CN103412312A - 激光测距方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光测量技术领域，特别是涉及一种激光测距方法，采用激光发射单元、激光回波接收单元和数据处理单元进行测量，所述激光发射单元分别发射可见激光束和不可见激光束，可见激光束和不可见激光束以光轴重合发射到目标上，激光回波接收单元接收不可见激光束反射的激光，将光信号转换成电信号，经数据处理单元进行电信号处理后输出测量数据，得到测量目标的距离信息；所述可见激光束用于在测量时进行瞄准。本发明的技术方案的有益效果在于：发射两束激光，用不可见激光测量可以解决太阳光的干扰问题，提高测量精度，用光轴重合的可见光激光束进行瞄准，使瞄准更方便准确，提高测量准确度。

Description

激光测距方法及装置
技术领域
本发明涉及激光测量技术领域，特别是涉及一种激光测距方法以及激光测距装置。
背景技术
激光测距装置是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距装置在工作时激光发射器向目标发射出一束很细的激光束，由接收光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从激光测距仪到目标的距离，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量目标之间的距离。
在现有的手持测距装置中，常见用单波长激光来做测距，也只能选用可见光波长来实现测距，主要原因是在测量中，用可见光来做测距时激光束可见，方便瞄准，也可以在测距装置中装瞄准器来做测量瞄准，但使用比较麻烦且不精准。如果用采用可见光的激光束在室外测量时，由于太阳光在可见光成份比较高，太阳光对激光束产生干扰，用常用的可见光会让室外测量的距离和精度大幅下降，也可以通过提高发射光功率来解决，太光功率大后对人眼伤害太大。但为了解决太阳光干扰问题，我们通常会先用一块发射光波长相等、且带宽比较小的窄带滤光片，比如我们的发射光波长为650nm，我们会选用650±20nm的滤光片，但可见光中同样还有很大幅度的650nm的太阳光，所以无法跟本解决太阳光干扰的问题。
光如果以波长来表示：不可见光的波长范围在波长<380nm如紫外线和波长>770nm如红外线、远红外线。可见光的波长范围在770～390nm之间。波长不同引起人眼的颜色感觉不同，770～622nm，感觉为红色；622～597nm，橙色；597～577nm，黄色；577～492nm，绿色；492～455nm，蓝靛色；455～380nm，紫色。
发明内容
本发明的目的是解决现在技术中的激光测距装置在室外测量时，受太阳光干扰影响测量准度和精度的问题，提供一种激光测距的方法及装置，解决太阳光的干扰问题的同时还使测量瞄准更方便准确,这样便通大大提高太阳光下的测量精度和准确度。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
本发明将原来采用的单波长激光束改为双波长激光束，采用同时发射可见激光束和不可见激光束，可见激光束可以选用人眼敏感的绿光或红光，用做瞄准，不可见光激光束可以选用太阳光成份相对少的波长的不可见光，由于不可见不能用来瞄准，增加可见激光束用做瞄准，不可见光激光用做测量，并且两者的光轴重合。
具体的是一种激光测距方法，采用激光发射单元、激光回波接收单元和数据处理单元进行测量，所述激光发射单元分别发射可见激光束和不可见激光束，可见激光束和不可见激光束以光轴重合发射到目标上，激光回波接收单元接收不可见激光束反射的激光，将光信号转换成电信号，经数据处理单元进行电信号处理后输出测量数据，得到测量目标的距离信息；所述可见激光束用于在测量时进行瞄准。
进一步的，所述可见激光束优选为波长在622～770nm的红色激光或492～577nm的绿色激光，所述不可见激光束为波长在780～1800nm。
本发明的另一技术方案是：提供一种激光测距装置，包括激光发射单元、激光回波接收单元和数据处理单元，其中：所述激光发射单元用于发射两束光轴重合的可见激光束和不可见激光束到目标上；所述激光回波接收单元用于接收反射的不可见激光束，将光信号转换成电信号，并传送给数据处理单元；所述数据处理单元用于控制激光发射单元与处理接收的电信号数据后输出测量结果。
进一步的，所述激光发射单元包括双波长激光发射器和激光器准直镜，双波长激光发射器可以发射可见激光束和不可见激光束，通过调节激光器准直镜使两束激光束以光轴重合发射到目标上。
进一步的，所述激光发射单元包括可见激光发射器、LENS1准直镜、不可见激光发射器、LENS2准直镜和分光镜，通过调整LENS1准直镜和/或LENS2准直镜使可见激光发射器发射的可见激光束与不可见激光发射器发射的可见激光束以光轴重合发射到目标上。
再进一步，所述可见激光束优选为波长在622～770nm的红色激光或492～577nm的绿色激光，所述不可见激光束为波长在780～800nm。
所述激光回波接收单元包括接收准直镜、滤光片和光电接收器件，接收准直镜用于收集反射的激光，滤光片用于滤出不可见激光束的波长外的光，光电接收器件用于将反射的激光转换成电信号。
所述数据处理单元包括处理器、频率发生器、频率调制电路、放大器、LC振荡器、按键和显示器。
本发明的技术方案的有益效果在于：发射两束激光，用不可见激光测量可以解决太阳光的干扰问题，提高测量精度，用光轴重合的可见光激光束进行瞄准，使瞄准更方便准确，提高测量准确度。
附图说明
图1为本发明第一实施例的工作原理框图。
图2为本发明第二实施例的结构框图。
图3为本发明第二实施例的测距装置结构图。
图4为本发明第二实施例的测距装置另一示例结构图。
具体实施方式
以下结合附图与具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
结合图1所示，本发明的第一个实施例为一种激光测量方法，采用激光发射单元10、激光回波接收单元30和数据处理单元40进行测量，激光发射单元10分别发射波长为650nm的可见激光束和波长为780nm不可见激光束，可见激光束和不可见激光束通过调节使两束激光的光轴重合，即光轴重合发射到目标20上，不可见激光束反射后被激光回波接收单元30接收，光信号转换成电信号，经数据处理单元进行电信号处理后输出测量数据，得到目标距离信息，其中可见激光束用于瞄准，不可见激光束用于测量。
结合图2、图3、图4所示，本发明的第二个实施例为一种激光测距装置，包括激光发射单元10、激光回波接收单元30和数据处理单元40，其中激光发射单元用于发射两束光轴重合的可见激光束和不可见激光束到目标20上；激光回波接收单元用于接收反射的不可见激光束，将光信号转换成电信号，并传送给数据处理单元；数据处理单元用于控制激光发射单元与处理接收的电信号数据后输出测量结果，可见激光束优选为波长在650nm的红色激光，不可见激光束为波长在780nm。
参照图3所示，激光发射单元10包括双波长激光发射器111和激光器准直镜112，双波长激光发射器可以发射可见激光束和不可见激光束，通过调节激光器准直镜112使两束激光束以光轴重合发射到目标上，在激光发射器的选用，首先可以选用两个发光晶体封装在一起的双波长激光发射器。因为在同一个封装体内，自身的偏差小，这样可以省去很多的调试激光光轴和激光焦点大小的时间。如果选用这种双波长激光发射器，只须要一片激光器准直镜112和支架113，只须调节支架113的上下便可调节两束激光束的光轴，调节激光器准直镜的前后便可以调节激光焦点的大小。
作为另一个示例，就是选用两个单独的激光发射器来实现，结合图4所示，激光发射单元包括可见激光发射器121、LENS1准直镜122、不可见激光发射器123、LENS2准直镜124和分光镜125，通过调整LENS1准直镜和/或LENS2准直镜使可见激光发射器发射的可见激光束与不可见激光发射器发射的可见激光束以光轴重合发射到目标20上。用LENS1准直镜和LENS2准直镜分别调节可见激光束和不可见激光束的光轴，增加一个1/4分光镜，可以让两束激光束从不同方向射入，让它们的光轴重合，从同一方向射击出。
激光回波接收单元30包括接收准直镜301、滤光片302和光电接收器件303。接收准直镜301用于对反射回来的激光进行聚集，聚集的激光经过滤光片，滤光片为与测量用不可见激光束波长相近的窄带滤光片，减少其它波长的光的干扰，光电接收器件为光电传感器，将接收的光信号转化为电信号，传送给数据处理单元。
数据处理单元40包括有处理器401、频率发生器402、频率调制电路403、放大器404、LC振荡器405、按键406和显示器407，其处理过程是：处理器控制激光发射，可见激光束可不用信号频率调制，因为只做指示功能，不可见激光束由处理器调节频率发生器将发射频率调节好，调率调节好后，调节不可见激光束发射的光功率。由处理器再次调节频率发生器的本振频率，同时开启LC振荡器，不可见激光束的频率和本振频率不相等，它们之间的差频主要取决于放大器频率带宽和处理器的模数将换器对频率的采样能力。调节完成后，开启可见激光束和不可见激光束。激光发射后由上述所提的光学结构将发射的激光回收、聚集到光电接收部件上，光电接收部件将光信号转换成电信号。光电接收部件为光电二极管，利用二极管非线性特性，将频率发生器中的锁相环信号发生器提供的本振信号与不可见激光发射器的发射信号进行混频。利用低通放大器将混频出来的高频信号滤除，得到一个低频信号。放大器放大的信号通过处理器的模数转换器采样、FFT变换、ATAN2频域时域转换得到相位。通过频率算出尺长乘以得到相位与整个相位的比例便可得到距离，由显示器显示距离。
以上的描述仅仅涉及本发明的一些具体实施方式，任何本领域的技术人员基于本发明的精神所做的替换或改进均应为本发明的保护范围所涵盖，本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种激光测距方法，其特征在于：采用激光发射单元、激光回波接收单元和数据处理单元进行测量，所述激光发射单元分别发射可见激光束和不可见激光束，可见激光束和不可见激光束以光轴重合发射到目标上，激光回波接收单元接收不可见激光束反射的激光，将光信号转换成电信号，经数据处理单元进行电信号处理后输出测量数据，得到测量目标的距离信息；所述可见激光束用于在测量时进行瞄准。
2.根据权利要求1所述的激光测距方法，其特征在于：所述可见激光束优选为波长在622～770nm的红色激光或492～577nm的绿色激光，所述不可见激光束为波长在780～1800nm。
3.一种激光测距装置，其特征在于：包括激光发射单元、激光回波接收单元和数据处理单元，其中，
所述激光发射单元用于发射两束光轴重合的可见激光束和不可见激光束到目标上；所述激光回波接收单元用于接收反射的不可见激光束，将光信号转换成电信号，并传送给数据处理单元；所述数据处理单元用于控制激光发射单元与处理接收的电信号数据后输出测量结果。
4.根据权利要求3所述的激光测量装置，其特征在于：所述激光发射单元包括双波长激光发射器和激光器准直镜，双波长激光发射器可以发射可见激光束和不可见激光束，通过调节激光器准直镜使两束激光束以光轴重合发射到目标上。
5.根据权利要求3所述的激光测量装置，其特征在于：所述激光发射单元包括可见激光发射器、LENS1准直镜、不可见激光发射器、LENS2准直镜和分光镜，通过调整分光镜、LENS1准直镜和/或LENS2准直镜使可见激光发射器发射的可见激光束与不可见激光发射器发射的可见激光束以光轴重合发射到目标上。
6.根据权利要求3～5任意项所述的激光测量装置，其特征在于：所述可见激光束优选为波长在622～770nm的红色激光或492～577nm的绿色激光，所述不可见激光束为波长在780～1800nm。
7.根据权利要求3所述的激光测距装置，其特征在于：所述激光回波接收单元包括接收准直镜、滤光片和光电接收器件。
8.根据权利要求3所述的激光测距装置，其特征在于：所述数据处理单元包括处理器、频率发生器、频率调制电路、放大器、LC振荡器、按键和显示器。
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