[发明专利]激光测距仪的光学系统结构

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种激光测距仪，特别是关于一种激光测距仪的光学系统结构。

背景技术

激光测距仪在工程测量，建筑测量以及家庭装修等方面都有广泛应用。常用的激光测距仪一般基于相位测量原理和脉冲相位测量原理，此类测量仪测量距离从几毫米到数百米，测量精度达毫米级以上。

如图1所示，现有技术中一种典型的激光测距仪的光学系统结构，包含激光发射光源1，准直物镜2，测量目标3，接收物镜4，光接收器5，光接收器5的光接收面6，对光源进行调制的电路7，控制计算单元8以及测量结果显示单元9。

准直物镜2和接收物镜4光轴平行。光接收器5的光接收面6位于接收物镜4的焦点A上。另外，在发射光路的接收光路中还有一个内光路，以补偿电路中产生的漂移误差。

测远距离时，反射光以平行光的方式入射到接收物镜4上，然后汇聚于接收物镜焦点A处，即光接收器5的光接收面6上。在近距离测量时，反射光以轴外光倾斜入射到接收物镜4上，与接收物镜4的光轴有一夹角，因而成像偏离接收物镜主光轴且位于焦点A的附近，从而使光接收面6无法接收到反射测量光，测量不能进行。

现有技术中有很多技术都致力于解决近距离测量这一课题。例如借助图2中所示的曲面反射镜10，或图3中所示的棱镜11或图4A、图4B中两种焦距的组合透镜和特殊形状光接收器，都可以很大程度上解决近距离测量的问题。

但是，这些方法要么不能对所有近距离的反射光进行偏折，有局限性，要么结构复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种激光测距光学系统，通过简单可靠的结构即可对远近距离进行测量，体积小，性价比较好，适用于小型化结构。

本发明的技术方案：一种激光测距仪的光学系统结构，包括激光发射光源，置于激光发射光源之前的准直物镜，光接收器以及汇聚反射光线至光接收器的接收物镜，其中所述接收物镜是一自由曲面光学元件，它由非球面部分和超环面部分组成，其中无限远的反射光线穿过所述的自由曲面接收物镜的非球面曲面部分聚焦在所述光接收器上，近距离的反射光线穿过所述的自由曲面接收物镜的超环面部分覆盖在所述光接收器的表面。

本发明中，所述自由曲面接收物镜由非球面曲面部分和超环面部分组合而成的复合物镜。

本发明中，所述的自由曲面接收物镜包括相互独立的非球面曲面透镜和超环面透镜。

本发明中，所述的自由曲面接收物镜由非球面曲面透镜和超环面透镜胶合而成的组合透镜。

本发明中，所述的超环面透镜式部分的超环面透镜。

本发明具有的有益效果：本发明激光测距光学系统能满足远距离和近距离高精度测量，而且结构简单，测量稳定性好，性价比比一般的测量装置都要优越，有利于小型化的实现。

附图说明

图1为现有技术中一种典型的光学系统图；

图2为现有技术中使用曲面反射镜使近距离反射测量光偏折到光接收器表面的光学系统图；

图3为现有技术中使用棱镜使近距离反射测量光偏折到光接收器表面的光学系统图；

图4A、图4B为现有技术中使用双焦距组合接收透镜和特殊形状光接收器，解决近距离测量的光学系统图；

图5为本发明专利所涉及的一种自由曲面接收物镜的光学系统图；

图6、图7为本发明专利所涉及的一种典型超环面透镜的立体透视图和视图；

图8为本发明专利所涉及的光学系统结构的一种优选实施方式的光学系统图。

【图号对照说明】

1激光发射光源                           2准直物镜

3测量目标                               4接收物镜

5光接收器                               6光接收面

10曲面反射镜                            11棱镜

14非球面曲面加超环面组成的自由曲面透镜  15超环面部分透镜

16非球面曲面部分透镜

其中：xoy为孤矢面，yoz为子午面

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：