光学测量设备和运载工具制造技术

公开了一种光学测量设备，包括：第一光源；光学元件，聚集从第一光源发出的光束；光照射器，将光束照射到目标上；以及光电检测器，检测光束的从目标穿过成像系统的反射光或散射光，光束被照射到目标上，其中，从第一光源到通过光学元件形成的第一光源第一共轭象的第一光路长度与从光电检测器到通过成像系统形成的光电检测器第二共轭象的第二光路长度至少在第一方向上不同。

【技术实现步骤摘要】
光学测量设备和运载工具
本专利技术涉及一种光学测量设备和安装该光学测量设备的运载工具。该光学测量设备检测目标是否存在，并测量从光学测量设备到该目标的距离。为了安全起见，该光学测量设备可用于工厂自动化(FA)，或者用于汽车用途。
技术介绍
检测目标是否存在并测量到该目标的距离的光学测量设备是已知的。作为光学测量设备的示例，可以考虑下面的设备。即，该设备通过一旋转多面镜使光束偏转而利用该光束扫描预定测量场。该设备通过使用相同的旋转多面镜连续地改变视角而利用光电检测器接收由处于测量场中的被测目标反射的光，因此，该设备测量出到扫描点的距离(例如，专利文件I (日本未审查专利出版物N0.Hl 1-304469))。在上述设备中，来自作为光源的半导体激光器的光束被光学兀件(发射器透镜)转换为平行光。还描述了通过使用成像装置(接收器透镜)将光束收窄到位敏器材(PSD，一种光电检测器)上。尽管未明确描述，但是其暗示了该PSD布置在接收器透镜的焦距位置处。S卩，在这些情况下，物点(光源或光电检测器)与透镜(发射器透镜或接收器透镜)之间的距离设定为透镜的焦距。该设定意味着能够在无限远处形成物点的共轭象。然而，在该情况下，在每个物点的角度空间(对于投射光学系统，作为光源的半导体激光器的发散角或发射器透镜的有效范围；对于接收光学系统，接收器透镜的有效范围)中，尤其在该设备附近，物点是模糊的，不能获得期望的分辨率。需要一种光学测量设备，其在设备附近具有较高的角分辨率。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，提供了一种光学测量设备，包括:第一光源；光学兀件，构造成聚集从第一光源发射的光束；光照射器，构造成将光束照射到目标上；以及光电检测器，构造成检测所述光束的从目标穿过成像系统的反射光或散射光，所述光束被照射到目标上，其中，从第一光源到通过光学元件形成的第一光源第一共轭象的第一光路长度与从光电检测器到通过成像系统形成的光电检测器第二共轭象的第二光路长度至少在第一方向上不同。根据公开的技术，光学测量设备可设置成在设备附近具有较高角分辨率。通过结合附图阅读下面的详细说明，能够更清楚地理解本专利技术的其它目的、特征和优点。【附图说明】图1A和IB是例示出根据一示例的光学测量设备的投射光学系统示意图；图2A和2B是例示出根据该示例的光学测量设备的接收光学系统的示意图；图3是例示出当考虑光源的发光区域时，光源的照射区域的图；图4A和4B是例示出当考虑光源的发光区域和耦合透镜的有效范围时，光源的照射区域的图；图5是例示出根据该示例的光学测量设备的接收光学系统的细节的示意图；图6A和6B是例示出根据一变型例的光学测量设备的投射光学系统的示意图；图7A和7B是例示出根据该变型例的光学测量设备的接收光学系统的示意图；图8A和SB是例示出根据另一示例的光学测量设备的投射光学系统的示意图；图9A和9B是例示出根据另一示例的光学测量设备的接收光学系统的示意图；图10是例示出根据另一示例的光学测量设备的投射光学系统的示意图；图11是例示出根据另一示例的光学测量设备的接收光学系统的示意图；图12是例示出根据另一示例的光学测量设备的投射光学系统的示意图；图13是例示出根据另一示例的光学测量设备的接收光学系统的示意图；以及图14是示意性地示出将根据另一示例的光学测量设备安装在运载工具上的状态的图。【具体实施方式】下文中，参考附图解释本专利技术的实施例。在这些附图中，相应的元件可由相同的标号表示，并可省略重复解释。在本应用中，光学测量设备包括例如向预定区域照射光线并基于反射光或散射光确定预定区域中是否存在目标的设备。而且，在本应用中，光学测量设备包括例如当确定了预定区域中存在一目标时，向该目标照射光线并基于反射光或散射光测量到该目标的距离的设备。< 示例 >图1A和IB是示出根据一示例的光学测量设备的投射光学系统的示意图。图1A示出在平行于XY-平面的方向上的横截面。图1B示出在平行于XZ-平面的方向上的横截面。图2A和2B是示出根据该示例的光学测量设备的接收光学系统的示意图。图2A示出在平行于XY-平面的方向上的横截面。图2B示出在平行于XZ-平面的方向上的横截面。参见图1A、1B、2A和2B，光学测量设备10包括光源11、耦合透镜12、反射镜13、旋镜14、反射镜15、成像透镜16和光电检测器17。在此，标号“100”表示目标的像面，其是检测目标。标号“110”表示检测区域。在图1A、1B、2A和2B中，坐标轴定义成:从旋镜14向检测区域110中心的轴线定义为X轴；与旋镜14进行光束扫描的方向平行的轴线定义为Y轴；以及旋镜14的旋转轴线的方向定义为Z轴。该坐标轴限定出三维正交坐标系(在其它附图中，坐标轴以相同的方式定义)。旋镜14(偏转器)使光束偏转和扫描的方向可指代为“主扫描方向”，垂直于该主扫描方向的方向可指代为“副扫描方向”。例如，对于光源11，可以使用固体光源，比如半导体激光器或发光二极管。在该示例中，半导体激光器用作光源11。在例示出使半导体激光器执行脉冲光发射的情况下进行了说明。耦合透镜12布置在光源11的下游。耦合透镜12可包括多个光学元件的组合。耦合透镜12具有聚集从光源11发出的光束(发散光)的功能。在该示例中，在耦合透镜12的主扫描方向上的焦距和在耦合透镜12的副扫描方向上的焦距(表示为焦距f\)是相同的。光源11的发光部分和耦合透镜12的第一主点之间的距离定义为U。在该示例中，耦合透镜12的主平面与光轴以直角交叉的点定义为第一主点。光源11和耦合透镜12布置成在主扫描方向上，使距离L1等于耦合透镜12的焦距f10S卩，耦合透镜12布置成使第一主点与光源11的发光部分以等于焦距的距离间隔开(光源11和耦合透镜12布置成在无限远处形成光源的共轭象)。在本说明书中，“等于”不仅指的是严格相等的情况，而且指的是约等于不会损失本应用预定效果的程度的情况。此外,在副扫描方向上,光源11和稱合透镜12布置成使光源11的发光部分和率禹合透镜12的第一主点之间的距离L1等于耦合透镜12的焦距f10即，耦合透镜12布置成使第一主点与光源11的发光部分以焦距间隔开(光源11和耦合透镜12布置成在无限远处形成光源11的共轭象)。S卩，在该示例中，耦合透镜12布置成使从光源11发出的发散光变成大致平行光。实际上，由于光源11 (半导体激光器)的发光区域的效果，穿过耦合透镜12的光变成发散光。随后详细描述这方面。穿过耦合透镜12的光到达反射镜13，因此，光的光路被反射镜13改变。然后，光到达旋镜14。在XY-平面上，到达反射镜13的光与被反射镜13反射的光之间的角度差可设定为例如约60度。旋镜14包括至少两个反射器(反射表面)。每个反射器均相对于旋转轴14ο倾斜地布置。反射器相对于旋转轴14ο以相应的不同角度倾斜。耦合透镜12是根据本专利技术实施例的光学元件的典型示例。光源11和耦合透镜12是根据本专利技术实施例的光照射器的典型示例。旋镜14是根据本专利技术实施例的偏转器的典型示例。在该示例中，旋镜14包括四个反射器14a、14b、14c和14d。相应的反射器14a、14b、14c和14d相对于旋转轴14ο的倾角设定成不同的角度。在该构造的情况下，由旋镜14本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光学测量设备，包括：第一光源；光学元件，构造成聚集从所述第一光源发出的光束；光照射器，构造成将所述光束照射到目标上；以及光电检测器，构造成检测所述光束的从所述目标穿过成像系统的反射光或散射光，所述光束照射到所述目标上，其中，从所述第一光源到通过所述光学元件形成的第一光源第一共轭象的第一光路长度与从所述光电检测器到通过所述成像系统形成的光电检测器第二共轭象的第二光路长度至少在第一方向上不同。

【技术特征摘要】
2012.08.06 JP 2012-174182;2013.07.01 JP 2013-13831.一种光学测量设备，包括: 第一光源； 光学元件，构造成聚集从所述第一光源发出的光束； 光照射器，构造成将所述光束照射到目标上；以及 光电检测器，构造成检测所述光束的从所述目标穿过成像系统的反射光或散射光，所述光束照射到所述目标上， 其中，从所述第一光源到通过所述光学元件形成的第一光源第一共轭象的第一光路长度与从所述光电检测器到通过所述成像系统形成的光电检测器第二共轭象的第二光路长度至少在第一方向上不同。2.如权利要求1所述的光学测量设备，还包括: 偏转器，构造成使穿过所述光学元件的所述光束偏转和扫描，其中所述偏转器布置在所述照射器的下游， 其中，当所述偏转器偏转和扫描的方向是主扫描方向时，并且当垂直于所述主扫描方向的方向是副扫描方向时，所述第一方向是所述主扫描方向和所述副扫描方向中的一个。3.如权利要求1或2所述的光学测量设备， 其中，所述光学元件至少在所述第一方向上具有第一主点和第一焦距，所述第一主点布置在与所述第一光源以所述第一焦距间隔开的第一位置处，并且 所述成...

【专利技术属性】
技术研发人员：仲村忠司，今井重明，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：