一種具有分光片的掃描式激光測距裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，該裝置包括激光發(fā)射單元，分光單元，激光接收單元。脈沖式激光束通過激光發(fā)射單元準直發(fā)射，經(jīng)分光單元后在空間形成激光掃描面，經(jīng)待測物體反射后一部分激光能量沿原光路返回，在現(xiàn)有的同軸激光測距技術(shù)中由于被激光發(fā)射單元遮擋而不能被接收到的這部分激光能量經(jīng)過分光片，經(jīng)分光片分光后被激光接收單元最大限度的接收到，因而激光接收單元接收到的激光強度得到有效提高，有利于激光測距裝置測量距離和精度的改善。
【專利說明】一種具有分光片的掃描式激光測距裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及激光應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及激光測距裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]激光測距技術(shù)的原理是:利用激光發(fā)射單元向待測物體發(fā)射一束經(jīng)準直的激光，經(jīng)待測物體漫反射后被激光接收單元接收到，在此過程中對激光在空間的傳播時間進行計時，然后根據(jù)激光在空間的傳播時間計算出待測物體離激光器的距離。
[0003]近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，掃描式激光測距技術(shù)逐漸成熟。激光掃描儀廣泛的用于精確測量、定位導(dǎo)航、安防等領(lǐng)域。激光掃描儀是將激光器發(fā)出的脈沖激光束通過旋轉(zhuǎn)的平面反射鏡發(fā)散出去以形成激光掃描面，進而測量出空間一個面上各點的距離值。
[0004]現(xiàn)有的激光掃描儀多采用同軸系統(tǒng)，即激光發(fā)射單元的發(fā)射軸與激光接收單元的接收軸相同?，F(xiàn)有的同軸系統(tǒng)中由于激光發(fā)射單元遮擋住激光接收單元的中心部分，導(dǎo)致經(jīng)待測物體反射回來中心部分的激光能量不能被激光接收單元接收到。而經(jīng)待測物體反射回來的激光能量密度多以發(fā)射軸為中心向遠離軸的方向呈正態(tài)分布的。因此反射回來的激光光能量密度最大位置正好被激光發(fā)射單元遮擋，導(dǎo)致反射回來的較大一部分激光能量不能被接收單元接收到，限制了測量距離和精度的提高。
[0005]現(xiàn)有的同軸掃描式激光測距裝置多采用提高激光發(fā)射功率的方式來提高激光測距裝置的測量距離和精度，然而激光發(fā)射功率的提高對人眼有一定程度的傷害，且生產(chǎn)成本也隨之增大。因此提高激光發(fā)射功率不利于同軸激光測距裝置的推廣運用。在不提高發(fā)射功率的情況下，設(shè)計新的同軸激光測距結(jié)構(gòu)使激光接收單元盡可能多的接收到被激光發(fā)射單元遮擋住的激光能量十分必要。
實用新型內(nèi)容
[0006]針對現(xiàn)有的同軸激光測距裝置存在的不足，本實用新型提供了一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，用于最大限度的使激光接收單元接收到被激光發(fā)射單元遮擋的激光能量，從而提高激光接收單元的接收能力，增大同軸激光測距裝置的測量距離和精度，該裝置包括:
[0007]激光發(fā)射單元，用于脈沖式激光的準直發(fā)射；
[0008]分光單元，用于將激光發(fā)射單元發(fā)射的脈沖式激光發(fā)散出去形成激光掃描面，且用于增大激光接收單元接收到的激光強度；
[0009]激光接收單元，用于脈沖式激光信號的聚焦與接收。
[0010]所述的激光發(fā)射單元包括:激光管和準直組件，所述的激光管設(shè)置在準直組件的光軸上。
[0011]所述的分光單元包括:平面反射鏡、分光片和電機，所述的平面反射鏡固定在電機軸上，且與激光發(fā)射單元的光軸成45度夾角，所述的分光片固定在平面反射鏡上，且與平面反射鏡平行，分光片的中心設(shè)置在激光發(fā)射單元的光軸上，所述的電機帶動分光片和平面反射鏡以一定速度旋轉(zhuǎn)，電機的電機軸與激光發(fā)射單元的光軸重合。
[0012]所述的分光片用于將入射其上的激光分為透射激光和反射激光兩部分。
[0013]所述的激光接收單元包括:聚焦組件和光電轉(zhuǎn)換器件，所述的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置在聚焦組件的光軸上。
[0014]所述的激光接收單元的光軸與激光發(fā)射單元的光軸重合。
[0015]本實用新型中，激光發(fā)射單元發(fā)射的脈沖式激光經(jīng)過分光片后被分為透射激光束和反射激光束兩部分，透射激光束經(jīng)平面反射鏡反射后與反射激光束的傳播方向一致，這兩部分激光束經(jīng)待測物體反射沿原光路返回的中心位置的激光再次經(jīng)過分光片，經(jīng)分光片后這兩部分激光重新被分為沿發(fā)射光軸方向傳播的激光和沿垂直于發(fā)射光軸方向傳播的激光兩部分，沿發(fā)射光軸方向傳播的激光被激光發(fā)射單元遮擋而不能被激光接收單元接收至IJ，沿垂直于發(fā)射光軸方向傳播的激光經(jīng)平面反射鏡反射后被激光接收單元接收到。相比現(xiàn)有的同軸激光測距裝置，本實用新型具有分光片的掃描式激光測距裝置不僅能夠接收到激光反射單元周圍的激光能量，而且通過選擇安裝不同透射/反射比例的分光片和調(diào)整分光片與平面反射鏡的距離可最大限度的接收到原來會被激光發(fā)射單元遮擋的激光能量。因而增大了激光接收單元接收到的激光能量，提高了激光測距裝置的測量距離和精度。
[0016]本實用新型中通過對激光在空間的傳播時間計時和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理得到激光測距裝置與待測物體的距離。激光在空間的傳播時間計時和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理方式是行業(yè)內(nèi)人員所公知的，可以通過硬件電路或程序來實現(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本實用新型實施例，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一個實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)此附圖獲得其他的附圖。在附圖中:
[0018]圖1為本實用新型一種具有分光片的掃描式激光測距裝置結(jié)構(gòu)圖；

【具體實施方式】
[0019]為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖和本實用新型具體實施例，做進一步詳細說明，應(yīng)理解下述【具體實施方式】僅說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。
[0020]圖1為本實用新型一種具有分光片的掃描式激光測距裝置結(jié)構(gòu)圖，包括:激光發(fā)射單元101，分光單元102，激光接收單元103。激光發(fā)射單元101包括激光管和準直組件；分光單元102包括平面反射鏡、分光片和電機，平面反射鏡固定在電機軸上，且與激光發(fā)射單元的光軸成45度夾角，所述的分光片固定在平面反射鏡上，且與平面反射鏡平行，分光片的中心設(shè)置在激光發(fā)射單元的光軸上，所述電機的電機軸與激光發(fā)射單元的光軸重合；激光接收單元103包括聚焦組件和光電轉(zhuǎn)換器件，光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置于聚焦組件的焦點上。具體的講，激光管產(chǎn)生的脈沖式激光經(jīng)準直組件后形成準直激光束。準直激光束經(jīng)分光片后被分為透射光A和反射光B兩部分，這兩部分激光經(jīng)待測物體反射沿原光路返回的中心位置的激光再次經(jīng)過分光片，經(jīng)分光片后這兩部分激光分別被分為沿發(fā)射光軸方向傳播的激光和沿垂直于發(fā)射光軸方向傳播的激光，沿發(fā)射光軸方向傳播的激光被激光發(fā)射單元遮擋而不能被激光接收單元接收到，沿垂直于發(fā)射光軸方向傳播的激光經(jīng)平面反射鏡反射后被激光接收單元接收到。聚焦組件將激光接收單元接收到的激光能量聚焦到光電轉(zhuǎn)換器件上，光電轉(zhuǎn)換器件將激光信號轉(zhuǎn)換為電信號。通過對脈沖式激光在空間的傳播時間進行計時和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、處理得到待測物體與激光測距裝置的距離。激光在空間的傳播時間計時和數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理方式是行業(yè)內(nèi)人員所公知的，可以通過硬件電路或程序來實現(xiàn)。
[0021]具體實施時，激光發(fā)射單元101可以由能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的裝置來實施，例如可以由激光驅(qū)動信號驅(qū)動激光管發(fā)射脈沖式激光，可由多個透鏡對激光管發(fā)射的光進行準直形成脈沖式準直激光束。
[0022]具體實施時，分光單元102可以由能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的裝置來實施，例如通過步進電機帶動分光片和平面反射鏡旋轉(zhuǎn)使脈沖式激光束在空間形成激光掃描面，通過安裝不同透射/反射比例的分光片和調(diào)整分光片與平面反射鏡的距離以使激光接收單元接收到的激光能量達到最大。
[0023]具體實施時，激光接收單元103可以由能夠?qū)崿F(xiàn)其功能的裝置來實施，例如可以采用與激光發(fā)射單元101同軸的聚焦透鏡組實現(xiàn)對反射回來的激光信號進行聚焦，通過光電二極管將聚焦的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。
[0024]由上述實施例可知，本實用新型中一種具有分光片的掃描式激光測距裝置通過在激光的出射光路上設(shè)置分光片，對經(jīng)待測物體反射沿原光路返回的中心位置的高能量密度激光進行分光，分光后的一部分激光經(jīng)平面反射鏡反射被激光接收單元接收到。相比現(xiàn)有的同軸掃描式激光測距裝置，由于激光接收單元不僅能夠接收到激光發(fā)射單元位置周圍的激光能量，而且還能盡可能的接收到被激光發(fā)射單元遮擋的激光能量，激光接收單元接收到的激光強度大幅提高，有利于同軸掃描式激光測距裝置測量距離和精度的改善。
[0025]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，其特征在于，包括: 激光發(fā)射單元，用于脈沖式激光的準直發(fā)射； 分光單元，用于將激光發(fā)射單元發(fā)射的脈沖式激光發(fā)散出去形成激光掃描面，且用于增大激光接收單元接收到的激光強度； 激光接收單元，用于脈沖式激光信號的聚焦與接收。
2.如權(quán)利要求1所述的一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，其特征在于，所述的激光發(fā)射單元包括:激光管和準直組件，所述的激光管設(shè)置在準直組件的光軸上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，其特征在于，所述的分光單元包括:平面反射鏡、分光片和電機，所述的平面反射鏡固定在電機軸上，且與激光發(fā)射單元的光軸成45度夾角，所述的分光片固定在平面反射鏡上，且與平面反射鏡平行，分光片的中心設(shè)置在激光發(fā)射單元的光軸上，所述的電機帶動分光片和平面反射鏡以一定速度旋轉(zhuǎn)，電機的電機軸與激光發(fā)射單元的光軸重合。
4.如權(quán)利要求3所述的一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，其特征在于，所述的分光片用于將入射其上的激光分為透射激光和反射激光兩部分。
5.如權(quán)利要求1所述的一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，其特征在于，所述的激光接收單元包括:聚焦組件和光電轉(zhuǎn)換器件，所述的光電轉(zhuǎn)換器件設(shè)置在聚焦組件的光軸上。
6.如權(quán)利要求1所述的一種具有分光片的掃描式激光測距裝置，其特征在于，所述的激光接收單元的光軸與激光發(fā)射單元的光軸重合。
【文檔編號】G01S17/08GK204044360SQ201420422647
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】姚飛, 鄧永強, 劉一郎 申請人:武漢萬集信息技術(shù)有限公司