CN2478073Y

CN2478073Y - 光学测距装置

Info

Publication number: CN2478073Y
Application number: CN 01219656
Authority: CN
Inventors: 高伯菘
Original assignee: Asia Optical Co Inc
Current assignee: Asia Optical Co Inc
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-02-20
Anticipated expiration: 2011-04-17

Abstract

一种光学测距装置,主要通过其内部各组件的配合,使其共同提供一光束前进的路径,该路径具有介于受测物体与一棱镜组间的一前段部分、一进入该棱镜组并于其内部前进的折射部分,以及位于该棱镜组外并与该前段部位相对应的一第一后段部分与一第二后段部分;藉此以使可见光束与不可见光束的前进路径,有极长的一部分可以相重叠,且共同指向受测物体的一特定部位处,而使其可获得较佳的测量准确度,而又可减小其体积。

Description

光学测距装置

本实用新型涉及光学测距技术领域，特别是指一种具有使探测受测物体远近的光束与观测者的瞄准视线沿同一直线延伸的测距装置。

目前具有预定波长的光束，以测量受测物体与观测者间距离的技术，就目前所知主要有二种；其一是利用多数个发射角度不同的不可见光束，并以其夹角或发射器彼此间的距离，以运算出受测物体与测量者间的距离；其二是利用不可见光束由发射器射出至受测物体后，再折返至位于该发射器旁的接收器的时间差，以运算出受测物体与测量者间的距离。

前述第二种利用光学原理的测距技术，于实际的运用上，主要是运用于雷射测距仪上，该测距仪主要包含有一不可见光束发射器、一不可见光束接收器，以及用以供测量者瞄准并确定受测物体及其受测部位的一望远镜。

而于一般的雷射测距仪中，由于各该不可见光束发射器与不可见光束接收器之间形成有一曲折的不可见光束前进路线(亦即为一不可见光束的行进路径)，而该望远镜又具有由观测者眼睛至受测物体间的另一观测线(亦即一可见光束的前进路径)，而且，各该可见光束与不可见光束各依独立的路线行进，因此，运用该测量方式的雷射测距仪，其使用上即会产生二项缺点：

一、体积较大，由于其上的雷射发射器、雷射接收器与望远镜，各自具有相当的长度与直径，且又必须分别设置若干镜头，因此，三者并列的结果，即会造成该雷射测距仪体积难以减小的缺点。

二、准度较差，该雷射测距仪于使用时，会产生对应于各该雷射发射器、雷射接收器与受测物体间的不可见光束前进、折返路径，以及对应于该望远镜与受测物体间的可见光束前进路径，而由于各该路径其彼此间均相隔一段距离，且其间的夹角又视受测物体远近的不同而亦随之改变，因此，其即使再配合电子电路以繁复的运算公式予以运算，其测量所得的结果，仍非十分准确。

虽然，将前述三个独立的光束前进路径予以适度的合并，似乎可以改善前述的缺点，然而，依现行的技术所知，一旦将前述三条路径中的任意两种路径合并，则将立即发生测量用的不可见光束或观测用的可见光束，其前进路径被阻挡住，而丧失其测距或观察功能的情形。

本实用新型的目的是提供一种可有效减小其硬体体积、可增进其测量准确度、可使测量用光束与观测用光束的前进路线沿同一直线延伸，而不影响使用者测量及瞄准的光学测距装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案：

一种光学测距装置，其包含有：一望远镜，其具有相隔预定距离的一对物镜组、一接眼镜组，以及介于各该对物、接眼镜组间的一棱镜组，该对物镜组可供来自一受测物体表面的可见光束通过；

一雷射发射器，以其预定部位与该望远镜连接，并可发出具预定波长的一不可见光束；

一雷射接收器，以其预定部位与该望远镜连接；

一供光束前进的路径，该路径具有：一前段部分是介于一受测物体与该棱镜组之间；一折射部分是位于该棱镜组内部；一第一后段部分介于该棱镜组与该接眼镜组之间，并与该前段部分位于同一直线上；一第二后段部位介于该棱镜组与该雷射发射器之间；

该前段部分可同时供各该可见光束与不可见光束沿该路径前进；该可见光束通过该前段部位而进入该棱镜组，并经由适当的反射后脱离该棱镜组，又沿该第一后段部分前进至该接眼镜组；该不可见光束可经由该棱镜组的反射及折射作用，而于各该前段部分与第二后段部分之间行进，且该第二后段部分分别与各该前段部分及第一后段部分夹一预定的角度。

所述的各该雷射发射器与雷射接收器的相对位置可以相互对换。

所述的该棱镜组包含有以预定部位相贴合的一前棱镜与一后棱镜；该棱镜组可供均沿该前段部分前进的各该可见光束与不可见光束由该前棱镜正面射入，并分别于该棱镜组内部沿预定的角度反射与折射；使该可见光束由该后棱镜的背面射出，并沿该第一后段部分前进，而该不可见光束则由该前棱镜顶面射出，并沿该第二后段部分前进。

所述的该棱镜组包含有以预定部位相贴合的一前棱镜与一后棱镜；该棱镜组可供沿该前段部分前进的该可见光束由该前棱镜正面射入，并由该后棱镜背面射出，且沿该第一后段部分前进；该不可见光束则可由该前棱镜的顶面射入其中，并由该前棱镜的正面射出，且沿该前段部分前进。

所述的该棱镜组的预定部位设有一光学薄膜，该薄膜仅可供该不可见光束穿透，而对该可见光束则具有高反射作用。

所述的该棱镜组进一步包含有一辅助棱镜，该辅助棱镜以其正面部位贴合于该光学薄膜上。

所述的该辅助棱镜具有相对于该光学薄膜的一平面状的背面部分，且该背面部分与该第二后段部分的延伸方向相垂直。

所述的该不可见光束为介于该雷射发射器、一受测物体与该雷射接收器间的一雷射光束。

所述的该不可见光束的波长是大于700nm，且该第二后段部位是介于该雷射发射器与该棱镜组之间。

所述的该不可见光束的波长大于700nm，且第二后段部位是介于该雷射接受器与该棱镜组之间。

所述的该棱镜组进一步包含有可供该不可见光束穿透而对该可见光束则具有高反射能力的一光学薄膜，以及以其正面部位贴覆于该薄膜上的一辅助棱镜；该前棱镜具有对应于该前段部分的一正面部位、一供设置该光学薄膜的顶面部位，以及与该棱镜相邻的一背面部位，又该前棱镜的顶面部位与背面部位间的夹角，等于该辅助棱镜其正面与该背面部位的夹角。

所述的该后棱镜具有与该前棱镜资面部位邻接的一正面部位，以及呈平面状的一背面部位，该背面部位与该第一后段部分相垂直。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型使用于一雷射测距仪的剖视示意图。

图2为本实用新型各组件及光束间的相对位置示意图。

图3为本实用新型显示各光束前进路径的示意图。

参见图1、图2、图3所示，运用有本实用新型技术的雷射测距仪10，主要由一本体11，以及设于该本体11内的一雷射接收器12、一雷射发射器13与一望远镜14所共同组成。该望远镜14包含有一对物镜组40、一接眼镜组50与介于各该对物、接眼镜组40、50间的一棱镜组60。

该雷射发射器13是用以朝一受测物体发出一雷射光束或其他波长适当而可供本实用新型利用的不可见光束，该光束于抵达该受测物体表面后随即折返，而该雷射接收器12即是用以接收该折返的雷射光束，使其通过计算雷射光束发射至接收间的时间即可运算出该受测物体与该雷射测距仪10间的距离。而该望远镜14是供使用者以眼睛接收来自于受测物体所发出的可见光即可供人肉眼观察的有色光，用以瞄准并确认该受测物体及受测部位是否正确。

本实用新型其用以有效减小该雷射测距仪10体积的效果，主要于该棱镜组60的前形成一混合有可见光束181与雷射光束182的光路，该光路具有介于受测物体与该棱镜组60间的一前段部分90、一于该棱镜组60内部沿一曲折路线前进的折射部分91，以及介于该棱镜组60分别与该接眼镜组50及该雷射发射器13间的一第一后段部分92与一第二后段部分93。

该前段部分90为来自于雷发射器13的不可见束与来自于受测物体的可见光束所共用的同一光路，该折射部分91于该棱镜组60内部进行，并以一棱镜面上的光学镀膜分离出两个不同方向的各该第一、第二后段部分92、93，且该可见光束181是沿前段部分90前进，而射入该棱镜组60之中，至于该雷射光束182的光路则是沿该第二后段部位93射入该棱镜组60之内。

该棱镜组60其结构类似业界所通称的roofedpechan prism棱镜组，而由一前棱镜61、一后棱镜62与特别是一辅助棱镜63所共同组成。该前棱镜61具有与该望远镜14长轴方向垂直的一正面610、一与该正面610夹48°角，并由其下缘向上延伸(依图式方向为准)的背面612，以及与该正面610夹108°角的一顶面614。该后棱镜62具有紧贴于该前棱镜背面612外的一正面620、与其正面620夹66°角并由其下缘再向下延伸的一底面622，以及由该顶面620顶端朝下延伸又与该望远镜14长轴方向以及该第一后段部分相垂直的一背面624。该辅助棱镜63则具有贴覆于该前棱镜顶面614上方的一正面630，以及与该第二后段部分相垂直的一背面632，及该正面630与该前棱镜顶面614之间并涂布有一层光学薄膜64，该光学薄膜64是设为可供波长超过905nm的雷射光束穿透，但对波长介于400-700nm间的可见光束，则具有予以高反射的效果。又该辅助棱镜63的正面630与其背面632间的夹角为24°，而该前棱镜61的背面612与其顶面614间的夹角亦设为24°。

当来自受测物体表面的可见光束181(如图3中实线箭头方向所示)到达该前棱镜61的前方，并以垂直于该前棱镜正面610的方向，射入该前棱镜61内部后，随即抵达其背面612，并被朝上反射至其顶面614，而由于该薄膜64的高反射，将会垂直地再被折返至该背面612，并进入该后棱镜62内部；该可见光束181于该后棱镜62内的前进路径，是先由其正面620到达其背面624，然后反射至其底面622，再反射至其正面620，而最重要的，由该正面620再度被反射至该背面624的可见光束182，其前进方向至此不但已经与该背面624垂直，而且，其路径是与前述可见光束181进入该望远镜14内路径的前段部°分90沿同一直线方向延伸。此一可见光束181由该后棱镜背面624透出后，即沿该第一后段部分92进入该接眼镜组50，以供使用者由该处观察并瞄准受测物体。

至于由雷射发射器13所发出的雷射光束182 (如图3中虚线箭头方向所示)，则是垂直地由该辅助棱镜背面632射入该辅助棱镜63中，并通过该光学薄膜64再进入该前棱镜61内，再经由该前棱镜背面612的反射，而以垂直于该前棱镜正面610的方向射出，而尤其重要的是，此时，脱离该棱镜组60后的雷射光束182前进路径，已与该望远镜14中该前段部位90内的可见光束181的光路完全重叠。

通过上述光束的前进方式，将使来自受测物体处的可见光束181与由雷射发射器13所发出的雷射光束182，可以共用该望远镜14的对物镜组40以及对物镜组40至棱镜组60间的空间，并籍由该棱镜组60以将前进不同的雷射光束182与可见光束181予以结合，因此，其将可大为减小该雷射测距仪10的体积。而且，由于各该雷射光束182与可见光束181的前进路径，保重叠于该路径的前段部分90，因此观测者透过该望远镜14所观察到的受测物体上的某一特定点，实质上其即为该雷射光束182由受测物体表面处折返至该雷射接收器12的照射点，亦即运用有此本实用新型的该雷射测距仪10，其观测者肉眼所见的处，即为测量用雷射光束照射的目标处，因此将使其在使用上，较的于观察点与受测点并非同一处的已有技术，本实用新型显要精确许多。

在图式中，本实用新型中可另于棱镜组60与雷射发射器13之间，设置一辅助镜片组17，用以调整雷射发射器13与该棱镜组60间的距离，并改变接收不可见光束的焦距，同时可以校正对物镜组40的准直功能。

另外，前述所述实施例，是将来自于受测物体的不可见光束与可见光束，共用该望远镜14的对物镜组40，以进行量测功能。而于实际的运用上，其亦可将各该雷射接收器12与雷射发射器13的位置相互交换，而形成用以观测受测物体的可见光束路径，与不可见光束由该受测物体表面的照射点折返的路径相重叠，而其亦可同样达成如前述者的准确瞄准又减少装置体积的功能。

而且，于各该实施例中，为避免光束于该棱镜组60内一再反射或折射过程中，一旦入射角与出射角不同时，其可能由于光程差而造成难以修正的像差，因此，本实用新型除可将各该前段部分90与第一后段部分92，设为沿同一直线延伸，并使其分别垂直于对应的各该前棱镜正面610与后棱镜背面624之外，尤其是将该辅助棱镜63设为具有适当的厚度，并使其背面632与该第二后段部分93相垂直，藉以降低像差现象的发生。

本实用新型的是：可有效减小其硬体体积、可增进其测量准确度、可使测量用光束与观测用光束的前进路线沿同一直线延伸，而不影响使用者测量及瞄准。

Claims

1、一种光学测距装置，其特征在于：包含有：一望远镜，其具有相隔预定距离的一对物镜组、一接眼镜组，以及介于各该对物、接眼镜组间的一棱镜组；

一雷射发射器，以其预定部位与该望远镜连接；

一雷射接收器，以其预定部位与该望远镜连接；

该第二后段部分分别与各该前段部分及第一后段部分夹一预定的角度。

2、根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于：所述的各该雷射发射器与雷射接收器的相对位置可以相互对换。

3、根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该棱镜组包含有以预定部位相贴合的一前棱镜与一后棱镜；该棱镜组可供均沿该前段部分前进的各该可见光束与不可见光束由该前棱镜正面射入，并分别于该棱镜组内部沿预定的角度反射与折射；使该可见光束由该后棱镜的背面射出，并沿该第一后段部分前进，而该不可见光束则由该前棱镜顶面射出，并沿该第二后段部分前进。

4、根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该棱镜组包含有以预定部位相贴合的一前棱镜与一后棱镜；该棱镜组可供沿该前段部分前进的该可见光束由该前棱镜正面射入，并由该后棱镜背面射出，且沿该第一后段部分前进；该不可见光束则可由该前棱镜的顶面射入其中，并由该前棱镜的正面射出，且沿该前段部分前进。

5、根据权利要求3或4所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该棱镜组的预定部位设有一光学薄膜，该薄膜仅可供该不可见光束穿透，而对该可见光束则具有高反射作用。

6、根据权利要求5所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该棱镜组进一步包含有一辅助棱镜，该辅助棱镜以其正面部位贴合于该光学薄膜上。

7、根据权利要求5所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该辅助棱镜具有相对于该光学薄膜的一平面状的背面部分，且该背面部分与该第二后段部分的延伸方向相垂直。

8、根据权利要求1或2所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该不可见光束为介于该雷射发射器、一受测物体与该雷射接收器间的一雷射光束。

9、根据权利要求1所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该不可见光束的波长是大于700nm，且该第二后段部位是介于该雷射发射器与该棱镜组之间。

10、根据权利要求2所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该不可见光束的波长大于700nm，且第二后段部位是介于该雷射接受器与该棱镜组之间。

11、根据权利要求3或4所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该棱镜组进一步包含有可供该不可见光束穿透而对该可见光束则具有高反射能力的一光学薄膜，以及以其正面部位贴覆于该薄膜上的一辅助棱镜；该前棱镜具有对应于该前段部分的一正面部位、一供设置该光学薄膜的顶面部位，以及与该棱镜相邻的一背面部位，又该前棱镜的顶面部位与背面部位间的夹角，等于该辅助棱镜其正面与该背面部位的夹角。

12、根据权利要求3或4所述的光学测距装置，其特征在于：所述的该后棱镜具有与该前棱镜资面部位邻接的一正面部位，以及呈平面状的一背面部位，该背面部位与该第一后段部分相垂直。