專利名稱：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，特別涉及應用于測距裝置內(nèi)，接收目標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測距裝置，其已揭露于美國專利第6,441,887號。此光學測距裝置1具有一發(fā)射組件2、一望遠系統(tǒng)3與一接收系統(tǒng)4。參考圖1，當發(fā)射組件2通過望遠系統(tǒng)3朝向目標物發(fā)射一光束后，目標物反射此光束。接著，反射的光束進入此接收系統(tǒng)4。
圖2A是概要顯示圖1的光學測距裝置，量測位于100米處的目標物；及圖2B是概要顯示圖1的光學測距裝置，量測位于1米處的目標物。參考圖1與圖2A，接收系統(tǒng)4與望遠系統(tǒng)3之間的間隔距離約為7cm，且目標物T距離光學測距裝置1約為100米。因此，接收系統(tǒng)4、目標物T及望遠系統(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、目標物T及望遠系統(tǒng)3之間的夾角θ2約為0.07rad。
然而，當夾角增加至0.07rad時，目標物T反射的光束Br2已不易進入接收系統(tǒng)4。一般而言，增加接收系統(tǒng)4的口徑可使反射的光束Br2易于進入接收系統(tǒng)4中。然而，當反射光束Br2以大角度進入接收系統(tǒng)4后，此反射的光束Br2更不易通過物鏡組收斂至光感測組件。
再者，美國專利第5,815,251號也揭露另一種光學測距裝置。雖然其揭露許多種方法，用以接收目標物反射的光束；然而，其復雜的機械運作較難以實施。

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用于近距離量測的光學測距裝置。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明的接收光束模塊包括一對物鏡組、一光導管(light pipe)與一光感測組件。此對物鏡組具有一光軸；以及光導管具有一接收端面、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入此對物鏡組后，此對物鏡組減少該光束與光軸的夾角。之后，光束自接收端面進入光導管中，并通過該反射面多次反射該光束。接著，自該光導管的發(fā)射端面發(fā)射的光束將匯聚于既定范圍內(nèi)，并且該光感測組件設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用于光學測距裝置；其中，該光學測距裝置還包括用以發(fā)射該光束的一光發(fā)射組件以及另一對物鏡組。
本發(fā)明優(yōu)選該光導管的反射面是由多個反射鏡構(gòu)成。
本發(fā)明優(yōu)選該光導管是一實心透明柱，且該光導管的反射面具有反射薄膜。當光自該光導管的接收端面進入后，將通過反射行進，并且自發(fā)射端面離開該光導管。
本發(fā)明的一優(yōu)點在于，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測距裝置，其已揭露于美國專利第6,441,887號；圖2A概要顯示圖1的光學測距裝置，量測位于100米處的目標物；圖2B概要顯示圖1的光學測距裝置，量測位于1米處的目標物；圖3是概要地顯示不同角度進入一透鏡的附圖；圖4概要地說明利用一光導管，將不同角度入射的光束導引至既定范圍內(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概要顯示應用本發(fā)明的接收光束模塊的測距裝置；圖6B概要顯示應用本發(fā)明的接收光束模塊的另一測距裝置；圖7A至圖7C概要顯示各種光導管。
具體實施例方式
本發(fā)明的前述以及其它技術(shù)內(nèi)容、特點與優(yōu)點，在以下配合參考附圖的優(yōu)選實施例的詳細說明中，將可清楚的明白。在提出詳細說明之前，要注意的是，在以下的說明中，類似的組件是以相同的編號來表示。
圖3是概要地顯示不同角度進入一正透鏡的附圖。如圖3所示，A點與正透鏡CV之間的距離為B點與正透鏡CV之間的距離的兩倍；且自A點發(fā)射的光線1a入射正透鏡C點的入射角為B點發(fā)射的光線1b入射正透鏡C點的入射角的一半。根據(jù)司涅爾定律(snell′slaw)，A點的光線1a折射至光軸OA上的A′點，以及B點的光束1b折射至光軸OA上的B′點。因此，來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′點與B′點之間的距離為L。
圖4是概要地說明利用一光導管，將不同角度入射的光束導引至既定范圍內(nèi)。參考圖4，一光導管10的長度大體等于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)明的實施例中，光導管10的接收端面11設置于B′點，以及發(fā)射端面12設置于A′點；此外，光導管10的光軸與該正透鏡CV的光軸同軸。
如圖4所示，來自A點的光束1a將根據(jù)司涅爾定律(snell′s law)通過正透鏡CV；接著，光束1a自該接收端面11進入該光導管10內(nèi)行進。最后，來自A點的光束1a將與光軸OA交會于A′點。
如圖4所示，來自B點的光束1b亦將根據(jù)司涅爾定律(snell′s law)通過正透鏡CV；接著，該光束1b與光軸OA交會于B′點。由于該B′點位于接收端面11，所以來自B點的光束1b進入該光導管10，并于該光導管10中反射行進。最后，根據(jù)圖4所示的光線追跡，來自B點的光束1b再與光軸OA交會于A′點。因此，于本發(fā)明中，自不同位置發(fā)射的光束通過正透鏡CV，并經(jīng)由該光導管10反射行進；最后，皆與光軸OA交會于大體相同的位置。
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、一光導管10及一檢知器22；其中，該正透鏡組21與該光導管10是具有同軸的光軸OA。當與正透鏡組21相隔不同距離處產(chǎn)生的光束1a、1b分別通過正透鏡組21及光導管10后，與光軸OA交會于既定范圍A′內(nèi)后，檢知器22設置于該處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，鄰近于光導管10的發(fā)射端面13設置，用以將自光導管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，通過正透鏡組21的光束1a、1b將通過該凹面鏡274反射。接著，被反射的光束1a、1b自接收端面11進入該光導管10，并通過光導管10反射行進。之后，光束1a、1b自光導管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是概要顯示應用本發(fā)明的一接收光束模塊的測距裝置。如圖6A所示，測距裝置100的光學系統(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與一準直組件31。當光發(fā)射組件32發(fā)射一窄波長光束1o后，該窄波長光束1o經(jīng)由準直組件31形成準直窄波長光束11。準直的光束11朝向待測目標物(未顯示)行進，并通過該目標物反射該準直的光束11；其中，部分反射的光束12經(jīng)由正透鏡組21進入接收光束模塊20′中。如上所述，不論目標物與測距裝置的距離為何，目標物反射的光束12通過該光導管10匯聚于既定范圍內(nèi)。之后，通過一非球面透鏡23再縮小光點，并利用檢知器22接收此光束12。圖6B是概要顯示應用本發(fā)明的接收光束模塊的另一測距裝置。如圖6B所示，測距裝置100′的光學系統(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與一準直組件31。當光發(fā)射組件32發(fā)射一窄波長光束1o后，該窄波長光束1o經(jīng)由準直組件31形成準直的窄波長光束11。準直的光束11朝向待測目標物(未顯示)行進，并通過該目標物反射該準直的光束11；其中，部分反射的光束12經(jīng)由正透鏡組21進入接收光束模塊20”中。如上所述，不論目標物與測距裝置的距離為何，目標物反射的光束12通過凹面鏡24、光導管10匯聚于既定范圍內(nèi)。之后，更可通過一非球面透鏡23再縮小光點，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管。如圖7A所示，光導管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，光導管可為實心的柱狀體，且該光導管的反射面具有反射薄膜。該光導管亦可為空心的柱狀體，且其反射面是由多個反射鏡構(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面積。因此，檢知器可接收不同角度進入該接收光束模塊的光束。
應用本發(fā)明的接收光束模塊的測距裝置，不論目標物與測距裝置的距離為何，自測距裝置發(fā)射且經(jīng)由目標物反射的光束必定會進入該接收光束模塊；因此，該測距裝置一定可接收得目標物反射的光束。
以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說明書內(nèi)容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(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，并將通過該正透鏡組的光束分別與該光軸交會于一第一位置；一光導管，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，其中通過該正透鏡組的光束皆進入該接收端面，并經(jīng)由該發(fā)射面反射行進后，自該發(fā)射端面發(fā)射并再與該光軸交會于一第二位置；以及一檢知器，設置于上述第二位置，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，該光導管的接收端面的面積等于該光導管的發(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，該光導管的接收端面的面積大于該光導管的發(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，該光導管的接收端面的面積小于該光導管的發(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，用以將通過該正透鏡組的光束反射至該光導管的該接收端面。
6.一種接收光束模塊，接收不同角度進入該接收光束模塊的光束，其包括一正透鏡組，具有一光軸，并將通過該正透鏡組的光束分別與該光軸交會于一第一位置；一光導管，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，其中通過該正透鏡組的光束皆進入該接收端面，并經(jīng)由該反射面反射行進后，自該發(fā)射端面發(fā)射并再與該光軸交會于一第二位置；一非球面透鏡，將通過上述第二位置的光束再與該光軸交會于一第三位置；以及一檢知器，設置于上述第三位置，并接收自該發(fā)射端面發(fā)射并交會于上述光軸的光束。
7.如權(quán)利要求6所述的接收光束模塊，其中，該光導管的接收端面的面積等于該光導管的發(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，該光導管的接收端面的面積大于該光導管的發(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，該光導管的接收端面的面積小于該光導管的發(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，用以將通過該正透鏡組的光束反射至該光導管的該接收端面。
11.一種測距裝置，量測該測距裝置與一目標物之間的距離，其包括一發(fā)射光束模塊，包含一光發(fā)射組件，發(fā)射一窄波長光束；及一準直組件，接收上述窄波長光束并朝向該目標物發(fā)射一準直的窄波長光束；一接收光束模塊，用以接收自該目標物反射的該窄波長光束，其包含一正透鏡組，具有一光軸，其中通過該正透鏡組的該窄波長光束分別與該光軸交會于一第一位置；一光導管，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，其中通過該正透鏡組的窄波長光束皆進入該接收端面，并經(jīng)由該反射面反射行進后，自該發(fā)射端面發(fā)射并再與該光軸交會于一第二位置；以及一檢知器，設置于上述第二位置，用以接收通過該既定范圍的該窄波長光束。
12.如權(quán)利要求11所述的測距裝置，其中，該光導管的接收端面的面積等于該光導管的發(fā)射端面的面積。
13.如權(quán)利要求11所述的測距裝置，其中，該光導管的接收端面的面積大于該光導管的發(fā)射端面的面積。
14.如權(quán)利要求11所述的測距裝置，其中，該光導管的接收端面的面積小于該光導管的發(fā)射端面的面積。
15.如權(quán)利要求11所述的測距裝置其中，還包括一凹面鏡，用以將通過該正透鏡組的光束反射至該接收端面。
16.一種測距裝置，量測該測距裝置與一目標物之間的距離，其包括一發(fā)射光束模塊，包含一光發(fā)射組件，發(fā)射一窄波長光束；及一準直組件，接收上述窄波長光束并朝向該目標物發(fā)射一準直的窄波長光束；一接收光束模塊，用以接收自該目標物反射的該窄波長光束，其包含一正透鏡組，具有一光軸，其中通過該正透鏡組的該窄波長光束分別與該光軸交會于一第一位置；一光導管，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，其中通過該正透鏡組的窄波長光束皆進入該接收端面，并經(jīng)由該反射面反射行進后，自該反射端面發(fā)射并再與該光軸交會于一第二位置；一非球面透鏡，將通過上述第二位置的該窄波長光束再與該光軸交會于一第三位置；以及一檢知器，設置于上述第三位置，用以接收通過該既定范圍的該窄波長光束。
17.如權(quán)利要求16所述的測距裝置，其中，該光導管的接收端面的面積等于該光導管的發(fā)射端面的面積。
18.如權(quán)利要求16所述的測距裝置，其中，該光導管的接收端面的面積大于該光導管的發(fā)射端面的面積。
19.如權(quán)利要求16所述的測距裝置，其中，該光導管的接收端面的面積小于該光導管的發(fā)射端面的面積。
20.如權(quán)利要求16所述的測距裝置其中，還包括一凹面鏡，用以將通過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管，此光導管具有一接收端面、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。此光導管具有垂直接收端面與發(fā)射端面的一光軸，當光束以大角度自接收端面進入此光導管后，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用于測距裝置，用以量測目標物的距離。尤其，當目標物與測距裝置的距離極短時，仍可接收目標物反射的光束。
文檔編號G01C3/06GK1567027SQ0314245
公開日2005年1月19日 申請日期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, 林書宏, 陳俊宏 申請人:亞洲光學股份有限公司