专利名称：光学测距装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光学测距装置。
背景技术：
光学测距装置是测量距离的重要工具之一。1998年9月29日公开的美国专利US5815251揭示了一种光学测距设备，该设备发出测量光到被测物体上，并接收从被测物体反射回来的测量光，然后测量二者之间的差异来确定测距设备到被测物体之间的距离。为了解决近距离物体反射回来的测量光通过接收物镜后的成像偏离接收物镜焦点的问题，US5815251提供了两种解决方案一种方案是采用机械结构带动光接收面在接收物镜的聚焦平面内移动；另一种方案是光接收面固定，在接收物镜之前或者之后的适当位置添加光学偏转元件，用以将近距离反射光偏转到光接收面上。
然而，上述两种方法都不同程度地使光学测距装置的内部结构变得复杂，增加了制造难度。并且由于其接收物镜为透镜，从被测物体反射回来的测量光在通过该接收物镜的过程中有一部分已经被损耗掉，这对远距离测量极为不利。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、易于制造、测量范围广的光学测距装置。
为实现上述目的，本实用新型的光学测距装置包含一个测量光光源，一个或一组使光源所发出的测量光准直的准直物镜，一组接收从被测物体反射回来的反射测量光的反射镜，一个接收该反射测量光并输出相应电信号的光接收器，一个和光接收器以及光源电连接、接收并处理光接收器输出的电信号以确定被测距离的控制回路，该控制回路还包含一个对光源进行调制的调制回路，该组反射镜和准直物镜具有一个公共光轴。通过这种结构设置，无论测量光从远距离被测物体还是近距离被测物体反射回来，通过该组反射镜后总能聚焦于该公共光轴上，而不需要采用附加的光偏转元件。并且由于采用反射镜来接收反射测量光，减少了反射测量光的损耗，扩大了测量范围。
作为本实用新型的一个改进，该光接收器还包含一个接收所述反射测量光的光接收面，光接收面位于公共光轴上。
作为本实用新型的进一步改进，光接收器的光接收面位于该组反射镜的焦点上，从而使得从远距离被测物体反射回来的反射测量光可以直接聚焦于光接收器的光接收面上，以确保在远距离测量过程中光接收器总是能够接收到足够多的反射测量光。对于近距离测量而言，从被测物体反射回来的强度足够的反射测量光通过该组反射镜反射后，聚焦于公共光轴上位于该组反射镜焦点之后的一点上，从而使得反射测量光始终有足够的光覆盖光接收器的光接收面，从而避免移动光接收面，简化了内部结构。
图1是本实用新型一种首选实施方式的光学测距装置的光路示意图。
具体实施方式
本实用新型的一种首选实施方式的光学测距装置的光路如图1所示。本首选实施方式的光学测距装置包含一个测量光光源12，一个或者一组准直物镜14，一个接收镜组16，一个光接收器18，以及一个控制回路(图中未示出)。控制回路还包含一个调制回路，该调制回路对光源12进行调制使其发出调制测量光。首选地，光源12是一个可发出可见光的半导体激光二极管。光源12首选地被放置在准直物镜14的焦点上，其发出的测量光122通过准直物镜后成为准直的测量光142。接收镜组16被设置在光源12和准直物镜14之后。接收镜组16进一步包含一个第一接收镜162，以及一个第二接收镜164。第一接收镜162最好一个内球面反射镜。第二接收镜164最好是一个外球面反射镜。第一接收镜162、第二接收镜164、以及准直物镜14具有一个公共光轴20。第二接收镜164具有一个中心孔163。
当准直的测量光142照射到远距离被测物体上时，从被测物体处反射回来的反射测量光144为平行于公共光轴20的平行光。平行光144被第一接收镜162反射后投射到第二接收镜164上，经过第二接收镜164再次反射后成为光束166并聚焦于点B。明显地，点B位于公共光轴20上。光接收器18被设置在公共光轴20上，并且其光敏面182位于点B处。此时，光接收器18的光敏面182为光接收器的光接收面。光接收器可以是雪崩光电二级管(APD)、PIN光电二级管、或者其他可实现光电转换的合适装置。光接收器18接收到从被测物体反射回来的测量光以后，输出相应的包含了被测距离信息的电信号到控制回路中，由控制回路处理该电信号并计算得到被测距离。在其他实施方式中，可将一段光导纤维的一端面放置在点B处以接收反射测量光166，其另一端面对准光接收器，通过这种方式反射测量光被传送到光接收器上，此时光导纤维放置在点B处的那个端面作为光接收器的光接收面。
如图1中虚线所示，当准直的测量光142照射导近距离被测距离上时，从被测物体处反射回来的反射测量光144’为以公共光轴20对称的发散光。发散光144’被第一接收镜162和第二接收镜164反射后成为光束166’并聚焦于点B’。点B’位于公共光轴20上并在点B后方。此时虽然光束166’没有聚焦于光接收器18的光接收面182，但是光束166’始终覆盖光接收面182，而不需要附加另外的光偏转元件。由于近距离测量时反射测量光比较强，反射测量光的光束166’中的一部分光就足以驱动光接收器18工作，因此在近距离测量时也不需要移动光接收器18。
本实用新型不局限于上述首选实施方式的描述。本领域的普通技术人员可以和容易地理解到，在不脱离本实用新型的原理的前提下，本实用新型还存在很多修改方案和替代方案。本实用新型的范围由权利要求确定。
权利要求1.一种光学测距装置，包含一个发出测量光的光源；一个或一组使所述光源发出的测量光准直并投射到被测物体上的准直物镜；一组接收从所述被测物体反射回来的反射测量光的反射镜；一个接收所述反射测量光并输出相应电信号的光接收器；一个和所述光接收器以及所述光源电连接、接收并处理所述光接收器输出的电信号以确定被测距离的控制回路，所述控制回路还包含一个对所述光源进行调制的调制回路；其特征在于所述一组反射镜和所述准直物镜具有一个公共光轴。
2.如权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于所述光接收器还包含一个接收所述反射测量光的光接收面，所述光接收面位于所述公共光轴上。
3.如权利要求2所述的光学测距装置，其特征在于所述光接收器的光接收面位于所述一组反射镜的焦点上。
4.如权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于所述光源位于所述准直物镜的焦点上。
5.如上述任一权利要求所述的光学测距装置，其特征在于所述一组反射镜包含一个第一反射镜和一个第二反射镜。
6.如权利要求5所述的光学测距装置，其特征在于所述第一反射镜具有一个内凹的球面反射面。
7.如权利要求6所述的光学测距装置，其特征在于所述第一反射镜具有一个中心孔。
8.如权利要求5所述的光学测距装置，其特征在于所述第二反射镜具有一个外凸的球面反射面。
专利摘要本实用新型的目的是提供一种结构简单、易于制造、测量范围广的光学测距装置，包含一个测量光光源，一个或一组准直物镜，一组接收从被测物体反射回来的反射测量光的反射镜，一个接收该反射测量光并输出相应电信号的光接收器，一个和光接收器以及光源电连接、接收并处理光接收器输出的电信号以确定被测距离的控制回路，该控制回路还包含一个对光源进行调制的调制回路，该组反射镜和准直物镜具有一个公共光轴。通过这种结构设置，无论测量光从远距离被测物体还是近距离被测物体反射回来，通过该组反射镜后总能聚焦于该公共光轴上，而不需要采用附加的光偏转元件。并且由于采用反射镜来接收反射测量光，减少了反射测量光的损耗，扩大了测量范围。
文档编号G01C3/08GK2872301SQ20052007463
公开日2007年2月21日 申请日期2005年8月18日 优先权日2005年8月18日
发明者施毅敏 申请人:南京德朔实业有限公司