CN1105311C - 光波距离计 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种容易进行光处理、不会降低测定距离精度、可使光学系统简化、价廉、且小而轻的光波距离计。本装置由送光光学系统31和与其平行配置的受光光学系统32组成,把送光光学系统31的强度调制光作为平行光线2并送到靶,从该送光光学系统31的平行光线2中取出光并送到受光光学系统32,作为内部光测定基准距离D0和基准强度L0。另外,从上述送光光学系统31的平行光线2中取出光的内部光的光学系统是调整在送光光学系统31和受光光学系统32之间转动的反射板6和内部光光通量的光阑。

Description

光波距离计
本发明涉及光波距离计,更详细地说,以特定频率对发光器件进行强度调制并送光到靶,以从靶反射的受光信号的相位遮断对靶的送光并产生内部光,用同样的受光器件测定受光时的相位差,并测定距离的光波距离计。
图9是已有装置的概略说明图,送光光学系统41和受光光学系统42由送受光器件43、44,聚光透镜45、46,以及传导这些光的光纤维47、48组成。送光光学系统41的光作为内部光,通过传递聚光透镜49、反射镜50送到受光光学系统42,同时,作为外部光通过反射棱镜51、物镜52送向靶即测定距离的目的物,其反射光用同样的物镜52聚光,以可连续改变浓度的可变型ND滤光器53调整强度,送到受光光学系统42,以两者的相位差测定目的物的距离。
然而,上述已有技术为了防止送光光学系统41的发送电路与受光光学系统42的接收电路之间的电磁波感应,所以必须隔离,为此需要光纤维,这就使得价格升高,同时又要进行送光光学系统41和受光光学系统42的光处理,特别是其内部光的角度调整是很麻烦的,另外,由于光纤维47、48和传递聚光透镜49,以及反射透镜50的调整误差造成的光通量的传输损失就不可避免,从而导致测定距离的精度下降。
本发明克服了上述缺点,提供了一种容易进行光处理、不会降低测定距离精度、可简化光学系统,价廉且小而轻的光波距离计。
本发明以特定频率对发光器件进行强度调制并送光到靶,以从靶反射的受光信号的相位遮断到靶的送光并产生内部光2a,用同样的受光器件测定受光时的相位差,并测定距离的光波距离计,其特征是:由送光光学系统31和与其平行配置的受光光学系统32组成,使送光光学系统31的强度调制光作为平行光线2送光到靶,从该送光光学系统31的平行光线2取出光并送到受光光学系统32,作为内部光2a测定基准距离D0和基准强度L0。从上述送光光学系统31的平行光线2取出光的内部光2a的光学系统是在送光光学系统31和受光光学系统32之间旋转的反射板6以及调整内部光2a光通量的光阑12。
图1是本发明第1实施例的概略说明图及方块图。
图2是第1实施例的方块图。
图3是本发明第2实施例部分剖面图的平面图。
图4是沿图3的A-A线的半剖面纵面图。
图5是沿图3的B-B线的横剖面图。
图6是沿图3的C-C线的扩大纵剖面图。
图7是沿图3的D-D线的剖面图。
图8是本发明的动作流程图。
图9是已有装置的概略说明图。
以下根据附图详细说明本发明的实施例。
图1、图2为本发明的第1实施例概略说明图以及方块图。
如图1所示,从送光光学系统31的可见光半导体激光二极管LD发出的光,通过送光侧物镜1成为平行光线2,作为外部光送向图中未示出的靶即测定距离的目的物,其反射光3经受光光学系统32的受光侧物镜4聚光于受光器件APD上,变换为电信号5。若使上述激光二极管LD的发光直径缩小,则可以使物镜1的直径和焦点距离减小。物镜4的直径与物镜1的直径相比尽可能变大。
上述送光光学系统31和受光光学系统32平行配置,而且送光光学系统31配置在受光光学系统32的后面,则可防止两光学系统中电路电波的混入。在送光光学系统31的平行光线2的光程一侧,为了取出内部光2a,通过支点7在光程内设置了转动光闸兼用的反射板6,该反射板6由弹簧8弹到光程以外,与此同时通过滑阀9在光程内转动。该反射板6也可以是扩散板。10是以相对平行光线2的光程为45°角时停止反射板6转动的制动器。在该反射板6对面位置设置ND滤光器11、光阑12,通过ND滤光器11、光阑12把内部光2a调整为基准光通量。
在上述ND滤光器11、光阑12的对面位置为了引导内部光2a,在反射光3的光程16内设置了透过率90%的半透镜13,还在反射光3的光程16内设置通过马达15转动,使受光光通量调整减光的滤光器,从而调整减少受光光通量。调整减少该受光光通量的滤光器是浓度连续可变的可变型ND滤光器。
下面根据图2的方块图详细说明本发明的动作。LD调制电路21以振荡电路20的特定频率fm对激光二极管LD发出的光进行强度调制。
为了测定基准距离D0,首先微型计算机25通过滑阀驱动器19使滑阀9工作,通过滑阀9使反射板6在平行光线2的光程内转动,平行光线2全部用反射板6反射到直角方向,作为内部光2a通过ND滤光器11、光阑12,再经引导内部光2a的半透镜13再次反射到直角方向,入射到受光器件APD并变换为电信号5。该入射光通量经ND滤光器11和光阑12调整为基准光通量。该基准光通量由决定测定距离的精度的信号光通量和噪声光通量决定。该电信号5被直接送到微型计算机25,测定内部光2a的基准强度L0,同时在接收电路22使以整数N对振荡电路20送出的频率fm进行分频的频率fotc在中频fif以下,在相位差测定电路23把其与从振荡电路20送出的相同频率的基准相位之频率fref进行比较,用计测器24测定基准相位值和内部光2a的相位值的相位差,再由微型计算机25测定基准距离D0
下面测定距离D。首先通过滑阀9把反射板6转动到平行光线2的光程外。平行光线2作为外部光送向测定图中未示出距离的目的物,其反射光3通过受光侧物镜4聚光于受光器件APD。与以上情况相同,电信号5被送到微型计算机25,把该电信号5的电平L与测定上述基准距离D0时的电信号5的基准电平L0进行比较,当该偏差为零时,微型计算机25把脉冲信号26送到马达驱动器27,通过马达15使可变型ND滤光器14转动,与上述内部光2a的情况相同,可用强度测定距离D。这样,用2除D-D0即可测定到实际目的物的距离。因此,因信号光通量和电子电路的变化以及温度依赖性引起的信号相位偏差得到了补偿。
在上述本发明的第1实施例中,由于是从送光光学系统31的平行光线2中取出光,送到受光光学系统32,因此送光光学系统31的激光二极管LD和受光光学系统32的受光器件APD间的距离可自由设定,可实现噪声电波混入少的配置,同时也不再需要现有的这样的价格高的光纤维47、48、传递聚光透镜49、反射镜50等。
图3、4、5、6、7进一步具体表示本发明的第2实施例,与第1实施例相同的部分用同一符号说明。
在机体30的一侧设置由上述送光侧物镜1组成的送光光学系统31,在其另一侧设置由上述受光侧物镜4组成的受光光学系统32,并使两系统在纵方向互相平行。如图5、6所示,在上述机体30的中央部两侧突设的支柱33上部,横方向设置马达15的轴34,设在该轴34中央部的蜗杆齿35在纵方向与轴架的蜗轮36啮合。该蜗轮36的轴37在上述送光光学系统31和受光光学系统32之间纵向设置。该轴37把以45°倾斜角支持反射板6的杆38以及滤光器14固定为一体。如图7所示,反射板6的周方向位置要比可变型ND滤光器14的浓度位置在前。在该装置中不需要支点7、弹簧8、滑阀9。
下面按图8所示的流程详细说明本发明的动作。开始时反射板6在平行光线2的光程内,在步骤P1仅以送光光学系统31的内部光2a,内部测定电信号5的电平L0。接着,在步骤P2仅以送光光学系统31的内部光2a,内部测定基准距离D0。在步骤P3存储基准电平L0和基准距离D0。在步骤P4转动马达15。因此,反射板6从平行光线2的光程内脱出,并自动地转换为外部光和通过受光光学系统32的外部测定,在步骤5通过滤光器14调整外部光的光通量强度L。在步骤6比较基准强度L0和强度L,在步骤7当两者一致时停止马达15,在步骤8测定外部距离D。在步骤9用2除D-D0,测定与实际目的物的距离。
本发明提供的光波距离计由于可以不要光纤维,因此价格低廉;同时由于送光光学系统31从平行光的光程中取出光,因此光处理容易,不会降低测定距离精度,可简化光学系统,廉价、小型、重量轻。

Claims (2)

1.一种光波距离计,其中通过测定第一信号和第二信号之间的相位差而获得物体的距离测量值,所述第一信号是通过向靶发射用预定频率调制的强度调制光以及检测从该靶反射到受光器件的强度调制光而获得的,所述第二信号表示与基准点相关的强度调制内部光,
该光波距离计包括:
送光光学系统;和
与该送光光学系统平行配置的受光光学系统,
其中所述强度调制光被转换成射向所述靶的平行光线,一部分所述平行光线被用作所述第二信号,以测定基准距离和基准强度,
其中所述第二信号包括内部光,所述送光光学系统包括:
反射板,选择性地定位在所述送光光学系统和所述受光光学系统之间,以获得所述内部光;以及
调节所述内部光的光量的光阑,
其中,所述送光光学系统和所述受光光学系统中的一个配置在所述送光光学系统和所述受光光学系统中的另一个的后方。
2.根据权利要求1记载的光波距离计,其特征在于,从上述送光光学系统的平行光线中取出光的内部光的光学系统是调整在送光光学系统和受光光学系统之间转动的反射板和内部光的光通量的光阑。
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