JP2023161586A - 小型化広範囲なレーザ距離計 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ距離計の使用範囲を拡大し、小型化広範囲なレーザ距離計を提供する。【解決手段】レーザ測距技術分野に属し、単眼望遠システムと、レーザ発射システムと、レーザ受光システムとを含み、単眼望遠システムは、可視光線が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、透明液晶表示ユニットと、接眼レンズシステムとを含み、レーザ発射システムは、レーザ光源と発射レンズ８とを含み、レーザ受光システムは、レーザ反射光信号が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、受光レンズと、フィルタと、レーザ受光器１０とを含む構成とし、単眼望遠システムにフォーカス調整システムを組み込むことにより、単眼望遠システムの対物レンズの焦点距離の調節を実現し、レーザ距離計の使用範囲を拡大する。【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ測距技術分野に関し、より具体的には小型化広範囲なレーザ距離計に関する。

レーザ距離計は、主にパルス式レーザ距離計、位相式レーザ距離計と三角法レーザ距離計を含む。パルス式レーザ距離計の中で最も一般的なのは、望遠鏡レーザ距離計であり、一つの望遠鏡とレーザ送受信モジュールとを含み、主に中長距離のレーザ測距に用いられ、パルス式レーザ測距の過程は、距離計から発射されたレーザが測定対象物で反射された後に距離計で受信されると、距離計がレーザの往復時間を同時に記録し、光速と往復時間との積の半分が距離計と測定対象物との間の距離であり、そしてこの距離情報が接眼レンズの焦点面に表示されて観察者によって受信されて読み取られることである。

実際の単眼望遠鏡距離計製品では、システム自体に多くの使用制限が多く、例えば近距離の物体をはっきりと見ることができない。現在市販されている望遠鏡距離計は、主に中長距離のレーザ測距に用いられ、一般的には最も近い可視距離は、５メートルよりも大きく、且つ体積が比較的大きく、運びに不便である。測定距離は、対物レンズシステムの設計と関係があり、一定の単一のシステムは、近距離と遠距離の観測を同時に満たすことができず、距離計の望遠測距範囲を大きく制限され、市場上の単眼望遠鏡距離計は、往々にして近距離の観測効果を犠牲にして、遠距離の観測機能を満たす。一方、一部の双眼望遠鏡距離計は、フォーカス調整機能を持つが、体積が比較的大きく、運びに不便である。

そのため、近距離と遠距離の観測需要を同時に満たすことができる小型化レーザ距離計をどのように提供するかは、当業者の早急な解決の待たれる問題である。

上記従来技術の問題に鑑み、本発明は、レーザ距離計の使用範囲を拡大し、単眼望遠鏡距離計の最も近い観測可能距離を２メートルにし、観測可能距離の範囲を２メートルから２０００メートルに拡大するための小型化広範囲なレーザ距離計を提供することを、その目的とする。

上記の目的を実現するために、本発明は、以下の技術案を採用する。

小型化広範囲なレーザ距離計であって、単眼望遠システムと、レーザ発射システムと、レーザ受光システムとを含み、ここで、前記単眼望遠システムは、可視光線が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、透明液晶表示ユニットと、接眼レンズシステムとを含み、前記レーザ発射システムは、レーザ光源と発射レンズとを含み、前記レーザ受光システムは、レーザ反射光信号が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、受光レンズと、フィルタと、レーザ受光器とを含む。

好ましくは、前記フォーカス調整システムは、前記対物レンズシステムと分光プリズム群との間に位置し、前記単眼望遠システムの光軸方向に沿って進退移動するフォーカス調整負レンズを含み、フォーカス調整負レンズを移動することにより、レーザ距離計が２メートルと２０００メートルの物体を観測する時の焦点面をシステムの同一位置にすることができる。

好ましくは、前記単眼望遠システムと前記レーザ受光システムとは、同一の対物レンズシステム、フォーカス調整システムと分光プリズム群を使用することにより、レーザ距離計の体積を減少する。

好ましくは、前記透明液晶表示ユニットは、前記接眼レンズシステムの焦点面位置にあり、接眼レンズシステムにより被測定物を視認する同時に透明液晶表示ユニットに表示された距離情報も視認することができる。

好ましくは、前記分光プリズム群は、接合プリズムと屋根型ハーフペンタプリズムとを含み、ここで、
前記接合プリズムは、二等辺プリズムと補償プリズムとを含み、前記二等辺プリズムは、順に接続されたレーザ入射面兼反射面と、反射兼出力面と、第一の分光面とを含み、前記補償プリズムは、順に接続された第二の分光面と、レーザ反射面と、レーザ出力面とを含み、前記二等辺プリズムの第一の分光面と補償プリズムの第二の分光面とは、重なり合って設置され、
前記屋根型ハーフペンタプリズムは、屋根型光入射面兼反射面と、屋根型頂面と、屋根型光出力面とを含み、
前記二等辺プリズムのレーザ入射面は、前記屋根型ハーフペンタプリズムの屋根型光出力面と平行に設置される。分光プリズム群の上記設計により、レーザ距離計の体積をさらに減少し、小型化を実現する。

好ましくは、前記レーザ光源は、レーザ発光ダイオードを含む。

好ましくは、前記対物レンズシステムは、対物レンズ接合レンズを含む。

好ましくは、前記接眼レンズシステムは、接眼接合レンズと接眼正レンズとを含む。

上記の技術案から分かるように、従来の技術と比べて、本発明は、小型化広範囲なレーザ距離計を開示提供し、以下の有益な効果を有する。

１、本発明は、初めて単眼望遠鏡距離計システムにフォーカス調整システムを組み込むことにより、単眼望遠システムの対物レンズの焦点距離の調節を実現し、レーザ距離計望遠と測距範囲を拡大し、レーザ距離計の最も近い観測可能距離を２メートルにし、観測可能距離範囲を２メートルから２０００メートルに拡大し、レーザ距離計の広範囲な観測を実現した。同時に、本発明は、単一のフォーカス調整負レンズを用いてフォーカス調整システムを構成し、レーザ距離計の製品体積を減少した。

２、本発明の単眼望遠システムとレーザ受光システムとは、同一の対物レンズシステム、フォーカス調整システムと分光プリズム群を使用することにより、レーザ距離計の体積を減少する同時に製造コストを節約した。

３、本発明は、接合プリズムと屋根型ハーフペンタプリズムの組み合わせ設計を採用し、設計が巧妙で合理的で、レーザ距離計をより小型軽量化し、レーザ距離計の小型化を実現した。

本発明の実施例又は従来の技術における技術案をより明瞭に説明するために、以下は、実施例又は従来の技術記述において使用される必要のある図面を簡単に紹介し、自明なことに、以下の記述における図面は、ただ本発明の実施例、当業者にとって、創造的な労力を払わない前提で、提供された図面に基づいて他の図面を得ることもできる。
本発明の実施例による全体的な光学システム構造の概略図である。 本発明の実施例による分光プリズム群光路の概略図である。 本発明の実施例による単眼望遠システムの可視光路の概略図である。 本発明の実施例によるレーザ受光システム光路の概略図である。 本発明の実施例によるフォーカス調整システム原理の概略図である。

以下は、本発明の実施例における図面を結び付けながら、本発明の実施例における技術案を明瞭且つ完全に記述し、明らかに、記述された実施例は、ただ本発明の一部の実施例であり、すべての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を払わない前提で得られたすべての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属する。

本発明は、小型化広範囲なレーザ距離計を開示し、単眼望遠システムと、レーザ発射システムと、レーザ受光システムとを含み、ここで、前記単眼望遠システムは、可視光線が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、液晶表示ユニットと、接眼レンズシステムとを含み、前記レーザ発射システムは、レーザ光源を発射するために用いられ、具体的には、レーザ光源と発射レンズとを含み、前記レーザ受光システムは、レーザ反射光信号が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、受光レンズと、フィルタと、レーザ受光器とを含む。

図１に示すように、好ましい方案として、一つの具体的な実施例では、単眼望遠システムは、対物レンズ接合レンズ１で構成された対物レンズシステム、フォーカス調整負レンズ２で構成されたフォーカス調整システム、接合プリズム３と屋根型ハーフペンタプリズム４とで構成された分光プリズム群、透明のＬＣＤ液晶表示ユニット５で構成された透明液晶表示ユニット、接眼接合レンズ６と接眼正レンズ７とで構成された接眼レンズシステムを含み、
レーザ光源を発射するためのレーザ発射システムは、レーザ発光ダイオード９で構成されたレーザ光源とレーザ発光ダイオード９の発射光路上の発射レンズ８とを含み、
レーザ受光システムは、レーザ反射光信号が順に通過する対物レンズ接合レンズ１と、フォーカス調整負レンズ２と、分光プリズム群の接合プリズム３と、受光レンズ１２と、レーザ受光器１０とを含む。

この実施例では、単眼望遠システムとレーザ受光システムは、同一の対物レンズシステム（対物レンズ接合レンズ１）、フォーカス調整システム（フォーカス調整負レンズ２）と分光プリズム群（接合プリズム３）を使用し、このように設計することにより、レーザ距離計の体積を減少した。

図２に示すように、一つの実施例では、分光プリズム群は、接合プリズム３と屋根型ハーフペンタプリズム４とを含み、接合プリズム３は、二等辺プリズム３１と補償プリズム３２とが接合されてなり、二等辺プリズム３１には、順に接続されたレーザ入射面兼反射面３１０、反射兼出力面３１１及び第一の分光面３１２が設けられており、補償プリズム３２には、順に接続された第二の分光面３２０、レーザ反射面３２１及びレーザ出力面３２２が設けられており、屋根型ハーフペンタプリズム４には、屋根型光入射面兼反射面４１０、屋根型頂面４１１、屋根型光出力面４１２が設けられており、そして接合プリズムのレーザ入射面３１０は、屋根型ハーフペンタプリズムの出力面４１２と平行である。

本発明の可視光の伝播経路は、可視光が対物レンズ接合レンズ１、フォーカス調整負レンズ２を順に通過し、レーザ入射面３１０に入射し、そして反射兼出力面３１１を経て反射され、反射された可視光が第一の分光面３１２で反射され、レーザ入射面兼反射面３１０で再反射された後に、反射兼出力面３１１を透過して屋根型ハーフペンタプリズム４に入射し、さらに接眼レンズシステムに入射し、望遠機能を実現し、レーザが第一の分光面３１２と第一の分光面とが重なり合って設置された第二の分光面３２０を透過し、レーザ受光システムに入射し、測距機能を実現することである。このようなプリズム設計により、望遠と受信システムが対物レンズとプリズムを共有する目的を達成し、システム体積を減少し、さらにレーザ距離計の小型化を実現する。

以下、単筒望遠システムとレーザ受光システムの光路についてそれぞれ紹介する。

図３に示すように、可視光線は、対物レンズ接合レンズ１から入射し、フォーカス調整負レンズ２、接合プリズム３と屋根型ハーフペンタプリズム４、ＬＣＤ液晶表示ユニット５、接眼接合レンズ６、接眼正レンズ７を経て最終的に人間の目に受光されることによって、単筒望遠システムの光路を構成する。

図４に示すように、レーザ受光システムでは、被測定物のレーザ反射信号は、対物レンズ接合レンズ１、フォーカス調整レンズ２、接合プリズム３、受光レンズ１２、フィルタ１１を経て、最終的にレーザ受光器１０に受光される。

本発明におけるレーザ発射システムとレーザ受光システムの光路設計の原理は、同じであり、レーザダイオードをレーザ受光器の位置に置くことにより、レーザ発射の機能も実現することができ、レーザ受光器をレーザダイオードの位置に置くことにより、レーザ受光の機能も実現できるため、別の実施例では、レーザダイオードとレーザ受光器との位置を交換することができる。

本発明の測距過程は、単眼望遠システムが被測定物を観察することができ、レーザ発射システムのレーザ発光ダイオード９がレーザを出し、発射レンズ８を経て出射し、被測定物に到着した後に光信号を反射し、反射された光信号がレーザ受光システムにより受信され、発射レーザと受信レーザとの信号時間差に基づいて、回路とソフトウェア処理を経て被測定物の距離を算出し、ＬＣＤ液晶表示ユニット５に距離情報を表示することである。

単眼望遠システムのフォーカス調整負レンズは、単眼望遠システムの光軸に沿って進退移動することができる。光学結像のガウスの式（１／撮像距離＋１／物体距離＝１／焦点距離）から分かるように、焦点距離が固定された望遠対物レンズシステムでは、２メートルを観測する時の撮像距離は、２０００メートルを観測する時の撮像距離よりも大きく、それらの焦点面は、一つの位置にない。フォーカス調整負レンズを追加すると、単眼望遠鏡の光軸に沿ってフォーカス調整レンズを移動させ、焦点距離を変化させることにより、被測定物を２メートル（近距離）でも２０００メートル（遠距離）でも鮮明に結像することができ、接眼レンズを介して被測定物とＬＣＤ液晶表示情報を同時に視認することができる。このように設計することにより、単眼望遠システム望遠鏡の長さを短くするだけでなく、製品の体積を小さくし、レーザ距離計の対物レンズシステムをより小型化することができる。

図５に示すように、フォーカス調整システムにおいて、対物レンズ接合レンズ１は、フォーカスモジュールとして、集光結像を主な機能とし、対物レンズ負レンズ２は、フォーカス調整モジュールとして、焦点面の位置の変更を主な機能とする。対物レンズ負レンズ２以外のすべてのレンズ位置が固定された場合、フォーカス調整モジュールを移動させることにより、距離計が２メートルと２０００メートルの物体を観測する時の焦点面をシステムの同一位置にすることができる。望遠鏡の光軸方向に沿ってフォーカス調整モジュールを進退移動し、フォーカスモジュールとフォーカス調整モジュールとの間にＬ１、Ｌ２の距離があり、２０００メートルと２メートルを観測する時のシステム全長が等しくなるようにする。図５におけるａ位置は、２０００メートル測距時のフォーカス調整レンズの位置であり、この時の対物レンズとフォーカス調整負レンズとの間の距離は、Ｌ２であり、ｂ位置は、２ｍ測距時のフォーカス調整レンズの位置であり、この時の対物レンズとフォーカス調整負レンズとの間の距離は、Ｌ１である。この二つ場合の焦点面の位置は一致しており、システム全長が等しく、実際の使用ではレーザ距離計による２メートルから２０００メートルの広範囲な観測を実現することができる。

本明細書による各実施例は、漸進的な方式で記述されており、各実施例は、いずれも他の実施例との相違点を重点として説明し、各実施例の間の同じ類似部分は、互いに参照ればよい。実施例に開示された装置にとって、実施例に開示された方法に対応するため、記述は比較的簡単であり、関連点は、方法部分の説明を参照ればよい。

開示された実施例の上記説明について、当業者が本発明を実現又は使用することを可能にする。これらの実施例の様々な修正は、当業者にとって自明であり、本明細書で定義された一般的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施例で実現することができる。そのため、本発明は、本明細書に示されたこれらの実施例に限定されることなく、本明細書に開示された原理と新規特徴と一致する最も広い範囲に適合すべきである。

１－対物レンズ接合レンズ、２－フォーカス調整負レンズ、３－接合プリズム、３１－二等辺プリズム、３２－補償プリズム、４－屋根型ハーフペンタプリズム、５－ＬＣＤ液晶表示ユニット、６－接眼接合レンズ、７－接眼正レンズ、８－発射レンズ、９－レーザ発射ダイオード、１０－レーザ受光器、１１－フィルタ、１２－受光レンズ、ａ－２０００メートル観測時のフォーカス調整負レンズ位置、ｂ－２メートル観測時のフォーカス調整負レンズ位置、Ｌ１－２０００メートル観測時のフォーカス調整負レンズと対物レンズ接合レンズとのピッチ、Ｌ２－２メートル観測時のフォーカス調整負レンズと対物レンズ接合レンズとのピッチ

Claims (8)

1. 小型化広範囲なレーザ距離計であって、単眼望遠システムと、レーザ発射システムと、レーザ受光システムとを含み、ここで、前記単眼望遠システムは、可視光線が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、透明液晶表示ユニットと、接眼レンズシステムとを含み、前記レーザ発射システムは、レーザ光源と発射レンズとを含み、前記レーザ受光システムは、レーザ反射光信号が順に通過する対物レンズシステムと、フォーカス調整システムと、分光プリズム群と、受光レンズと、フィルタと、レーザ受光器とを含む、ことを特徴とする小型化広範囲なレーザ距離計。
2. 前記フォーカス調整システムは、前記対物レンズシステムと分光プリズム群との間に位置し、前記単眼望遠システムの光軸方向に沿って進退移動するフォーカス調整負レンズを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離計。
3. 前記単眼望遠システムと前記レーザ受光システムとは、同一の対物レンズシステム、フォーカス調整システムと分光プリズム群を使用する、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離計。
4. 前記透明液晶表示ユニットは、前記接眼レンズシステムの焦点面位置にある、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離計。
5. 前記分光プリズム群は、接合プリズムと屋根型ハーフペンタプリズムとを含み、ここで、
   前記接合プリズムは、二等辺プリズムと補償プリズムとを含み、前記二等辺プリズムは、順に接続されたレーザ入射面と、反射兼出力面と、第一の分光面とを含み、前記補償プリズムは、順に接続された第二の分光面と、レーザ反射面と、レーザ出力面とを含み、前記二等辺プリズムの第一の分光面と補償プリズムの第二の分光面とは、重なり合って設置され、
   前記屋根型ハーフペンタプリズムは、屋根型光入射面兼反射面と、屋根型頂面と、屋根型光出力面とを含み、
   前記二等辺プリズムのレーザ入射面は、前記屋根型ハーフペンタプリズムの屋根型光出力面と平行に設置される、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離計。
6. 前記レーザ光源は、レーザ発光ダイオードを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離計。
7. 前記対物レンズシステムは、対物レンズ接合レンズを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離計。
8. 前記接眼レンズシステムは、接眼接合レンズと接眼正レンズとを含む、ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ距離計。