[发明专利]探测目标位置的光探测器系统

说明书

本发明涉及一种侦察目标和确定目标位置的光探测器系统。这种探测器系统可优选地设置在自主式移动系统上，以便为其在未知环境中进行定向。

这些处于发展和规划阶段的自主式移动系统在将来日常生活中也会越来越多地遇到。这些系统通过借助一个能使它们弄清环境景象的定向系统，独立地执行它们所担负的任务，这样便可完成运输和卫生清洁任务。除了进行不同的路径设计算法和评估算法外，探测器系统还对自主式移动单元探测其在环境中所遇到的障碍具有很大意义。为了使自主式移动系统对客户有吸引力，大量制造这些系统时的成本低廉、技术简单是特别重要的。因此，在自主式移动系统环境中，探测目标位置的探测器系统必须具有较好的鲁棒性、且制作成本低廉。

从现有技术水平可得知一些利用三角测量探测目标的光探测器系统。譬如，有一种专用的测试方法是用带状照明来实施有源的光学三角测量。如，组成这种测试系统的主要单元有：一个在空间上作带状照明的光源、一个光成像系统、一个二维图像接收机、以及一个处理和分析由图像接收机收到的信号的电子装置。为了进行三角测量，这种系统需要一个只照射带状空间的光源。此光源一个重要特征在于其辐射光功率的表面密度。对这种光源的要求就是光功率必须足够大，以便能够识别黑暗目标。该光源的另外一个特征在于照明带的密度，它不仅影响所探测空间范围的大小，而且也影响被测目标在位置测量时的分辨率。

目前，已知照射成一个光带的光源在实施时具有下列几种可能性：一个柱形透镜置于视准仪物镜的前面，该视准仪物镜对准激光光源或者白炽灯、卤灯或弧光灯发出的光；利用视准仪物镜将白炽灯或卤灯的光平行化，并通过锥镜使这些光扇形化。在此，所用的成像系统首先必须满足两个主要要求。其一，必须将需要测量的空间范围成像在二维图像探测器的表面上。其二，确保要测量目标的所需位置分辨率。对此，在光电转换器上成像后仍能分辨的目标之间的最小距离被理解为位置分辨能力。该最小距离是通过成像系统确定的，同样也是通过所用的转换器确定的。在此，对于尽可能以整个半空间的形式使大空间范围产生广角成像，以及用相同物镜产生足够的距离分辨能力，这两种任务的要求是相互矛盾的。通过这种成像系统来扩大测量范围的一种可能方法在于：使用一种产生不失真图像的广角物镜。可是，这种具有多个透镜的物镜有一个缺点，就是它不能使整个半空间围绕物镜成像。另一方面，使整个半空间成像的其它物镜在工作时会出现失真，且其购置昂贵。失真的物镜在三角测量中也影响位置的分辨率。在此，靠成像系统较近的两个相邻物体的散射光成像之间的像面距离要比离成像系统较远的两个相邻物体的像面距离大。于是，这就导致了位置分辨率随离物镜或成像系统距离的增大而变得越来越差。通过使用标准或非球形的折射面-象通常采用标准物镜那样，远离成像系统的物体将不能够彼此在一起成像。为了使这些物体成像，必须使用一种能最佳用于该特殊目的的光成像单元，而这种成像单元未能从参考文献上找到。