CN105093234B - 单镜头共光轴输出的激光测距装置 - Google Patents

Abstract

一种单镜头共光轴输出的激光测距装置，其包括激光发射部分和激光接收部分，激光发射部分包括沿着光轴依次排列的激光发射管、转角纤细管和第一物镜，转角纤细管在转角处设有反射镜，使激光经反射镜反射到第一物镜，激光接收部分包括所述第一物镜、与第一物镜共光轴的第二物镜、激光接收器，两个物镜以及激光接收器沿着光轴方向依次安装于一个套筒上。上述激光测距装置的发射光路和接收光路成角度，并共用第一物镜，只需一个测量镜头，使结构简单紧凑，体积小，重量轻，维修费用低。而且，转角纤细管使发射面积极大地减小，被遮挡的接收光的面积减到最小，接收能量损失减少到最小，测量范围广、精度高。

Description

单镜头共光轴输出的激光测距装置

技术领域

本发明涉及激光测控技术领域，具体涉及一种单镜头共光轴输出的激光测距装置。

背景技术

激光测距装置，是利用激光对目标距离进行准确测定的仪器设备。激光测距装置在工作时向目标射出很细的一束激光，由光电接收器件接收由目标反射回的激光束。计时器测定激光束从发射到接收的时间，进而计算出从激光输出位置到被测目标的距离。现有的激光测距机发射与接收光轴是分开的，体积大，且光轴与焦距都不能调整，激光测距装置的应用受到了极大的限制和束缚，因此，亟待研发一种性能可靠、测距优良，体积小，且光轴可调焦距可调的激光测距装置。

发明内容

有鉴于此，提供一种结构简单紧凑，体积小，重量轻，测量范围广，稳定性好，测量精度高，维修费用低的单镜头共光轴输出的激光测距装置。

一种单镜头共光轴输出的激光测距装置，其包括激光发射部分和激光接收部分，所述激光发射部分包括沿着光轴依次排列设置的激光发射管、转角纤细管和第一物镜，所述转角纤细管在转角处设有反射镜，使激光由激光发射管发出后进入转角纤细管中并经反射镜反射到第一物镜，所述激光接收部分包括所述第一物镜、与第一物镜共光轴的第二物镜、激光接收器，所述第一物镜、第二物镜以及激光接收器沿着光轴方向依次安装于一个套筒上。

进一步地，所述转角纤细管为90度转角，所述反射镜是与第一物镜主光轴成45度的反射镜。

进一步地，所述转角纤细管包括横向管和纵向管，所述横向管的中心轴与第一物镜的主光轴重合，所述纵向管的中心轴与激光发射管的发射光轴重合。

进一步地，所述转角纤细管的管径为5mm-6mm。

进一步地，所述激光接收器具有激光接收管，所述套筒具有靠近物侧的第一端部和远离物侧的第二端部，所述激光接收管装配于所述套筒的第二端部，所述第一物镜位于套筒的第一端部，所述激光接收管、第二物镜及第一物镜共光轴。

进一步地，所述激光接收管与所述套筒的第二端部之间设有第一轴向调节结构，用于调节激光接收管与第二物镜之间的距离。

进一步地，所述激光接收管的安装四角分别设有第一光轴调节结构，用于调节激光接收管在垂直于接收光轴的平面上的位置以调节两个物镜光轴的位置。

进一步地，所述转角纤细管装配于一个套管上，所述套管以共轴形式安装于激光发射管的发射前端，所述转角纤细管与套管之间设有第二轴向调节结构，用于调节转角纤细管在轴向上的位置，使反射镜与第一物镜的光轴对准。

进一步地，所述激光发射管的四角分别设有第二光轴调节结构，用于调节转角纤细管在垂直于发射光轴的平面上的位置，使反射镜与第一物镜的光轴对准。

进一步地，在所述第一物镜的出光口设有倾角可调整的反射偏转镜，以使测距方向改变预定角度。

上述单镜头共光轴输出的激光测距装置中，发射的激光经转角纤细管及反射镜转到第一物镜，由物体反射后于再回到第一物镜接收并传到第二物镜，再由接收管接收。因此，发射与接收呈一定角度，例如90度角，且共光轴输出，输出的镜头(即第一物镜)只需要一个即可，即只需一个测量镜头，使测距装置结构更加简单紧凑，体积更小，重量更轻，维修费用低。而且，通过激光测距方式，使测量范围广，稳定性好，并通过转角纤细管导引激光发射，使发射面积极大地减小，在共光轴输出时被遮挡的接收光的面积减到最小，从而让接收能量的损失减少到最小，测量精度高。

附图说明

图1是本发明实施例的单镜头共光轴输出的激光测距装置的结构示意图。

图2是图1中的激光器与PCB之间的安装微调节结构示意图。

图3是本发明另一实施例的单镜头共光轴输出的激光测距装置的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。

请参阅图1，示出本发明实施例的单镜头共光轴输出的激光测距装置10，其包括激光发射部分和激光接收部分，所述激光发射部分包括沿着光轴依次排列设置的激光发射管11、转角纤细管16和第一物镜15，所述转角纤细管16在转角处设有反射镜161，使激光由激光发射管11发出后进入转角纤细管16中并经反射镜161反射到第一物镜15，所述激光接收部分包括所述第一物镜15、与第一物镜15共光轴的第二物镜14、激光接收器17，所述第一物镜15、第二物镜14以及激光接收器17沿着光轴方向依次安装于一个套筒12上。

具体地，转角纤细管16优选为90度转角，反射镜161优选是与第一物镜主光轴成45度的反射镜161。转角纤细管16包括横向管161和纵向管163，所述横向管161的中心轴与第一物镜15的主光轴重合，所述纵向管163的中心轴与激光发射管11的发射光轴重合。激光发射管11的发射光轴与第一物镜15的主光轴垂直。这样，激光发射管11发射的激光经过纵向管163，由反射镜161反射并沿着横向管161射出，经第一物镜15的光心发送到物体上，再反射回来。横向管161的中心轴对准第一物镜15的光心，激光经过光心不改变方向，便于调准测量方向，提高测量精度。激光发射管11也优先为激光发射管纤细管，直径略大于转角纤细管16。

激光接收器17具有激光接收管171，所述套筒12具有靠近物侧的第一端部121和远离物侧的第二端部122，所述激光接收管171装配于所述套筒12的第二端部122，所述第一物镜15位于套筒12的第一端部121，所述激光接收管171、第二物镜14及第一物镜15共光轴。第一物镜15的尺寸大于第二物镜14，套筒12的第一端部121的直径大于第二端部122。套筒12的第一端部121和第二端部122对应具有相通的第一内腔123和第二内腔124，所述第一物镜15置于第一内腔123的腔口，所述转角纤细管16的横向管162和反射镜161及部分纵向管163在第一内腔123中，另一部分纵向管163伸出于第一内腔123，即伸出于套筒12与套管19相接。第一内腔123的直径大于第二内腔124的直径。第二内腔124为管状通道，套筒12的管状第二内腔124与激光接收管171连接，第二物镜14位于第二内腔124与第一内腔123相接处。第一物镜15优选为会聚透镜，例如可以是但不限于，凸透镜或平凸透镜或半平半凸透镜，通过第一物镜13接收经被测物漫反射产生的回波光线，并对所述的回波光线进行聚焦，增强光信号，第二物镜14优选为凹透镜，主要用于将第一物镜15会聚激光折射成平行光，以便接收。

进一步地，所述激光接收管171的安装四角分别设有第一光轴调节结构，用于调节激光接收管171在垂直于接收光轴的平面上的位置以调节两个物镜光轴的位置。图中所示，第一光轴调节结构主要调节光轴在上下左右的位置。

激光发射管11的四角分别设有第二光轴调节结构，用于调节转角纤细管16在垂直于发射光轴的平面上的位置，使反射镜161与第一物镜15的光轴对准，即将横向管161的中心轴对准第一物镜15的光心。

如图2所示，以激光接收管171的安装四角中的一角的光轴调节结构为例，激光接收管171(即激光传感器)通过安装板173安装于一个PCB板174上，第一光轴调节结构为螺纹安装调节方式，其包括分别在PCB板174和安装板173上开设的通孔或螺孔175、176以及紧固件，紧固件包括螺钉178和螺母179，当然，也可以在安装板173设螺孔方式，不需要螺母。PCB板174上的通孔或螺孔175大于安装板173上的通孔或螺孔176，这样，当需要调整激光器的上下左右位置，通过松动紧固件，即可微调激光接收管171的位置。同样地，激光发射管11具有安装板，安装于PCB板上，同样设有通孔或螺孔176，通过紧固件连接，并且PCB板上的孔大于安装板上的孔，以便微调激光发射管11的位置。

进一步地，激光接收管171优选为APD或CCD等光电接收管，激光接收管171与所述套筒12的第二端部122之间设有第一轴向调节结构，用于调节激光接收管171与第二物镜14之间的距离。转角纤细管16装配于一个套管19上，所述套管19以共轴形式安装于激光发射管11的发射前端，所述转角纤细管16与套管19之间设有第二轴向调节结构，用于调节转角纤细管16在轴向上的位置，使反射镜161与第一物镜15的光轴对准，即将横向管161的中心轴对准第一物镜15的光心。进一步地，转角纤细管16的管径为5mm-6mm。

具体地，第一轴向调节结构和第二轴向调节结构可以是螺纹调节方式，例如，分别在套筒12和接收管171的内外壁上对应地设置螺纹，在套管19和转角纤细管16的内外壁上对应地设置螺纹。第一轴向调节结构和第二轴向调节结构还可以是采用突起和空位或滑槽配合结构，例如，在套筒12的内壁上设置空位或滑槽，在接收管171的外壁上对应地设置多个突起，同样地，在套管19的内壁上设置空位或滑槽，在转角纤细管16的内外壁上对应地设置多个突起。通过第一轴向调节结构和第二轴向调节结构，可以前后方向调节焦距。第一光轴调节结构和第二光轴调节结构也可以但不限于螺纹调节方式，两者配合使用。第一轴向调节结构和第二轴向调节结构可以配合应用，使激光测距效果达到最佳。通过上述各调节结构，在应用时可以更为精确地进行各种测距，使用范围广泛。

如图3所示，在本发明的另一个实施例中，进一步地，在所述第一物镜15的出光口设有倾角可调整的反射偏转镜18，以使测距方向改变预定角度。反射偏转镜18与光轴的倾角优选为45度，即反射偏转镜18包括45度反射偏转镜，使光线发生90度转变。当然，反射偏转镜18的倾角可以根据需要设置以及任意调节，反射偏转镜18安装于一个调节架上，通过其可调节反射偏转镜18的倾角。这样，将测量光路进行了偏转，使测距方向改变，例如采用45度反射偏转镜18，使光线发生90度转变。结构简单，功能强大，测量范围更加灵活多样。

具体应用时，先由激光发射管11发射激光，经转角纤细管16及反射镜161转到第一物镜15，由物体反射后于再回到第一物镜15接收并传到第二物镜，再由激光接收管17接收。因此，发射与接收呈一定角度，例如90度角，且共光轴输出，输出的镜头(即第一物镜)只需要一个即可，即只需一个测量镜头，使测距装置结构更加简单紧凑，体积更小，重量更轻，维修费用低。本装置还包括在出光口加任意角度的反射偏转镜18，使测距方向改变，包括加45度反射偏转镜，使光线发生90度转变。另外，由于发射激光带快轴压缩，通过转角纤细管16使发射面积极大地减小，在共光轴输出时被转角纤细管16遮挡接收光的面积减到最小，从而让接收能量的损失减少到最小，因而，既做到共光轴输出和接收，又不影响激光测距精度。通过激光测距方式，使测量范围广，稳定性好，测量精度高。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的创造精神，本领域技术人员还可以做出其他变化，这些依据本发明的创造精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种单镜头共光轴输出的激光测距装置，其包括激光发射部分和激光接收部分，其特征在于，所述激光发射部分包括沿着光轴依次排列设置的激光发射管、转角纤管和第一物镜，所述转角纤管在转角处设有反射镜，使激光由激光发射管发出后进入转角纤管中并经反射镜反射到第一物镜，所述激光接收部分包括所述第一物镜、与第一物镜共光轴的第二物镜、激光接收器，所述第一物镜、第二物镜以及激光接收器沿着光轴方向依次安装于一个套筒上，所述激光发射的光轴与激光接收的光轴呈一定角度，所述转角纤管装配于一个套管上，所述套管以共轴形式安装于激光发射管的发射前端，所述转角纤管与套管之间设有第二轴向调节结构，用于调节转角纤管在轴向上的位置，使反射镜与第一物镜的光轴对准。

2.如权利要求1所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，所述转角纤管为90度转角，所述反射镜是与第一物镜主光轴成45度的反射镜。

3.如权利要求2所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，所述转角纤管包括横向管和纵向管，所述横向管的中心轴与第一物镜的主光轴重合，所述纵向管的中心轴与激光发射管的发射光轴重合。

4.如权利要求1所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，所述转角纤管的管径为5mm-6mm。

5.如权利要求1所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，所述激光接收器具有激光接收管，所述套筒具有靠近物侧的第一端部和远离物侧的第二端部，所述激光接收管装配于所述套筒的第二端部，所述第一物镜位于套筒的第一端部，所述激光接收管、第二物镜及第一物镜共光轴。

6.如权利要求5所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，所述激光接收管与所述套筒的第二端部之间设有第一轴向调节结构，用于调节激光接收管与第二物镜之间的距离。

7.如权利要求6所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，所述激光接收管的安装四角分别设有第一光轴调节结构，用于调节激光接收管在垂直于接收光轴的平面上的位置以调节两个物镜光轴的位置。

8.如权利要求7所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，所述激光发射管的四角分别设有第二光轴调节结构，用于调节转角纤管在垂直于发射光轴的平面上的位置，使反射镜与第一物镜的光轴对准。

9.如权利要求1所述的单镜头共光轴输出激光测距装置，其特征在于，在所述第一物镜的出光口设有倾角可调整的反射偏转镜。