数量，组装更为准确便利。

综上所述，通过在光学测距装置内将发射光束和接收光束隔开，和将发射光束和接收光束与外界光隔开，减少了发射光束和接收光束在测量时的互相干扰和外界干扰，降低了测试噪音，提高了测试精准度，提高了测试效率。所述散热装置的设置，提高光学测距装置的运行稳定性和测量准确性。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。