CN115327507A - 激光共轴测距装置 - Google Patents

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蔡震
陈浩
吉俊文
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Jiangsu Liangdian Photoelectric Technology Co ltd
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Jiangsu Liangdian Photoelectric Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供了激光共轴测距装置，其采用发射端和接收端共轴的方式实现激光测距，其利于工程化作业、且成本低。其包括激光器、扩散镜、扩散平行射出镜、接收透镜以及探测器；激光器的输出光束后方设置有扩散镜，扩散镜的后方设置有扩散平行射出镜，扩散平行射出镜的后方设置有探测器，探测器的后方设置有接收透镜；激光器的输出光束朝向扩散镜的输入面布置，折射输出面将输出光束折射形成扩散光束，扩散光束朝向扩散平行射出镜的第一输入面的径向外周射入，扩散平行射出镜将扩散光束折射后生成平行光束朝向后方输出；探测器的远离扩散平行射出镜的一表面为光接收面，接收透镜的直径小于扩散平行射出镜的直径。

Description

激光共轴测距装置
技术领域
本发明涉及激光的技术领域，具体为激光共轴测距装置。
背景技术
激光测距系统由发射端和接收端构成，现有技术中发射端与接收端不共轴设置，从而避免中心遮拦产生光能损失，然而现有的不共轴测距系统，其结构复杂在实际制造时成本相对高，且其占用的激光发射端和接收端的相对高度体积较大、不利于狭小空间的测距作业，为此，急需找到一种能够共轴布置的测距装置。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了激光共轴测距装置，其采用发射端和接收端共轴的方式实现激光测距，其利于工程化作业、且成本低。
激光共轴测距装置，其特征在于，其包括：
激光器；
扩散镜，其包括输入面和折射输出面；
扩散平行射出镜；
接收透镜；
以及探测器；
所述激光器的输出光束后方设置有扩散镜，所述扩散镜的后方设置有扩散平行射出镜，所述扩散平行射出镜的后方设置有所述探测器，所述探测器的后方设置有所述接收透镜；
所述激光器的输出光束朝向所述扩散镜的输入面布置，所述折射输出面将输出光束折射形成扩散光束，所述扩散光束朝向所述扩散平行射出镜的第一输入面的径向外周射入，所述扩散平行射出镜将扩散光束折射后生成平行光束朝向后方输出；
所述探测器的远离所述扩散平行射出镜的一表面为光接收面，所述接收透镜的直径小于所述扩散平行射出镜的直径，且所述接收透镜位于所述扩散平行射出镜的径向中心区域，所述接收透镜的远离所述探测器的一表面为漫反射接收面，所述接收透镜的折射输出面将漫反射接收光线汇集后朝向所述光接收面的中心发出；
所述激光器、扩散镜、扩散平行射出镜组合形成发射端；
所述探测器、接收透镜组合形成接收端，所述接收端和发射端共轴设置。
其进一步特征在于：
所述扩散镜的输入面的面域覆盖所述激光器的发出光束的面域，所述扩散镜将平行射入的光束经过折射输出面会形成扩散光束；
所述扩散平行射出镜的直径大于所述接收透镜，所述扩散平行射出镜将扩散光束形成外围的平行光束发出，外围的平行光束的径向中心位置设置有所述接收透镜和所述探测器，所述接收透镜接收物体的漫反射光束后朝向探测器会聚；
所述扩散镜具体为楔形镜或锥透镜；
所述扩散平行射出镜具体为发射透镜、楔形镜、或锥透镜。
采用本发明的结构后，激光器、扩散镜、扩散平行射出镜、探测器、接收透镜沿着轴向顺次布置于一个物理壳体内，激光器发出的平行光束经过扩散镜扩散、再通过扩散平行射出镜形成外围光束，之后外围光束朝向待测距物体的表面发射，光束被待测物体经过漫反射再次发射朝向位于中心的接收透镜，接收透镜将接收到的光会聚后射向探测器，整个装置内的计时装置记录光束往返时间，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距装置和被测量物体之间的距离，其采用发射端和接收端共轴的方式实现激光测距，不存在中心遮拦，其利于工程化作业、且成本低。
附图说明
图1为本发明的具体实施例一的示意简图；
图2为本发明的具体实施例二的示意简图；
图3为本发明的具体实施例三的示意简图；
图4为本发明的具体实施例四的示意简图；
图中序号所对应的名称如下：
激光器10、扩散镜20、输入面21、折射输出面22、扩散平行射出镜30、接收透镜40、探测器50。
具体实施方式
一种基于扩散镜的激光共轴测距装置，见图1，其包括激光器10、扩散镜20、扩散平行射出镜30、接收透镜40以及探测器50；
激光器10的输出光束后方设置有扩散镜20，扩散镜20的后方设置有扩散平行射出镜30，扩散平行射出镜30的后方设置有探测器50，探测器50的后方设置有接收透镜40；
激光器10的输出光束朝向扩散镜20的输入面21布置，折射输出面22将输出光束折射形成扩散光束，扩散光束朝向扩散平行射出镜30的第一输入面的径向外周射入，扩散平行射出镜30将扩散光束折射后生成平行光束朝向后方输出；
探测器50的远离扩散平行射出镜30的一表面为光接收面，接收透镜40的直径小于扩散平行射出镜30的直径，且接收透镜40位于扩散平行射出镜30的径向中心区域，接收透镜40的远离探测器50的一表面为漫反射接收面，接收透镜40的折射输出面将漫反射接收光线汇集后朝向探测器50的光接收面的中心发出。
激光器10、扩散镜20、扩散平行射出镜30组合形成发射端；
探测器50、接收透镜40组合形成接收端，接收端和发射端共轴设置。
具体实施时，扩散镜20的输入面的面域覆盖激光器10的发出光束的面域，扩散镜20将平行射入的光束经过折射输出面会形成扩散光束；
扩散平行射出镜30的直径大于接收透镜40，扩散平行射出镜30将扩散光束形成外围的平行光束发出，外围的平行光束的径向中心位置设置有接收透镜40和探测器50，接收透镜40接收物体的漫反射光束后朝向探测器50会聚。
具体实施时，激光器10的波长为1064nm；激光器10出射光束为平行光束，光束直径φ为6mm；接收透镜40的焦距35mm；探测器50为APD；激光器10出射光束为平行光束a，入射至扩散镜20，形成扩散的光束b和光束c，再经扩散平行射出镜30准直，作为发射端；接收透镜40接收目标漫反射回的光束，会聚到探测器50，实现接收测距。激光器10、扩散镜20及扩散平行射出镜30为激光测距装置的发射端；接收透镜40及探测器50为激光测距装置的接收端，发射端和接收端共轴。
具体实施例一、见图1：所述扩散镜20具体为平凹楔形镜；所述扩散平行射出镜30具体为发射透镜，平凹楔形镜的凹部楔角为15°发射透镜的焦距为70mm。
具体实施例二、见图2：所述扩散镜20具体为平凹锥透镜；所述扩散平行射出镜30具体为发射透镜，平凹锥透镜的凹部锥角为15°，发射透镜的焦距为70mm。
具体实施例三、见图3：所述扩散镜具体为平凹楔形镜；所述扩散平行射出镜具体为凸平楔形镜，平凹楔形镜的凹部楔角和凸平楔形镜的凸部楔角均为15°。
具体实施例四、见图4：所述扩散镜具体为平凹锥透镜；所述扩散平行射出镜具体为凸平锥透镜，平凹锥透镜的凹部锥角以及凸平锥透镜的凸部锥角均为15°。
其工作原理如下：激光器、扩散镜、扩散平行射出镜、探测器、接收透镜沿着轴向顺次布置于一个物理壳体内，激光器发出的平行光束经过扩散镜扩散、再通过扩散平行射出镜形成外围光束，之后外围光束朝向待测距物体的表面发射，光束被待测物体经过漫反射再次发射朝向位于中心的接收透镜，接收透镜将接收到的光会聚后射向探测器，整个装置内的计时装置记录光束往返时间，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距装置和被测量物体之间的距离，其采用发射端和接收端共轴的方式实现激光测距，不存在中心遮拦，其利于工程化作业、且成本低。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.激光共轴测距装置，其特征在于，其包括：
激光器；
扩散镜，其包括输入面和折射输出面；
扩散平行射出镜；
接收透镜；
以及探测器；
所述激光器的输出光束后方设置有扩散镜，所述扩散镜的后方设置有扩散平行射出镜，所述扩散平行射出镜的后方设置有所述探测器，所述探测器的后方设置有所述接收透镜；
所述激光器的输出光束朝向所述扩散镜的输入面布置，所述折射输出面将输出光束折射形成扩散光束，所述扩散光束朝向所述扩散平行射出镜的第一输入面的径向外周射入，所述扩散平行射出镜将扩散光束折射后生成平行光束朝向后方输出；
所述探测器的远离所述扩散平行射出镜的一表面为光接收面，所述接收透镜的直径小于所述扩散平行射出镜的直径，且所述接收透镜位于所述扩散平行射出镜的径向中心区域，所述接收透镜的远离所述探测器的一表面为漫反射接收面，所述接收透镜的折射输出面将漫反射接收光线汇集后朝向所述光接收面的中心发出；
所述激光器、扩散镜、扩散平行射出镜组合形成发射端；
所述探测器、接收透镜组合形成接收端，所述接收端和发射端共轴设置。
2.如权利要求1所述的激光共轴测距装置，其特征在于：所述扩散镜的输入面的面域覆盖所述激光器的发出光束的面域，所述扩散镜将平行射入的光束经过折射输出面会形成扩散光束。
3.如权利要求1所述的激光共轴测距装置，其特征在于：所述扩散平行射出镜的直径大于所述接收透镜，所述扩散平行射出镜将扩散光束形成外围的平行光束发出，外围的平行光束的径向中心位置设置有所述接收透镜和所述探测器，所述接收透镜接收物体的漫反射光束后朝向探测器会聚。
4.如权利要求1所述的激光共轴测距装置，其特征在于：所述扩散镜具体为楔形镜或锥透镜。
5.如权利要求1所述的激光共轴测距装置，其特征在于：所述扩散平行射出镜具体为发射透镜、楔形镜、或锥透镜。
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