專利名稱：光學(xué)測距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)測距裝置，特別是關(guān)于可同時獲得目標(biāo)物影像的光學(xué)測距裝置。
背景技術(shù)：
圖1概要顯示一種已知的光學(xué)測距裝置，其已揭露于美國專利第6,441,887號。此光學(xué)測距裝置1具有一發(fā)射系統(tǒng)2、一望遠系統(tǒng)3與一接收系統(tǒng)4。參考圖1，當(dāng)發(fā)射組件2通過望遠系統(tǒng)3朝向目標(biāo)物發(fā)射一光束后，目標(biāo)物反射此光束，接著，反射的光束進入此接收系統(tǒng)4。
然而，此種光學(xué)測距裝置無法擷取目標(biāo)物的影像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，即在提供一種光學(xué)測距裝置，并且此光學(xué)測距裝置可同時擷取目標(biāo)物的影像。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明所提供的光學(xué)測距裝置，包括一發(fā)射/接收光學(xué)系，朝向目標(biāo)物發(fā)射一脈沖訊號，并接收該目標(biāo)物反射的該脈沖訊號；以及一望遠/影像擷取系，用以觀看該目標(biāo)物，并拍攝該目標(biāo)物的影像。
發(fā)射/接收光學(xué)系具有一發(fā)射組件且對一目標(biāo)物發(fā)射脈沖訊號即脈沖光束，接著目標(biāo)物反射的脈沖光束通過該發(fā)射組件被一光電感測組件接收。望遠/影像擷取是用以觀測該目標(biāo)物的影像，并且擷取該目標(biāo)物的影像。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明之另一光學(xué)測距裝置包括一發(fā)射光學(xué)系、一接收光學(xué)系及一影像擷取器。發(fā)射光學(xué)系對一目標(biāo)物發(fā)射脈沖光束，并且該目標(biāo)物反射脈沖光束至接收光學(xué)系，同時，目標(biāo)物的影像光束亦進入接收光學(xué)系中。于接收光學(xué)系中，利用一分光組件將影像光束及反射脈沖光束分離，使得反射脈沖光束通過一光電感測組件接收以及影像光束進入影像擷取器。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明之再一光學(xué)測距裝置包括一發(fā)射光學(xué)系、一接收光學(xué)系及一影像擷取器。發(fā)射光學(xué)系對一目標(biāo)物發(fā)射脈沖光束，并且該目標(biāo)物反射脈沖光束至接收光學(xué)系，同時，目標(biāo)物的影像光束進入發(fā)射光學(xué)系中。于發(fā)射光學(xué)系中，利用一分光組件將影像光束及脈沖光束分離，使得脈沖光束通過一半導(dǎo)體發(fā)光組件發(fā)射以及影像光束進入影像擷取器。
本發(fā)明之一特征在于發(fā)射/接收光學(xué)系利用一分光組件共享一對物鏡，以及望遠/影像擷取系利用另一分光組件共享另一對物鏡。
本發(fā)明之另一特征在于接收光學(xué)系與影像擷取器利用一分光組件共享一對物鏡。
本發(fā)明之再一特征在于發(fā)射光學(xué)系與影像擷取器利用一分光組件共享一對物鏡。
本發(fā)明的有益效果在于其不僅可以測量目標(biāo)物的距離，同時可以獲得目標(biāo)物的影像。


圖1概要顯示一種已知的光學(xué)測距裝置，其已揭露于美國專利第6,441,887號；圖2概要顯示本發(fā)明第一實施例的光學(xué)測距裝置；圖3概要顯示本發(fā)明第二實施例的光學(xué)測距裝置；圖4概要顯示第二實施例另一型態(tài)的光學(xué)測距裝置；圖5概要顯示本發(fā)明第三實施例的光學(xué)測距裝置；圖6概要顯示第三實施例另一型態(tài)的光學(xué)測距裝置；圖7至圖9概要顯示一顯示組件，其設(shè)置于本發(fā)明的光學(xué)測距裝置。
圖中主要組件代表符號簡單說明1-光學(xué)測距裝置113-半導(dǎo)體發(fā)光組件2-發(fā)射系統(tǒng)114-光電感測組件3-望遠系統(tǒng)121-第二對物鏡組4-接收系統(tǒng)122-第二分光組件10-光學(xué)測距裝置 123-接目鏡組11-發(fā)射/接收光學(xué)系124-影像擷取單元12-望遠/影像擷取系1241-成像透鏡組111-第一對物鏡組 1242-影像感測組件112-第一分光組件 20-光學(xué)測距裝置
21-發(fā)射/望遠光學(xué)系313-半導(dǎo)體發(fā)光組件22-接收/影像擷取系314-影像感測單元211-第一對物鏡組 321-第二對物鏡組212-第一分光組件 322-光電感測組件213-半導(dǎo)體發(fā)光組件30’-光學(xué)測距裝置214-接目鏡組 31’-接收/影像擷取系221-第二對物鏡組 32’-發(fā)射光學(xué)系222-第二分光組件 311’-第一對物鏡組223-光電感測組件 312’-第一分光組件224-影像擷取單元 313’-半導(dǎo)體發(fā)光組件2241-成像透鏡組 314’-影像感測單元2242-影像感測組件 321’-第二對物鏡組20’-光學(xué)測距裝置 322’-光電感測組件21’-接收/望遠光學(xué)系 40-顯示組件22’-發(fā)射/影像擷取系211’-第一對物鏡組212’-第一分光組件213’-半導(dǎo)體發(fā)光組件214’-接目鏡組221’-第二對物鏡組222’-第二分光組件223’-光電感測組件224’-影像擷取單元2241’-成像透鏡組2242’-影像感測組件30-光學(xué)測距裝置31-發(fā)射/影像擷取系32-接收光學(xué)系311-第一對物鏡組312-第一分光組件
具體實施例方式
第一實施例圖2概要顯示本發(fā)明第一實施例的光學(xué)測距裝置。此光學(xué)測距裝置10包括一發(fā)射/接收光學(xué)系11與一望遠/影像擷取系12。如圖2所示，發(fā)射/接收光學(xué)系11具有一第一對物鏡組111、一第一分光組件112、一發(fā)射組件及一接收組件，該發(fā)射組件為一半導(dǎo)體發(fā)光組件113，該接收組件為一光電感測組件114。半導(dǎo)體發(fā)光組件113可為一半導(dǎo)體雷射或一發(fā)光二極管；光電感測組件114可使用一崩潰光電檢知器(APD)。望遠/影像擷取系12具有一第二對物鏡組121、一第二分光組件122、一接目鏡組123及一影像擷取單元124。影像擷取單元124更包括一成像透鏡組1241及一影像感測組件1242，其中影像感測組件1242可為一CCD或一CMOS等。
參考圖2，于發(fā)射/接收光學(xué)系11中，半導(dǎo)體發(fā)光組件113發(fā)射脈沖光束；例如，使用一雷射二極管發(fā)射一905nm的紅外脈沖光束。脈沖光束經(jīng)由第一分光組件112反射，并經(jīng)由第一對物鏡111準(zhǔn)直后朝向目標(biāo)物行進。第一分光組件112可為一棱鏡或一濾光片；并且使50％的脈沖光束反射及50％的脈沖光束穿透。接著，目標(biāo)物反射此脈沖光束，因此部分反射的脈沖光束將再通過第一對物鏡111而進入發(fā)射/接收光學(xué)系11。接著，反射的脈沖光束通過第一分光組件112，最后通過光電感測組件114接收。之后，利用一電路根據(jù)脈沖光束計算出目標(biāo)物與測距裝置之間的距離。
參考圖2，目標(biāo)物的影像光束將經(jīng)由第二對物鏡組121進入望遠/影像擷取系12；接著，影像光束通過第二分光組件122劃分成第一影像光束及第二影像光束。第一影像光束被上述影像感測組件1242接收，而獲得目標(biāo)物的影像。此外，第二影像光束經(jīng)由接目鏡組123成像于使用者的眼睛。
于本發(fā)明的第一實施例中，通過望遠/影像擷取系12觀測目標(biāo)物及拍攝目標(biāo)物的影像是完全相同的。然而，只有約50％的影像光束通過影像感測組件接收。此外，脈沖光束經(jīng)由第一分光組件兩次作用，將損失75％以上的能量。
第二實施例圖3概要顯示本發(fā)明的第二實施例的光學(xué)測距裝置。此光學(xué)測距裝置20包括一發(fā)射/望遠光學(xué)系21與一接收/影像擷取系22。如圖3所示，發(fā)射/望遠光學(xué)系21具有一第一對物鏡組211、一第一分光組件212、一發(fā)射組件即半導(dǎo)體發(fā)光組件213及一接目鏡組214；其中半導(dǎo)體發(fā)光組件213可為一半導(dǎo)體雷射或一發(fā)光二極管。接收/影像擷取系22具有一第二對物鏡組221、一第二分光組件222、一接收組件即光電感測組件223及一影像擷取單元224；其中光電感測組件223可使用一崩潰光電檢知器(APD)。此外，影像擷取單元224更包括一成像透鏡組2241及一影像感測組件2242，其中影像感測組件2242可為一CCD或一CMOS等。
參考圖3，于發(fā)射/望遠光學(xué)系21中，半導(dǎo)體發(fā)光組件213發(fā)射脈沖光束(脈沖訊號)；例如，使用一雷射二極管發(fā)射一905nm的紅外脈沖光束。脈沖光束經(jīng)由第一分光組件212反射，并經(jīng)由第一對物鏡211準(zhǔn)直后朝向目標(biāo)物行進。第一分光組件212可為一棱鏡或一濾光片；并且使脈沖光束反射。接著，目標(biāo)物反射此脈沖光束，因此部分反射的脈沖光束將經(jīng)由第二對物鏡221而進入接收/影像擷取系22。于接收/影像擷取系22中，反射的脈沖光束經(jīng)由第二分光組件222反射至光電感測組件223。之后，利用一電路根據(jù)脈沖光束計算出目標(biāo)物與測距裝置之間的距離。
再參考圖3，目標(biāo)物的影像光束分別經(jīng)由第一對物鏡211與第二對物鏡221進入發(fā)射/望遠光學(xué)系21及接收/影像擷取系22。于發(fā)射/望遠光學(xué)系21中，影像光束通過第一分光組件212，并通過接目鏡組214成像于使用者的眼睛。于接收/影像擷取系22中，影像光束通過第二分光組件222后，被上述影像感測單元224接收，而獲得目標(biāo)物的影像。
圖4概要顯示第二實施例的另一型態(tài)的光學(xué)測距裝置。于第二實施例另一型態(tài)中，光學(xué)測距裝置20’包括一接收/望遠光學(xué)系21’與一發(fā)射/影像擷取系22’。因此，在圖4中，脈沖光束自發(fā)射/影像擷取系22’發(fā)射，經(jīng)由目標(biāo)物反射后通過接收/望遠光學(xué)系21’接收。此外，自接收/望遠光學(xué)系21’觀看目標(biāo)物；以及自發(fā)射/影像擷取系22’獲得目標(biāo)物的影像。
第三實施例圖5概要顯示本發(fā)明第三實施例的光學(xué)測距裝置。此光學(xué)測距裝置30包括一發(fā)射/影像擷取系31與一接收光學(xué)系32。如圖5所示，發(fā)射/影像擷取系31具有一第一對物鏡組311、一第一分光組件312、一發(fā)射組件即半導(dǎo)體發(fā)光組件313及一影像感測單元314。接收光學(xué)系32具有一第二對物鏡組321及一接收組件即光電感測組件322。
參考圖5，在發(fā)射/影像擷取系31中，半導(dǎo)體發(fā)光組件313發(fā)射脈沖光束；例如，使用一雷射二極管發(fā)射一905nm的紅外脈沖光束。脈沖光束經(jīng)由第一分光組件312反射，并經(jīng)由第一對物鏡311準(zhǔn)直后朝向目標(biāo)物行進。第一分光組件312可為一棱鏡或一濾光片；并且使脈沖光束反射。接著，目標(biāo)物反射此脈沖光束，因此部分反射的脈沖光束將經(jīng)由第二對物鏡321而進入接收光學(xué)系32。于接收光學(xué)系32中，反射的脈沖光束經(jīng)由光電感測組件322接收。之后，利用一電路根據(jù)脈沖光束計算出目標(biāo)物與測距裝置之間的距離。
再參考圖5，目標(biāo)物的影像光束經(jīng)由第一對物鏡311進入發(fā)射/影像擷取系31。在發(fā)射/影像擷取系31中，影像光束通過第一分光組件312，被上述影像感測單元314接收，而獲得目標(biāo)物的影像。
圖6概要顯示第三實施例的另一型態(tài)的光學(xué)測距裝置。在第三實施例的另一型態(tài)中，光學(xué)測距裝置包括一接收/影像擷取系31’與一發(fā)射光學(xué)系32’。因此，在圖6中，脈沖光束自發(fā)射光學(xué)系32’發(fā)射，經(jīng)由目標(biāo)物反射后通過接收/影像擷取系31’接收。此外，自接收/影像擷取系31’獲得目標(biāo)物的影像。
圖7至圖9概要顯示一顯示組件，其設(shè)置于本發(fā)明的光學(xué)測距裝置。如圖7至圖9所示，一顯示組件40可顯示量測得的距離及拍攝的影像。此外，顯示組件可設(shè)置于光學(xué)測距裝置的本體或光學(xué)系統(tǒng)中。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)測距裝置，其特征是該裝置包括一發(fā)射/接收光學(xué)系，朝向目標(biāo)物發(fā)射一脈沖訊號，并接收該目標(biāo)物反射的該脈沖訊號；以及一望遠/影像擷取系，用以觀看該目標(biāo)物，并拍攝該目標(biāo)物的影像。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/接收光學(xué)系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一反射來自該發(fā)射組件之脈沖訊號的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物，并導(dǎo)引該目標(biāo)物反射的該脈沖訊號通過上述第一分光組件；一接收組件，接收通過該第一分光組件反射的脈沖訊號。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/接收光學(xué)系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一使來自該發(fā)射組件之脈沖訊號通過的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物，并導(dǎo)引該目標(biāo)物反射的該脈沖訊號至該第一分光組件，使該脈沖訊號經(jīng)由該第一分光組件反射；以及一接收組件，接收經(jīng)由該第一分光組件反射之該反射的脈沖訊號。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該望遠/影像擷取系包括一第二對物鏡組；一接目鏡組；一第二分光組件，設(shè)置于該第二對物鏡組及接目鏡組之間；以及一影像擷取單元；其中，該目標(biāo)物的影像光束經(jīng)由第二對物鏡組進入，并通過第二分光組件將該影像光束分別傳遞至該接目鏡組及該影像擷取單元。
5.一種光學(xué)測距裝置，其特征是該裝置包括一發(fā)射/望遠光學(xué)系，觀看目標(biāo)物并朝向該目標(biāo)物發(fā)射一脈沖訊號；以及一接收/影像擷取系，接收該目標(biāo)物反射的該脈沖訊號，以便計算得該目標(biāo)物與該光學(xué)測距裝置之間的距離，并拍攝該目標(biāo)物的影像。
6.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/望遠光學(xué)系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一反射來自該發(fā)射組件之脈沖訊號的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物；以及一接目鏡組，經(jīng)由該接目鏡組、上述第一分光組件及上述第一對物鏡組觀看該目標(biāo)物的影像。
7.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/望遠光學(xué)系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一使來自該發(fā)射組件之脈沖訊號通過的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物；以及一接目鏡組，經(jīng)由該接目鏡組、上述第一分光組件及上述第一對物鏡組觀看該目標(biāo)物的影像。
8.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該接收/影像擷取系包括一第二對物鏡組，接收經(jīng)由上述目標(biāo)物反射的脈沖訊號及上述目標(biāo)物的影像光束；一第二分光組件，使該脈沖訊號反射及該影像光束穿透；一接收組件，接收來自該第二分光組件的脈沖訊號；以及一影像擷取單元，接收來自該第二分光組件的影像光束。
9.如權(quán)利要求5所述的光學(xué)測距裝置，其中該接收/影像擷取系包括一第二對物鏡組，接收經(jīng)由上述目標(biāo)物反射的脈沖訊號及上述目標(biāo)物的影像光束；一第二分光組件，使該脈沖訊號穿透及該影像光束反射；一接收組件，接收來自該第二分光組件的脈沖訊號；以及一影像擷取單元，接收來自該第二分光組件的影像光束。
10.一種光學(xué)測距裝置，其特征是該裝置包括一發(fā)射/影像擷取系，朝向該目標(biāo)物發(fā)射一脈沖訊號，并拍攝該目標(biāo)物的影像；以及一接收/望遠光學(xué)系，接收該目標(biāo)物反射的脈沖訊號，以便計算該目標(biāo)物與該光學(xué)測距裝置之間的距離，并觀看該目標(biāo)物的影像。
11.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/影像擷取系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一反射來自該發(fā)射組件之脈沖訊號的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物；以及一影像擷取單元，接收來自該第一分光組件的該影像光束。
12.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/影像擷取系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一使來自該發(fā)射組件之脈沖訊號通過的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物；以及一影像擷取單元，接收來自該第一分光組件之該影像光束。
13.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該接收/望遠光學(xué)系包括一第二對物鏡組，接收經(jīng)由上述目標(biāo)物反射之該脈沖訊號及上述目標(biāo)物的影像光束；一第二分光組件，使該脈沖訊號反射及該影像光束穿透；一接收組件，接收來自該第二分光組件的該脈沖訊號；以及一接目鏡組，經(jīng)由該接目鏡組、上述第二分光組件及上述第一對物鏡組觀看該目標(biāo)物的影像。
14.如權(quán)利要求10所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該接收/望遠光學(xué)系包括一第二對物鏡組，接收經(jīng)由上述目標(biāo)物反射之該脈沖訊號及上述目標(biāo)物的影像光束；一第二分光組件，使該脈沖訊號穿透及該影像光束反射；一接收組件，接收來自該第二分光組件之該脈沖訊號；以及一接目鏡組，經(jīng)由該接目鏡組、上述第二分光組件及上述第一對物鏡組觀看該目標(biāo)物的影像。
15.一種光學(xué)測距裝置，其特征是該裝置包括一發(fā)射/影像擷取系，朝向目標(biāo)物發(fā)射一脈沖訊號，并拍攝該目標(biāo)物的影像；以及一接收光學(xué)系，接收該目標(biāo)物反射的脈沖訊號，以便計算該目標(biāo)物與該光學(xué)測距裝置之間的距離。
16.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/影像擷取系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一反射來自該發(fā)射組件之脈沖訊號的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物；以及一影像擷取單元，接收來自該第一分光組件的影像光束。
17.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射/影像擷取系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；一使來自該發(fā)射組件之脈沖訊號通過的第一分光組件；一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物；以及一影像擷取單元，接收來自該第一分光組件的該影像光束。
18.如權(quán)利要求15所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該接收光學(xué)系包括一第二對物鏡組，接收經(jīng)由上述目標(biāo)物反射之該脈沖訊號及上述目標(biāo)物之影像光束；以及一接收組件，接收來自該第二分光組件的該脈沖訊號。
19.一種光學(xué)測距裝置，其特征是該裝置包括一發(fā)射光學(xué)系，朝向目標(biāo)物發(fā)射一脈沖訊號；以及一接收/影像擷取系，接收該目標(biāo)物反射的脈沖訊號，以便計算該目標(biāo)物與該光學(xué)測距裝置之間的距離，并拍攝該目標(biāo)物的影像。
20.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該發(fā)射光學(xué)系包括一產(chǎn)生上述脈沖訊號的發(fā)射組件；以及一第一對物鏡組，將該脈沖訊號匯聚至該目標(biāo)物。
21.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該接收/影像擷取系包括一第二對物鏡組，接收經(jīng)由上述目標(biāo)物反射的脈沖訊號及上述目標(biāo)物的影像光束；一第一分光組件，使該脈沖訊號反射及該影像光束穿透；一接收組件，接收來自該第一分光組件的該脈沖訊號；以及一影像擷取單元，接收來自該第一分光組件的影像光束。
22.如權(quán)利要求19所述的光學(xué)測距裝置，其特征是其中該接收/影像擷取系包括一第二對物鏡組，接收經(jīng)由上述目標(biāo)物反射的脈沖訊號及上述目標(biāo)物的影像光束；一第一分光組件，使該脈沖訊號穿透及該影像光束反射；一接收組件，接收來自該第一分光組件的該脈沖訊號；以及一影像擷取單元，接收來自該第一分光組件的該影像光束。
全文摘要
一種光學(xué)測距裝置，可同時擷取目標(biāo)物的影像及量測目標(biāo)物的距離。該光學(xué)測距裝置包括對于該目標(biāo)物發(fā)射脈沖訊號的一發(fā)射光學(xué)系及接收目標(biāo)物反射上述脈沖訊號的一接收光學(xué)系，通過該發(fā)射光學(xué)系及接收光學(xué)系測量目標(biāo)物與光學(xué)測距裝置之間的距離。該發(fā)射光學(xué)系或該接收光學(xué)系更具有一影像擷取器，同時擷取得目標(biāo)物的影像。
文檔編號G01S7/48GK1607375SQ20031010035
公開日2005年4月20日 申請日期2003年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月13日
發(fā)明者李介仁, 林書宏 申請人:亞洲光學(xué)股份有限公司