本發(fā)明涉及一種光場掃描式空間定位實現(xiàn)裝置，尤其是一種分離式光場掃描定位實現(xiàn)裝置。

背景技術(shù)：

隨著計算機技術(shù)與顯示硬件技術(shù)的發(fā)展，虛擬現(xiàn)實技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于各個領(lǐng)域，而虛擬現(xiàn)實設(shè)備姿態(tài)的準(zhǔn)確跟蹤定位已成為一項技術(shù)瓶頸，空間跟蹤定位器或三維空降傳感器用于實時地檢測活動物體在六個自由度上相對于某個固定物體的數(shù)值，即在X、Y、Z坐標(biāo)上的位置值，以及圍繞X、Y、Z軸的旋轉(zhuǎn)值。目前廣泛使用的是低頻磁場式和超聲式傳感器。但低頻磁場式空間定位方法存在作用距離短、抗干擾能力差等問題，超聲式傳感器存在著定位精度低、溫度穩(wěn)定性差、回聲干擾等問題。

因此可采用激光光場掃描方式進行空間定位，但由于激光光場掃描方式空間定位的準(zhǔn)確性強烈依賴于旋轉(zhuǎn)體電機的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)與轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，對旋轉(zhuǎn)體電機的加工精度與性能要求較高，從而存在整個定位系統(tǒng)的抗干擾能力較差，系統(tǒng)復(fù)雜程度高，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用成本較高等問題。

為解決上述問題，本實用新型設(shè)計一種光場掃描式空間定位實現(xiàn)裝置，能夠解決定位準(zhǔn)確性差與抗干擾性差等問題，一個定位燈塔中只需對1個旋轉(zhuǎn)電機進行精度控制，工業(yè)生產(chǎn)中更容易實現(xiàn)，并且兩束掃描面激光由同一旋轉(zhuǎn)體光路產(chǎn)生，因此定位精度更高，系統(tǒng)更加穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型解決的問題是：需設(shè)計一種光場掃描式空間定位實現(xiàn)裝置，提高定位準(zhǔn)確性和定位系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工業(yè)化生產(chǎn)難度。

本實用新型的技術(shù)方案是：為解決上述問題，本實用新型提供了一種光場掃描式空間定位實現(xiàn)裝置，其包括：虛擬現(xiàn)實設(shè)備，用于顯示虛擬現(xiàn)實內(nèi)容，所述虛擬現(xiàn)實設(shè)備包括激光探測器，激光探測器在感應(yīng)到激光后，向計算模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；燈塔，用于發(fā)射激光線束，掃描整個被定位空間，燈塔包括核心部件與固定框架；所述燈塔的核心器件包括激光管、分束棱鏡與電機，激光管作為光源用于發(fā)射調(diào)制激光，分束棱鏡用于形成所需角度光路，電機通過法蘭固定于固定框架上，用于提供旋轉(zhuǎn)動力，通過旋轉(zhuǎn)使激光以一定時間間隔掃描被照射空間。所述固定框架包括固定裝置與一字線透鏡，固定框架用于支持整個燈塔實現(xiàn)功能，一字線透鏡用于將照射于其上的線光源轉(zhuǎn)換為面光源。

燈塔中激光管發(fā)射一束已調(diào)制的激光，被分束棱鏡分束為前進方向不同的兩束光，再透過一字線透鏡變?yōu)槊婕す?。旋轉(zhuǎn)體電機每旋轉(zhuǎn)180°，即有一束面激光掃過需定位的空間，兩束面激光沿同一旋轉(zhuǎn)方向掃過需定位的空間，并且兩束面激光在同一切面上成一定角度β。需要注意的是，同一電機上的兩個一字線透鏡所展開的激光扇面不能和旋轉(zhuǎn)軸垂直。兩個燈塔的掃描軸同相位，兩個燈塔分時出光。燈塔激光束為了避免接收端被環(huán)境光等其他光源干擾，由燈塔發(fā)出的激光線束采用2MHz OOK調(diào)制，其掃描軸轉(zhuǎn)速十分穩(wěn)定，且虛擬現(xiàn)實設(shè)備激光探測器靈敏度很高，因此能夠保證定位的準(zhǔn)確性。掃描光線掃過虛擬現(xiàn)實設(shè)備上的激光感應(yīng)器后，光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過上述不同角度的兩束面激光最終產(chǎn)生的電信號，來確定空間中物體的6個自由度信息。

可選的，可以通過更改分束棱鏡為透鏡組將光源發(fā)出的一束激光分束為多束激光。

可選的，用于掃描整個被定位空間的兩束或多束面激光所形成的角度β，可根據(jù)實際的掃描需要進行調(diào)節(jié)。

可選的，固定框架在激光掃描方向上相應(yīng)位置設(shè)有凹槽，根據(jù)需掃描范圍等實際需要，凹槽形狀和大小可根據(jù)掃描實際情況調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

因為空間定位的準(zhǔn)確性強烈依賴于旋轉(zhuǎn)體電機的旋轉(zhuǎn)姿態(tài)與轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性，對旋轉(zhuǎn)體電機的加工精度與性能要求較高，所以本實用新型方案采用單電機光場掃描方式進行空間定位，一個燈塔中只需對1個旋轉(zhuǎn)電機進行精度控制，并且兩束掃描面激光由同一旋轉(zhuǎn)體光路產(chǎn)生，因此定位精度更高，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，并有效降低了整個定位系統(tǒng)的復(fù)雜程度與工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用成本。

且本實用新型中光路系統(tǒng)核心部件為一塊鍍膜分束棱鏡，無活動光學(xué)部件，增加了整個光路系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述：

圖1為定位燈塔結(jié)構(gòu)工裝圖；

其中：1為固定螺絲，2為旋轉(zhuǎn)電機，3為一字線透鏡，4為分束棱鏡，5為燈塔固定框架，6為紅外脈沖激光器，7為光路固定外殼。

圖2為本實用新型中激光掃描光路原理圖；

其中：6為紅外脈沖激光器，7為光路固定外殼，8為激光光路示意，箭頭表示光前進方向，31與32為一字線透鏡，41為分束棱鏡的透反射面，鍍有半透半反膜，42為分束棱鏡的光反射面，鍍有全反射膜，9為用于掃描整個被定位空間的面激光。

具體實施方式

為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式做詳細的說明。

本實施例提供了一種光場掃描式空間定位實現(xiàn)裝置，主要包括：虛擬現(xiàn)實設(shè)備，用于顯示虛擬現(xiàn)實內(nèi)容，所述虛擬現(xiàn)實設(shè)備包括激光探測器，激光探測器在感應(yīng)到激光后，向計算模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；燈塔，用于發(fā)射激光線束，掃描整個被定位空間，燈塔包括核心部件與固定框架；所述燈塔的核心器件包括激光管、分束棱鏡與電機，激光管作為光源用于發(fā)射調(diào)制激光，分束棱鏡用于形成所需角度光路，電機通過法蘭固定于固定框架上，用于提供旋轉(zhuǎn)動力，通過旋轉(zhuǎn)使激光以一定時間間隔掃描被照射空間。所述固定框架包括固定裝置與一字線透鏡，固定框架用于支持整個燈塔實現(xiàn)功能，一字線透鏡用于將照射于其上的線光源轉(zhuǎn)換為面光源。

在進行光場掃描定位時，參考附圖1與附圖2中，燈塔中激光管(6)發(fā)射一束已經(jīng)過調(diào)制的線激光(8)，被分束棱鏡(4)分束為前進方向不同的兩束光，分束棱鏡的半透半反面(42)鍍有半透半反膜，可將一部分激光反射至一字線透鏡(31)，一部分透射入分束棱鏡，到達分束棱鏡的鍍有全反膜的全反射面(41)，被全反射至一字線透鏡(32)。兩束光再分別透過一字線透鏡(31與32)變?yōu)槊婕す?91與92)。

為旋轉(zhuǎn)體電機設(shè)置零位，在本例中，設(shè)置當(dāng)91開始照射掃描空間為零位，旋轉(zhuǎn)體電機旋轉(zhuǎn)180°，一束面激光(91)掃過需定位的空間，旋轉(zhuǎn)體電機再旋轉(zhuǎn)180°，另一束面激光(92)掃過需定位的空間，兩束面激光沿同一旋轉(zhuǎn)方向掃過需定位的空間，并且通過兩個一字線透鏡(31與32)的擺放角度設(shè)置，兩束面激光(91與92)在同一切面上成一定角度β，可根據(jù)掃描的實際需要調(diào)節(jié)角度β。需要注意的是，同一電機上的兩個一字線透鏡所展開的激光扇面不能和旋轉(zhuǎn)體電機的旋轉(zhuǎn)軸垂直。

進行掃描定位時，兩個燈塔的掃描軸同相位，兩個燈塔分時出光。燈塔激光束為了避免接收端被環(huán)境光等其他光源干擾，由激光管發(fā)射的激光線束采用2MHz OOK方式調(diào)制，掃描光線掃過虛擬現(xiàn)實設(shè)備上的激光感應(yīng)器后，光信號轉(zhuǎn)換成電信號，通過上述不同角度的兩束面激光最終產(chǎn)生的電信號，來確定空間中物體的6個自由度信息。

以上所述，僅為本發(fā)明具體實施方式。本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護范圍為準(zhǔn)。