專(zhuān)利名稱(chēng)：接收光束模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種接收光束模塊，特別涉及應(yīng)用于測(cè)距裝置內(nèi)，接收目標(biāo)物反射光束的接收光束模塊。
背景技術(shù)：
圖1概要顯示一種已知的光學(xué)測(cè)距裝置，其已揭露于美國(guó)專(zhuān)利第6,441,887號(hào)。此光學(xué)測(cè)距裝置1具有一發(fā)射組件2、一望遠(yuǎn)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(guò)望遠(yuǎn)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(jìn)入此接收系統(tǒng)4。
圖2A是概要顯示圖1的光學(xué)測(cè)距裝置，量測(cè)位于100米處的目標(biāo)物；及圖2B是概要顯示圖1的光學(xué)測(cè)距裝置，量測(cè)位于1米處的目標(biāo)物。參考圖1與圖2A，接收系統(tǒng)4與望遠(yuǎn)系統(tǒng)3之間的間隔距離約為7cm，且目標(biāo)物T距離光學(xué)測(cè)距裝置1約為100米。因此，接收系統(tǒng)4、目標(biāo)物T及望遠(yuǎn)系統(tǒng)3之間的夾角θ1約為0.0007rad。參考圖1與圖2B，接收系統(tǒng)4、目標(biāo)物T及望遠(yuǎn)系統(tǒng)3之間的夾角θ2約為0.07rad。
然而，當(dāng)夾角增加至0.07rad時(shí)，目標(biāo)物T反射的光束B(niǎo)r2已不易進(jìn)入接收系統(tǒng)4。一般而言，增加接收系統(tǒng)4的口徑可使反射的光束B(niǎo)r2易于進(jìn)入接收系統(tǒng)4中。然而，當(dāng)反射光束B(niǎo)r2以大角度進(jìn)入接收系統(tǒng)4后，此反射的光束B(niǎo)r2更不易通過(guò)物鏡組收斂至光感測(cè)組件。
再者，美國(guó)專(zhuān)利第5,815,251號(hào)也揭露另一種光學(xué)測(cè)距裝置。雖然其揭露許多種方法，用以接收目標(biāo)物反射的光束；然而，其復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)作較難以實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的，即在提供一種接收光束模塊，并且此接收光束模塊可應(yīng)用于近距離量測(cè)的光學(xué)測(cè)距裝置。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的接收光束模塊包括一對(duì)物鏡組、一光導(dǎo)管(light pipe)與一光感測(cè)組件。此對(duì)物鏡組具有一光軸；以及光導(dǎo)管具有一接收端面、一發(fā)射端面及連接該接收端面與該發(fā)射端面的反射面。不平行于此光軸的一光束進(jìn)入此對(duì)物鏡組后，此對(duì)物鏡組減少該光束與光軸的夾角。之后，光束自接收端面進(jìn)入光導(dǎo)管中，并通過(guò)該反射面多次反射該光束。接著，自該光導(dǎo)管的發(fā)射端面發(fā)射的光束將匯聚于既定范圍內(nèi)，并且該光感測(cè)組件設(shè)置于該既定范圍以便接收該光束。
此外，本發(fā)明的接收光束模塊可應(yīng)用于光學(xué)測(cè)距裝置；其中，該光學(xué)測(cè)距裝置還包括用以發(fā)射該光束的一光發(fā)射組件以及另一對(duì)物鏡組。
本發(fā)明優(yōu)選該光導(dǎo)管的反射面是由多個(gè)反射鏡構(gòu)成。
本發(fā)明優(yōu)選該光導(dǎo)管是一實(shí)心透明柱，且該光導(dǎo)管的反射面具有反射薄膜。當(dāng)光自該光導(dǎo)管的接收端面進(jìn)入后，將通過(guò)反射行進(jìn)，并且自發(fā)射端面離開(kāi)該光導(dǎo)管。
本發(fā)明的一優(yōu)點(diǎn)在于，該接收光束模塊可將不同距離的光源匯聚至既定范圍內(nèi)。


圖1概要顯示一種已知的光學(xué)測(cè)距裝置，其已揭露于美國(guó)專(zhuān)利第6,441,887號(hào)；圖2A概要顯示圖1的光學(xué)測(cè)距裝置，量測(cè)位于100米處的目標(biāo)物；圖2B概要顯示圖1的光學(xué)測(cè)距裝置，量測(cè)位于1米處的目標(biāo)物；圖3是概要地顯示不同角度進(jìn)入一透鏡的附圖；圖4概要地說(shuō)明利用一光導(dǎo)管，將不同角度入射的光束導(dǎo)引至既定范圍內(nèi)；圖5A概要顯示本發(fā)明的一接收光束模塊；圖5B概要顯示本發(fā)明的另一接收光束模塊；圖5C概要顯示本發(fā)明的再一接收光束模塊；圖6A概要顯示應(yīng)用本發(fā)明的接收光束模塊的測(cè)距裝置；圖6B概要顯示應(yīng)用本發(fā)明的接收光束模塊的另一測(cè)距裝置；圖7A至圖7C概要顯示各種光導(dǎo)管。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的前述以及其它技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與優(yōu)點(diǎn)，在以下配合參考附圖的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中，將可清楚的明白。在提出詳細(xì)說(shuō)明之前，要注意的是，在以下的說(shuō)明中，類(lèi)似的組件是以相同的編號(hào)來(lái)表示。
圖3是概要地顯示不同角度進(jìn)入一正透鏡的附圖。如圖3所示，A點(diǎn)與正透鏡CV之間的距離為B點(diǎn)與正透鏡CV之間的距離的兩倍；且自A點(diǎn)發(fā)射的光線(xiàn)1a入射正透鏡C點(diǎn)的入射角為B點(diǎn)發(fā)射的光線(xiàn)1b入射正透鏡C點(diǎn)的入射角的一半。根據(jù)司涅爾定律(snell′slaw)，A點(diǎn)的光線(xiàn)1a折射至光軸OA上的A′點(diǎn)，以及B點(diǎn)的光束1b折射至光軸OA上的B′點(diǎn)。因此，來(lái)自不同距離的光源的光束將被正透鏡折射至不同的位置。于正透鏡CV的光軸OA上，A′點(diǎn)與B′點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)。
圖4是概要地說(shuō)明利用一光導(dǎo)管，將不同角度入射的光束導(dǎo)引至既定范圍內(nèi)。參考圖4，一光導(dǎo)管10的長(zhǎng)度大體等于L，并且具有一接收端面11、一發(fā)射端面12及連接該接收端面11與該發(fā)射端面12的反射面13。于本發(fā)明的實(shí)施例中，光導(dǎo)管10的接收端面11設(shè)置于B′點(diǎn)，以及發(fā)射端面12設(shè)置于A′點(diǎn)；此外，光導(dǎo)管10的光軸與該正透鏡CV的光軸同軸。
如圖4所示，來(lái)自A點(diǎn)的光束1a將根據(jù)司涅爾定律(snell′s law)通過(guò)正透鏡CV；接著，光束1a自該接收端面11進(jìn)入該光導(dǎo)管10內(nèi)行進(jìn)。最后，來(lái)自A點(diǎn)的光束1a將與光軸OA交會(huì)于A′點(diǎn)。
如圖4所示，來(lái)自B點(diǎn)的光束1b亦將根據(jù)司涅爾定律(snell′s law)通過(guò)正透鏡CV；接著，該光束1b與光軸OA交會(huì)于B′點(diǎn)。由于該B′點(diǎn)位于接收端面11，所以來(lái)自B點(diǎn)的光束1b進(jìn)入該光導(dǎo)管10，并于該光導(dǎo)管10中反射行進(jìn)。最后，根據(jù)圖4所示的光線(xiàn)追跡，來(lái)自B點(diǎn)的光束1b再與光軸OA交會(huì)于A′點(diǎn)。因此，于本發(fā)明中，自不同位置發(fā)射的光束通過(guò)正透鏡CV，并經(jīng)由該光導(dǎo)管10反射行進(jìn)；最后，皆與光軸OA交會(huì)于大體相同的位置。
圖5A是概要顯示本發(fā)明的一接收光束模塊。如圖5A所示，本發(fā)明的接收光束模塊20具有一正透鏡組21、一光導(dǎo)管10及一檢知器22；其中，該正透鏡組21與該光導(dǎo)管10是具有同軸的光軸OA。當(dāng)與正透鏡組21相隔不同距離處產(chǎn)生的光束1a、1b分別通過(guò)正透鏡組21及光導(dǎo)管10后，與光軸OA交會(huì)于既定范圍A′內(nèi)后，檢知器22設(shè)置于該處A′并接收不同距離的光源發(fā)射的光束1a、1b。參考圖5A，該光束導(dǎo)管10使不同位置產(chǎn)生的光束1a、1b匯聚的范圍大小，是不大于該檢知器感測(cè)光束的面積大小。圖5B是概要顯示本發(fā)明的另一接收光束模塊。如圖5B所示，本發(fā)明的另一接收光束模塊20′還具有一非球面透鏡23，鄰近于光導(dǎo)管10的發(fā)射端面13設(shè)置，用以將自光導(dǎo)管10發(fā)射的光束匯聚于更小的范圍；因此，檢知器22更可以接收近距離產(chǎn)生的光束。參考圖5B，該非球面透鏡23使不同位置產(chǎn)生的光束匯聚的范圍大小，是不大于該檢知器22感測(cè)光束的面積大小。圖5C是概要顯示本發(fā)明的再一接收光束模塊。如圖5B所示，本發(fā)明的另一接收光束模塊20″更具有一凹面鏡24，通過(guò)正透鏡組21的光束1a、1b將通過(guò)該凹面鏡274反射。接著，被反射的光束1a、1b自接收端面11進(jìn)入該光導(dǎo)管10，并通過(guò)光導(dǎo)管10反射行進(jìn)。之后，光束1a、1b自光導(dǎo)管10的發(fā)射端面12發(fā)射，且皆匯聚于檢知器22上。于本發(fā)明中，該凹面鏡最好是一非球面凹面鏡，且自光導(dǎo)管10發(fā)射的光束匯聚于更小的范圍；因此，檢知器22更可以接收近距離產(chǎn)生的光束。
圖6A是概要顯示應(yīng)用本發(fā)明的一接收光束模塊的測(cè)距裝置。如圖6A所示，測(cè)距裝置100的光學(xué)系統(tǒng)包括一發(fā)射光束模塊30與上述接收光束模塊20或20′。發(fā)射光束模塊30又包含一光發(fā)射組件32與一準(zhǔn)直組件31。當(dāng)光發(fā)射組件32發(fā)射一窄波長(zhǎng)光束1o后，該窄波長(zhǎng)光束1o經(jīng)由準(zhǔn)直組件31形成準(zhǔn)直窄波長(zhǎng)光束11。準(zhǔn)直的光束11朝向待測(cè)目標(biāo)物(未顯示)行進(jìn)，并通過(guò)該目標(biāo)物反射該準(zhǔn)直的光束11；其中，部分反射的光束12經(jīng)由正透鏡組21進(jìn)入接收光束模塊20′中。如上所述，不論目標(biāo)物與測(cè)距裝置的距離為何，目標(biāo)物反射的光束12通過(guò)該光導(dǎo)管10匯聚于既定范圍內(nèi)。之后，通過(guò)一非球面透鏡23再縮小光點(diǎn)，并利用檢知器22接收此光束12。圖6B是概要顯示應(yīng)用本發(fā)明的接收光束模塊的另一測(cè)距裝置。如圖6B所示，測(cè)距裝置100′的光學(xué)系統(tǒng)包括一發(fā)射光束模塊30與上述接收光束模塊20″。發(fā)射光束模塊30又包含一光發(fā)射組件32與一準(zhǔn)直組件31。當(dāng)光發(fā)射組件32發(fā)射一窄波長(zhǎng)光束1o后，該窄波長(zhǎng)光束1o經(jīng)由準(zhǔn)直組件31形成準(zhǔn)直的窄波長(zhǎng)光束11。準(zhǔn)直的光束11朝向待測(cè)目標(biāo)物(未顯示)行進(jìn)，并通過(guò)該目標(biāo)物反射該準(zhǔn)直的光束11；其中，部分反射的光束12經(jīng)由正透鏡組21進(jìn)入接收光束模塊20”中。如上所述，不論目標(biāo)物與測(cè)距裝置的距離為何，目標(biāo)物反射的光束12通過(guò)凹面鏡24、光導(dǎo)管10匯聚于既定范圍內(nèi)。之后，更可通過(guò)一非球面透鏡23再縮小光點(diǎn)，并利用檢知器22接收此光束12。
圖7A至圖7C是概要顯示各種光導(dǎo)管。如圖7A所示，光導(dǎo)管10′的接收端面11′的面積小于發(fā)射端面12′的面積；如圖7B所示，光導(dǎo)管10的接收端面11的面積等于發(fā)射端面12的面積；如圖7C所示，光導(dǎo)管10″的接收端面11″的面積大于發(fā)射端面12”的面積。于本發(fā)明中，光導(dǎo)管可為實(shí)心的柱狀體，且該光導(dǎo)管的反射面具有反射薄膜。該光導(dǎo)管亦可為空心的柱狀體，且其反射面是由多個(gè)反射鏡構(gòu)成。
歸納上述，本發(fā)明的接收光束模塊可將不同角度進(jìn)入該模塊的光束，皆匯聚于既定范圍內(nèi)，其中此范圍大小是不大于檢知器的感測(cè)面積。因此，檢知器可接收不同角度進(jìn)入該接收光束模塊的光束。
應(yīng)用本發(fā)明的接收光束模塊的測(cè)距裝置，不論目標(biāo)物與測(cè)距裝置的距離為何，自測(cè)距裝置發(fā)射且經(jīng)由目標(biāo)物反射的光束必定會(huì)進(jìn)入該接收光束模塊；因此，該測(cè)距裝置一定可接收得目標(biāo)物反射的光束。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，不能以此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專(zhuān)利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種接收光束模塊，接收不同角度進(jìn)入該接收光束模塊的光束，其包括一正透鏡組，具有一光軸，并將通過(guò)該正透鏡組的光束分別與該光軸交會(huì)于一第一位置；一光導(dǎo)管，其具有一接收端面、一發(fā)射端面以及連接該接收端面與該發(fā)射端面的反射面，并與上述正透鏡組的光軸同軸，其中通過(guò)該正透鏡組的光束皆進(jìn)入該接收端面，并經(jīng)由該發(fā)射面反射行進(jìn)后，自該發(fā)射端面發(fā)射并再與該光軸交會(huì)于一第二位置；以及一檢知器，設(shè)置于上述第二位置，并接收自該發(fā)射端面發(fā)射的光束。
2.如權(quán)利要求1所述的接收光束模塊，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積等于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
3.如權(quán)利要求1所述的接收光束模塊，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積大于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
4.如權(quán)利要求1所述的接收光束模塊，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積小于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
5.如權(quán)利要求1所述的接收光束模塊其中，還包括一凹面鏡，用以將通過(guò)該正透鏡組的光束反射至該光導(dǎo)管的該接收端面。
6.一種接收光束模塊，接收不同角度進(jìn)入該接收光束模塊的光束，其包括一正透鏡組，具有一光軸，并將通過(guò)該正透鏡組的光束分別與該光軸交會(huì)于一第一位置；一光導(dǎo)管，其具有一接收端面、一發(fā)射端面以及連接該接收端面與該發(fā)射端面的反射面，并與上述正透鏡組的光軸同軸，其中通過(guò)該正透鏡組的光束皆進(jìn)入該接收端面，并經(jīng)由該反射面反射行進(jìn)后，自該發(fā)射端面發(fā)射并再與該光軸交會(huì)于一第二位置；一非球面透鏡，將通過(guò)上述第二位置的光束再與該光軸交會(huì)于一第三位置；以及一檢知器，設(shè)置于上述第三位置，并接收自該發(fā)射端面發(fā)射并交會(huì)于上述光軸的光束。
7.如權(quán)利要求6所述的接收光束模塊，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積等于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
8.如權(quán)利要求6所述的接收光束模塊，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積大于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
9.如權(quán)利要求6所述的接收光束模塊，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積小于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
10.如權(quán)利要求1所述的接收光束模塊其中，還包括一凹面鏡，用以將通過(guò)該正透鏡組的光束反射至該光導(dǎo)管的該接收端面。
11.一種測(cè)距裝置，量測(cè)該測(cè)距裝置與一目標(biāo)物之間的距離，其包括一發(fā)射光束模塊，包含一光發(fā)射組件，發(fā)射一窄波長(zhǎng)光束；及一準(zhǔn)直組件，接收上述窄波長(zhǎng)光束并朝向該目標(biāo)物發(fā)射一準(zhǔn)直的窄波長(zhǎng)光束；一接收光束模塊，用以接收自該目標(biāo)物反射的該窄波長(zhǎng)光束，其包含一正透鏡組，具有一光軸，其中通過(guò)該正透鏡組的該窄波長(zhǎng)光束分別與該光軸交會(huì)于一第一位置；一光導(dǎo)管，其具有一接收端面、一發(fā)射端面以及連接該接收端面與該發(fā)射端面的反射面，并與上述正透鏡組的光軸同軸，其中通過(guò)該正透鏡組的窄波長(zhǎng)光束皆進(jìn)入該接收端面，并經(jīng)由該反射面反射行進(jìn)后，自該發(fā)射端面發(fā)射并再與該光軸交會(huì)于一第二位置；以及一檢知器，設(shè)置于上述第二位置，用以接收通過(guò)該既定范圍的該窄波長(zhǎng)光束。
12.如權(quán)利要求11所述的測(cè)距裝置，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積等于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
13.如權(quán)利要求11所述的測(cè)距裝置，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積大于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
14.如權(quán)利要求11所述的測(cè)距裝置，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積小于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
15.如權(quán)利要求11所述的測(cè)距裝置其中，還包括一凹面鏡，用以將通過(guò)該正透鏡組的光束反射至該接收端面。
16.一種測(cè)距裝置，量測(cè)該測(cè)距裝置與一目標(biāo)物之間的距離，其包括一發(fā)射光束模塊，包含一光發(fā)射組件，發(fā)射一窄波長(zhǎng)光束；及一準(zhǔn)直組件，接收上述窄波長(zhǎng)光束并朝向該目標(biāo)物發(fā)射一準(zhǔn)直的窄波長(zhǎng)光束；一接收光束模塊，用以接收自該目標(biāo)物反射的該窄波長(zhǎng)光束，其包含一正透鏡組，具有一光軸，其中通過(guò)該正透鏡組的該窄波長(zhǎng)光束分別與該光軸交會(huì)于一第一位置；一光導(dǎo)管，其具有一接收端面、一發(fā)射端面以及連接該接收端面與該發(fā)射端面的反射面，并與上述正透鏡組的光軸同軸，其中通過(guò)該正透鏡組的窄波長(zhǎng)光束皆進(jìn)入該接收端面，并經(jīng)由該反射面反射行進(jìn)后，自該反射端面發(fā)射并再與該光軸交會(huì)于一第二位置；一非球面透鏡，將通過(guò)上述第二位置的該窄波長(zhǎng)光束再與該光軸交會(huì)于一第三位置；以及一檢知器，設(shè)置于上述第三位置，用以接收通過(guò)該既定范圍的該窄波長(zhǎng)光束。
17.如權(quán)利要求16所述的測(cè)距裝置，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積等于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
18.如權(quán)利要求16所述的測(cè)距裝置，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積大于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
19.如權(quán)利要求16所述的測(cè)距裝置，其中，該光導(dǎo)管的接收端面的面積小于該光導(dǎo)管的發(fā)射端面的面積。
20.如權(quán)利要求16所述的測(cè)距裝置其中，還包括一凹面鏡，用以將通過(guò)該正透鏡組的光束反射至該接收端面。
全文摘要
一種接收光束模塊，使大角度入射此模塊的光束，收斂至一既定范圍內(nèi)。此接收光束模塊具有一光導(dǎo)管，此光導(dǎo)管具有一接收端面、一發(fā)射端面及連接該接收端面與該發(fā)射端面的反射面。此光導(dǎo)管具有垂直接收端面與發(fā)射端面的一光軸，當(dāng)光束以大角度自接收端面進(jìn)入此光導(dǎo)管后，將自發(fā)射端面發(fā)射并匯聚于上述既定范圍。此外，此接收光束模塊可應(yīng)用于測(cè)距裝置，用以量測(cè)目標(biāo)物的距離。尤其，當(dāng)目標(biāo)物與測(cè)距裝置的距離極短時(shí)，仍可接收目標(biāo)物反射的光束。
文檔編號(hào)G01C3/06GK1567027SQ0314245
公開(kāi)日2005年1月19日 申請(qǐng)日期2003年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月12日
發(fā)明者李介仁, 林書(shū)宏, 陳俊宏 申請(qǐng)人:亞洲光學(xué)股份有限公司