CN105627857B - 卷尺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷尺，包括：外壳、卷轴、尺带；卷尺还包括：激光测距装置，能通过发射平行于第一方向的检测光束测量目标距离；激光测距装置包括：激光源，产生激光束；光路组件，至少能使激光源产生的激光束作为激光测距装置的检测光束；光电转换元件，能将光信号转换为电信号；电源，容纳在外壳中至少为激光源供电；光路组件至少还包括：转向光学元件，至少能将检测光束经物体反射后形成的平行于第一方向的反射光线转向至沿平行于第二方向的方向；转向光学元件位于激光源和光电转换元件之间。本发明的卷尺内设有激光测距装置，尺寸合理且能够测量较远目标距离。

Description

卷尺

技术领域

本发明涉及测距装置，具体设计一种带有激光测距装置的卷尺。

背景技术

卷尺作为现有的常用的一种测距装置，其因为受到卷尺外形尺寸的限制，其内部用于测量的尺带的长度有限，受到外形尺寸的限制，因而其只能测量有限的距离，对于一些需要测量目标距离较远的情况则遇到的困难。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有尺寸合理且能够测量较远目标距离的卷尺。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种卷尺，包括：

外壳；

卷轴，收容于外壳内；

尺带，至少部分卷绕于卷轴上并具有一个能伸出外壳的尺端部；

卷尺还包括：

激光测距装置，能通过发射平行于第一方向的检测光束测量目标距离；

激光测距装置包括：

激光源，产生激光束；

光路组件，至少能使激光源产生的激光束作为激光测距装置的检测光束；

光电转换元件，能将光信号转换为电信号；

电源，容纳在外壳中至少为激光源供电；

光路组件至少还包括：

转向光学元件，至少能将检测光束经物体反射后形成的平行于第一方向的反射光线转向至沿平行于第二方向的方向；

转向光学元件位于激光源和光电转换元件之间。

进一步地，光电转换元件和转向光学元件大致沿平行于第二方向的方向设置，第一方向垂直于第二方向。

进一步地，第一方向垂直于第二方向，且在第二方向上，激光源与光电转换元件之间的距离大于激光源与转向光学元件之间的距离。

进一步地，尺带的伸出方向平行于第一方向。

进一步地，卷轴具有一个中心轴线，中心轴线平行于第一方向和第二方向确定的平面。

进一步地，激光测距装置还包括：

显示组件，包括一个能显示激光测距信息的显示屏；

卷尺还包括：

操作组件；

操作组件包括：

激光测距按钮，用于供用户操作以启动激光测距装置进行激光测距；

锁止按钮，用于锁定尺带伸出外壳的长度；

其中，显示屏、激光测距按钮、锁止按钮在第一方向和第二方向确定的平面内的投影沿第一方向排列，且激光测距按钮的投影位于显示屏和锁止按钮的投影之间。

进一步地，外壳包括一操作部，显示组件和操作组件设置于操作部，激光测距装置位于操作组件和尺端部之间。

进一步地，光电转换元件至少包括一个平行于第一方向的PN结平面。

进一步地，光路组件还包括：

聚光透镜，用于接收检测光束经物体反射后形成的反射光线；

聚光透镜的光轴与检测光束的光轴之间的距离小于光电转换元件与检测光束的光轴之间的距离。

进一步地，聚光透镜包括一个弧形镜面，弧形镜面至少部分露出外壳，弧形镜面在同时平行于第一方向和第二方向截面所截取的弧线的中点偏离聚光透镜的光轴。

本发明的有益之处在于：该卷尺不仅能够通过常规的尺带进行测距，同时能够通过激光测距装置进行激光测距，这样，不仅使得该卷尺的测量距离不受尺带的长短的限制，也不会因为激光测距装置不能测量在待测点与目标距离之间具有隔离物体而不能测量目标，两者互相弥补不足，根据实际情况选择性的使用，从而使得本发明的卷尺的使用不受限制、更方便、广泛，而且其中激光测距装置的内部结构合理，外形小巧。

附图说明

图1所示为本发明的卷尺的结构示意图；

图2所示为图1中的卷尺去掉部分外壳后的内视图；

图3所示为图2中的激光测距装置的部分结构的立体图；

图4所示为图3中的激光测距装置的部分结构的平面图；

图5所示为图3中的聚光透镜的放大示意图；

图6所示为图3中的光路基座的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

本发明提出一种带激光测距装置40的卷尺，该卷尺内部结构排布合理，外形小巧。图1所示为本发明的卷尺的结构示意图；图2所示为图1中的卷尺去掉部分外壳后的内视图。请一并参照图1和图2，本发明的卷尺1包括：外壳10、卷轴20、尺带30、激光测距装置40、操作组件50。

外壳10主要用于形成卷尺1的外形，并将其余部分组装为一个整体。具体的，外壳10包括：主壳体11和辅壳体12，其中，主壳体11用于收容卷轴20和尺带30的卷绕在卷轴20上的部分。辅壳体12与主壳体11一体成型，自主壳体11上延伸出来，该辅壳体12主要用于收容激光测距装置40。作为优选方案，主壳体11大致呈圆形，与卷轴20的形状相匹配，辅壳体12大致呈矩形。

卷轴20用于卷绕尺带30，收容于外壳10的主壳体11内。其具有一个中心轴线Y，在中心轴线Y处还设有一个相对外壳10固定的转动枢轴21。卷轴20能够相对转动枢轴21转动，并通过转动使得尺带30相对外壳10伸出或者缩回。

尺带30部分卷绕于卷轴20上，其包括：尺端部31和固定部(图未标)，其中固定部固定于卷轴20上，尺端部31能伸出外壳10。

图3所示为图2中的激光测距装置的部分结构的立体图。请一并参照图1至图3，激光测距装置能发射出平行于第一方向X的检测光束A测量目标距离，其包括：激光源41、光路组件42、光电转换元件43、电源（图未标）、显示组件44。

激光源41产生并发射沿直线传播的激光束。具体而言，激光源41包括：能发射激光的激光管411和控制该激光管411的光源电路板412。电源电连接至光源电路板412为激光源41供电。

图4所示为图3中的激光测距装置的部分结构的平面图。请一并参照图1至图4，在本申请中，由激光源41产生而未经激光测距装置40之外的物体反射的激光束称为检测光束A，而经激光测距装置40之外的物体（一般为检测距离的目标物）反射的激光束称为反射光线B，其中检测光束A沿第一方向X延伸，而反射光线B平行于第一方向X，当然，我们知道，被物体反射的光线不仅仅只有平行于第一方向X的光线，还具有其他的发散的沿着其他方向的光线，这里，我们优选的以可用的能被光电转换元件43所接收的光线为反射光线B，也即是被反射的所有光线中的平行于第一方向X的光线。

光路组件42用于使激光源41产生的激光束作为激光测距装置40的检测光束A，并能使该检测光束A被物体反射后形成的反射光线B被光电转换元件43所接收。具体的，其包括：出射光路组件（图未标）、检测光路组件（图未标）以及光路基座421。

出射光路组件至少能将激光源41发出的激光束沿第一方向X导向出外壳10以作为检测光束A。光路基座421在检测光束A出射的第一方向X至少形成一个出射通道以使激光束通过光路基座421。

作为优选方案，出射光路组件至少还包括：能对偏振光线进行偏转的液晶盒422、用于实现内光路的透光介质片423。透光介质片423能将入射其中的激光束分出一束至光电转换元件43作为参考光路，从而通过参考光路和反射光线B的比较检测出待测距离。

检测光路组件，至少能将检测光束A经过物体反射的反射光线B沿第二方向Y导向至光电转换元件43，具体而言，检测光路组件包括：转向光学元件424和聚光透镜425。

转向光学元件424能使平行于第一方向X的反射光线B转向至第二方向Y，然后沿着该第二方向Y射入光电转换元件43。转向光学元件424位于激光源41和光电转换元件43之间。

图5所示为图3中的聚光透镜的放大示意图。请一并参照图5，聚光透镜425用于接收检测光束A经物体反射后形成的反射光线B，并将其引入到检测光路组件中。具体的，聚光透镜425包括一弧形镜面425a，该弧形镜面425a部分露出外壳10，这里所说的露出指的是弧形镜面425a能被从外壳10外至少看到一部分。弧形镜面425a在同时平行于第一方向X和第二方向Y截面所截取的弧线的中点O偏离弧形镜面425a的光轴L，也就是说弧形镜面425a的光轴L是偏向靠近射出的检测光束A的，也即是说弧形镜面425a两边为不对称的结构。这样好处在于使聚光透镜425能够有效的收集更多的反射光线B。

图6所示为图3中的光路基座的结构示意图。请一并参照图6，光路基座421用于固定支撑出射光路组件和检测光路组件。具体的，光路基座421设置于外壳10内的一端，其包括：出射部421a和检测部421b，出射部421a用于支撑出射光路组件，检测部421b用于支撑检测光路组件，其中检测部421b还位于出射部421a的沿第一方向X的一侧。另外作为优选方案，光路基座421的检测部421b处形成有使反射光线B能由聚光透镜425到达转向光学元件424进而反射至光电转换元件43的入射通道（图未标）。作为优选，入射通道由聚光透镜425至转向光学元件424构成逐渐收缩的阶梯型通道结构421c，其由多个阶梯面构成，阶梯面能排除光线的干扰，提高激光测距的准确性。

光电转换元件43用于将反射光线B导向进来的光线转换成电信号。为了实现测距，激光测距装置40中还包括：检测电路板45，检测电路板45与光电转换元件43电连接，主要用于处理光电转换元件43产生的电信号。具体的，该光电转换元件43设置于光路基座421的检测部421b的远离出射部421a的一侧，这样使得位于检测部421b内的转向光学元件424可以位于光电转换元件43和激光源41之间。

电源容纳在外壳10中，其主要为激光测距装置40中的各个部分供电，比如激光源41、光电转换元件43和显示组件44等。具体而言，电源包括：一个电池元件（图未示），用电池元件为激光测距装置40供电能够提高激光测距装置40的便携性。

显示组件44主要用于向用户反馈相应的信息，具体而言，显示组件44包括：一个能显示测距信息的显示屏441，该显示屏441位于外壳10的一侧，并位于外壳10的靠近激光测距装置40的一端，也即是说相对外壳10的收容卷轴20的一端而言更靠近激光测距装置40的一端，更具体的，显示屏441位于外壳10的辅壳体12上。

卷尺1中的操作组件50主要用于供用户进行操作，具体而言，操作组件50包括：锁止按钮51和激光测距按钮52。其中，锁止按钮51用于在尺带30相对外壳10伸出一定长度时锁定尺带30，激光测距按钮52用于供用户启动激光测距装置40进行激光测距。

作为优选方案，本发明的卷尺1的各部件的位置还做出了特别的设定：尺带30伸出的方向平行于第一方向X，也即是尺带30的伸出方向与激光测距装置40射出检测光束A的方向相互平行；卷轴20的中心轴线Y方向还平行于第一方向X和第二方向Y所确定的平面；显示屏441、激光测距按钮52和锁止按钮51在第一方向X和第二方向Y所确定的平面的投影沿第一方向X排列，且激光测距按钮52的投影位于显示屏441和锁止按钮51的投影之间；外壳10还设有一个操作部13，该操作部13位于主壳体11和辅壳体12的同一侧，显示组件44和操作组件50位于该操作部13上，且激光测距装置40位于操作组件50和尺带30的尺端部31之间。这样，使得本发明的卷尺1中的卷轴20、尺带30、激光测距装置40的相对位置结构合理，且能够缩小整个卷尺1的尺寸。

在以往的光路***中，并没有转向光学元件424，而是将光电转换元件43设置为直接接收平行于检测光束A的反射光线B，此时激光源41和光电转换元件43往往是并排的设计的，如果使激光源41靠近光电转换元件43则使它们之间以及支持它们的电路之间产生干扰，如果是它们远离，则反射光线B（在垂直反射光线B的方向上，越靠近光源反射光线B强度越大）相当一部分不能回到光电转换元件43，影响测距的效果和精度。

而在本申请中，则采用了转向光学元件424，这样的好处在于：使光电转换元件43可以不与激光源41的激光管411并排设计，使其在相对远离激光管411的位置处仍能接收到大部分的反射光线B，不仅如此，相对分离设计的光电转换元件43和激光源41可以使连接它们的检测电路板45和光源电路板412可以在外壳10内分开设置，尤其是外壳10的厚度方向上而言。优选的，检测电路板45、光源电路板412还相互垂直，且两者均垂直于第一方向X和第二方向Y所确定的平面。这样使外壳10在垂直于检测光束A出射的第一方向X上的厚度尺寸得到有效的控制。

作为优选方案，第一方向X垂直于第二方向Y，也就是说转向光学元件424被设置为将沿第一方向X射回的反射光线B反射转向至与第一方向X垂直的第二方向Y。作为进一步的优选方案，光电转换元件43和转向光学元件424大致沿平行于第二方向Y的方向设置，这里所说的沿第二方向Y设置指的是光电转换元件43相对转向光学元件424的位置，这样，光电转换元件43的位置也使其适于接收垂直于第一方向X的光线。

进一步的，在第二方向Y上，激光源41与光电转换元件43之间的距离大于激光源41与转向光学元件424之间的距离；对应的，聚光透镜425的光轴L与检测光束A的光轴之间的距离小于光电转换元件43和检测光束A的光轴之间的距离，且聚光透镜425的光轴L与检测光束A的光轴之间的距离与光电转换元件43和检测光束A的光轴之间的距离在0.1-0.7之间。这样，在第二方向Y上，转向光学元件424位于激光源41和光电转换元件43之间，聚光透镜425位于检测光束A和光电转换元件43之间，使得内部光路结构设置合理，检测光束A经过物体反射后的反射光线B能被聚光透镜425接收后到达转向光学元件424，然后转向至第二方向Y并射入至光电转换元件43，实现测距，且使得整个激光测距装置40结构小巧

作为进一步地优选，光电转换元件43至少包括一个平行于第一方向X的PN结平面（图中未示出）。具体而言，光电转换元件43可以采用一个光电二极管实现，该光电二极管包括：PN结平面以及保护PN节平面的透明护罩（图中未示出），更有选的该光电二极管为雪崩光电二极管（APD，Avaanche Photo Diode）。

本发明的卷尺1不仅能够通过常规的尺带30进行测距，同时能够通过激光测距装置40进行激光测距，这样，不仅使得该卷尺1的测量距离不受尺带30的长短的限制，也不会因为激光测距装置40不能测量在待测点与目标距离之间具有隔离物体而不能测量目标，两者互相弥补不足，根据实际情况选择性的使用，从而使得本发明的卷尺1的使用不受限制、更方便、广泛，而且其中激光测距装置40的内部结构合理，外形小巧。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种卷尺，包括：

外壳；

卷轴，收容于所述外壳内；

尺带，至少部分卷绕于所述卷轴上并具有一个能伸出所述外壳的尺端部；

其特征在于：

所述卷尺还包括：

激光测距装置，能通过发射平行于第一方向的检测光束测量目标距离；

所述激光测距装置包括：

激光源，产生激光束；所述激光源包括激光管和连接该激光管的光源电路板；

光路组件，至少能使所述激光源产生的所述激光束作为所述激光测距装置的所述检测光束；所述光路组件包括透光介质片；

光电转换元件，能将光信号转换为电信号；所述透光介质片用于向所述光电转换元件引入所述激光源产生的部分激光束作为参考光路；

检测电路板，所述检测电路板与所述光电转换元件电连接；

电源，容纳在所述外壳中至少为所述激光源供电；

所述光路组件至少还包括：

转向光学元件，至少能将所述检测光束经物体反射后形成的平行于所述第一方向的反射光线转向至沿平行于第二方向的方向；

所述转向光学元件位于所述激光源和所述光电转换元件之间；

所述第一方向垂直于所述第二方向，且在所述第二方向上，所述激光源与所述光电转换元件之间的距离大于所述激光源与所述转向光学元件之间的距离；

所述检测电路板和所述光源电路板在外壳内分开设置，所述检测电路板和所述光源电路板相互垂直，且所述检测电路板和所述光源电路板均垂直于第一方向和第二方向所确定的平面。

2.根据权利要求1所述的卷尺，其特征在于，所述光电转换元件和所述转向光学元件大致沿平行于所述第二方向的方向设置，所述第一方向垂直于所述第二方向。

3.根据权利要求1所述的卷尺，其特征在于，所述尺带的伸出方向平行于所述第一方向。

4.根据权利要求1所述的卷尺，其特征在于，所述卷轴具有一个中心轴线，所述中心轴线平行于所述第一方向和所述第二方向确定的平面。

5.根据权利要求1所述的卷尺，其特征在于，

所述激光测距装置还包括：

显示组件，包括一个能显示激光测距信息的显示屏；

所述卷尺还包括：

操作组件；

所述操作组件包括：

激光测距按钮，用于供用户操作以启动所述激光测距装置进行激光测距；

锁止按钮，用于锁定所述尺带伸出所述外壳的长度；

其中，所述显示屏、所述激光测距按钮、所述锁止按钮在所述第一方向和所述第二方向确定的平面内的投影沿第一方向排列，且所述激光测距按钮的投影位于所述显示屏和所述锁止按钮的投影之间。

6.根据权利要求5所述的卷尺，其特征在于，所述外壳包括一操作部，所述显示组件和所述操作组件设置于所述操作部，所述激光测距装置位于所述操作组件和所述尺端部之间。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的卷尺，其特征在于，所述光电转换元件至少包括一个平行于所述第一方向的PN结平面。

8.根据权利要求1至6任意一项所述的卷尺，其特征在于，所述光路组件还包括：

聚光透镜，用于接收所述检测光束经物体反射后形成的所述反射光线；

所述聚光透镜的光轴与所述检测光束的光轴之间的距离小于所述光电转换元件与所述检测光束的光轴之间的距离。

9.根据权利要求8任意一项所述的卷尺，其特征在于，所述聚光透镜包括一个弧形镜面，所述弧形镜面至少部分露出所述外壳，所述弧形镜面在同时平行于所述第一方向和所述第二方向截面所截取的弧线的中点偏离所述聚光透镜的光轴。