專利名稱：激光測距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種激光測距儀。
背景技術(shù)：
激光測距裝置的基本機(jī)構(gòu)已為公知。例如中國專利文獻(xiàn)公告號(hào) CN2265525Y公開了一種脈沖半導(dǎo)體激光測距裝置，包括信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)、 信號(hào)接收系統(tǒng)、微處理器和顯示器，其信號(hào)發(fā)射系統(tǒng)由脈沖半導(dǎo)體激光器、 切邊透鏡組成，信號(hào)接收系統(tǒng)由與切邊透鏡切邊緊貼的聚焦透鏡、限制光 闌、干涉濾光片、雪崩光電二極管組成。中國專利文獻(xiàn)公告號(hào)CN1034142C 公開了一種測距設(shè)備，具有一個(gè)由半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的可見光測量光束；一 個(gè)準(zhǔn)直器物鏡，用于在準(zhǔn)直器物鏡的光軸的方向把測量光束進(jìn)行準(zhǔn)直；一 個(gè)調(diào)制測量光束的電路裝置； 一個(gè)接收物鏡，用于接收和把一個(gè)遠(yuǎn)距離被 測物體反射回來的測量光束成像到一個(gè)接收裝置上； 一個(gè)可接入的光偏轉(zhuǎn)
裝置，用于產(chǎn)生一個(gè)介于半導(dǎo)體激光器和接收裝置之間的內(nèi)部參考距離； 和一個(gè)電子分析裝置，用于測出和顯示所測量的被測物體的距離。其中，
接收裝置有一段光導(dǎo)纖維與光電轉(zhuǎn)換器連接，其中為測量遠(yuǎn)距離物體把光 導(dǎo)纖維入射面安置在接收物鏡的成像平面內(nèi)，并且可控制入射面由此位置 垂直于光軸移動(dòng)。
現(xiàn)有的激光測距儀的內(nèi)光路系統(tǒng)和接收光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，測量誤 差較大，且可靠性較低、成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種光學(xué)系統(tǒng)較簡單且測量誤 差較小的激光測距儀。
為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的激光測距儀，包括發(fā)射光學(xué)系 統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)；發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)包括激光器和設(shè)于激光器光線輸出端 的準(zhǔn)直器；發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)中具有發(fā)射光路，在準(zhǔn)直器前端的所述發(fā)射光路
上設(shè)有用于折射光線的內(nèi)光路切換裝置，內(nèi)光路切換裝置的一側(cè)設(shè)有用于
接收所述折射光線的內(nèi)光路光纖；接收光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡組、設(shè)于物鏡 組后端的接收光學(xué)組件、設(shè)于接收光學(xué)組件一側(cè)的用于接收反射光線的接 收光纖、分叉光纖器以及與分叉光纖器的末端相連的光電轉(zhuǎn)換器；所述內(nèi) 光路光纖和接收光纖與分叉光纖器的分叉端相連。
所述內(nèi)光路切換裝置包括內(nèi)光路電機(jī)及與內(nèi)光路電機(jī)的轉(zhuǎn)軸固定相 連的折射棱鏡；內(nèi)光路光纖的光線入射端面與折射棱鏡相對(duì)，并在折射棱 鏡進(jìn)入發(fā)射光路時(shí)，內(nèi)光路光纖適于接收來自所述折射棱鏡的折射光線。
所述物鏡組后端與接收光學(xué)組件之間設(shè)有遮光套。
所述物鏡組和接收光學(xué)組件同設(shè)于中心軸線上，接收光學(xué)組件后端的 中心軸線上依次設(shè)有調(diào)焦鏡、轉(zhuǎn)像棱鏡組和目鏡分劃板組件。
所述接收光學(xué)組件包括前后設(shè)置在中心軸線上的反光斜面和半反半透 光板；接收光纖的光線入射端面與反光斜面相對(duì)，以接收來自反光斜面的 光線；所述半反半透光板的前端面上設(shè)有高反膜。
上述技術(shù)方案中，在發(fā)射光路上所述光闌的前端設(shè)有第一折射板，遮 光套上設(shè)有通孔；在中心軸線上所述反光斜面與物鏡組之間設(shè)有第二折射 板；第一折射板與第二折射板相對(duì)設(shè)置，且遮光套上的通孔設(shè)于第一折射 板與第二折射板之間；使用時(shí)，發(fā)射光路上的光線經(jīng)第一折射板反射后穿 過遮光套上的通孔，經(jīng)第二折射板反射后從透鏡射出。
上述技術(shù)方案中，還包括透光板；所述第二折射板和反光斜面設(shè)于透 光板兩側(cè)；所述遮光套的后端套于透光板上。
本實(shí)用新型具有積極的效果(1)本實(shí)用新型的激光測距儀采用相位 法測距，為了補(bǔ)償激光測距儀中測距控制及計(jì)算電路系統(tǒng)和光電轉(zhuǎn)換的飄 移，需要對(duì)飄移量進(jìn)行測量，具體方法是，將發(fā)射光經(jīng)內(nèi)光路切換裝置和 內(nèi)光路光纖直接耦合到光電轉(zhuǎn)換器中進(jìn)行測量。通過光纖的全反射作用可 以大大改善接受光的相位均勻性，從而減小了測量誤差。內(nèi)光路光纖和接 收光纖與分叉光纖器相連，筒化了光學(xué)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)使得電子電路的 布局可以非常容易，減小了儀器內(nèi)部的千擾，從而降低了產(chǎn)品成本，提高 了可靠性。(2)本實(shí)用新型的內(nèi)光路切換裝置采用了一只內(nèi)光路電機(jī)帶動(dòng) 折射棱鏡，當(dāng)需要測量內(nèi)光路時(shí)，內(nèi)光路電機(jī)帶動(dòng)折射棱鏡轉(zhuǎn)到發(fā)射光束 和分叉光纖的內(nèi)光路光纖之間，將發(fā)射光耦合到光電轉(zhuǎn)換器中。(3)本實(shí)
用新型中，物鏡組后端與接收光學(xué)組件之間設(shè)有遮光套，使物鏡組后端面 反射的光線大部分被遮光套吸收，而無法進(jìn)入到光電轉(zhuǎn)換器中，從而大大 減小了相位法測距的周期誤差。(4)本實(shí)用新型中，半反半透光板的前端 面上設(shè)有高反膜，以將物鏡組接收的大部分光線經(jīng)半反半透光板的前端面
及反光斜面反射后，送入接收光纖；同時(shí)半反半透光板將其余的光線送至
目鏡分劃板組件，以供人工觀察。

圖l為實(shí)施例l的激光測距儀的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，光闌被移入發(fā)射光
學(xué)系統(tǒng)的發(fā)射光路；
圖2為光闌被移出發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)射光路時(shí)的激光測距儀的結(jié)構(gòu)示 意圖3為圖1中的接收光學(xué)組件及第二折射板的放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖2中的A向一見圖。
具體實(shí)施方式
(實(shí)施例1 )
見圖1-4，本實(shí)施例的激光測距儀，包括發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)、接收光學(xué)系 統(tǒng)和測距控制及計(jì)算電路系統(tǒng)。
發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)包括光闌2、激光器和設(shè)于激光器光線輸出端的準(zhǔn)直器1 。
見圖4,光闌2為矩形孔光闌。光闌2的一端與轉(zhuǎn)換電機(jī)3的轉(zhuǎn)軸固定相 連，轉(zhuǎn)換電機(jī)3用于控制光闌2移入或移出發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)的發(fā)射光路21。
在準(zhǔn)直器1前端的發(fā)射光路21上設(shè)有用于折射光線的內(nèi)光路切換裝置 4,內(nèi)光路切換裝置4的一側(cè)設(shè)有用于接收所述折射光線的內(nèi)光路光纖5。
所述內(nèi)光路切換裝置4包括內(nèi)光路電機(jī)4-l及與內(nèi)光路電機(jī)4-l的轉(zhuǎn)軸 固定相連的折射棱鏡4-2;所述內(nèi)光路光纖5的光線入射端面與折射棱鏡4-2 相對(duì)，并在折射棱鏡4-2進(jìn)入所述發(fā)射光路21時(shí)，內(nèi)光路光纖5適于接收來 自所述折射棱鏡4-2的折射光線。
接收光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡組6、設(shè)于物鏡組6后端的接收光學(xué)組件7、設(shè) 于接收光學(xué)組件7—側(cè)的用于接收反射光線的接收光纖8、分叉光纖器9以及 與分叉光纖器9的末端相連的光電轉(zhuǎn)換器10;所述內(nèi)光路光纖5和接收光纖8 與分叉光纖器9的分叉端相連。光電轉(zhuǎn)換器10包括光電轉(zhuǎn)換器、距離計(jì)算 電路和顯示電路等。光電轉(zhuǎn)換器10的光電信號(hào)輸出端與測距控制及計(jì)算電
路系統(tǒng)的光電信號(hào)輸入端相連。側(cè)距控制及計(jì)算電路系統(tǒng)的光闌控制輸出 端及內(nèi)光路測量控制輸出端分別與轉(zhuǎn)換電機(jī)3的電源控制輸入端和內(nèi)光路
電機(jī)4-l的電源控制輸入端相連。
所述物鏡組6和接收光學(xué)組件7同設(shè)于中心軸線11上，接收光學(xué)組件7后 端的中心軸線11上依次設(shè)有調(diào)焦鏡13、轉(zhuǎn)像棱鏡組14和目鏡分劃板組件15。
見圖3，所述接收光學(xué)組件7包括前后設(shè)置在中心軸線11上的反光斜面 7-3和半反半透光板7-2;接收光纖8的光線入射端面與反光斜面7-3相對(duì)， 以接收來自反光斜面7-3的光線；所述半反半透光板7-2的前端面上設(shè)有高 反膜。
所述第二折射板17和反光斜面7-3設(shè)于透光板7-1兩側(cè)。透光板7-1 主要起支撐第二折射板17和反光斜面7-3的作用。
在發(fā)射光路2 l上所述光闌2的前端設(shè)有第 一折射板l 6,遮光套l2上設(shè)有 通孔12-1;在中心軸線11上所述反光斜面7-3與物鏡組6之間設(shè)有第二折射 板17;第一折射板16與第二折射板17相對(duì)設(shè)置，且遮光套12上的通孔12-1 設(shè)于第一折射板16與第二折射板17之間；使用時(shí)，發(fā)射光路21上的光線經(jīng) 第一折射板16反射后穿過遮光套12上的通孔12-1,經(jīng)第二折射板17反射后 從透鏡6射出。
還具有黑色橡膠制成的遮光套12。所述遮光套12的后端套于第二折射 板17上，遮光套12的前端套于物鏡組6的后端上。
在相位法測距中， 一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)就是周期誤差，而周期誤差差生 的原因就是由于同頻干擾。在圖1和3中，發(fā)射光束通過第二折射板17后 穿過物鏡組6出射，必然在物鏡組6的后端面上發(fā)生微弱的反射，這些反 射光經(jīng)通過漫射后有一部分進(jìn)入到光電轉(zhuǎn)換器中形成干擾，這些干擾在有 反射棱鏡測距模式下測量時(shí)，由于回光信號(hào)較強(qiáng)，形成不了較大的誤差。 但在無有反射棱鏡測距模式下測量時(shí)，由于回光信號(hào)非常的微弱，會(huì)導(dǎo)致 較大的誤差，實(shí)驗(yàn)表明其對(duì)周期誤差的影響在5mm左右。而在本實(shí)施例中， 物鏡組6反射的光線大部分被遮光套12其吸收，而無法進(jìn)入到光電轉(zhuǎn)換器 中，從而大大減小了周期誤差。
如圖2,在無反射棱鏡測距模式下進(jìn)行測距時(shí)，光闌2移出發(fā)射光路21， 從而激光測距儀中的光電轉(zhuǎn)換器10可接收得較強(qiáng)的被測物體19表面的漫反 射光線，進(jìn)而滿足無反射棱鏡測距模式的測距需要。此時(shí)激光測距儀射出 的發(fā)射光束的功率為5mW,發(fā)散角約為O. 4mrad。
如圖l，在有反射棱鏡測距模式下進(jìn)衧測距時(shí)，光闌2移入發(fā)射光路21， 由于反射棱鏡20有著非常好的反射效率，光闌2能有效地減弱從激光測距儀 射出的發(fā)射光束的功率，并滿足發(fā)射光束的發(fā)散角的需要，此時(shí)激光測距 儀射出的發(fā)射光束的功率為O. 5mW,發(fā)散角約為2. 4mrad。由于光線在通過光 闌2的狹縫時(shí)產(chǎn)生了衍射，擴(kuò)大了發(fā)散角，這樣在遠(yuǎn)距離測量時(shí)就便于照準(zhǔn) 棱鏡，從而解決了棱鏡測量和無棱鏡測量相互兼容的問題。
權(quán)利要求1、一種激光測距儀，包括發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)；發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)包括:激光器和設(shè)于激光器光線輸出端的準(zhǔn)直器(1)；發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)中具有發(fā)射光路(21)，在準(zhǔn)直器(1)前端的所述發(fā)射光路(21)上設(shè)有用于折射光線的內(nèi)光路切換裝置(4)，內(nèi)光路切換裝置(4)的一側(cè)設(shè)有用于接收所述折射光線的內(nèi)光路光纖(5)；接收光學(xué)系統(tǒng)包括:物鏡組(6)、設(shè)于物鏡組(6)后端的接收光學(xué)組件(7)、設(shè)于接收光學(xué)組件(7)一側(cè)的用于接收反射光線的接收光纖(8)、分叉光纖器(9)以及與分叉光纖器(9)的末端相連的光電轉(zhuǎn)換器(10)；所述內(nèi)光路光纖(5)和接收光纖(8)與分叉光纖器(9)的分叉端相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的激光測距儀，其特征在于所述內(nèi)光路切換 裝置(4 )包括內(nèi)光路電機(jī)(4-1 )及與內(nèi)光路電機(jī)(4-1 )的轉(zhuǎn)軸固定相 連的折射棱鏡(4-2 );所述內(nèi)光路光纖(5 )的光線入射端面與折射棱鏡(4-2 ) 相對(duì)，并在折射棱鏡(4-2 )進(jìn)入所述發(fā)射光路(21 )時(shí)，內(nèi)光路光纖(5 ) 適于接收來自所述折射棱鏡(4-2)的折射光線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的激光測距儀，其特征在于所述物鏡組(6) 和接收光學(xué)組件(7)同設(shè)于中心軸線(11)上，接收光學(xué)組件(7)后端 的中心軸線(11 )上依次設(shè)有調(diào)焦鏡(13)、轉(zhuǎn)像棱鏡組(14 )和目鏡分劃 板組件(15)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的激光測距儀，其特征在于所述接收光學(xué)組 件(7)包括前后設(shè)置在中心軸線(11)上的反光斜面(7-3)和半反半透 光板(7-2);接收光纖(8)的光線入射端面與反光斜面(7-3)相對(duì)，以 接收來自反光斜面(7-3)的光線；所述半反半透光板(7-2)的前端面上 設(shè)有高反膜。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的激光測距儀，其特征在于在發(fā)射光路(21) 上所述光闌(2)的前端設(shè)有第一折射板(16);在中心軸線(11)上所述 反光斜面(7-3 )與物鏡組(6 )之間設(shè)有第二折射板(17 );第一折射板(16 ) 與第二折射板(17)相對(duì)設(shè)置；使用時(shí)，發(fā)射光路(21)上的光線依次經(jīng) 第一折射板(16 )、第二折射板(17 )反射后從透鏡(6 )射出。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光測距儀，其特征在于還包括透光板 (7-1 );所述第二折射板(17 )和反光斜面(7-3 )設(shè)于透光板(7-1 )兩側(cè)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種光學(xué)系統(tǒng)較簡單且測量誤差較小的激光測距儀。其包括發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)和接收光學(xué)系統(tǒng)；發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)包括激光器和設(shè)于激光器光線輸出端的準(zhǔn)直器；發(fā)射光學(xué)系統(tǒng)中具有發(fā)射光路，在準(zhǔn)直器前端的所述發(fā)射光路上設(shè)有用于折射光線的內(nèi)光路切換裝置，內(nèi)光路切換裝置的一側(cè)設(shè)有用于接收所述折射光線的內(nèi)光路光纖；接收光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡組、設(shè)于物鏡組后端的接收光學(xué)組件、設(shè)于接收光學(xué)組件一側(cè)的用于接收反射光線的接收光纖、分叉光纖器以及與分叉光纖器的末端相連的光電轉(zhuǎn)換器；所述內(nèi)光路光纖和接收光纖與分叉光纖器的分叉端相連。
文檔編號(hào)G01S7/481GK201203670SQ200820036248
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月27日
發(fā)明者唐建宇, 巢海步 申請(qǐng)人:常州市新瑞得儀器有限公司