CN112099030A - 一种望远激光测距装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种望远激光测距装置,包括望远物镜、转像系统、分光镜、激光接收芯片、激光变换透镜、显示器件、目镜、激光发射透镜和激光器;其特征在于:显示器件通过分光镜与物镜焦面同时位于目镜焦面,共同形成目镜的物,使人眼可以同时观测到外部目标和的显示器件显示的测距信息;望远物镜和分光镜分别设置在转像系统的前后端位置,所述望远物镜、转像系统、分光镜中心共线;所述转像系统设置在物镜焦面前侧位置,所述分光镜设置在物镜焦面后侧位置;本发明的装置与焦面位置放置透过式显示器件相比提升了可见光的透过率同时克服了弱光或微光情况下显示信息无法看清缺点;本发明与现有技术中采用的透镜组投射方式相比,减少了成像投射透镜组。

Description

一种望远激光测距装置
技术领域
本发明涉及激光测距技术领域,尤其是一种显示器件实时显示测距信息的望远激光测距装置。
背景技术
测距仪是利用激光直线传播特性而设计的用于长度、距离测量的仪器。长度测量一般采用强度调制或脉冲法测量,基本原理是通过激光的发射和接收的时间间隔测量距离;望远激光测距仪,同时具备望远镜和测距仪的功能,能在观测目标的同时,对目标进行距离测量。
由于望远系统和测距系统同时需要对远处光线进行接收,因此,测距系统通常共用望远镜的物镜作为发射或者接收物镜。其重要的一个特征在于眼睛能够同时观察到目标和测距结果。如图2所示的一种已知的光学测距装置(授权公告号CN100403090C)。其显示信息可以由透射显示器件(16)或显示芯片(35)提供,当由透射显示器件(16)提供时,由于液晶器件本身低透过率的特点,会导致被观测目标本身亮度减弱,当外部光线较弱时,不利于观测目标;此外,由于液晶器件本身不发光,当外部光线较弱或微光状态下,测距信息无法被人眼接收到。当测距信息由显示芯片(35)提供时,需要显示芯片(35)位置与投射显示器件(16)位置之间加入透镜组使两者形成共轭成像关系,该成像透镜组需要较为复杂的镜片构成,容易导致显示器件在投影时由于透镜组的像质不达标而导致的显示信息模糊。
又如图3和图4所示,专利申请公布号CN 110286483A和CN 106444003A,皆为通过在转像棱镜形式的改变,加入透镜组后,使显示芯片位置和物镜焦面形成共轭成像关系。如图5所示,专利申请公布号CN 106940473A采用的转折棱镜后,同样采用了透镜组(5)将显示器件信息成像到焦面上;上述现有技术均存在相似问题有待解决。
发明内容
本发明目的在于:针对上述问题,提供一种望远激光测距装置,解决了现有技术中当外部光线较弱时,不利于观测目标,并且现有技术中成像透镜组需要较为复杂的镜片构成,容易导致显示器件在投影时由于透镜组的像质不达标而导致的显示信息模糊的问题。
本发明是通过下述方案来实现的:
一种望远激光测距装置,包括望远物镜、转像系统、分光镜、激光接收芯片、激光变换透镜、显示器件、目镜、激光发射透镜和激光器;所述显示器件通过分光镜与物镜焦面同时位于目镜焦面,共同形成目镜的物,使人眼可以同时观测到外部目标和的显示器件显示的测距信息。
作为优选的,所述望远物镜和分光镜分别设置在转像系统的前后端位置,所述望远物镜、转像系统、分光镜中心共线;所述转像系统设置在物镜焦面前侧位置,所述分光镜设置在物镜焦面后侧位置。
作为优选的,所述目镜设置在分光镜后侧位置,所述激光变换透镜和激光接收芯片设置于物镜接收光线在分光镜反射方向位置处,所述显示器件设置在分光镜上与激光变换透镜相对立的反射位置处。
作为优选的,所述激光接收芯片设置在激光发射透镜后侧位置,激光器设置在激光变换透镜后侧。
作为优选的,所述激光接收芯片和激光变换透镜位于分光镜后方,所述目镜位于分光镜反射光路方向。
作为优选的,所述分光镜的包括分光棱镜、分光平板玻璃中的一种或多种。
作为优选的,所述分光镜的分光角度可以调整,角度包括但不限于45°;当分光镜角度调整时,需要相应调整显示器件的角度位置。
作为优选的,所述转像系统为转像棱镜、透镜组成像转像中的一种或多种。综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明的装置与焦面位置放置透过式显示器件相比提升了可见光的透过率同时克服了弱光或微光情况下显示信息无法看清的缺点。
2.本发明与现有技术中采用的透镜组投射方式相比,减少了成像投射透镜组,使整体装置结构更加精简,产品体积可以更小,成本会更低。
3.本发明的装置降低了转像棱镜的复杂度,适应于各类不同类型的转像系统,包括各类转像棱镜和透镜转像;并给本装置中的激光器和激光接收芯片的位置可互换,目镜与激光接收芯片和激光变换透镜的位置可互换,使本装置能够适应不同的应用场景,适用范围更广。
附图说明
图1是本发明整体的结构示意图;
图2是现有技术1的结构示意图;
图3是现有技术2的结构示意图;
图4是现有技术3的结构示意图;
图5是现有技术4的结构示意图;
附图说明:1、望远物镜;2、转像系统;3、物镜焦面;4、分光镜;5、激光接收芯片;6、激光变换透镜;7、显示器件;8、目镜;9、激光发射透镜;10、激光器。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含地包括一个或多个该特征。
实施例1
如图1所示,一种望远激光测距装置,包括望远物镜1、转像系统2、分光镜4、激光接收芯片5、激光变换透镜6、显示器件7、目镜8、激光发射透镜9和激光器10;所述望远物镜和分光镜分别设置在转像系统2的前后端位置,所述望远物镜1、转像系统2、分光镜4中心共线;物体在成像时形成物镜焦面3;
所述转像系统2设置在物镜焦面3前侧位置,所述分光镜4设置在物镜焦面3后侧位置,所述目镜8设置在分光镜4后侧位置,通过目镜8对透射过的光线进行观测,所述激光变换透镜6和激光接收芯片5设置在分光镜4对望远物镜透过光线的反射方向位置处,所述显示器件7设置在分光镜4上与激光变换透镜6相对立的反射位置处;
所述激光接收芯片5设置在激光变换透镜6后侧位置,激光变换透镜6使物镜焦面3与激光接收芯片5满足共轭关系。分光镜4将接收到的激光光强通过激光变换透镜6被激光接收芯片5接收,测出观测目标距离信息,并传递给显示器件7,通过显示器件7进行显示。
所述激光发射透镜9和激光器10设置在与望远物镜1相平行的位置处,激光器10为物体测距提供光源。
基于上述结构,远处目标经过望远物镜1和转像系统2后聚焦在物镜焦面3位置;显示器件7通过分光镜4与物镜焦面3同时位于目镜8焦面,共同形成目镜8的物,使得人眼同时可以观测到外部目标和显示器件7显示的信息。激光器10发射的激光通过激光发射透镜9后由观测物体反射回望远物镜1后聚焦在物镜焦面3位置,分光镜4将接收到的激光光强反射后通过激光变换透镜6被激光接收芯片5接收,测出观测目标距离信息。
物镜接收的可见光可以透过分光镜4进入目镜8,显示器件7发出的光在分光斜面上反射进入目镜8;显示器件7可以选择具有窄带波长的LED显示器件7,以便于提高显示器件7的光能利用效率的同时,较少降低外部目标的亮度。同时,分光镜4对反射测距激光波段,如905nm等具有高反射率要求。
目标和显示器件7光线经过分光镜4进入目镜8,会引入像差,需要由目镜8进行像差的优化。
实施例2
本实施例与实施例1相似,其不同之处在于,所述激光器10与激光接收芯片5可以互换位置,激光器10设置在激光变换透镜6之后;激光接收芯片5设置于激光发射透镜9之后,对物体反射激光进行接收;即将激光的反射和接收光路互换,整体上也能保证本方案功能的实现,对于目标物体进行观测和距离测量。
实施例3
本实施例与实施例1相似,其不同之处在于,所述目镜8位置与激光接收芯片5和激光变换透镜6的位置互换。即激光接收芯片5和激光变换透镜6位于分光镜4后方,而目镜8位于分光镜4反射光路方向。位置调换后,分光镜4对于激光波段应具有高透射率,可见光波段高反射率。
所述分光镜4的形式包括分光棱镜,分光平板玻璃;分光镜4分光角度可以调整,角度包括但不限于45°;当分光镜4角度调整时,需要相应调整显示器件7的角度位置;所述转像系统2可以不局限于本例中转像棱镜,可以用其他形式的转像棱镜或透镜组成像转像的方式实现。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种望远激光测距装置,包括望远物镜、转像系统、分光镜、激光接收芯片、激光变换透镜、显示器件、目镜、激光发射透镜和激光器;其特征在于:所述显示器件通过分光镜与物镜焦面同时位于目镜焦面,共同形成目镜的物,使人眼可以同时观测到外部目标和显示器件显示的测距信息。
2.如权利要求1所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述望远物镜和分光镜分别设置在转像系统的前后端位置;所述分光镜设置在物镜焦面后侧位置。
3.如权利要求2所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述目镜设置在分光镜后侧位置,所述激光变换透镜和激光接收芯片设置于物镜接收光线在分光镜反射方向位置处,所述显示器件设置在分光镜上与激光变换透镜相对立的反射位置处。
4.如权利要求3所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述激光接收芯片设置分光镜光线反射位置处,加入激光变换透镜使物镜焦面与激光接收芯片满足共轭关系。
5.如权利要求2所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述激光接收芯片和激光变换透镜位于分光镜后方,所述目镜位于分光镜反射光路方向;并且激光变换透镜使物镜焦面与激光接收芯片满足共轭关系。
6.如权利要求2所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述激光接收芯片设置在激光发射后侧位置,激光器设置在激光变换透镜后侧。
7.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述分光镜的包括分光棱镜、分光平板玻璃中的一种或多种。
8.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述分光镜的分光角度可以调整,角度包括但不限于45°;当分光镜角度调整时,需要相应调整显示器件的角度位置。
9.如权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种望远激光测距装置,其特征在于:所述转像系统为转像棱镜、透镜组成像转像系统中的一种或多种。
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