分光片及其激光共轴测距仪和应用制造技术

本发明专利技术提供一种分光片及其激光共轴测距仪和应用，包括光束源，还包括沿光轴方向依次设置的第二透镜、分光片和第一透镜，所述分光片上设有半透半反区和反射区，所述光束源发出的光束经半透半反区和第一透镜后形成平行光束照射至目标物，目标物反射光束经第一透镜聚拢并由反射区和半透半反区反射至测量位置或观察位置，该分光系统，可应用于测量系统或观察系统中。本发明专利技术解决了挖孔法中存在的物体返回激光泄露造成检测盲点的问题。本发明专利技术不仅提高了检测的信噪比，对一般物体实现了共轴测量，也对远处物体、弱反射和镜面物体实现了共轴测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学测量、观察
，具体涉及一种。
技术介绍
激光测距仪目前已广泛应用于工业、军事、科学研究等领域，一般的激光测量仪器采用激光发射光轴和激光接收光轴分离的工作方式，这种方式不但仪器体积大、制造成本高、以及测量信号信噪比低，而且对近距离测量和远距离测量都存在较大的测量困难。为了解决分离光轴存在的困难，传统的方法是采用发射和接收共孔径的方法(共轴方法)，目前采用的方法共轴方法主要有三种，一种是半透/半反方法，该方法使大约50%的发射光能量通过分光片来照明物体，而从物体返回的光能量也只有50%达到检测器用于检测，实现在同一光路中实现激光的发射和接收。半透/半反分光法简单可靠、使用方便，在仪器制造和实验室中得到广泛应用。但是由于这种方法耦合效率低，在只能用于近距离的强反射物体的测距。另一种为挖孔法。该方法使激光束通过挖孔分光片的一个小孔耦合到测量系统中，发射激光仅使用了一部分发射口径。使物体返回的激光通过分光片的剩余部分反射到接收检测器，挖孔法原理简单，耦合分光的效率也比较高，整个耦合分光光路中只需要一块挖孔镜，没有可动部分，性能稳定，是一种简单可靠的共轴方法，在很多测距仪器中得到应用，但挖孔法将分光片分为发射孔径部分(开口部分)和接收孔径部分(反射部分)，为了使发射能量尽量的进入测量系统，需要尽量增大分光片上的开口，但这样会减少接受孔径，从物体返回的激光的一部分从挖空中泄露，降低了系统测量的灵敏度。另外，由于开孔的存在，当物体很接近镜面反射物体时，物体反射的激光主要分布在开口处，使得这种物体不能正常检测，容易形成测量盲点。第三种共轴方法是一种偏振耦合分光方法，该技术的基本原理是用偏振分光器件将偏振方向相互垂直的两束线按偏振方向分别进行反射和透射。发射方向的偏振光被偏振分光片反射，在经过λ/4波片变为圆偏光，从物体返回的圆偏振光再次通过λ/4波片后将变为偏振方向为P的偏振光，偏振方向与原偏振方向垂直，偏振分光经将这种光全部透过，这样用偏振分光片就可以实现高效的耦合分光。这种方式的优点是全孔径分光，但由于要求激光是线偏振光，需要在系统中加入偏振片和波片，不但成本高，而且调制困难，由于在传输过程中偏振方向很容易改变，使得测量很容易受到干扰。US20100321669公开了一种采用简单的挖孔方式实现共轴激光测距激光测距仪，激光二极管发出的激光束经过分光片中的挖孔照射在透镜上后变成平行光束照射在物体上，经物体散射的散射光经透镜汇聚在分光片上，由分光片上的反射部分反射到检测器上进行检测。这种方式简单、制造成本低。但是这种方式在激光测距中的困难在于:二极管激光器是一种发散角在10° *40°左右，从二极管发出的激光随着传播距离的增加将很快扩散，该专利为了使透镜输出的激光很细，必须使分光片(片)上的孔很小，同时该孔必须距离分光片较大距离，使得大部分二极管激光发出的激光不通过小孔照明物体，造成远处物体和光反射很弱的物体测量困难，如直接增大挖空，虽然可以使更多的激光能量用于照明物体，但从物体返回的更多光将通过挖空泄露掉，仍然无法对远处物体或反射性能差的物体进行检测，另外，由于挖空处在测量系统的光轴上，对比较光滑的物体，反射光能量将随与光轴为中心程逐渐衰减的分布，造成开口外反射光能量很低，从反射板反射到过检测器的光很少，造成对这种物体的检测困难。分析上面的这些分光方法发现:挖孔法利用的是照明光和信号光在分光板上的分布区域不同而采取的二值分光方法，即(照明光全通，该区域无反射信号光，全反区全反信号光而该区域不通过照明光。而半透/半反和偏振分光都采用全区域对照明光和信号光均匀处理方式。在很多情况，由于目标的多样性，照明光和信号光在分光板的分布区域是不同的，挖空法尽管利用了这一特点，但它照明区的二值性使得该方法对很多检测难以达到理想的效果。为了弥补半透/半反和偏振分光在检测中的问题，有必要在设计分光光路上，将它们的分光方式与照明光和检测光在分光板上不同分布结合起来，得到更有效的分光系统。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种分光片，应用于光学系统中时，能够减少反射光的流失，使检测或观察结果更准确。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术技术方案如下:—种分光片，包括分光片本体，所述分光片本体上具有用于反射的第一区域以及用于透光和反射的第二区域，所述第一区域为反射区，所述第二区域为半透半反区或偏振分光区，在使用时，通过光束源发出的光束经第二区域照射至目标物，目标物的反射光经第二区域和第一区域反射。该分光片应用于光学系统中时，光束源发出的光束经半透半反区或偏振分光区照射至目标物，目标物的反射光经反射区和第二区域(半透半反区或偏振分光区)反射。此处所说的半透半反区表示能够透射和反射的透射反射区，并不是限制其一半反射一半透射。作为优选:所述第二区域位于分光片本体的中部，所述第一区域位于分光片本体的外部；或所述第二区域位于分光片本体的外部，所述第一区域位于分光片本体的中部；或所述第一区域和第二区域分散于分光片本体上；所述半透半反区的透射率/反射率为0.2-9O此处的中部表示分光片本体的中央，外部表示分光片本体上相对于中央外围的区域。作为优选:所述半透半反区的透射率/反射率大于1，该比例的情况下能使光束透过更多。作为优选:所述分光片本体包括光学玻璃，在所述光学玻璃的第一区域上镀有全反膜，在光学玻璃的第二区域上镀有半透半反膜或偏振分光膜。本专利技术同时提供一种激光共轴测距仪，包括所述的分光片，还包括光束源、第一透镜和检测器，所述第一透镜位于分光片与目标物之间，所述光束源发出的光束经分光片的第二区域和第一透镜后形成平行光束照射至目标物，目标物反射光束经第一透镜聚拢并由第一区域和第二区域反射至检测器。其中半透半反区或偏振分光区，能够透过一部分光束也能反射一部分光束，因此在经目标物反射后的光束也可以部分地经半透半反区或偏振分光区反射到检测器上，而减少反射光的流失，使结果更准确。该测距仪不但能够实现对一般物体的共轴测量，也对远处物体、弱反射和镜面物体实现共轴测量。作为优选:所述光束源与分光片之间设置有用于将发散光聚拢的第二透镜。作为优选:所述第一透镜为透镜，第二透镜为准直透镜。作为优选:所述分光片相对于光轴倾斜设置，光轴为光束的中心线。所述分光片为以光轴为中心的椭圆形，所述分光片与光轴的夹角为30-60度。本专利技术同时提供一种分光片在光学测量系统或观察系统中的应用。光束源发出的光束经半透半反区或偏振分光区照射至目标物，目标物反射光经反射区以及光束经半透半反区或偏振分光区反射至测量位置或观察位置。其中最主要的是分光片在测量、观察系统中应用。如上所述，本专利技术的有益效果是:在光学系统中，本专利技术提供了一种新的共轴分光方式。将这种分光片和分光方式应用于测距，不但克服了非共轴系统测量中的存在的系统体积大，光路复杂、制造成本高、调整难度大的问题。即使相对于目前的共轴测距系统，它也具有系统简单、制造成本低、检测信噪比高、携带方便等优点，同时它还克服了目前共轴激光测距中存在的物体返回激光泄露造成检测盲点的问题。对同类的共轴系统测距，可检测更远处距离的物体。对弱反射和镜面物体也能进行测量。这种分光片不但可以用于激光测距本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分光片，其特征在于：包括分光片本体，所述分光片本体上具有用于反射的第一区域以及用于透光和反射的第二区域，所述第一区域为反射区，所述第二区域为半透半反区或偏振分光区，在使用时，光束源发出的光束经第二区域照射至目标物，目标物的反射光经第二区域和第一区域反射。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王治霞，
申请(专利权)人：王治霞，
类型：发明
国别省市：重庆;85