专利名称：激光测距仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种激光测距仪。
背景技术：
激光测距装置的基本机构已为公知。例如中国专利文献公告号 CN2265525Y公开了一种脉冲半导体激光测距装置，包括信号发射系统、 信号接收系统、微处理器和显示器，其信号发射系统由脉冲半导体激光器、 切边透镜组成，信号接收系统由与切边透镜切边紧贴的聚焦透镜、限制光 阑、干涉滤光片、雪崩光电二极管组成。中国专利文献公告号CN1034142C 公开了一种测距设备，具有一个由半导体激光器产生的可见光测量光束；一 个准直器物镜，用于在准直器物镜的光轴的方向把测量光束进行准直；一 个调制测量光束的电路装置； 一个接收物镜，用于接收和把一个远距离被 测物体反射回来的测量光束成像到一个接收装置上； 一个可接入的光偏转
装置，用于产生一个介于半导体激光器和接收装置之间的内部参考距离； 和一个电子分析装置，用于测出和显示所测量的被测物体的距离。其中，
接收装置有一段光导纤维与光电转换器连接，其中为测量远距离物体把光 导纤维入射面安置在接收物镜的成像平面内，并且可控制入射面由此位置 垂直于光轴移动。
现有的激光测距仪的内光路系统和接收光路系统的结构较复杂，测量误 差较大，且可靠性较低、成本较高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种光学系统较简单且测量误 差较小的激光测距仪。
为解决上述技术问题，本实用新型的激光测距仪，包括发射光学系 统和接收光学系统；发射光学系统包括激光器和设于激光器光线输出端 的准直器；发射光学系统中具有发射光路，在准直器前端的所述发射光路
上设有用于折射光线的内光路切换装置，内光路切换装置的一侧设有用于
接收所述折射光线的内光路光纤；接收光学系统包括物镜组、设于物镜 组后端的接收光学组件、设于接收光学组件一侧的用于接收反射光线的接 收光纤、分叉光纤器以及与分叉光纤器的末端相连的光电转换器；所述内 光路光纤和接收光纤与分叉光纤器的分叉端相连。
所述内光路切换装置包括内光路电机及与内光路电机的转轴固定相 连的折射棱镜；内光路光纤的光线入射端面与折射棱镜相对，并在折射棱 镜进入发射光路时，内光路光纤适于接收来自所述折射棱镜的折射光线。
所述物镜组后端与接收光学组件之间设有遮光套。
所述物镜组和接收光学组件同设于中心轴线上，接收光学组件后端的 中心轴线上依次设有调焦镜、转像棱镜组和目镜分划板组件。
所述接收光学组件包括前后设置在中心轴线上的反光斜面和半反半透 光板；接收光纤的光线入射端面与反光斜面相对，以接收来自反光斜面的 光线；所述半反半透光板的前端面上设有高反膜。
上述技术方案中，在发射光路上所述光阑的前端设有第一折射板，遮 光套上设有通孔；在中心轴线上所述反光斜面与物镜组之间设有第二折射 板；第一折射板与第二折射板相对设置，且遮光套上的通孔设于第一折射 板与第二折射板之间；使用时，发射光路上的光线经第一折射板反射后穿 过遮光套上的通孔，经第二折射板反射后从透镜射出。
上述技术方案中，还包括透光板；所述第二折射板和反光斜面设于透 光板两侧；所述遮光套的后端套于透光板上。
本实用新型具有积极的效果(1)本实用新型的激光测距仪采用相位 法测距，为了补偿激光测距仪中测距控制及计算电路系统和光电转换的飘 移，需要对飘移量进行测量，具体方法是，将发射光经内光路切换装置和 内光路光纤直接耦合到光电转换器中进行测量。通过光纤的全反射作用可 以大大改善接受光的相位均匀性，从而减小了测量误差。内光路光纤和接 收光纤与分叉光纤器相连，筒化了光学系统的结构，同时使得电子电路的 布局可以非常容易，减小了仪器内部的千扰，从而降低了产品成本，提高 了可靠性。(2)本实用新型的内光路切换装置采用了一只内光路电机带动 折射棱镜，当需要测量内光路时，内光路电机带动折射棱镜转到发射光束 和分叉光纤的内光路光纤之间，将发射光耦合到光电转换器中。(3)本实
用新型中，物镜组后端与接收光学组件之间设有遮光套，使物镜组后端面 反射的光线大部分被遮光套吸收，而无法进入到光电转换器中，从而大大 减小了相位法测距的周期误差。(4)本实用新型中，半反半透光板的前端 面上设有高反膜，以将物镜组接收的大部分光线经半反半透光板的前端面
及反光斜面反射后，送入接收光纤；同时半反半透光板将其余的光线送至
目镜分划板组件，以供人工观察。
图l为实施例l的激光测距仪的结构示意图，其中，光阑被移入发射光
学系统的发射光路；
图2为光阑被移出发射光学系统的发射光路时的激光测距仪的结构示 意图3为图1中的接收光学组件及第二折射板的放大结构示意图； 图4为图2中的A向一见图。
具体实施方式
(实施例1 )
见图1-4，本实施例的激光测距仪，包括发射光学系统、接收光学系 统和测距控制及计算电路系统。
发射光学系统包括光阑2、激光器和设于激光器光线输出端的准直器1 。
见图4,光阑2为矩形孔光阑。光阑2的一端与转换电机3的转轴固定相 连，转换电机3用于控制光阑2移入或移出发射光学系统的发射光路21。
在准直器1前端的发射光路21上设有用于折射光线的内光路切换装置 4,内光路切换装置4的一侧设有用于接收所述折射光线的内光路光纤5。
所述内光路切换装置4包括内光路电机4-l及与内光路电机4-l的转轴 固定相连的折射棱镜4-2;所述内光路光纤5的光线入射端面与折射棱镜4-2 相对，并在折射棱镜4-2进入所述发射光路21时，内光路光纤5适于接收来 自所述折射棱镜4-2的折射光线。
接收光学系统包括物镜组6、设于物镜组6后端的接收光学组件7、设 于接收光学组件7—侧的用于接收反射光线的接收光纤8、分叉光纤器9以及 与分叉光纤器9的末端相连的光电转换器10;所述内光路光纤5和接收光纤8 与分叉光纤器9的分叉端相连。光电转换器10包括光电转换器、距离计算 电路和显示电路等。光电转换器10的光电信号输出端与测距控制及计算电
路系统的光电信号输入端相连。侧距控制及计算电路系统的光阑控制输出 端及内光路测量控制输出端分别与转换电机3的电源控制输入端和内光路
电机4-l的电源控制输入端相连。
所述物镜组6和接收光学组件7同设于中心轴线11上，接收光学组件7后 端的中心轴线11上依次设有调焦镜13、转像棱镜组14和目镜分划板组件15。
见图3，所述接收光学组件7包括前后设置在中心轴线11上的反光斜面 7-3和半反半透光板7-2;接收光纤8的光线入射端面与反光斜面7-3相对， 以接收来自反光斜面7-3的光线；所述半反半透光板7-2的前端面上设有高 反膜。
所述第二折射板17和反光斜面7-3设于透光板7-1两侧。透光板7-1 主要起支撑第二折射板17和反光斜面7-3的作用。
在发射光路2 l上所述光阑2的前端设有第 一折射板l 6,遮光套l2上设有 通孔12-1;在中心轴线11上所述反光斜面7-3与物镜组6之间设有第二折射 板17;第一折射板16与第二折射板17相对设置，且遮光套12上的通孔12-1 设于第一折射板16与第二折射板17之间；使用时，发射光路21上的光线经 第一折射板16反射后穿过遮光套12上的通孔12-1,经第二折射板17反射后 从透镜6射出。
还具有黑色橡胶制成的遮光套12。所述遮光套12的后端套于第二折射 板17上，遮光套12的前端套于物镜组6的后端上。
在相位法测距中， 一个重要的技术指标就是周期误差，而周期误差差生 的原因就是由于同频干扰。在图1和3中，发射光束通过第二折射板17后 穿过物镜组6出射，必然在物镜组6的后端面上发生微弱的反射，这些反 射光经通过漫射后有一部分进入到光电转换器中形成干扰，这些干扰在有 反射棱镜测距模式下测量时，由于回光信号较强，形成不了较大的误差。 但在无有反射棱镜测距模式下测量时，由于回光信号非常的微弱，会导致 较大的误差，实验表明其对周期误差的影响在5mm左右。而在本实施例中， 物镜组6反射的光线大部分被遮光套12其吸收，而无法进入到光电转换器 中，从而大大减小了周期误差。
如图2,在无反射棱镜测距模式下进行测距时，光阑2移出发射光路21， 从而激光测距仪中的光电转换器10可接收得较强的被测物体19表面的漫反 射光线，进而满足无反射棱镜测距模式的测距需要。此时激光测距仪射出 的发射光束的功率为5mW,发散角约为O. 4mrad。
如图l，在有反射棱镜测距模式下进衧测距时，光阑2移入发射光路21， 由于反射棱镜20有着非常好的反射效率，光阑2能有效地减弱从激光测距仪 射出的发射光束的功率，并满足发射光束的发散角的需要，此时激光测距 仪射出的发射光束的功率为O. 5mW,发散角约为2. 4mrad。由于光线在通过光 阑2的狭缝时产生了衍射，扩大了发散角，这样在远距离测量时就便于照准 棱镜，从而解决了棱镜测量和无棱镜测量相互兼容的问题。
权利要求1、一种激光测距仪，包括发射光学系统和接收光学系统；发射光学系统包括:激光器和设于激光器光线输出端的准直器(1)；发射光学系统中具有发射光路(21)，在准直器(1)前端的所述发射光路(21)上设有用于折射光线的内光路切换装置(4)，内光路切换装置(4)的一侧设有用于接收所述折射光线的内光路光纤(5)；接收光学系统包括:物镜组(6)、设于物镜组(6)后端的接收光学组件(7)、设于接收光学组件(7)一侧的用于接收反射光线的接收光纤(8)、分叉光纤器(9)以及与分叉光纤器(9)的末端相连的光电转换器(10)；所述内光路光纤(5)和接收光纤(8)与分叉光纤器(9)的分叉端相连。
2、 根据权利要求l所述的激光测距仪，其特征在于所述内光路切换 装置(4 )包括内光路电机(4-1 )及与内光路电机(4-1 )的转轴固定相 连的折射棱镜(4-2 );所述内光路光纤(5 )的光线入射端面与折射棱镜(4-2 ) 相对，并在折射棱镜(4-2 )进入所述发射光路(21 )时，内光路光纤(5 ) 适于接收来自所述折射棱镜(4-2)的折射光线。
3、 根据权利要求2所述的激光测距仪，其特征在于所述物镜组(6) 和接收光学组件(7)同设于中心轴线(11)上，接收光学组件(7)后端 的中心轴线(11 )上依次设有调焦镜(13)、转像棱镜组(14 )和目镜分划 板组件(15)。
4、 根据权利要求3所述的激光测距仪，其特征在于所述接收光学组 件(7)包括前后设置在中心轴线(11)上的反光斜面(7-3)和半反半透 光板(7-2);接收光纤(8)的光线入射端面与反光斜面(7-3)相对，以 接收来自反光斜面(7-3)的光线；所述半反半透光板(7-2)的前端面上 设有高反膜。
5、 根据权利要求4所述的激光测距仪，其特征在于在发射光路(21) 上所述光阑(2)的前端设有第一折射板(16);在中心轴线(11)上所述 反光斜面(7-3 )与物镜组(6 )之间设有第二折射板(17 );第一折射板(16 ) 与第二折射板(17)相对设置；使用时，发射光路(21)上的光线依次经 第一折射板(16 )、第二折射板(17 )反射后从透镜(6 )射出。
6、 根据权利要求5所述的激光测距仪，其特征在于还包括透光板 (7-1 );所述第二折射板(17 )和反光斜面(7-3 )设于透光板(7-1 )两侧。
专利摘要本实用新型涉及一种光学系统较简单且测量误差较小的激光测距仪。其包括发射光学系统和接收光学系统；发射光学系统包括激光器和设于激光器光线输出端的准直器；发射光学系统中具有发射光路，在准直器前端的所述发射光路上设有用于折射光线的内光路切换装置，内光路切换装置的一侧设有用于接收所述折射光线的内光路光纤；接收光学系统包括物镜组、设于物镜组后端的接收光学组件、设于接收光学组件一侧的用于接收反射光线的接收光纤、分叉光纤器以及与分叉光纤器的末端相连的光电转换器；所述内光路光纤和接收光纤与分叉光纤器的分叉端相连。
文档编号G01S7/481GK201203670SQ200820036248
公开日2009年3月4日 申请日期2008年5月27日 优先权日2008年5月27日
发明者唐建宇, 巢海步 申请人:常州市新瑞得仪器有限公司