[实用新型]激光测距装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光学测距装置，特别涉及一种激光测距装置。

背景技术

激光测距仪是一种常用的使用光学手段测量距离的测量工具，其工作原理及构造通常为使用一个激光发射装置，将发射光束投射到被测物体上，由测距仪的光接收装置接收投射到被测物上反射的光线，再利用光敏元件将其转换成电信号，然后通过计算出出射和接收的时间差和相位差再计算出测量点和被测目标物之间的距离。

然而在测量中，发射光路和接收光路却常常是分开的，也就是说，两者的光轴是不一致的，这就导致了发射的激光测量光束则接收时就会出现如下状况：1、出射的光线不在接收光路的探测范围之内，2、即使是能探测，测距仪需要在一个很大量程的环境中使用，而简单的光学系统无法使远距离和近距离的光线均进入光敏元器件的光敏感区成像，使整个测程中出现至少一个测量“盲区”。

为解决这些问题现有的方法有以下四种：第一种方式是增大光敏区面积，但只能增加有限的测量范围将测量“盲区”略微减小，而其带来的副作用却相当大，其一，根本无法实现0.1m以下的超近距离测量；其二，由于光敏区增大，导致外界杂光的干扰增强，反而导致最大量程中的最远点变近，这种方法并不能很好地解决问题。第二种方式是增加出射光强度，在近距离时反射光增强，也会起到一些作用，但是，近距离和超近距离根本无法实现，而且因为增大出射光强度，会引入很多的危险因素，无法给予使用者以安全防护，安全法规也无法通过。第三种方式是移动光敏元件，在测量时，将光敏元件置于一个可以移动的空间内，根据测量位置的不同，对应的移动光敏元件，来“寻找”汇聚光线的最强点。这种方式在理论上讲应该是最好的，但是在实际应用中，会来带很多的问题，比如，机构复杂，稳定性差，因为需要移动很大的区域，传动机构无法精确定位，另外，让测距仪做到自动寻找目标聚焦点将是一个很复杂的系统工程，故此，在实际应用特别是手持式设备中很少采用。第四种方式是现在普遍采用的方式即采用各种方式将接收的光导入到光敏器件的光敏区。其常用的方式有反射、漫反射、折射、衍射等，用的比较多的是反射法。

目前业内测距仪上已有采用反射方法进行光学补偿，如中国专利94192114.x所公开的技术(参见图1)就是上述第四种常用方法中反射法的应用，其采用的方式是，设置一个反光镜x9，将光学系统无法偏转到光敏器件上的光线通过这个反光镜x9偏转到一条光纤x8上，通过这条光纤将光导入到光敏器件的光敏区域中。这种方法虽然解决了将接收的光导入到光敏器件的光敏区，但其缺点也很明显，第一，光纤的使用会引入很大的干扰因素，且由于光纤接收范围较大，光纤入射、出射端要独立设计，导致结构复杂加工难度大；第二，因为此技术中只使用了一块反光镜x9，其与光敏元件不可能实现无缝贴合，而为了实现长程测量，光学系统汇聚的光点很小，这就导致汇聚在反光镜和光敏区空隙地方的光无法接收，也就会出现一段“盲区”，这段位置中，或许无法测量，或许接收到的信号很弱，而且在此区域，由于测量光束信号比较弱会给后期的软件计算处理带来很大的困难。

该专利技术中另有一种反射的方式进行光偏转，如图2中所示，虽然将光纤这部分舍去了，去掉了一些干扰因素，起到了技术改进的作用，但是，反光镜x12和光敏器件X11光敏区的空隙导致测量“盲区”问题依然没有得到解决，且不能最大限度缩小光程差。

该专利技术中还有另一种方法，如图3所示，图中X1为激光光源、X2为出射反光镜、X3为光接收物镜。采用的是折光组合方式，这种方式是在光敏器件前端加入折光组件X4，利用折光组件的折光特性将光线偏转至光敏器件X5的光敏区中。这种方式也存在比较大的问题，其一，引入了一个折光组件后，因为光学材料的两个面会有反射光，在远距离测量时，会将本来就很弱的测量信号更加削弱；其二，折光组件会引入很多的杂散光，降低了信噪比，影响测量距离和精确度；其三，此折光组件要求较精密，加工难度比较大，装配时的工艺水平要求也比较高，无疑会是使成本增加很多。

发明内容