CN213658961U

CN213658961U - 光学准直系统和激光测距仪

Info

Publication number: CN213658961U
Application number: CN202021898758.9U
Authority: CN
Inventors: 张欢欢; 侴智; 郑以磊; 黄杰峰
Original assignee: MILESEEY TECHNOLOGY Inc
Current assignee: MILESEEY TECHNOLOGY Inc
Priority date: 2020-09-02
Filing date: 2020-09-02
Publication date: 2021-07-09
Anticipated expiration: 2030-09-02

Abstract

本实用新型涉及一种光学准直系统和激光测距仪。所述光学准直系统通过在镜筒的腔室设置有光阑，且所述光阑的透光孔为锥形孔，所述锥形孔的第一开口与所述激光发射器的出光口相对，所述锥形孔与所述镜筒的腔室贯通。所述锥形孔通过改变所述激光光束的传播路径，将从第一开口进入的所述激光光束完全通过所述第二开口，从而避免所述激光光束中部分光线照射至所述镜筒的内壁而产生杂散光。同时，所述光阑的由任意不透明黑色材料制成均可，成本低，从而在保证消除杂散光的同时，大大降低了消除杂散光的成本，解决了现有技术中存在的目前的杂散光的消除成本较高的技术问题，达到了降低消除杂散光成本的技术效果。

Description

光学准直系统和激光测距仪

技术领域

本申请涉及光学校准技术领域，特别是涉及一种光学准直系统和激光测距仪。

背景技术

准直光学系统是激光测距仪中最常见的光学系统，其构成了激光测距设备的发射系统。但是准直光学系统系统中容易产生杂散光，杂散光的产生通常有两种情况，一种是光束的光轴与镜筒的机械轴有较大偏移，使得系统物方视场为非对称，针对该种情况只需要调整光束的中心轴与镜筒的机械轴便可大大减少杂散光的产生。

另一种情况是光束口径大于镜筒的口径，导致大于该镜筒口径的边缘光线照射到镜筒内壁，产生反射或散射，再进入后续的光学系统，从而成为杂散光。针对该种情况，一般通过在镜筒内壁喷涂消光漆、内壁贴消光绒、内壁加消光螺纹等来消除杂散光，但是消光漆、消光绒的和增加消光螺纹的成本均较高，因此，目前的杂散光的消除成本较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对杂散光的消除成本较高的问题，提供一种光学准直系统和激光测距仪。

一种光学准直系统，包括：

镜筒，具有一两端贯通的腔室；

激光发射器，设置于所述腔室；

光阑，设置于所述腔室，且与所述镜筒内壁贴合，所述光阑的透光孔为锥形孔，所述锥形孔包括相对的第一开口与第二开口，所述第二开口的口径大于所述第一开口的口径；所述第一开口与所述激光发射器的出光口相对，所述第二开口与所述腔室贯通。

在其中一个实施例中，所述镜筒的散射角小于所述激光发射器的发射全角。

在其中一个实施例中，所述镜筒的散射角为所述激光发射器的发射全角的40％～85％。

在其中一个实施例中，所述镜筒的散射角与所述激光发射器半高宽的发射角相等。

在其中一个实施例中，所述锥形孔的锥度不小于所述激光发射器半高宽的发射角。

在其中一个实施例中，还包括：

透镜组件，设置于所述腔室远离所述激光发射器的一端。

在其中一个实施例中，所述激光发射器为半导体激光发射器。

在其中一个实施例中，所述激光发射器包括：

发射器本体，设置于所述腔室，所述发射器本体内部具有一容纳空腔，所述发射器本体在靠近所述光阑的表面开设有一出光口，所述出光口与所述第一开口相对；

发光组件，设置于所述容纳空腔，所述发光组件的发光面与所述出光口相对。

在其中一个实施例中，所述出光口与所述第一开口形状与大小均相同，所述出光口与所述第一开口相对。

一种激光测距仪，包括如上所述的光学准直系统。

本申请实施例提供了一种光学准直系统，通过在镜筒的腔室设置有光阑，且所述光阑的透光孔为锥形孔，所述锥形孔的第一开口与所述激光发射器的出光口相对，所述锥形孔与所述镜筒的腔室贯通。所述激光发射器发射出激光光束，所述锥形孔通过改变所述激光光束的传播路径，将从第一开口进入的所述激光光束完全通过所述第二开口，而不会发生镜筒内壁二次反射等光学效应，从而避免所述激光光束中部分光线照射至所述镜筒的内壁而产生杂散光。同时，所述光阑的由任意不透明黑色材料制成均可，造价相对于消光漆、消光绒的和增加消光螺纹的成本低，从而在保证消除杂散光的同时，大大降低了消除杂散光的成本。本申请实施例解决了现有技术中存在的目前的杂散光的消除成本较高的技术问题，达到了降低消除杂散光成本的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一个实施例提供的光学准直系统结构示意图；

图2为本申请一个实施例提供的光学准直系统局部结构示意图；

图3为本申请一个实施例提供的光学准直系统局部结构示意图；

图4为本申请一个实施例提供的光学准直系统结构示意图；

图5为本申请一个实施例提供的激光测距仪结构示意图。

附图标记说明：

10、光学准直系统；

100、镜筒；

110、腔室；

200、激光发射器；

210、发射器本体；

220、发光组件；

230、出光口；

300、光阑；

310、锥形孔；

311、第一开口；

312、第二开口；

400、透镜组件；

20、激光测距仪；

21、测距仪本体。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请的光学准直系统和激光测距仪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用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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申请的限制。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本申请实施例提供了一种光学准直系统10可以应用于激光测距设备或者其他光学设备发出的光源进行整形，以得到预设路径的光束，同时在一定程度上抑制杂散光的产生。

本申请实施例提供了一种光学准直系统10，包括：镜筒100、激光发射器200和光阑300。

所述镜筒100具有一两端贯通的腔室110，所述腔室110为光束提供传播路径，以及为其他光学器件提供安装空间。所述镜筒100由任意不透明黑色材料制成，例如硬铝或者其他合金等。所述镜筒100可以为任意形状，例如圆柱、棱柱或者其他任意形状等均可，本实施例不作具体限定。所述腔室110开设于所述镜筒100的内部，所述腔室110的形状优选为柱状，在光束经过所述腔室110时可以保证散向各个方向的光线相同，以保证光束传播的均匀性。

所述激光发射器200设置于所述腔室110，用于发射激光，为其他光学器件提供光源。所述激光发射器200可以为纳米激光器，所述纳米激光器具有掺杂了氮化铟镓的氮化镓异质纳米棒。所述纳米棒放置在在所述纳米激光器内部薄的绝缘硅层上，而硅层的另一面是一层原子级光滑的银，独立的纳米棒放置在薄银层上，夹在纳米棒和银膜之间的二氧化硅绝缘层可产生共振电磁场，从而发射出激光光束。所述纳米激光器可以有效避免发射出的激光光束不分散、等离子体激元不逃逸，同时也可以避免产热等问题的发生，性能优异。所述激光发射器200还可为半导体激光发射器等，本实施例对于所述激光发射器200的类型、型号等均不作任何限定，可根据实际情况具体选择，只需要满足可以发生激光的功能即可。

所述光阑300设置于所述腔室110，且与所述镜筒100内壁贴合，所述光阑300用于限制光束，也就是限制通过激光光束的量，以及调节所述激光光束的光照强度等。在本实施例中，所述光阑300可以为孔径光阑，所述光阑300的透光孔为锥形孔310，所述锥形孔310包括相对的第一开口311与第二开口312，所述第二开口312的口径大于所述第一开口311的口径，所述第一开口311与所述激光发射器200的出光口230相对，所述第二开口312与所述腔室110贯通。所述光阑300可以为单独制备，安装于所述镜筒100的所述腔室110内，也可以与所述镜筒100为一体结构，在所述镜筒100或者所述光阑300与所述激光发射器200相对应的位置开设透光孔即可。本实施例对于所述光阑300的具体材料或者设置方式等均不作任何限定，可根据实际情况具体选择或者设定，只需要满足所述透光孔为锥形孔的条件即可。

本实施例提供的所述光学准直系统10的工作原理如下：

本实施例提供的所述光学准直系统10包括：镜筒100、激光发射器200和光阑300。所述激光发射器200和所述光阑300均设置于所述镜筒100的所述腔室110内。所述激光发射器200发出所述激光光束，所述激光光束先通过所述锥形孔310的所述第一开口311进入所述光阑300，然后经过所述第二开口312离开所述光阑300，所述光阑300的透光孔为锥形孔310，且所述第二开口312的口径大于所述第一开口311的口径，因此，进入所述第一开口311的光束必然可以完整的离开所述第二开口312，而不会在所述光阑300的内壁上发射镜筒内壁二次反射等光学效应而造成杂散光的生成，从而达到了抑制所述杂散光的目的。

本实施例提供了一种10，通过在镜筒100的腔室200设置有光阑300，且所述光阑300的透光孔为锥形孔310，所述锥形孔310的第一开口311与所述激光发射器200的出光口230相对，所述锥形孔310与所述镜筒100的腔室200贯通。所述激光发射器200发射出激光光束，所述锥形孔310通过改变所述激光光束的传播路径，将从第一开口311进入的所述激光光束完全通过所述第二开口312，而不会发生二次反射等光学效应，从而避免所述激光光束中部分光线照射至所述镜筒100的内壁而产生杂散光。同时，所述光阑300的由任意不透明黑色材料制成均可，造价相对于消光漆、消光绒的和增加消光螺纹的成本低，从而在保证消除杂散光的同时，大大降低了消除杂散光的成本。本实施例解决了现有技术中存在的目前的杂散光的消除成本较高的技术问题，达到了降低消除杂散光成本的技术效果。

在一个实施例中，所述镜筒100的散射角小于所述激光发射器200的发射全角。所述发射全角是指所述激光发射器200发射出的所述激光光束在无阻挡的情况下最大的散射角，所述镜筒100的散射角是指光束从所述镜筒100的腔室110离开时的散射角。在光束传播过程中，随着散射角的增大，沿着散射角向外的光线的能量越弱，所携带信息的保真性也越差。因此，限定所述镜筒100的散射角小于所述激光发射器200的发射全角，可以有效的保证光束的能量与传播效果。

在一个实施例中，所述镜筒100的散射角为所述激光发射器200的发射全角的40％～85％，例如当所述发射全角为80°时，所述散射角可以为36°。所述散射角越小能量损耗越小，但同时传递的光束量也越少，所述光束在所述发射全角的40％～85％之间的能量损耗最少，但同时所述能量损耗也较少，可以有效保证光束的传输效果。

在一个实施例中，所述镜筒100的散射角与所述激光发射器200半高宽的发射角相等，所述锥形孔310的锥度不小于所述激光发射器200半高宽的发射角。例如本实施例中所述第一开口311的内径为0.92mm，所述第二开口312的内径为1.57mm，所述发射全角为80°，所述散射角为36°，则所述锥形孔310的锥度只需要大于临界值36°即可。光阑300透光孔的锥度越小，加工难度越大，但本实施例中所述锥形孔310的锥度只需要大于临界值36°即可，因此无需精密控制，只需要简单加工即可，从而大大降低了加工难度，从而进一步降低本实施例所述光学准直系统10的成本。

在一个实施例中，所述光学准直系统10，还包括：透镜组件400。

所述透镜组件400设置于所述腔室110远离所述激光发射器200的一端，也就是所述激光发射器200与所述透镜组件400分别位于所述光阑300的两侧，所述激光发射器200与所述第一开口311相对，所述透镜组件400与所述第二开口312相对。所述透镜组件400用于限定所述光束的传播路径，例如所述透镜组件400可以为凸透镜，将所述激光光束聚焦与一点，获得点光源。所述透镜组件400也可以为凹透镜，将所述激光光束转换为平行光束。所述透镜组件400可以嵌于所述镜筒100的内壁，也可以嵌于所述镜筒100的出口。本实施例对于所述透镜组件400不作具体限定，可根据实际需要具体选择。

在一个实施例中，所述激光发射器200为半导体激光发射器。所述激光发射器200可以包括：发射器本体210和发光组件220。所述发射器本体210设置于所述腔室110，所述发射器本体210内部具有一容纳空腔，所述发射器本体210在靠近所述光阑300的表面开设有一出光口230，所述出光口230与所述第一开口311相对。所述发光组件220设置于所述容纳空腔，所述发光组件220的发光面与所述出光口230相对。所述发光组件220可以为一个发光点，也可以为一个发光面。半导体激光器工作原理是激励方式，可以通过一定的激励方式，在半导体物质的能带(导带与价带)之间，或者半导体物质的能带与杂质(受主或施主)能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。半导体物质(既利用电子)在能带间跃迁发光，用半导体晶体的解理面形成两个平行反射镜面作为反射镜，组成谐振腔，使光振荡、反馈、产生光的辐射放大，输出激光。所述半导体激光发射器体积小，重量轻，运转可靠，耗电少，效率高等特点。本实施例中的所述半导体激光器可以为电注入式、光泵式、高能电子束激励式等，本实施例对于所述半导体激光发射器的类型或者具体型号等均不作任何限定，可根据实际情况具体选择，只需要满足可以实现产生激光的功能即可。

在一个实施例中，所述激光发射器200的所述出光口230与所述第一开口311形状与大小均相同，所述出光口230与所述第一开口311相对，从而在很大程度上防止因所述出光口230与所述第一开口311的不匹配而导致的光损耗，可以大大的提高所述光束的利用率。所述锥形孔310的顶点位置对应的即为发光点。所述激光发射器200的发光点、所述锥形孔310的中轴线、所述透镜组件400的焦点与所述镜筒100的中轴线均位于同一直线上。

本申请一个实施例提供了一种激光测距仪20，包括测距仪本体21，与如上所述的光学准直系统10。所述测距仪本体用于测量距离，所述光学准直系统10用于产生预设传播路径的激光。所述光学准直系统10的有益效果在上述实施例中以详细阐述，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种光学准直系统，其特征在于，包括：

镜筒，具有一两端贯通的腔室；

激光发射器，设置于所述腔室；

2.根据权利要求1所述的光学准直系统，其特征在于，所述镜筒的散射角小于所述激光发射器的发射全角。

3.根据权利要求2所述的光学准直系统，其特征在于，所述镜筒的散射角为所述激光发射器的发射全角的40％～85％。

4.根据权利要求1所述的光学准直系统，其特征在于，所述镜筒的散射角与所述激光发射器半高宽的发射角相等。

5.根据权利要求1所述的光学准直系统，其特征在于，所述锥形孔的锥度不小于所述激光发射器半高宽的发射角。

6.根据权利要求1所述的光学准直系统，其特征在于，还包括：

透镜组件，设置于所述腔室远离所述激光发射器的一端。

7.根据权利要求1所述的光学准直系统，其特征在于，所述激光发射器为半导体激光发射器。

8.根据权利要求1所述的光学准直系统，其特征在于，所述激光发射器包括：

9.根据权利要求8所述的光学准直系统，其特征在于，所述出光口与所述第一开口形状与大小均相同，所述出光口与所述第一开口相对。

10.一种激光测距仪，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的光学准直系统。