CN213986813U - 多功能脉冲激光测距光学系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能脉冲激光测距光学系统，包括激光发射光学系统、激光接收光学系统和目视瞄准望远光学系统。激光发射光学系统用于向被测目标发射激光，包括沿出射光路依次设置的激光发射器和发射准直系统。激光接收光学系统用于接收被测目标反射的激光，包括物镜组、转像分光棱镜组、接收透镜和激光接收器。目视瞄准望远光学系统包括沿光路方向依次设置的物镜组、转像分光棱镜组、高透式LCD显示屏和目镜组。LCD显示屏设置在目镜组的聚焦面上，转像分光棱镜组将物镜组的倒像翻转得到正像并呈现在LCD显示屏上。实现系统的小型化和轻量化，成像清楚，兼具测距和望远功能。

Description

多功能脉冲激光测距光学系统

技术领域

本实用新型涉及激光技术领域，尤其涉及一种多功能脉冲激光测距光学系统。

背景技术

激光测距的原理通过激光发射器发射激光照射在被测目标上，由光电元件接收反射的激光束，通过计时器计算激光从发射到接收的时间，进而计算出观测者与被测目标之间的距离。

激光测距作为一种新型测距技术，由于其测量精度高、使用方便等优点广泛应用于工程建设、民用激光和军工领域。但现有的激光测距系统测距范围小、功能单一，不能实现望远功能，结构复杂且体积大。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供多功能脉冲激光测距光学系统，解决了现有技术中测距范围小、结构复杂且体积大的问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种多功能脉冲激光测距光学系统，具体技术方案如下：

一种多功能脉冲激光测距光学系统，包括激光发射光学系统、激光接收光学系统和目视瞄准望远光学系统；

激光发射光学系统用于向被测目标发射激光，包括沿出射光路依次设置的激光发射器和发射准直系统；发射准直系统用于将激光发射器发出的激光束的发散角压缩至0.25mrad；

激光接收光学系统用于接收被测目标反射的激光，包括物镜组、转像分光棱镜组、接收透镜和激光接收器；

目视瞄准望远光学系统包括沿光路方向依次设置的物镜组、转像分光棱镜组、LCD显示屏和目镜组；

LCD显示屏设置在目镜组的聚焦面上，用于呈现被测目标和测距信息，LCD显示屏的透过率为80％；

激光接收光学系统和目视瞄准望远光学系统共用转像分光棱镜组和物镜组；转像分光棱镜组用于将物镜组的倒像翻转得到正像。

进一步，转像分光棱镜组包括胶合棱镜和屋脊棱镜；胶合棱镜由等腰棱镜和补偿棱镜胶合而成，胶合面上镀有分光膜和增透膜。

进一步，发射准直系统包括沿出射光路依次设置的发射透镜和胶合发射镜片；胶合发射镜片包括第一发射透镜和第二发射透镜。

优选地，第一发射透镜和第二发射透镜均为球面镜，球面镜表面镀有905nm增透膜。

优选地，接收透镜和激光接收器上设置有窄带滤光片。

进一步，物镜组为胶合镜，包括沿光路依次同轴设置的第一物镜和第二物镜。

优选地，第一物镜和第二物镜的胶合面上镀有分光膜和増透膜；第一物镜为双凸镜，第二物镜为球面镜。

进一步，目镜组包括沿光路依次同轴设置的胶合目镜和目镜；

胶合目镜包括沿光路依次设置的第一目镜和第二目镜，第一目镜和第二目镜的胶合面上镀有分光膜和增透膜；第一目镜为双凸镜，第二目镜为双凹镜。

优选地，激光发射器为发光二极管，用于发射905nm激光。

进一步，本实用新型中的系统的长度为94mm,宽度为25mm，高度为61mm；重量为85g。

(三)有益效果

采用本实用新型的多功能脉冲激光测距光学系统，有效的解决了现有技术的不足。

本实用新型中，多功能脉冲激光测距光学系统，激光接收光学系统和目视瞄准望远光学系统共用转像分光棱镜组和物镜组，使得整个系统实现小型化和轻量化。其中，通过激光接收光学系统实现了测距功能，目视瞄准望远光学系统实现了望远功能，功能齐全。通过设置发射准直系统将激光器发出的激光束的发散角压缩至0.25mrad，增大了激光束的照射距离，进而增大了测距范围。

本实用新型中采用高透率LCD显示屏，可以清晰成像，使得操作者可以同时观察测距信息和远处景物。

本实用新型中，接收透镜和激光接收器自带窄带滤光片，可以滤掉大部分杂散光，提高系统信噪比，也可以减少常规系统附带窄带滤光片的做法，使得光学系统更简洁，成本下降。

本实用新型中，目镜组由胶合目镜和目镜镜组成，倍率可以达到6倍，可识别3km外的自然目标，视场为6°，可在3km处看见350m左右的视野。视野范围广且探测距离远。

附图说明

图1：具体实施方式中多功能脉冲激光测距光学系统的光路图；

图2：具体实施方式中激光发射光学系统的光路图；

图3：具体实施方式中激光接收光学系统的光路图；

图4：具体实施方式中目视瞄准望远光学系统的光路图；

【附图标记说明】

1、第一发射透镜；2、第二发射透镜；3、发射透镜；4、激光发射器；5、第一物镜；6、第二物镜；7、补偿棱镜；8、屋脊棱镜；9、LCD显示屏；10、第一目镜；11、第二目镜；12、目镜；13、等腰棱镜；14、接收透镜；15、激光接收器。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参见图1，本实施例提供了一种多功能脉冲激光测距光学系统，包括激光发射光学系统、激光接收光学系统和目视瞄准望远光学系统。可以达到3Km以内的测距范围，在实现测距的同时，具备激光指示功能和目视瞄准功能。

具体地，参见图2，激光发射光学系统用于向被测目标发射激光，包括沿出射光路依次设置的激光发射器4和发射准直系统。其中，激光发射器4用于发射激光。进一步，发射准直系统包括沿出射光路依次设置的发射透镜3和胶合发射镜片，发射透镜3对激光发射器4发出的激光进行扩束，将发出的激光束的发散角压缩至0.25mrad，然后胶合发射镜片将发射透镜3射出的发散的光束准直为平行光。进一步，胶合发射镜片包括沿发射光路依次设置第二发射透镜2和第一发射透镜1。其中，第一发射透镜1和第二发射透镜2的表面均镀有905nm増透膜，增加激光的透过率，结构简单，容易加工装调。

优选地，激光发射器为发光二极管，用于发射905nm激光。第一发射透镜1和第二发射透镜2均为球面透镜。

本实施例中，参见图3，激光到达被测目标后发生漫反射，返回的激光部分被激光接收光学系统接收。激光接收光学系统具体包括物镜组、转像分光棱镜组、接收透镜14和激光接收器15。激光经物镜组、转像分光棱镜组后被接收透镜14聚焦到激光接收器15接收。

参见图4，本实施例中的目视瞄准望远光学系统包括物镜组、转像分光棱镜组、LCD显示屏9和目镜组，LCD显示屏9设置在目镜组的聚焦面上。目视瞄准望远系统与激光接收光学系统共用物镜组和转像分光棱镜组，使得系统布局紧凑，大大减小了系统体积。反射的激光经物镜组进入转像分光棱镜组，将物镜组所成的倒像翻转，使之成正像并成像在LCD显示屏9上，人眼通过目镜组可以清晰观察测距信息和成像信息。具体地，目镜组包括胶合目镜和目镜12，其中，胶合目镜由第一目镜10和第二目镜11胶合而成。其中，第一目镜10为双凸镜，第二目镜11为双凹镜，第一目镜10和第二目镜11的胶合面上镀有分光膜和增透膜。目视瞄准望远光学系统的倍率可以达到6倍，可识别3km外的自然目标，视场为6°，可在3km处看见350m左右的视野，具有测距范围大的优点。

优选地，本实施例中的LCD显示屏9为高透显示屏，可见光的透过率为80％，能保证足够的光透量以使显示字体对比度足够高。进而无论是白天还是黑夜，LCD显示屏9都可以清晰显示被测目标及距离。

本实施例中，物镜组包括沿光路依次同轴设置的第一物镜5和第二物镜6，第一物镜5和第二物镜6的表面镀有可见光和增透膜。转像分光棱镜组包括胶合棱镜和屋脊棱镜8。其中屋脊棱镜8上设置有依次连接的屋脊收发面、屋脊外反射面、屋脊内反射面和屋脊顶面。优选地，胶合棱镜由等腰棱镜13与补偿棱镜7胶合而成。其中，等腰棱镜13在在目视瞄准光学分系统中起到转像和分光作用。对应地，胶合面上镀有分光膜和增透膜，分光膜用于透射波长为400nm-700nm可见光和反射波长为905nm激光。增透膜的透过率为400-700R＜1％，850-950R＜1％。接收透镜14和激光接收器15上均设置有窄带滤光片，对905nm激光具有高透过率，可以滤掉大部分杂散光，提高系统信噪比，也可以减少常规系统单独设置窄带滤光片的做法，使得光路更简洁，成本下降。本实施例中，通过分光膜及増透膜的设置，每一面的透过率可达到99％，进而能够保证激光接收光学系统的总透过率为97％。

本实施例中，通过设置发射透镜3和接收透镜15焦距，可以将激光发射器4和激光接收器15位置互换，进而可以实现激光发射光学系统和激光接收光学系统的互换，通用性强。

综上，激光接收光学系统和目视瞄准光学系统的共用物镜组和转像棱镜组，使得系统布局紧凑，大大减小了整个系统的体积。通过采用高透LCD显示屏9，增加光通量，使得操作者可以同时满足白天，晚上不同环境情况下的显示对比度问题。同时使用接收透镜14和发射透镜3代替常规的滤光片，增加发射激光和接收激光的能力。使得整个系统的尺寸为：长94mm*宽25mm*高61mm，重量85g，满足市场对小型化及轻量化的需求，且兼顾测距和望远功能，测距范围大。可广泛应用在民用激光和军工领域，尤其适合作为民用高尔夫球场激光测距仪、民用打猎用激光测距和激光照射器的光学系统中。

以上所述，仅为实用新型的较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，包括激光发射光学系统、激光接收光学系统和目视瞄准望远光学系统；

所述激光发射光学系统用于向被测目标发射激光，包括沿出射光路依次设置的激光发射器(4)和发射准直系统；所述发射准直系统用于将所述激光发射器(4)发出的激光束的发散角压缩至0.25mrad；

所述激光接收光学系统用于接收被测目标反射的激光，包括物镜组、转像分光棱镜组、接收透镜(14)和激光接收器(15)；

所述目视瞄准望远光学系统包括沿光路方向依次设置的物镜组、转像分光棱镜组、LCD显示屏(9)和目镜组；

所述LCD显示屏(9)设置在所述目镜组的聚焦面上，用于呈现被测目标和测距信息，所述LCD显示屏(9)的透过率为80％；

所述激光接收光学系统和所述目视瞄准望远光学系统共用所述转像分光棱镜组和所述物镜组；

所述转像分光棱镜组用于将所述物镜组的倒像翻转得到正像。

2.根据权利要求1所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述转像分光棱镜组包括胶合棱镜和屋脊棱镜(8)；

所述胶合棱镜由等腰棱镜(13)和补偿棱镜(7)胶合而成，所述等腰棱镜(13)和补偿棱镜(7)胶合面上分别镀有分光膜和增透膜。

3.根据权利要求1所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述发射准直系统包括沿所述出射光路依次设置的发射透镜(3)和胶合发射镜片；

所述胶合发射镜片包括第一发射透镜(1)和第二发射透镜(2)。

4.根据权利要求3所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述第一发射透镜(1)和所述第二发射透镜(2)均为球面镜，所述球面镜表面镀有905nm增透膜。

5.根据权利要求1所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述接收透镜(14)和所述激光接收器(15)上设置有窄带滤光片。

6.根据权利要求1所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述物镜组为胶合镜，包括沿光路依次同轴设置的第一物镜(5)和第二物镜(6)。

7.根据权利要求6所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述第一物镜(5)和所述第二物镜(6)的胶合面上镀有分光膜和増透膜；

所述第一物镜(5)为双凸镜，所述第二物镜(6)为球面镜。

8.根据权利要求1所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述目镜组包括沿光路依次同轴设置的胶合目镜和目镜(12)；

所述胶合目镜包括沿光路依次设置的第一目镜(10)和第二目镜(11)，所述第一目镜(10)和所述第二目镜(11)的胶合面上分别镀有分光膜和增透膜；

所述第一目镜(10)为双凸镜，所述第二目镜(11)为双凹镜。

9.根据权利要求1所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述激光发射器(4)为发光二极管，用于发射905nm激光。

10.根据权利要求1-9任一项所述的多功能脉冲激光测距光学系统，其特征在于，所述多功能脉冲激光测距光学系统的长度为94mm，宽度为25mm，高度为61mm，重量为85g。

Images