CN220525999U - 双波长激光测距仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种双波长激光测距仪，包括调校激光发射装置、测距激光发射装置、激光接收装置以及数据处理装置，数据处理装置连接调校激光发射装置、测距激光发射装置以及激光接收装置，调校激光发射装置向激光接收装置发射调校激光，测距激光发射装置向测量目标发射测距激光，激光接收装置接收激光转换为电信号，并传输至数据处理装置，调校激光与测距激光的波长不同。相比使用两种同型号的激光发射器，光电元件对本申请中双波长激光测距仪调校激光的灵敏度更高，能够使得双波长激光测距仪更快更稳定的进入工作状态，更有利于精细调校。

Description

双波长激光测距仪

技术领域

本申请涉及激光测距领域，具体涉及一种双波长激光测距仪。

背景技术

激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。实践中常采用相位式激光测距仪进行测距，相位式激光测距仪在百米量级短程的长度测量中应用比较广泛，因为实现原理的区别，其精度比脉冲式激光测距仪要优数个量级。相位法是根据鉴别发射与接收两路的调制激光信号之间的相位差来实现间接测量传播时间，进而测算相位式激光测距仪与测量目标之间的距离。相位法的测距精度可以达到所选调制信号波长的千分之一。

传统技术中的相位式激光测距仪往往使用两个相同型号的激光发射器，其中一个激光发射器向相位式激光测距仪内部发射基准调校光束，以控制另一个同型号的激光发射器向测量目标发射测量光束，根据发射与接收两路的调制激光信号之间的相位差来实现间接测量传播时间。然而光电元件对该激光发射器发射的基准调校光束的灵敏度较低，调校时的精度不高，且进入稳定工作状态所需时间长。

实用新型内容

基于此，有必要针对传统的相位式激光测距仪使用两个同型号激光发射器调校时精度不高、进入稳态所需时间长的问题，提供一种双波长的激光测距仪。

一种双波长激光测距仪，包括调校激光发射装置、测距激光发射装置、激光接收装置以及数据处理装置，所述数据处理装置连接所述调校激光发射装置、所述测距激光发射装置以及所述激光接收装置；

所述调校激光发射装置向所述激光接收装置发射调校激光，所述测距激光发射装置向测量目标发射测距激光；所述激光接收装置接收激光转换为电信号，并传输至所述数据处理装置；所述调校激光与所述测距激光的波长不同。

在其中一个实施例中，双波长激光测距仪还包括测距按钮，所述测距按钮连接所述数据处理装置。

在其中一个实施例中，双波长激光测距仪还包括发射透镜，所述测距激光发射装置发射的所述测距激光通过所述发射透镜后到达所述测量目标。

在其中一个实施例中，所述激光接收装置包括接收透镜、接收器以及滤光片，经所述测量目标反射后的激光通过所述接收透镜后穿过所述滤光片到达所述接收器。

在其中一个实施例中，双波长激光测距仪还包括连接所述数据处理装置的显示装置。

在其中一个实施例中，双波长激光测距仪还包括壳体，所述数据处理装置、所述调校激光发射装置、所述测距激光发射装置、所述接收透镜、所述滤光片以及所述接收器均设置于所述壳体内，所述测距按钮、所述发射透镜以及所述显示装置设置于所述壳体外表面。

在其中一个实施例中，所述壳体设置有空腔，所述滤光片与所述接收器设置在所述空腔的相对两端。

在其中一个实施例中，所述壳体位于所述滤光片和所述接收器之间的侧壁还设置有与所述空腔连通的收容腔，所述调校激光发射装置设置于所述收容腔。

在其中一个实施例中，所述测距激光发射装置为发射波长在400～760nm的可见激光发射器。

在其中一个实施例中，所述调校激光发射装置为发射波长在620～750nm的红色激光或波长在750～1064nm的红外激光发射器。

上述双波长激光测距仪，包括调校激光发射装置、测距激光发射装置、激光接收装置以及数据处理装置，数据处理装置连接调校激光发射装置、测距激光发射装置以及激光接收装置，调校激光发射装置向激光接收装置发射调校激光，测距激光发射装置向测量目标发射测距激光，激光接收装置接收激光转换为电信号，并传输至数据处理装置，调校激光与测距激光的波长不同。相比使用两种同型号的激光发射器，光电元件对本申请中双波长激光测距仪调校激光的灵敏度更高，能够使得双波长激光测距仪更快更稳定的进入工作状态，更有利于精细调校。

附图说明

图1为一个实施例中双波长激光测距仪的结构示意图；

图2为一个实施例中双波长激光测距仪的结构图；

图3为一个实施例中双波长激光测距仪的示意图；

图4为一个实施例中激光接收装置的示意图；

图5为另一个实施例中双波长激光测距仪的结构示意图；

图6为一个实施例中双波长激光测距仪的结构透视图；

附图标记说明：10、双波长激光测距仪，100、调校激光发射装置，200、测距激光发射装置，300、激光接收装置，310、接收透镜，320、滤光片，330、接收器，400、数据处理装置，500、测距按钮，600、发射透镜，700、显示装置，800、壳体，810、空腔，820、收容腔。

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，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语包括相关所列项目的任何及所有组合。

一种双波长激光测距仪10，如图1所示，包括调校激光发射装置100、测距激光发射装置200、激光接收装置300以及数据处理装置400，数据处理装置400连接调校激光发射装置100、测距激光发射装置200以及激光接收装置300；调校激光发射装置100向激光接收装置300发射调校激光，测距激光发射装置200向测量目标发射测距激光；激光接收装置300接收激光转换为电信号，并传输至数据处理装置400，调校激光与测距激光的波长不同。激光接收装置400对调校激光发射装置100发射的调校激光的灵敏度高于对测距激光发射装置200发射的测距激光的灵敏度。相比旧技术方案中使用两种同型号的激光发射器，光电元件对本申请中双波长激光测距仪调校激光的灵敏度更高，能够使得双波长激光测距仪更快更稳定的进入工作状态，更有利于精细调校。

具体的，首先，调校激光发射装置100以及测距激光发射装置200可以采用半导体激光发射器或者固体激光发射器实现，半导体激光发射器一般用于短程测距中，固体激光发射器常用于中远程测距中，可以理解，在其他实施例中，调校激光发射装置100以及测距激光发射装置200也可以采取其他类型的激光发射器，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

其次，调校激光发射装置100向激光接收装置300发射调校激光，调校激光发射装置100可以直接向激光接收装置300内接收光信号的装置发射调校激光，简单实用；也可以是调校激光在经过比如滤光片、反光镜、壁面之类的反射元件反射后，射入激光接收装置300内接收光信号的装置，避免光线互相干扰。

进一步，激光接收装置300接收激光转换为电信号，激光接收装置300接收的激光不仅包括调校激光发射装置100向激光接收装置300发射的调校激光，还包括测距激光发射装置向测量目标发射测距激光经测量目标反射后的激光，激光接收装置300将激光转换为电信号，可通过内置光电二极管或者光电倍增管来实现。光电二极管具有“光电压”效应，即当有外来光照射到结时，光能会立即转换为电能。光电倍增管是一种比较灵敏的高增益光电转换器件。它由阴极、多个放射极和阳极组成，各极间施加很强的静电场。当阴极在光的照射下有光电子射出时，这些光电子被静电场加速，进而以更大的动能打击第一发射极，就能产生好几个二次电子，如此一级比一级光电子数增多，直到最后一级，电子被聚集到阳极上去。光电倍增管不仅能将光信号转换为电信号，还能将电信号进行高倍率的放大。

激光接收装置300对调校激光发射装置100发射的调校激光的灵敏度高于对测距激光发射装置200发射的测距激光的灵敏度。具体的，调校激光与测距激光的波长不同。因为不同激光的波长不一样，激光接收装置300对不同波长激光的灵敏度也不同，通过限制激光接收装置300对调校激光发射装置100发射的调校激光的灵敏度高于对测距激光发射装置200发射的测距激光的灵敏度，可以在便于人眼观察测距激光的同时，还能够利用调校激光对测距激光实现精准调校，缩短激光测距仪进入稳态的时间。示例性的，通常光电元件对红色或红外这些波长较长的激光的灵敏度高于其他波长较短的激光，则调校激光发射装置100发射的调校激光可为波长在620～750nm的红色激光或波长在750～1064nm的红外激光；测距激光发射装置200发射的测距激光可为波长在480～580nm的绿色激光，因为人眼对绿光最敏感，有利于观察测距激光是否正确照射到远处的测量目标。

上述双波长激光测距仪10，包括调校激光发射装置100、测距激光发射装置200、激光接收装置300以及数据处理装置400，数据处理装置400连接调校激光发射装置100、测距激光发射装置200以及激光接收装置300；调校激光发射装置100向激光接收装置300发射调校激光，测距激光发射装置200向测量目标发射测距激光；激光接收装置300接收激光转换为电信号，并传输至数据处理装置400；调校激光与测距激光的波长不同。相比使用两种同型号的激光发射器，光电元件对本申请中双波长激光测距仪调校激光的灵敏度更高，能够使得双波长激光测距仪更快更稳定的进入工作状态，更有利于精细调校。

在一个实施例中，如图2所示，双波长激光测距仪10还包括测距按钮500，测距按钮500连接数据处理装置400。通过按动测距按钮500可以向数据处理装置400发送指令从而控制双波长激光测距仪10进行测距。示例性的，工作过程如下：测试人员按动测距按钮500，测距按钮500发送测距指令至数据处理装置400，数据处理装置400通过内置的信号发生器产生正弦波或其它形式的调制信号，将调制信号引入到激光器驱动信号中，调制调校激光发射装置100发射的调校激光的相位以及强度，并向激光接收装置300发射调校激光，激光接收装置300接收调校激光后将光信号转换为电信号，并传输至数据处理装置400，数据处理装置400接收到该电信号后控制调校激光发射装置100停止发光，数据处理装置根据前述电信号调制测距激光发射装置200发射的测距激光的相位以及强度，并根据该电信号产生调制信号驱动测距激光发射装置200向测量目标发射测距激光，经测量目标反射后的激光到达激光接收装置300，激光接收装置将经测量目标反射后的激光转换为光电信号传输至数据处理装置400，数据处理装置400通过对比光电信号与调制信号的相位差即可计算出双波长激光测距仪10与测量目标之间的距离。

在另一个实施例中，通过按动测距按钮500向数据处理装置400发送测距指令从而控制双波长激光测距仪10进行测距，其具体工作过程还可以是：测试人员按动测距按钮500，测距按钮500发送测距指令至数据处理装置400，数据处理装置400产生调制信号驱动调校激光发射装置100向激光接收装置300发射调校激光，激光接收装置300接收调校激光后将光信号转换为电信号，并传输至数据处理装置400，数据处理装置400接收到该电信号后控制调校激光发射装置100停止发光；测试人员再次按动测距按钮500，数据处理装置400根据上述电信号产生调制信号驱动测距激光发射装置200向测量目标发射测距激光，经测量目标反射后的激光到达激光接收装置300，激光接收装置将经测量目标反射后的激光转换为光电信号传输至数据处理装置400，数据处理装置400通过对比光电信号与调制信号的相位差即可计算出双波长激光测距仪10与测量目标之间的距离。

此外，在一次工作过程完成后数据处理装置400可得到一组粗测的距离值，数据处理装置400还可改变调制信号的频率，重复上述工作过程，得到多组粗测的距离值，数据处理装置400进而对多组粗测的距离值进行分析后可得到更为精确的测距结果。

在一个实施例中，如图3所示，双波长激光测距仪10还包括发射透镜600，测距激光发射装置200发射的测距激光通过发射透镜600后到达测量目标。测距激光发射装置200发射的测距激光为发散状点光源，利用发射透镜600，可将测距激光转换为(近似)平行光源，使得激光能量更集中，测量的量程更远、精度更高。

在一个实施例中，如图4所示，激光接收装置300包括接收透镜310、滤光片320以及接收器330，经测量目标反射后的激光通过接收透镜310后穿过滤光片320到达接收器330。

具体的，经测量目标反射后的激光，被接收透镜310汇聚，使得测量的量程更远、精度更高。经接收透镜310汇聚后的激光穿过滤光片，滤光片320可以选取所需波长范围的激光透过，去除其他波长的杂散光，增强测距结果的可靠性。可以理解，滤光片320的具体参数可根据调校激光以及测距激光的具体波长范围来确定，本领域技术人员可通过更换调校激光发射装置100以及测距激光发射装置200的型号来实现。

进一步，经滤光片320筛选过的激光最后到达接收器330，接收器330将光信号转换为光电信号并将光电信号传输至数据处理装置400，接收器330可采用前述光电二极管或者光电倍增管等光敏器件来实现，还能将电信号进行高倍率的放大以提高灵敏度。

在一个实施例中，如图5所示，双波长激光测距仪10还包括连接数据处理装置400的显示装置700。显示装置700的具体类型并不唯一，可以是OLED显示器，显示装置700的具体尺寸也可根据实际需求进行选择；显示装置700用于显示双波长激光测距仪10与测量目标之间的距离等信息，以方便使用人员查看，提高使用便捷性。

在一个实施例中，如图6所示，双波长激光测距仪10还包括壳体800，数据处理装置400、调校激光发射装置100、测距激光发射装置200、接收透镜310、滤光片320以及接收器330均设置于壳体800内，测距按钮500、发射透镜600以及显示装置700设置于壳体800外表面。具体的，接收透镜310需设置在壳体内部深处，以减少杂散光波的射入，而发射透镜600需设置在壳体800的外表面，以便更好的指示测量目标并进行测距。利用壳体不仅能够保护内部器件，减少被碰坏的风险，提高了双波长激光测距仪的使用安全性，且方便握持，还能够增加使用的便携性。

在一个实施例中，如图6所示，壳体800设置有空腔810，滤光片320与接收器330设置在空腔810的相对两端。具体的，壳体800设置空腔810，能够有效的将即将发射至测量目标的测距激光与测量目标反射后的激光以及调校激光分隔开来，避免光线相互干扰，增加测距结果的可靠性。滤光片320与接收器330设置在空腔810的相对两端能够使得滤光片320筛选过的激光径直射入接收器330，降低测距激光的光路损耗和滤除杂散光。

在一个实施例中，如图6所示，壳体800位于滤光片320和接收器320之间的侧壁还设置有与空腔810连通的收容腔820，调校激光发射装置100设置于收容腔820。在壳体800侧壁设置与空腔810连通的收容腔820用来放置调校激光发射装置，能够保护内部器件，减少被碰坏的风险，提高了使用安全性。如图6中的调校激光的光路所示，此时调校激光发射装置100发射的调校激光的行进方向与滤光片320所在直线方向的夹角小于90度，避免调校激光与测量目标反射后的激光相互干扰，增加测距结果的可靠性，调校激光经滤光片320反射后射入接收器330。

在一个实施例中，测距激光发射装置200为发射波长在400～760nm的可见激光发射器。即，测距激光发射装置200的测距激光可以为波长在400～760nm的可见激光，适用范围广泛。

进一步地，测距激光发射装置200还可以为发射波长在480～580nm的绿色激光的激光发射器。具体的，因为人眼对绿光最为敏感，所以采用发射波长在480～580nm的绿色激光的激光发射器作为测距激光发射装置200便于指示激光测量点。

在一个实施例中，调校激光发射装置100为发射波长在620～750nm的红色激光或波长在750～1064nm的红外激光发射器。具体的，红色激光发射器生产工艺非常成熟、产量大、良品率高，且大部分常用光电元件对红色和红外激光的灵敏度高于其他颜色的激光，因此，在同样的激光发射功率下，使用红色激光发射器或者红外激光发射器能够更快更稳定的进入工作状态，更有利于精细调校。

可以理解，在其他实施例中，调校激光与测距激光的波长也可以为其他。例如，调制激光波长在750～1064nm，测距激光波长在620～750nm，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

为了便于更好地理解上述双波长激光测距仪10，下面结合一个具体的实施例进行详细解释说明。

传统技术中的相位式激光测距仪往往使用两个相同型号的激光发射器，其中一个激光发射器向相位式激光测距仪内部发射基准调校光束，以控制另一个同型号的激光发射器向测量目标发射测量光束，根据发射与接收两路的调制激光信号之间的相位差来实现间接测量激光传播时间。然而激光测距仪内部的用于发射测量光束的激光发射器为了满足指示以及测距的需要，常使用肉眼识别度较高的激光，而光电元件通常对肉眼识别度较高的激光灵敏度较低，此时另一个激光发射器囿于同型号激光发射器的限制，会导致光电元件对该激光发射器发射的基准调校光束的灵敏度较低，调校时的精度不高，且进入稳定工作状态所需时间长。

基于此，本申请提供的双波长激光测距仪10，包括调校激光发射装置100，调校激光发射装置100为发射波长在480～580nm的绿色激光的激光发射器；包括测距激光发射装置200，测距激光发射装置200发射波长在620～750nm的红色激光的激光发射器；包括激光接收装置300，激光接收装置300包括接收透镜310、滤光片320以及接收器330；包括数据处理装置400，数据处理装置400连接调校激光发射装置100、测距激光发射装置200以及激光接收装置300；包括测距按钮500，测距按钮500连接数据处理装置400；包括发射透镜600以及连接数据处理装置400的显示装置700；包括壳体800，数据处理装置400、调校激光发射装置100、测距激光发射装置200、接收透镜310、滤光片320以及接收器330均设置于壳体800内，测距按钮500、发射透镜600以及显示装置700设置于壳体800外表面，壳体800设置有空腔810，滤光片320与接收器330设置在空腔810的相对两端，壳体800位于滤光片320和接收器320之间的侧壁还设置有与空腔810连通的收容腔820，调校激光发射装置100设置于收容腔820。

测试人员按动测距按钮500，测距按钮500发送指令至数据处理装置400，数据处理装置400通过内置的信号发生器产生正弦波或其它形式的调制信号，将调制信号引入到激光驱动信号中，调制调校激光发射装置100发射的调校激光的相位以及强度，向滤光片320发射调校激光，调校激光经滤光片320反射后射入接收器330，接收器330接收调校激光后将光信号转换为电信号，并传输至数据处理装置400，数据处理装置400接收到该电信号调制测距激光发射装置200发射的测距激光的相位以及强度以及接收器330的信号放大电压等参数，使整个电路系统进入稳态，然后数据处理装置400控制调校激光发射装置100停止发光，并驱动测距激光发射装置200向测量目标发射测距激光，测距激光经过发射透镜600后到达测量目标，经测量目标反射后的激光通过接收透镜310后穿过滤光片320到达接收器330，接收器330将经测量目标反射后的激光转换为光电信号传输至数据处理装置400，数据处理装置400通过对比光电信号与调制信号的相位差即可计算出双波长激光测距仪10与测量目标之间的距离，数据处理装置400还可改变调制信号的频率，重复上述过程，得到多组距离值，数据处理装置400对多组距离值进行分析后得到更为精确的测距结果，显示装置700可直观显现该测距结果。

上述双波长激光测距仪10，采用发射波长在480～580nm的绿色激光的激光发射器作为测距激光发射装置200，因为人眼对绿光最为敏感，所以使用绿色激光发射器更便于指示激光测量点；采用发射波长在620～750nm的红色激光的、或波长在750～1064nm的红外激光发射器作为调校激光发射装置100，因为红色或红外激光发射器的生产工艺非常成熟、产量大、良品率高，且大部分光电元件对红色或红外激光的灵敏度相较于其他颜色激光的灵敏度更高，因此，在同样的激光发射功率下，使用红色或红外激光发射器能够更快更稳定的进入工作状态，更有利于精细调校。

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 (10)

1.一种双波长激光测距仪，其特征在于，包括调校激光发射装置、测距激光发射装置、激光接收装置以及数据处理装置，所述数据处理装置连接所述调校激光发射装置、所述测距激光发射装置以及所述激光接收装置；

所述调校激光发射装置向所述激光接收装置发射调校激光，所述测距激光发射装置向测量目标发射测距激光；所述激光接收装置接收激光转换为电信号，并传输至所述数据处理装置；所述调校激光与所述测距激光的波长不同。

2.根据权利要求1所述的双波长激光测距仪，其特征在于，还包括测距按钮，所述测距按钮连接所述数据处理装置。

3.根据权利要求2所述的双波长激光测距仪，其特征在于，还包括发射透镜，所述测距激光发射装置发射的所述测距激光通过所述发射透镜后到达所述测量目标。

4.根据权利要求3所述的双波长激光测距仪，其特征在于，所述激光接收装置包括接收透镜、接收器以及滤光片，经所述测量目标反射后的激光通过所述接收透镜后穿过所述滤光片到达所述接收器。

5.根据权利要求4所述的双波长激光测距仪，其特征在于，还包括连接所述数据处理装置的显示装置。

6.根据权利要求5所述的双波长激光测距仪，其特征在于，还包括壳体，所述数据处理装置、所述调校激光发射装置、所述测距激光发射装置、所述接收透镜、所述滤光片以及所述接收器均设置于所述壳体内，所述测距按钮、所述发射透镜以及所述显示装置设置于所述壳体外表面。

7.根据权利要求6所述的双波长激光测距仪，其特征在于，所述壳体设置有空腔，所述滤光片与所述接收器设置在所述空腔的相对两端。

8.根据权利要求7所述的双波长激光测距仪，其特征在于，所述壳体位于所述滤光片和所述接收器之间的侧壁还设置有与所述空腔连通的收容腔，所述调校激光发射装置设置于所述收容腔。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的双波长激光测距仪，其特征在于，所述测距激光发射装置为发射波长在400～760nm的可见激光发射器。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的双波长激光测距仪，其特征在于，所述调校激光发射装置为发射波长在620～750nm的红色激光或波长在750～1064nm的红外激光发射器。