專利名稱：光學(xué)測距裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光學(xué)測距技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種具有使探測受測物體遠(yuǎn)近的光束與觀測者的瞄準(zhǔn)視線沿同一直線延伸的測距裝置。
目前具有預(yù)定波長的光束，以測量受測物體與觀測者間距離的技術(shù)，就目前所知主要有二種；其一是利用多數(shù)個發(fā)射角度不同的不可見光束，并以其夾角或發(fā)射器彼此間的距離，以運(yùn)算出受測物體與測量者間的距離；其二是利用不可見光束由發(fā)射器射出至受測物體后，再折返至位于該發(fā)射器旁的接收器的時間差，以運(yùn)算出受測物體與測量者間的距離。
前述第二種利用光學(xué)原理的測距技術(shù)，于實(shí)際的運(yùn)用上，主要是運(yùn)用于雷射測距儀上，該測距儀主要包含有一不可見光束發(fā)射器、一不可見光束接收器，以及用以供測量者瞄準(zhǔn)并確定受測物體及其受測部位的一望遠(yuǎn)鏡。
而于一般的雷射測距儀中，由于各該不可見光束發(fā)射器與不可見光束接收器之間形成有一曲折的不可見光束前進(jìn)路線(亦即為一不可見光束的行進(jìn)路徑)，而該望遠(yuǎn)鏡又具有由觀測者眼睛至受測物體間的另一觀測線(亦即一可見光束的前進(jìn)路徑)，而且，各該可見光束與不可見光束各依獨(dú)立的路線行進(jìn)，因此，運(yùn)用該測量方式的雷射測距儀，其使用上即會產(chǎn)生二項(xiàng)缺點(diǎn)一、體積較大，由于其上的雷射發(fā)射器、雷射接收器與望遠(yuǎn)鏡，各自具有相當(dāng)?shù)拈L度與直徑，且又必須分別設(shè)置若干鏡頭，因此，三者并列的結(jié)果，即會造成該雷射測距儀體積難以減小的缺點(diǎn)。
二、準(zhǔn)度較差，該雷射測距儀于使用時，會產(chǎn)生對應(yīng)于各該雷射發(fā)射器、雷射接收器與受測物體間的不可見光束前進(jìn)、折返路徑，以及對應(yīng)于該望遠(yuǎn)鏡與受測物體間的可見光束前進(jìn)路徑，而由于各該路徑其彼此間均相隔一段距離，且其間的夾角又視受測物體遠(yuǎn)近的不同而亦隨之改變，因此，其即使再配合電子電路以繁復(fù)的運(yùn)算公式予以運(yùn)算，其測量所得的結(jié)果，仍非十分準(zhǔn)確。
雖然，將前述三個獨(dú)立的光束前進(jìn)路徑予以適度的合并，似乎可以改善前述的缺點(diǎn)，然而，依現(xiàn)行的技術(shù)所知，一旦將前述三條路徑中的任意兩種路徑合并，則將立即發(fā)生測量用的不可見光束或觀測用的可見光束，其前進(jìn)路徑被阻擋住，而喪失其測距或觀察功能的情形。
本實(shí)用新型的目的是提供一種可有效減小其硬體體積、可增進(jìn)其測量準(zhǔn)確度、可使測量用光束與觀測用光束的前進(jìn)路線沿同一直線延伸，而不影響使用者測量及瞄準(zhǔn)的光學(xué)測距裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案一種光學(xué)測距裝置，其包含有一望遠(yuǎn)鏡，其具有相隔預(yù)定距離的一對物鏡組、一接眼鏡組，以及介于各該對物、接眼鏡組間的一棱鏡組，該對物鏡組可供來自一受測物體表面的可見光束通過；一雷射發(fā)射器，以其預(yù)定部位與該望遠(yuǎn)鏡連接，并可發(fā)出具預(yù)定波長的一不可見光束；一雷射接收器，以其預(yù)定部位與該望遠(yuǎn)鏡連接；一供光束前進(jìn)的路徑，該路徑具有一前段部分是介于一受測物體與該棱鏡組之間；一折射部分是位于該棱鏡組內(nèi)部；一第一后段部分介于該棱鏡組與該接眼鏡組之間，并與該前段部分位于同一直線上；一第二后段部位介于該棱鏡組與該雷射發(fā)射器之間；該前段部分可同時供各該可見光束與不可見光束沿該路徑前進(jìn)；該可見光束通過該前段部位而進(jìn)入該棱鏡組，并經(jīng)由適當(dāng)?shù)姆瓷浜竺撾x該棱鏡組，又沿該第一后段部分前進(jìn)至該接眼鏡組；該不可見光束可經(jīng)由該棱鏡組的反射及折射作用，而于各該前段部分與第二后段部分之間行進(jìn)，且該第二后段部分分別與各該前段部分及第一后段部分夾一預(yù)定的角度。
所述的各該雷射發(fā)射器與雷射接收器的相對位置可以相互對換。
所述的該棱鏡組包含有以預(yù)定部位相貼合的一前棱鏡與一后棱鏡；該棱鏡組可供均沿該前段部分前進(jìn)的各該可見光束與不可見光束由該前棱鏡正面射入，并分別于該棱鏡組內(nèi)部沿預(yù)定的角度反射與折射；使該可見光束由該后棱鏡的背面射出，并沿該第一后段部分前進(jìn)，而該不可見光束則由該前棱鏡頂面射出，并沿該第二后段部分前進(jìn)。
所述的該棱鏡組包含有以預(yù)定部位相貼合的一前棱鏡與一后棱鏡；該棱鏡組可供沿該前段部分前進(jìn)的該可見光束由該前棱鏡正面射入，并由該后棱鏡背面射出，且沿該第一后段部分前進(jìn)；該不可見光束則可由該前棱鏡的頂面射入其中，并由該前棱鏡的正面射出，且沿該前段部分前進(jìn)。
所述的該棱鏡組的預(yù)定部位設(shè)有一光學(xué)薄膜，該薄膜僅可供該不可見光束穿透，而對該可見光束則具有高反射作用。
所述的該棱鏡組進(jìn)一步包含有一輔助棱鏡，該輔助棱鏡以其正面部位貼合于該光學(xué)薄膜上。
所述的該輔助棱鏡具有相對于該光學(xué)薄膜的一平面狀的背面部分，且該背面部分與該第二后段部分的延伸方向相垂直。
所述的該不可見光束為介于該雷射發(fā)射器、一受測物體與該雷射接收器間的一雷射光束。
所述的該不可見光束的波長是大于700nm，且該第二后段部位是介于該雷射發(fā)射器與該棱鏡組之間。
所述的該不可見光束的波長大于700nm，且第二后段部位是介于該雷射接受器與該棱鏡組之間。
所述的該棱鏡組進(jìn)一步包含有可供該不可見光束穿透而對該可見光束則具有高反射能力的一光學(xué)薄膜，以及以其正面部位貼覆于該薄膜上的一輔助棱鏡；該前棱鏡具有對應(yīng)于該前段部分的一正面部位、一供設(shè)置該光學(xué)薄膜的頂面部位，以及與該棱鏡相鄰的一背面部位，又該前棱鏡的頂面部位與背面部位間的夾角，等于該輔助棱鏡其正面與該背面部位的夾角。
所述的該后棱鏡具有與該前棱鏡資面部位鄰接的一正面部位，以及呈平面狀的一背面部位，該背面部位與該第一后段部分相垂直。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型使用于一雷射測距儀的剖視示意圖。
圖2為本實(shí)用新型各組件及光束間的相對位置示意圖。
圖3為本實(shí)用新型顯示各光束前進(jìn)路徑的示意圖。
參見圖1、圖2、圖3所示，運(yùn)用有本實(shí)用新型技術(shù)的雷射測距儀10，主要由一本體11，以及設(shè)于該本體11內(nèi)的一雷射接收器12、一雷射發(fā)射器13與一望遠(yuǎn)鏡14所共同組成。該望遠(yuǎn)鏡14包含有一對物鏡組40、一接眼鏡組50與介于各該對物、接眼鏡組40、50間的一棱鏡組60。
該雷射發(fā)射器13是用以朝一受測物體發(fā)出一雷射光束或其他波長適當(dāng)而可供本實(shí)用新型利用的不可見光束，該光束于抵達(dá)該受測物體表面后隨即折返，而該雷射接收器12即是用以接收該折返的雷射光束，使其通過計(jì)算雷射光束發(fā)射至接收間的時間即可運(yùn)算出該受測物體與該雷射測距儀10間的距離。而該望遠(yuǎn)鏡14是供使用者以眼睛接收來自于受測物體所發(fā)出的可見光即可供人肉眼觀察的有色光，用以瞄準(zhǔn)并確認(rèn)該受測物體及受測部位是否正確。
本實(shí)用新型其用以有效減小該雷射測距儀10體積的效果，主要于該棱鏡組60的前形成一混合有可見光束181與雷射光束182的光路，該光路具有介于受測物體與該棱鏡組60間的一前段部分90、一于該棱鏡組60內(nèi)部沿一曲折路線前進(jìn)的折射部分91，以及介于該棱鏡組60分別與該接眼鏡組50及該雷射發(fā)射器13間的一第一后段部分92與一第二后段部分93。
該前段部分90為來自于雷發(fā)射器13的不可見束與來自于受測物體的可見光束所共用的同一光路，該折射部分91于該棱鏡組60內(nèi)部進(jìn)行，并以一棱鏡面上的光學(xué)鍍膜分離出兩個不同方向的各該第一、第二后段部分92、93，且該可見光束181是沿前段部分90前進(jìn)，而射入該棱鏡組60之中，至于該雷射光束182的光路則是沿該第二后段部位93射入該棱鏡組60之內(nèi)。
該棱鏡組60其結(jié)構(gòu)類似業(yè)界所通稱的roofedpechan prism棱鏡組，而由一前棱鏡61、一后棱鏡62與特別是一輔助棱鏡63所共同組成。該前棱鏡61具有與該望遠(yuǎn)鏡14長軸方向垂直的一正面610、一與該正面610夾48°角，并由其下緣向上延伸(依圖式方向?yàn)闇?zhǔn))的背面612，以及與該正面610夾108°角的一頂面614。該后棱鏡62具有緊貼于該前棱鏡背面612外的一正面620、與其正面620夾66°角并由其下緣再向下延伸的一底面622，以及由該頂面620頂端朝下延伸又與該望遠(yuǎn)鏡14長軸方向以及該第一后段部分相垂直的一背面624。該輔助棱鏡63則具有貼覆于該前棱鏡頂面614上方的一正面630，以及與該第二后段部分相垂直的一背面632，及該正面630與該前棱鏡頂面614之間并涂布有一層光學(xué)薄膜64，該光學(xué)薄膜64是設(shè)為可供波長超過905nm的雷射光束穿透，但對波長介于400-700nm間的可見光束，則具有予以高反射的效果。又該輔助棱鏡63的正面630與其背面632間的夾角為24°，而該前棱鏡61的背面612與其頂面614間的夾角亦設(shè)為24°。
當(dāng)來自受測物體表面的可見光束181(如圖3中實(shí)線箭頭方向所示)到達(dá)該前棱鏡61的前方，并以垂直于該前棱鏡正面610的方向，射入該前棱鏡61內(nèi)部后，隨即抵達(dá)其背面612，并被朝上反射至其頂面614，而由于該薄膜64的高反射，將會垂直地再被折返至該背面612，并進(jìn)入該后棱鏡62內(nèi)部；該可見光束181于該后棱鏡62內(nèi)的前進(jìn)路徑，是先由其正面620到達(dá)其背面624，然后反射至其底面622，再反射至其正面620，而最重要的，由該正面620再度被反射至該背面624的可見光束182，其前進(jìn)方向至此不但已經(jīng)與該背面624垂直，而且，其路徑是與前述可見光束181進(jìn)入該望遠(yuǎn)鏡14內(nèi)路徑的前段部°分90沿同一直線方向延伸。此一可見光束181由該后棱鏡背面624透出后，即沿該第一后段部分92進(jìn)入該接眼鏡組50，以供使用者由該處觀察并瞄準(zhǔn)受測物體。
至于由雷射發(fā)射器13所發(fā)出的雷射光束182 (如圖3中虛線箭頭方向所示)，則是垂直地由該輔助棱鏡背面632射入該輔助棱鏡63中，并通過該光學(xué)薄膜64再進(jìn)入該前棱鏡61內(nèi)，再經(jīng)由該前棱鏡背面612的反射，而以垂直于該前棱鏡正面610的方向射出，而尤其重要的是，此時，脫離該棱鏡組60后的雷射光束182前進(jìn)路徑，已與該望遠(yuǎn)鏡14中該前段部位90內(nèi)的可見光束181的光路完全重疊。
通過上述光束的前進(jìn)方式，將使來自受測物體處的可見光束181與由雷射發(fā)射器13所發(fā)出的雷射光束182，可以共用該望遠(yuǎn)鏡14的對物鏡組40以及對物鏡組40至棱鏡組60間的空間，并籍由該棱鏡組60以將前進(jìn)不同的雷射光束182與可見光束181予以結(jié)合，因此，其將可大為減小該雷射測距儀10的體積。而且，由于各該雷射光束182與可見光束181的前進(jìn)路徑，保重疊于該路徑的前段部分90，因此觀測者透過該望遠(yuǎn)鏡14所觀察到的受測物體上的某一特定點(diǎn)，實(shí)質(zhì)上其即為該雷射光束182由受測物體表面處折返至該雷射接收器12的照射點(diǎn)，亦即運(yùn)用有此本實(shí)用新型的該雷射測距儀10，其觀測者肉眼所見的處，即為測量用雷射光束照射的目標(biāo)處，因此將使其在使用上，較的于觀察點(diǎn)與受測點(diǎn)并非同一處的已有技術(shù)，本實(shí)用新型顯要精確許多。
在圖式中，本實(shí)用新型中可另于棱鏡組60與雷射發(fā)射器13之間，設(shè)置一輔助鏡片組17，用以調(diào)整雷射發(fā)射器13與該棱鏡組60間的距離，并改變接收不可見光束的焦距，同時可以校正對物鏡組40的準(zhǔn)直功能。
另外，前述所述實(shí)施例，是將來自于受測物體的不可見光束與可見光束，共用該望遠(yuǎn)鏡14的對物鏡組40，以進(jìn)行量測功能。而于實(shí)際的運(yùn)用上，其亦可將各該雷射接收器12與雷射發(fā)射器13的位置相互交換，而形成用以觀測受測物體的可見光束路徑，與不可見光束由該受測物體表面的照射點(diǎn)折返的路徑相重疊，而其亦可同樣達(dá)成如前述者的準(zhǔn)確瞄準(zhǔn)又減少裝置體積的功能。
而且，于各該實(shí)施例中，為避免光束于該棱鏡組60內(nèi)一再反射或折射過程中，一旦入射角與出射角不同時，其可能由于光程差而造成難以修正的像差，因此，本實(shí)用新型除可將各該前段部分90與第一后段部分92，設(shè)為沿同一直線延伸，并使其分別垂直于對應(yīng)的各該前棱鏡正面610與后棱鏡背面624之外，尤其是將該輔助棱鏡63設(shè)為具有適當(dāng)?shù)暮穸龋⑹蛊浔趁?32與該第二后段部分93相垂直，藉以降低像差現(xiàn)象的發(fā)生。
本實(shí)用新型的是可有效減小其硬體體積、可增進(jìn)其測量準(zhǔn)確度、可使測量用光束與觀測用光束的前進(jìn)路線沿同一直線延伸，而不影響使用者測量及瞄準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種光學(xué)測距裝置，其特征在于包含有一望遠(yuǎn)鏡，其具有相隔預(yù)定距離的一對物鏡組、一接眼鏡組，以及介于各該對物、接眼鏡組間的一棱鏡組；一雷射發(fā)射器，以其預(yù)定部位與該望遠(yuǎn)鏡連接；一雷射接收器，以其預(yù)定部位與該望遠(yuǎn)鏡連接；一供光束前進(jìn)的路徑，該路徑具有一前段部分是介于一受測物體與該棱鏡組之間；一折射部分是位于該棱鏡組內(nèi)部；一第一后段部分介于該棱鏡組與該接眼鏡組之間，并與該前段部分位于同一直線上；一第二后段部位介于該棱鏡組與該雷射發(fā)射器之間；該第二后段部分分別與各該前段部分及第一后段部分夾一預(yù)定的角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的各該雷射發(fā)射器與雷射接收器的相對位置可以相互對換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該棱鏡組包含有以預(yù)定部位相貼合的一前棱鏡與一后棱鏡；該棱鏡組可供均沿該前段部分前進(jìn)的各該可見光束與不可見光束由該前棱鏡正面射入，并分別于該棱鏡組內(nèi)部沿預(yù)定的角度反射與折射；使該可見光束由該后棱鏡的背面射出，并沿該第一后段部分前進(jìn)，而該不可見光束則由該前棱鏡頂面射出，并沿該第二后段部分前進(jìn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該棱鏡組包含有以預(yù)定部位相貼合的一前棱鏡與一后棱鏡；該棱鏡組可供沿該前段部分前進(jìn)的該可見光束由該前棱鏡正面射入，并由該后棱鏡背面射出，且沿該第一后段部分前進(jìn)；該不可見光束則可由該前棱鏡的頂面射入其中，并由該前棱鏡的正面射出，且沿該前段部分前進(jìn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該棱鏡組的預(yù)定部位設(shè)有一光學(xué)薄膜，該薄膜僅可供該不可見光束穿透，而對該可見光束則具有高反射作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該棱鏡組進(jìn)一步包含有一輔助棱鏡，該輔助棱鏡以其正面部位貼合于該光學(xué)薄膜上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該輔助棱鏡具有相對于該光學(xué)薄膜的一平面狀的背面部分，且該背面部分與該第二后段部分的延伸方向相垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該不可見光束為介于該雷射發(fā)射器、一受測物體與該雷射接收器間的一雷射光束。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該不可見光束的波長是大于700nm，且該第二后段部位是介于該雷射發(fā)射器與該棱鏡組之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該不可見光束的波長大于700nm，且第二后段部位是介于該雷射接受器與該棱鏡組之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該棱鏡組進(jìn)一步包含有可供該不可見光束穿透而對該可見光束則具有高反射能力的一光學(xué)薄膜，以及以其正面部位貼覆于該薄膜上的一輔助棱鏡；該前棱鏡具有對應(yīng)于該前段部分的一正面部位、一供設(shè)置該光學(xué)薄膜的頂面部位，以及與該棱鏡相鄰的一背面部位，又該前棱鏡的頂面部位與背面部位間的夾角，等于該輔助棱鏡其正面與該背面部位的夾角。
12.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的光學(xué)測距裝置，其特征在于所述的該后棱鏡具有與該前棱鏡資面部位鄰接的一正面部位，以及呈平面狀的一背面部位，該背面部位與該第一后段部分相垂直。
專利摘要一種光學(xué)測距裝置,主要通過其內(nèi)部各組件的配合,使其共同提供一光束前進(jìn)的路徑,該路徑具有介于受測物體與一棱鏡組間的一前段部分、一進(jìn)入該棱鏡組并于其內(nèi)部前進(jìn)的折射部分,以及位于該棱鏡組外并與該前段部位相對應(yīng)的一第一后段部分與一第二后段部分;藉此以使可見光束與不可見光束的前進(jìn)路徑,有極長的一部分可以相重疊,且共同指向受測物體的一特定部位處,而使其可獲得較佳的測量準(zhǔn)確度,而又可減小其體積。
文檔編號G01C3/10GK2478073SQ0121965
公開日2002年2月20日 申請日期2001年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者高伯菘 申請人:亞洲光學(xué)股份有限公司