本實用新型涉及光學檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光學檢測裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前市面上對光學檢測主要采用離散型的多象元光學探測器，例如電荷耦合元件(Charge-coupled Device，CCD),但CCD需要有攝像頭傳感器(sensor)，并且有專門的數(shù)據(jù)處理數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)，因此價格昂貴。另外，其為離散拍攝光源圖像做處理，受攝像頭像素精度和拍攝時間影響，其成本高，定位不夠精確，并且其反應(yīng)速度不夠快。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有的相關(guān)產(chǎn)品的所有不足，本實用新型提出一種光學檢測裝置方法及裝置，使用廉價的平面型光敏器件，組成一個有效的光學檢測裝置及系統(tǒng)，可以對光源的位置進行有效檢測。

本實用新型實施例提供一種光學檢測裝置，包括至少四個光學傳感器及一處理器，其中，

所述至少四個光學傳感器中至少一對沿X軸方向上分布，且至少另一對沿Y軸方向上分布，所述處理器與所述至少四個光學傳感器連接。

作為本實用新型的進一步改進，所述光學檢測裝置還包括遮擋板，所述遮擋板與所述至少四個光學傳感器數(shù)量相同，且所述遮擋板與所述至少四個光學傳感器相鄰設(shè)置，所述至少四個光學傳感器的感光面與所述遮擋板垂直或呈一 定夾角。

作為本實用新型的進一步改進，所述遮擋板的長度大于或等于光學傳感器與其鄰接面的長度。

本發(fā)明實施例提供一種光學檢測的系統(tǒng)，所述光學檢測系統(tǒng)包括：

光學檢測裝置及光源，其中，

所述光學檢測裝置包括一處理器及至少四個光學傳感器，

所述至少四個光學傳感器中至少一對沿X軸方向上分布，且至少另一對沿Y軸方向上分布。

作為本實用新型的進一步改進，所述光學檢測系統(tǒng)還包括遮擋板，所述遮擋板與所述至少四個光學傳感器數(shù)量相同，且所述遮擋板與所述至少四個光學傳感器相鄰設(shè)置，所述至少四個光學傳感器的感光面與所述遮擋板垂直或呈一定夾角。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有以下優(yōu)點：

1、使用廉價的平面型光敏器件，所述光學傳感器可以快速將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，具有更快的反應(yīng)速度，同時較低的成本具有更大的價格優(yōu)勢。

2、使用光學傳感器兩兩成對，分別設(shè)置在X軸方向和Y軸方向，通過計算被定位裝置相對于光源在X軸方向以及Y軸方向上的偏轉(zhuǎn)角度，從而檢測出相對于光源的空間指向角度，結(jié)構(gòu)簡單。

附圖說明

圖1為本實用新型第一實施例的光學檢測裝置的俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型第二實施例的光學檢測裝置的俯視結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實用新型實施例的光學傳感器及遮擋板的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實用新型實施例的光學傳感器及遮擋板的立體示意圖；

圖5為本實用新型實施例的光學檢測裝置工作過程的流程圖。

附圖標記：10-第一遮擋板；20-第二遮擋板；30第三遮擋板；40第四遮擋板；D11-第一光學傳感器；D12-第二光學傳感器；D13-第三光學傳感器；D14-第四光學傳感器。

具體實施方式

為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本實用新型的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。

本實用新型實施例提供一種光學檢測裝置，該裝置包括至少四個光學傳感器及一處理器，其中，該至少四個光學傳感器中至少一對沿X軸(橫軸)方向上分布，且另一對或多對沿Y軸(縱軸)方向上分布，即，光學傳感器至少有四個，兩兩成對，每一軸至少放置一對。

該至少四個光學傳感器接收該光源發(fā)射的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，該處理器與該至少四個光學傳感器連接，用于接收該至少四個光學傳感器發(fā)送的電信號，并當該電信號變化時，根據(jù)該電信號變化值計算X軸方向及Y軸方向上光學傳感器之間的電流差值，并根據(jù)該電流差值分別計算該光源在X 軸方向以及Y軸方向上的偏轉(zhuǎn)角度，確定該光學檢測裝置相對于光源的空間指向角度。

上述過程的原理如下：由于電信號是經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后得到的，故電信號的變化是由光信號的變化導(dǎo)致的，而光信號是以光學傳感器感光面接收光信號面積多少決定的。光源固定時，該光學檢測裝置發(fā)生空間移動，X軸與Y軸上，光學傳感器接收光的角度自然會發(fā)生改變，導(dǎo)致光學傳感器的感光面積改變，從而引起電信號變化。光學傳感器將光電轉(zhuǎn)換后的電信號發(fā)送給處理器，該處理器根據(jù)該電信號變化值，計算X軸方向及Y軸方向上光學傳感器之間的電流差值，該光電流差值與光源在X軸及Y軸方向上偏轉(zhuǎn)角度的正切值存在對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該電流差值及對應(yīng)關(guān)系，分別計算該光源在X軸方向以及Y軸方向上的偏轉(zhuǎn)角度。

光學傳感器包括但不限于平面型光敏器件，所述至少四個光學傳感器兩兩成對，至少一對光學傳感器設(shè)置在X軸方向上，至少一對光學傳感器設(shè)置在Y軸方向上，設(shè)置在X軸方向上的兩個光學傳感器一個負責檢測X軸正方向上光信號的變化，另一個負責檢測X軸負方向上光信號的變化，設(shè)置在Y軸方向上的兩個光學傳感器一個負責檢測Y軸正方向上光信號的變化，另一個負責檢測Y軸負方向上光信號的變化，所述光學檢測系統(tǒng)的四個光學傳感器對其在空間上的排列順序沒有限制；所述光源包括但不限于發(fā)射調(diào)制光的光源。

該光學檢測裝置還包括多個遮擋板，該多個遮擋板與該至少四個光學傳感器數(shù)量相同，用于遮擋光學傳感器，讓光源發(fā)出的光信號部分或者全部不能到達光學傳感器，且該多個遮擋板與該至少四個光學傳感器相鄰設(shè)置或連接設(shè)置，該至少四個光學傳感器的感光面與該遮擋板垂直或呈一定夾角。且該遮擋板的長度大于或等于光學傳感器與其鄰接面的長度。

本實用新型實施例還提供一種該光學檢測系統(tǒng)包括：光學檢測裝置及光源，其中，

該光源用于發(fā)射光信號；

該光學檢測裝置包括一處理器及至少四個光學傳感器，

該至少四個光學傳感器中至少一對沿X軸方向上分布，且另一對或多對沿Y軸方向上分布，該至少四個光學傳感器接收該光源發(fā)射的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，

該處理器用于當該電信號變化時，根據(jù)該電信號變化值計算X軸方向及Y軸方向上光學傳感器之間的電流差值，并根據(jù)該電流差值分別計算該光源在X軸方向以及Y軸方向上的偏轉(zhuǎn)角度，確定該光學檢測裝置相對于光源的空間指向角度。

所述至少四個光學傳感器兩兩成對，至少一對光學傳感器設(shè)置在X軸方向上，至少一對光學傳感器設(shè)置在Y軸方向上，設(shè)置在X軸方向上的兩個光學傳感器一個負責檢測X軸正方向上光信號的變化，另一個負責檢測X軸負方向上光信號的變化，設(shè)置在Y軸方向上的兩個光學傳感器一個負責檢測Y軸正方向上光信號的變化，另一個負責檢測Y軸負方向上光信號的變化，所述光學檢測系統(tǒng)的四個光學傳感器對其在空間上的排列順序沒有限制；所述光源包括但不限于發(fā)射調(diào)制光的光源。

上述計算過程的原理如下：由于電信號是經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后得到的，故電信號的變化是由光信號的變化導(dǎo)致的，而光信號是以光學傳感器感光面接收光信號面積多少決定的。光源固定時，該光學檢測裝置發(fā)生空間移動，X軸與Y軸上的光學傳感器接收光的角度自然會發(fā)生改變，導(dǎo)致光學傳感器的感光面積改 變，從而引起電信號變化。光學傳感器將光電轉(zhuǎn)換后的電信號發(fā)送給處理器，該處理器根據(jù)該電信號變化值，計算X軸方向及Y軸方向上光學傳感器之間的電流差值，該光電流差值與光源在X軸及Y軸方向上偏轉(zhuǎn)角度的正切值存在對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)該電流差值及對應(yīng)關(guān)系，分別計算該光源在X軸方向以及Y軸方向上的偏轉(zhuǎn)角度。

該光學檢測裝置還包括多個遮擋板，該多個遮擋板與該至少四個光學傳感器數(shù)量相同，用于遮擋光學傳感器，讓光源發(fā)出的光信號部分或者全部不能到達光學傳感器，且該多個遮擋板與該至少四個光學傳感器相鄰設(shè)置或連接設(shè)置，該至少四個光學傳感器的感光面與該遮擋板垂直或呈一定夾角。且該遮擋板的長度大于光學傳感器與其鄰接面的長度。

本實用新型實施例中，

圖1和圖2是光學檢測裝置內(nèi)部光學傳感器不同的擺放方式示意圖。為了方便說明，圖1和圖2分別采用不同的方式在X軸和Y軸上分別擺放了一對光學傳感器。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該了解，實際使用中光學傳感器的使用數(shù)量并不受圖1和圖2的限制。

參閱圖1所示，本實用新型光學檢測裝置第一實施例，包括第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13、第四光學傳感器D14和光源(圖未示)，第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14分別與第一遮擋板10、第二遮擋板20、第三遮擋板30和第四遮擋板40相鄰設(shè)置。所述第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的感光面分別設(shè)置在與對應(yīng)的遮擋板鄰接處相鄰的側(cè)面上，并與所述遮擋板垂直。第一光學傳感器D11 和第二光學傳感器D12以及第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14分別對向設(shè)置，且第一光學傳感器D11與第二光學傳感器D12沿Y軸方向分布，第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14沿X軸方向分布，同一方向兩個光學傳感器所對應(yīng)的遮擋板也為平行；光源發(fā)射光信號，第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的感光面接收光源發(fā)射的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述第一光學傳感器D11負責檢測Y軸正方向上光信號的變化，所述第二光學傳感器D12負責檢測Y軸負方向上光信號的變化，所述第三光學傳感器D13負責檢測X軸負方向上光信號的變化，所述第四光學傳感器D14負責檢測X軸正方向上光信號的變化。當光學檢測裝置相對于光源移動時，同一軸方向的兩個光學傳感器由于受到對應(yīng)遮擋板的遮擋而接收的光信號不同，導(dǎo)致檢測X軸方向以及Y軸方向上光信號變化而對向設(shè)置的兩組光學傳感器之間產(chǎn)生電流差，處理器根據(jù)X軸方向以及Y軸方向上兩組光學傳感器的電流差計算光學檢測裝置相對于光源在空間位置上的變化，從而對光學檢測裝置進行定位。

具體地，根據(jù)電流差對光源進行定位的定位原理為：已知光學傳感器產(chǎn)生的光電流大小由光強、感光面積和感光系數(shù)共同決定，而在一定的距離位置，空間中的光線強度即光強是一定的，光學傳感器的感光系數(shù)也是一定的，因此所述光學傳感器產(chǎn)生的光電流大小由感光面的有效感光面積大小決定。

當光源正對第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的感光面時，第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的輸出電信號都是完全相同的；當光學檢測裝置相對于光源左右偏轉(zhuǎn)或水平移動時，沿X軸方向分布的第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14由于受到第三遮擋板30和第四遮 擋板40的遮擋而使第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的感光面的有效感光面積不同，進而產(chǎn)生電流差；同理；當光學檢測裝置相對于光源上下偏轉(zhuǎn)或垂直移動時，沿Y軸方向分布的第一光學傳感器D11和第二光學傳感器D12由于受到第一遮擋板10和第二遮擋板20的遮擋而使第一光學傳感器D11和第二光學傳感器D12的感光面的有效感光面積不同，進而產(chǎn)生電流差，根據(jù)第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14以及第一光學傳感器D11和第二光學傳感器D12之間的電流差計算光學檢測裝置相對于光源在空間位置上角度變化，從而對光學檢測裝置空間指向角度做出定位。

參閱圖2所示，該圖是本實用新型光學檢測裝置的第二實施例，所述光學檢測裝置中，第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14呈直線排列，所述第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14分別與第一遮擋板10、第二遮擋板20、第三遮擋板30和第四遮擋板40相鄰設(shè)置，第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的感光面接收光源發(fā)射的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述第一光學傳感器D11負責檢測Y軸正方向上光信號的變化，所述第二光學傳感器D12負責檢測Y軸負方向上光信號的變化，所述第三光學傳感器D13負責檢測X軸負方向上光信號的變化，所述第四光學傳感器D14負責檢測X軸正方向上光信號的變化。

當光學檢測裝置相對于光源移動時，同一軸方向的兩個光學傳感器由于受到對應(yīng)遮擋板的遮擋而接收的光信號不同，導(dǎo)致檢測X軸方向以及Y軸方向上光信號變化而設(shè)置的兩組光學傳感器之間產(chǎn)生電流差，根據(jù)X軸方向以及Y軸方向上兩組光學傳感器的電流差計算光學檢測裝置相對于光源在空間位置上角度變化，從而對光學檢測裝置空間指向角度做出定位。

參閱圖3和圖4所示，所述第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14為平面型光學傳感器，假設(shè)L為第三光學傳感器D13一側(cè)感光面的感光總長度，L1為第三遮擋板30遮擋的陰影長度，L2為感光面的有效感光長度，H為第三遮擋板30一側(cè)凸出第三光學傳感器D13的長度，α1為遮擋的角度，在高度一致的情況下，可以認為長度的變化與面積的變化成正比。

當光源正對第三光學傳感器D13感光面時，即α1為0時，有效感光長度L2等于感光總長度L，當光學檢測裝置向左偏轉(zhuǎn)或移動時，可以得到有效感光長度L2＝L-L1＝L-H*tanα1，由于感光總長度L和第三遮擋板30凸出長度H為定值，因此有效感光長度L2與α1的正切值成反比，而有效感光長度L2與感光面積成正比，也就是在一定距離的情況下光電流強度I將與角度α1的正切值成反比，也即：I＝K*L2＝K*(L-H*tanα1)，其中K為常量系數(shù)。所以，通過檢測出第三光學傳感器D13的光電流I，即可反算出角度α1。同理，當光學檢測裝置向右偏轉(zhuǎn)或移動時，通過檢測出第四光學傳感器D14的光電流I，也可反算出角度α1；根據(jù)第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14對應(yīng)的角度α1即可計算出光學檢測裝置相對于光源在X軸方向的位置變化；并在光學檢測裝置上下偏轉(zhuǎn)或移動時，根據(jù)第一光學傳感器D11和第二光學傳感器D12的角度α2計算出光學檢測裝置相對于光源在Y軸方向的位置變化，從而對光學檢測裝置進行定位。

參閱圖5所示，本實用新型所述的光學定位裝置的工作過程，包括以下步驟：

S1：光學檢測裝置通過內(nèi)置的光學傳感器接收光學發(fā)射的光信號，將該光信號轉(zhuǎn)換為電信號，所述光學檢測裝置內(nèi)置有至少四個光學傳感器(分別命名 為第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14)，且所述至少四個光學傳感器中至少一對沿X軸方向上分布，且另一對或多對沿Y軸方向上分布；

S2：當接收到的光信號變化導(dǎo)致轉(zhuǎn)換后的電信號發(fā)生變化時，所述光學檢測裝置根據(jù)所述電信號變化值計算X軸和Y軸方向上光學傳感器之間的電流差值，并根據(jù)所述電流差值分別計算所述光源在X軸方向以及Y軸方向上的偏轉(zhuǎn)角度，確定所述光學檢測裝置相對于光源的空間指向角度。

根據(jù)電流差對光源進行定位的定位原理為：已知光學傳感器產(chǎn)生的光電流大小由光強、感光面積和感光系數(shù)共同決定，而在一定的距離位置，空間中的光線強度即光強是一定的，光學傳感器的感光系數(shù)也是一定的，因此所述光學傳感器產(chǎn)生的光電流大小由感光面的有效感光面積大小決定。

當光源正對第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的感光面時，第一光學傳感器D11、第二光學傳感器D12、第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的輸出電信號都是完全相同的；當光學檢測裝置左右偏轉(zhuǎn)或移動時，沿X軸方向分布的第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14由于受到第三遮擋板30和第四遮擋板40的遮擋而使第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14的感光面的有效感光面積不同，進而產(chǎn)生電流差；同理，當光學檢測裝置上下偏轉(zhuǎn)或移動時，沿Y軸方向分布的第一光學傳感器D11和第二光學傳感器D12由于受到第一遮擋板10和第二遮擋板20的遮擋而使第一光學傳感器D11和第二光學傳感器D12的感光面的有效感光面積不同，進而產(chǎn)生電流差，根據(jù)第三光學傳感器D13和第四光學傳感器D14以及第一光學傳感器D11和第二光學傳感器D12之間的電流差計算光學檢測裝置相對于光源在空間角度的變化，從而對光學檢測裝置進行定位。

本實用新型第一實施例和第二實施例所述的光源是固定的，通過檢測光學檢測裝置相對于光源在空間位置上的變化，從而對光學檢測裝置進行定位，若設(shè)定本實用新型所述的光學檢測裝置為靜止的，通過光源相對于光學檢測裝置在空間位置上的變化，從而可以對光源進行定位。

至少四個傳感器兩兩一對，不論結(jié)構(gòu)和順序如何設(shè)置，只要保證在X軸方向和Y軸方向同時有傳感器負責檢測，使用平面型光敏器件和垂直遮擋來進行位置定位均屬于本實用新型專利的保護范圍。

上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。