CN108957469A - 一种激光测距仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种激光测距仪，属于激光测距技术领域。该激光测距仪包括一激光发射器、一分光器、一隔离器、一聚光器和一光电探测器，所述激光发射器发射一激光测量信号被所述分光器分成一第一发射信号和一第二发射信号，所述第一发射信号和所述第二发射信号的方向相反且共轴，本发明提供了一种应用场合更广、测量精度更高、灵活性好及低成本的激光测距仪。

Description

一种激光测距仪
技术领域
本发明属于激光测距技术领域，尤其涉及一种可以实现双向测距的激光测距仪。
背景技术
激光具有单色性好、方向性强、抗干扰性强等特点。激光测距仪(laser distancemeasuring instrument)是以激光器作为光源对目标距离进行测量的仪器，其具有执行性好、速度快、精度高的特点。在早期测量两目标之间的距离时会使用卷尺或者皮尺，当在测量较远两个目标之间的距离时，如果使用卷尺或者皮尺，需要两个人协作或者将其一端固定，然后分别拉紧皮尺或者卷尺并且分别抵靠两个待测物才能完成测量，如果测量天花板或者距离过远，要么无法测量，要么由于皮尺或者卷尺测量时无法拉紧，导致测量误差较大。为了解决测量中的不便，技术人员使用激光测距仪来解决卷尺或者皮尺在测量时的技术问题。
目前市面上常见的测距仪都是单向测距仪，测量两个目标的距离时，需要把测距仪的基准面靠紧其中一个目标，然后以垂直基准面的方向发射激光，测量对面待测物和基准面之间的距离。由于单向测距仪工作中需要满足上述特殊要求——即需要将测距仪的基准面与其中一个待测目标靠紧，使普通的激光测距仪在特殊应用场合测量时应用受限。比如测量阁楼两个斜面之间的水平距离、测量基准面为圆弧面的隧道内部宽度等特殊应用场合，使用普通单向激光测距仪时基准面不易确定导致测量误差较大，因此普通单向激光测距仪就不适合在此类特殊场合使用，使用范围受到限制。
专利CN201320216332.4提出一种双向激光测距仪，该双向激光测距仪在测量两待测目标之间的距离时不需要确定基准面，解决单向激光测距仪的不足，但该双向激光测距仪需要三个光电二极管才能实现两个待测目标之间距离的测量，由于每个光电二极管都需要独立的驱动电路，因此该发明所提出的方法硬件电路比较复杂，制造成本较高，并且其价格也较贵，很难得以广泛的推广应用。
现有激光测距仪存在如下不足：第一、单向测距仪使用时需要满足一定的条件，在特殊的场合单向测距仪应用受限、测量误差较大；第二、现有的双向激光测距仪解决单向测距仪测量时对应用场合限制的技术问题，但是其硬件电路比较复杂、制造成本较高不利于激光测距仪的推广应用。
有鉴于此，如何设计一种激光测距仪，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。
发明内容
为了克服上述的现有技术中激光测距仪的技术问题，本发明提供了一种应用场合广、测量精度高、灵活性好及低成本的激光测距仪。
为了实现上述发明目的，本发明公开了一种激光测距仪，包括一激光发射器、一分光器、一隔离器、一聚光器和一光电探测器，其特征在于，所述激光发射器发射的一激光测量信号，所述激光测量信号被所述分光器分成一第一发射信号和一第二发射信号，所述第一发射信号和第二发射信号的方向相反且共轴。
更进一步地，所述分光器的两反射面成90°角，所述分光器垂直放置于所述激光发射器的发射光轴。
更进一步地，所述分光器为一第一光学元件，所述第一光学元件为一直角棱镜或一90°角锥镜。
更进一步地，所述分光器由光学玻璃或金属制成。
更进一步地，所述隔离器为一液晶光阀或一电控机械开关。
更进一步地，所述聚光器将被待测目标反射回的一信号汇聚到所述光电探测器，所述聚光器为一光学透镜组件或者一光纤组件。
更进一步地，所述光学透镜组件包括一反射元件和一透镜组。
更进一步地，所述反射元件垂直放置于所述透镜组的一侧，所述透镜组位于所述反射元件和所述光电探测器之间。
更进一步地，所述反射元件为两反射面成90°角的一第二光学元件。
更进一步地，所述光纤组件为一聚光镜和一多通道光纤，所述多通道光纤为多路输入一路输出。
相比于现有技术，本发明所提供的技术方案具有以下优点：第一、相比于现有技术中单侧激光测距仪，本申请成功解决了测量过程中不易确定基准面的技术问题，本激光测距仪应用场合更广、测量精度更高、使用更灵活；相比于现有的需要三个光电二极管，每个光电二极管都需要独立的驱动电路的双向激光测距仪，本申请的激光测距仪可以仅使用一组发射激光器和光电二极管实现双向测距，制造成本低，易于推广。
附图说明
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为本发明所提供的激光测距仪的结构示意图；
图2为本发明所提供的分光器的结构示意图；
图3为本发明所提供的聚光器第一实施例的工作原理示意图；
图4为本发明所提供的聚光器第二实施例的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。
在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语，其中第一发射信号即为下文中的光束b,第二发射信号即为下文中的光束c。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1为本发明所提供的一种激光测距仪的结构示意图，该激光测距仪具体包括：激光发射器1、分光器2、隔离器5、隔离器6、聚光器3和光电探测器4，该激光测距仪实现了双向测距。
其中激光发射器1内部包含激光驱动电路、激光管和发射聚焦透镜，激光驱动电路驱动激光管产生调制激光束，该激光束经过发射聚焦透镜后，变为平行光束a；分光器2垂直放置于激光发射器1的发射光轴，并且分光器2的中轴与光束a的中轴重合，从而实现把平行光束a分为同轴、反向的两束相互平行的光束b和光束c，其中，分光器2可以由金属或者光学玻璃制成；隔离器5和隔离器6分别位于激光发射光路上，控制光束b和光束c的导通和截止，隔离器5和隔离器6可以为液晶光阀或电控机械开关，并且由MCU控制其通断；激光测距仪的工作原理为：由激光发射器1发射平行光束a,光束a经过分光器2形成光束b和光束c,当隔离器5导通时，隔离器6截止，光束b通过导通的隔离器5遇到目标物反射后形成光束d，光束d经过聚光器3汇聚成光束f，光束f照射在光电探测器4上，光电探测器4把光束信号转换成电信号，实现测距功能；当隔离器6导通时，隔离器5截止，发射光束c通过导通的隔离器6遇到目标物反射后形成光束e；光束e经过聚光器3汇聚成光束f，光束f照射在光电探测器4上，光电探测器4把光束信号转换成电信号，实现测距功能。其中聚光器3可以为光学透镜组件或者光纤组件。
图2为本发明所提供的分光器的结构示意图，其较佳的实时例如图2所示，分光器2的中轴与光轴重合放置，外表面为全反射面且两反射面夹角为90°，光束a照射到90°角上，角边线将激光束一分为二，并分别被反射面45°反射，在两个反射面上分别形成相互平行的光束b和光束c,得到的光束b和光束c共轴且反向，光束b和光束c分别传向待测目标。
图3为本发明所提供的聚光器第一实施例的工作原理示意图，该实施例中包括聚光器3和光电探测器4，聚光器3由光学透镜组件构成，该光学透镜组件包括反射元件3-1、透镜组件3-2，其中反射元件3-1的两反射面夹角为90°，反射元件3-1的中轴与透镜组件3-2的光轴重合，由被待测目标反射回来的光束d和光束e，经过反射元件3-1的反射面45度反射后得到平行光束，平行光束到达透镜组件3-2的表面，其中光电探测器4位于透镜组件3-2的焦点位置，平行光束e或平行光束d经过透镜组件3-2后聚焦到光电探测器4上，实现测距功能。其中，反射元件3-1为光学元件，可以为直角棱镜或90°角锥镜等，可由光学玻璃和金属制成，但不限于上述材料的限制。
聚光器3的另一实施例为：如图4，图4为本发明所提供的聚光器第二实施例的工作原理示意图，其中，聚光器3是光纤组件，包括聚光镜3-3及多通道光纤3-4，多通道光纤3-4的结构为信号输入端具有多根光纤，输出端为一根光纤，工作时，光束经聚光镜3-3汇聚导入多通道光纤3-4的输入端，并由多通道光纤3-4的输出端输出，从而使光束d和光束e汇聚传输到光电探测器4上。
相比于现有技术，本发明所提供的技术方案具有以下优点：第一、相比于现有技术中单侧激光测距仪，本申请成功解决了测量过程中不易确定基准面的技术问题，本申请的激光测距仪应用场合更广、测量精度更高、使用更灵活；第二、相比于现有的需要三个光电二极管，每个光电二极管都需要独立的驱动电路的双向激光测距仪，本申请的激光测距仪可以仅使用一组发射激光器和光电二极管实现双向测距功能，制造成本低，易于推广。
如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (10)

1.一种激光测距仪，包括一激光发射器、一分光器、一隔离器、一聚光器和一光电探测器，其特征在于，所述激光发射器发射一激光测量信号，所述激光测量信号被所述分光器分成一第一发射信号和一第二发射信号，所述第一发射信号和所述第二发射信号的方向相反且共轴。
2.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于，所述分光器的两反射面成90°角，所述分光器垂直放置于所述激光发射器的发射光轴。
3.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于：所述分光器为一第一光学元件，所述第一光学元件为一直角棱镜或一90°角锥镜。
4.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于：所述分光器由光学玻璃或金属制成。
5.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于：所述隔离器为一液晶光阀或一电控机械开关。
6.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于：所述聚光器将被待测目标反射回的一信号汇聚到所述光电探测器，所述聚光器为一光学透镜组件或者一光纤组件。
7.如权利要求6所述的激光测距仪，其特征在于：所述光学透镜组件包括一反射元件和一透镜组。
8.如权利要求7所述的激光测距仪，其特征在于：所述反射元件垂直放置于所述透镜组的一侧，所述透镜组位于所述反射元件和所述光电探测器之间。
9.如权利要求7所述的激光测距仪，其特征在于：所述反射元件为两反射面成90°角的一第二光学元件。
10.如权利要求6所述的激光测距仪，其特征在于：所述光纤组件为一聚光镜和一多通道光纤，所述多通道光纤为多路输入一路输出。
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