CN105629256A - 激光测距仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光测距仪，至少能射出一束平行于第一方向的检测光束，其包括：外壳；激光源，产生激光束；光路组件，至少能使激光源产生的激光束作为激光测距仪的检测光束；光电转换元件，能将光信号转换为电信号；电源，容纳在外壳中至少为激光源供电；光路组件至少还包括：转向光学元件，至少能将检测光束经物体反射后形成的平行于第一方向的反射光线转向至沿平行于第二方向的方向；转向光学元件位于激光源和光电转换元件之间。本发明的激光测距仪具有合理的光路系统。

Description

激光测距仪

技术领域

本发明涉及测距仪，具体设计一种激光测距仪。

背景技术

激光测距仪，是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光线，从而测出从观测者到目标的距离。激光测距仪的误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一。

现有的激光测距仪往往存在光路系统设计不合理不仅使对激光的检测造成干扰而且造成尺寸偏大的缺陷。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有合理的光路系统的激光测距仪。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种激光测距仪，至少能射出一束平行于第一方向的检测光束，其包括：

外壳；

激光源，产生激光束；

光路组件，至少能使激光源产生的激光束作为激光测距仪的检测光束；

光电转换元件，能将光信号转换为电信号；

电源，容纳在外壳中至少为激光源供电；

光路组件至少还包括：

转向光学元件，至少能将检测光束经物体反射后形成的平行于第一方向的反射光线转向至沿平行于第二方向的方向；

转向光学元件位于激光源和光电转换元件之间。

进一步地，光电转换元件和转向光学元件大致沿平行于第二方向的方向设置，第一方向垂直于第二方向。

进一步地，第一方向垂直于第二方向，且在第二方向上，激光源与光电转换元件之间的距离大于激光源与转向光学元件之间的距离。

进一步地，激光测距仪还包括：操作组件；操作组件包括：一个供用户操作的测距按钮；外壳的长度方向平行于第一方向，测距按钮的长度方向平行于第一方向，外壳和测距按钮在第一方向上的尺寸的比值范围为大于等于3小于等于6。

进一步地，在第一方向上，测距按钮靠近外壳射出检测光束的一端。

进一步地，激光测距仪还包括：显示组件；显示组件包括：一个能显示测距信息的显示屏；在第一方向上，显示屏位于测距按钮和外壳射出检测光束的一端之间。

进一步地，激光测距仪还包括：一个供用户操作的测距按钮；外壳的长度方向平行于第一方向，测距按钮的长度方向平行于第一方向，外壳和测距按钮的宽度方向平行于第二方向，且外壳的宽度与测距按钮的宽度的比值范围为1.2至2。

进一步地，光电转换元件至少包括一个平行于第一方向的PN结平面。

进一步地，光路组件还包括：

聚光透镜，用于接收检测光束经物体反射后形成的反射光线；

聚光透镜的光轴与检测光束的光轴之间的距离小于光电转换元件与检测光束的光轴之间的距离。

进一步地，聚光透镜包括一个弧形镜面，弧形镜面至少部分露出外壳，弧形镜面在同时平行于第一方向和第二方向截面所截取的弧线的中点偏离聚光透镜的光轴。

本发明的有益之处在于：通过对光路系统中各个元件以及激光源和光电转换元件位置的设计，消除了光路干扰，提高了测量的准确性并进一步缩小了测距仪的尺寸。

附图说明

图1所示为本发明的激光测距仪结构示意图；

图2所示为图1中的激光测距仪去掉部分外壳后的内视图；

图3所示为图2中的激光测距仪去掉外壳和电源的结构示意图；

图4所示为图3中的激光测距仪去掉外壳、电源、光源电路板的结构示意图；

图5所示为图4中的聚光透镜的放大示意图；

图6所示为图4中的光路基座的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明提出一种激光测距仪，该激光测距仪的内部结构合理，外形小巧。图1所示为本发明的激光测距仪结构示意图；图2所示为图1中的激光测距仪去掉部分外壳后的内视图。请一并参照图1和2图，激光测距仪1包括：外壳10、激光源20、光路组件30、光电转换元件40、电源（图未标）、操作组件（图未标）和显示组件（图未标）。

其中，外壳10主要用于形成激光测距仪1的外形，并将其余部分组装为一个整体。

激光源20产生并发射沿直线传播的激光束。具体而言，激光源20包括：能发射激光的激光管21和控制该激光管21的光源电路板22。电源电连接至光源电路板22为激光源20供电。

图3所示为图2中的激光测距仪去掉外壳和电源的结构示意图；图4所示为图3中的激光测距仪去掉外壳、电源、光源电路的结构示意图。请一并参照图1至图4，在本申请中，由激光源20产生而未经激光测距仪1之外的物体反射的激光束称为检测光束A，而经激光测距仪1之外的物体（一般为检测距离的目标物）反射的激光束称为反射光线B，其中检测光束A沿第一方向X延伸，而反射光线B平行于第一方向X，当然，我们知道，被物体反射的光线不仅仅只有平行于第一方向X的光线，还具有其他的发散的沿着其他方向的光线，这里，我们优选的以可用的能被光电转换元件40所接收的光线为反射光线B，也即是被反射的所有光线中的平行于第一方向X的光线。

光路组件30用于使激光源20产生的激光束作为激光测距仪1的检测光束A，并能使该检测光束A被物体反射后形成的反射光线B被光电转换元件40所接收。具体的，其包括：出射光路组件（图未标）、检测光路组件（图未标）以及光路基座31。

出射光路组件至少能将激光源20发出的激光束沿第一方向X导向出外壳10以作为检测光束A。光路基座31在检测光束A出射的第一方向X至少形成一个出射通道以使激光束通过光路基座31。

作为优选方案，出射光路组件至少还包括：能对偏振光线进行偏转的液晶盒32、用于实现内光路的透光介质片33。透光介质片33能将入射其中的激光束分出一束至光电转换元件40作为参考光路，从而通过参考光路和反射光线B的比较检测出待测距离。

检测光路组件，至少能将检测光束A经过物体反射的反射光线B沿第二方向Y导向至光电转换元件40，具体而言，检测光路组件包括：转向光学元件34和聚光透镜35。

转向光学元件34能使平行于第一方向X的反射光线B转向至第二方向Y，然后沿着该第二方向Y射入光电转换元件40。转向光学元件34位于激光源20和光电转换元件40之间。

图5所示为图4中的聚光透镜的放大示意图。请一并参照图5，聚光透镜35用于接收检测光束A经物体反射后形成的反射光线B，并将其引入到检测光路组件中。具体的，聚光透镜35包括一弧形镜面351，该弧形镜面351部分露出外壳10，这里所说的露出指的是弧形镜面351能被从外壳10外至少看到一部分。弧形镜面351在同时平行于第一方向X和第二方向Y截面所截取的弧线的中点O偏离弧形镜面351的光轴L，也就是说弧形镜面351的光轴L是偏向靠近射出的检测光束A的，也即是说弧形镜面351两边为不对称的结构。这样好处在于使聚光透镜35能够有效的收集更多的反射光线B。

图6所示为图4中的光路基座的结构示意图。请一并参照图6，光路基座31用于固定支撑出射光路组件和检测光路组件。具体的，光路基座31设置于外壳10内的一端，其包括：出射部311和检测部312，出射部311用于支撑出射光路组件，检测部312用于支撑检测光路组件，其中检测部312还位于出射部311的沿第一方向X的一侧。另外作为优选方案，光路基座31的检测部312处形成有使反射光线B能由聚光透镜35到达转向光学元件34进而反射至光电转换元件40的入射通道（图未标）。作为优选，入射通道由聚光透镜35至转向光学元件34构成逐渐收缩的阶梯型通道结构312a，其由多个阶梯面构成，阶梯面能排除光线的干扰，提高激光测距的准确性。

光电转换元件40用于将反射光线B导向进来的光线转换成电信号。为了实现测距，激光测距仪1中还包括：检测电路板41，检测电路板41与光电转换元件40电连接，主要用于处理光电转换元件40产生的电信号。具体的，该光电转换元件40设置于光路基座31的检测部312的远离出射部311的一侧，这样使得位于检测部312内的转向光学元件34可以位于光电转换元件40和激光源20之间。

电源容纳在外壳10中，其主要为激光测距仪1中的各个部分供电，比如激光源20、光电转换元件40和显示组件等。具体而言，电源包括：一个电池元件51，用电池元件51为激光测距仪1供电能够提高激光测距仪1的便携性。另外，为了方便的为电池元件51充电，电源还包括一个充电接口52，作为一种优选方案充电接口52为USB接口。

操作组件主要用于供用户进行操作以控制激光测距仪1。具体而言，操作组件包括：一个供用户操作的测距按钮61。

作为优选方案，外壳10和测距按钮61的长度方向平行于第一方向X，两者的宽度方向平行于第二方向Y。其中，外壳10和测距按钮61在第一方向X上的长度尺寸的比值范围优选为大于等于3小于等于6，且外壳10和测距按钮61在第二方向Y上的宽度尺寸的比值范围优选为1.2至2之间，这样通过两者之间的长度比值和宽度比值可明显的看出本发明的外壳10的大小相对现有的激光测距仪1来说比较小，从而不仅节约成本，而且小巧便携。另外，测距按钮61在外壳10上的位置相对而言靠近外壳10射出检测光束A的一端，这样方向操作和握持。

显示组件主要用于向用户反馈相应的信息，具体而言，显示组件包括：一个能显示测距信息的显示屏71，且在第一方向X上，显示屏71在外壳10上的位置为处于测距按钮61和外壳10射出检测光束A的一端之间，这样在操作测距按钮61时，显示屏71不会被手遮挡，随即观察。

在以往的光路系统中，并没有转向光学元件34，而是将光电转换元件40设置为直接接收平行于检测光束A的反射光线B，此时激光源20和光电转换元件40往往是并排的设计的，如果使激光源20靠近光电转换元件40则使它们之间以及支持它们的电路之间产生干扰，如果是它们远离，则反射光线B（在垂直反射光线B的方向上，越靠近光源反射光线B强度越大）相当一部分不能回到光电转换元件40，影响测距的效果和精度。

而在本申请中，则采用了转向光学元件34，这样的好处在于：使光电转换元件40可以不与激光源20的激光管21并排设计，使其在相对远离激光管21的位置处仍能接收到大部分的反射光线B，不仅如此，相对分离设计的光电转换元件40和激光源20可以使连接它们的检测电路板41和光源电路板22可以在外壳10内分开设置，使检测电路板41和光源电路板22之间的距离大于光电转换元件40与激光源20之间的距离，尤其是相对垂直于第一方向X的方向上，即外壳10的宽度方向（假设一个刚好能容纳外壳10的矩形体，该矩形体的长宽高即为外壳10的长宽高，在该矩形体宽于高相同时，认为检测电路板41垂直的方向为宽度方向，下同）上而言。这样使外壳10在垂直于检测光束A出射的第一方向X的方向上的尺寸得到有效的控制。

具体而言，检测电路板41和光源电路板22的长度方向均大致平行于第一方向X，而它们的宽度方向均垂直于第一方向X，区别在于他们的宽度方向相互垂直，其中光源电路板22的宽度方向平行于外壳10的宽度方向。

作为优选方案，第一方向X垂直于第二方向Y，也就是说转向光学元件34被设置为将沿第一方向X射回的反射光线B反射转向至与第一方向X垂直的第二方向Y。作为进一步的优选方案，光电转换元件40和转向光学元件34大致沿平行于第二方向Y的方向设置，这里所说的沿第二方向Y设置指的是光电转换元件40相对转向光学元件34的位置，这样，光电转换元件40的位置也使其适于接收垂直于第一方向X的光线。

进一步的，在第二方向Y上，激光源20与光电转换元件40之间的距离大于激光源20与转向光学元件34之间的距离；对应的，聚光透镜35的光轴L与检测光束A的光轴之间的距离小于光电转换元件40和检测光束A的光轴之间的距离，且聚光透镜35的光轴L与检测光束A的光轴之间的距离与光电转换元件40和检测光束A的光轴之间的距离在0.1-0.7之间。这样，在第二方向Y上，转向光学元件34位于激光源20和光电转换元件40之间，聚光透镜35位于检测光束A和光电转换元件40之间，使得内部光路结构设置合理，检测光束A经过物体反射后的反射光线B能被聚光透镜35接收后到达转向光学元件34，然后转向至第二方向Y并射入至光电转换元件40，实现测距，且使得整个激光测距仪1结构小巧。

作为进一步地优选，光电转换元件40至少包括一个平行于第一方向X的PN结平面（图中未示出）。具体而言，光电转换元件40可以采用一个光电二极管实现，该光电二极管包括：PN结平面以及保护PN节平面的透明护罩（图中未示出），更有选的该光电二极管为雪崩光电二极管（APD，AvalanchePhotoDiode）。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种激光测距仪，至少能射出一束平行于第一方向的检测光束，其包括：

外壳；

激光源，产生激光束；

光路组件，至少能使所述激光源产生的所述激光束作为所述激光测距仪的所述检测光束；

光电转换元件，能将光信号转换为电信号；

电源，容纳在所述外壳中至少为所述激光源供电；

其特征在于：

所述光路组件至少还包括：

转向光学元件，至少能将所述检测光束经物体反射后形成的平行于所述第一方向的反射光线转向至沿平行于第二方向的方向；

所述转向光学元件位于所述激光源和所述光电转换元件之间。

2.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述光电转换元件和所述转向光学元件大致沿平行于所述第二方向的方向设置，所述第一方向垂直于所述第二方向。

3.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述第一方向垂直于所述第二方向，且在所述第二方向上，所述激光源与所述光电转换元件之间的距离大于所述激光源与所述转向光学元件之间的距离。

4.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述激光测距仪还包括：操作组件；所述操作组件包括：一个供用户操作的测距按钮；所述外壳的长度方向平行于所述第一方向，所述测距按钮的长度方向平行于所述第一方向，所述外壳和所述测距按钮在所述第一方向上的尺寸的比值范围为大于等于3小于等于6。

5.根据权利要求4所述的激光测距仪，其特征在于，在所述第一方向上，所述测距按钮靠近所述外壳射出所述检测光束的一端。

6.根据权利要求5所述的激光测距仪，其特征在于，所述激光测距仪还包括：显示组件；所述显示组件包括：一个能显示测距信息的显示屏；在所述第一方向上，所述显示屏位于所述测距按钮和所述外壳射出所述检测光束的一端之间。

7.根据权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述激光测距仪还包括：一个供用户操作的测距按钮；所述外壳的长度方向平行于所述第一方向，所述测距按钮的长度方向平行于所述第一方向，所述外壳和所述测距按钮的宽度方向平行于所述第二方向，且所述外壳的宽度与所述测距按钮的宽度的比值范围为1.2至2。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的激光测距仪，其特征在于，所述光电转换元件至少包括一个平行于所述第一方向的PN结平面。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的激光测距仪，其特征在于，所述光路组件还包括：

聚光透镜，用于接收所述检测光束经物体反射后形成的所述反射光线；

所述聚光透镜的光轴与所述检测光束的光轴之间的距离小于所述光电转换元件与所述检测光束的光轴之间的距离。

10.根据权利要求9所述的激光测距仪，其特征在于，所述聚光透镜包括一个弧形镜面，所述弧形镜面至少部分露出所述外壳，所述弧形镜面在同时平行于所述第一方向和所述第二方向截面所截取的弧线的中点偏离所述聚光透镜的光轴。