一种激光测距装置，主要包括激光器、发射透镜、接收透镜、激光接收器、参考光反/散射通路。其原理为激光器发射调制脉冲，大部分测量信号光通过发射透镜准直后发射至被测物体，接收透镜将被测物体反/散射光接收并聚焦在激光接收器上后转换为测量电信号A。小部分参考信号光同时能通过参考光反/散射通路照射在激光接收器上后转换为参考电信号B。测量电信号A和参考电信号B包含被测物体距离信息，通过对A/B信号的分析得出被测物体的距离。本发明专利技术采用发射和接收透镜中心光轴不同轴的开放式参考光反/散射通路，测量信号光和参考信号光能同时照射到激光接收器，无需光路隔离和切换，结构简单可靠、测速快、成本低。成本低。成本低。
【技术实现步骤摘要】
一种激光测距装置
[0001]本专利技术属于光电测距领域，涉及一种激光测距装置。
技术介绍
[0002]目前相位式激光测距仪主要有两种实现方法：连续波相位测距和脉冲波相位测距，其中连续波相位测距技术应用以徕卡(LEICA)为典型，脉冲波相位测距技术应用以喜利得（HILTI）为典型（专利申请号US 6917415 B2）。比较这两种技术相同点在于，均是以发射有调制信息的激光到被测物体，接收被测物体的反/散射光，最终由发射光和接收光的相位差，获取被测物体的距离信息。
[0003]如图1所示，连续波相位测距需要形成两路同频正弦信号，并利用这两路正弦信号相位差测量光传播的距离信息。两路正弦信号，其中一路来自于外光路，通常该路被称为测量信号，另外一路来自于内光路或由内部相关电路直接产生，通常该路被称为参考信号。距离信息正是由测量信号和参考信号的相位之差求得。参考信号的产生可以使用电路信号发生，而非必须使用内部光路。比如，使用电路混频器产生参考通路的相位波形或直接产生表征相位起点的触发信号，这样可以降低光路复杂性，但必须保证外光路传播的唯一路径，不能有额外的反/散射路径，否则不能形成准确的测量信号，如图5所示。
[0004]采用连续波相位法的测距过程中，信号处理器需要对测量信号和参考信号进行采样，要求测量信号通道和参考信号通道相互独立或采样时间上有先后，否则两个同频信号会混叠，导致相位差信息无法提取，从而无法计算距离信息。实现方式可以采用两个独立的信号通道或分时切换信号通道，具体包括：两个或多个发射器、两个或多个接收器、一个发射器和一个接收器并增加通道切换装置等措施实现。特别说明：一个发射器和一个接收器的连续波相位测距方案，其参考信号可以通过电磁式物理开关或液晶光阀等方式进行通道切换产生，也可以是由相关混频电路或单刀双掷开关直接产生。
[0005]脉冲波测距技术的基本原理是将脉冲发射的激光同时分成两部分，分别用于产生测量信号和参考信号（见图2），由于收发激光脉冲存在固定的频差，使得在接收波上形成了和收发信号相位相关的双峰信号，其中一个峰值为测量信号，另外一个峰值为参考信号。两个峰值的间距和脉冲激光在光路中传播的光程差相关，从而求得被测物体距离。
[0006]在测量过程中，只需要发射一次脉冲序列，就可以形成具备测量信号峰值和参考信号峰值的回波。用于产生测量信号和参考信号的脉冲激光必须同源以保证测量精度，光学和电路通道上不能隔离，否则无法形成双峰信号。
[0007]连续波相位测距要求测量信号光路和参考信号光路必须隔离或可分时切换；脉冲波相位测距要求测量信号光路和参考信号光路不能隔离。
[0008]考虑到脉冲波相位测距的要求，喜利得（HILTI）提出了一种发射和接收光轴同轴的测距方法（专利申请号 201210157923.9 图3所示），其内部参考光路通过反射镜附近散射结构散射到探测器，但这种方式由于发射和接收共用反射镜，故会造成损失部分发射光功率，进而减弱测距能力。同时来自德国的库尔特.吉格也提出了一种发射和接收光轴分离
（旁轴）的参考光路方案（专利申请号CN01814664.3，公开号CN1449501A，图4所示），该方案通过反射镜和激光接收器实现产生参考信号，并利用切换开关对参考信号和测量信号通路进行分时切换，以达到隔离参考信号和测量信号的目的。由于存在两个激光接收器一致性问题，导致其测距精度变差，生产良率低，生产成本高。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于提供一种激光测距技术，该技术通过激光接收器同时接收激光器发出的脉冲参考信号和被测物体反/散射的脉冲测量信号，提高激光测距的精度、速度和量程。在测距装置结构上，不仅实现参考信号光和测量信号光的同时接收，还要满足发射透镜和接收透镜的中心光轴不同轴。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光测距装置，其特征在于，包括装置主体、激光器、发射透镜、接收透镜、激光接收器和参考光反/散射通路；装置主体由发送腔体、接收腔体以及腔体隔离带组成，发射透镜和接收透镜分别位于发送腔体和接收腔体的前部，激光器和激光接收器分别位于发送腔体和接收腔体的后部，参考光反/散射通路位于腔体隔离带，激光器发射调制脉冲，调制脉冲中大部分光通过发射透镜准直后投射至被测物体，接收透镜将被测物体反射的光汇聚后照射到激光接收器，调制脉冲中小部分光通过参考光反/散射通路直接照射到激光接收器。
[0011]进一步的，所述的参考光反/散射通路由反/散射器、导光体/孔或开放式散射结构组成。
[0012]进一步的，所述的一种激光测距装置，只有一个激光器和一个激光接收器，且发射透镜和接收透镜的中心光轴不同轴。
[0013]进一步的，所述的激光器和激光接收器通过所述的反/散射器形成共轭成像关系，使得激光器发出的部分光线通过反/散射器后被激光接收器接收并形成脉冲参考信号。
[0014]进一步的，所述的反/散射器位于发射透镜和接收透镜之间、之上或外侧。
[0015]进一步的，所述反/散射器可以由单片、两片或多片反射器组成，如实施例5。
[0016]进一步的，所述的一种激光测距装置，将发射和接收两部分之间的隔离完全去除，激光探测器接收少量内部杂散光或漫反射光完成脉冲参考信号的接收，如实施例4。
[0017]综上所述，由于本专利技术采用了一个激光器和一个激光接收器、且发射和接收的中心光轴不同轴的方案，其明显的有益效果是：1. 与连续波相位测量方案相比，脉冲波相位测量具有测量距离远、测量速度快和测量精度高的特点。
[0018]2. 与同轴脉冲波相位测量方案相比，旁轴脉冲波相位测量方案具有能量损失少、生产简单高效，成本较低的优点。
[0019]3. 与一个激光发射器和两个激光接收器的脉冲波相位测量方案相比，发射和接收同源，保证了器件及系统性能的一致性，从而保证了测量精度、降低了系统的复杂度、降低了功耗、缩小了体积。
附图说明
[0020]图1 连续波相位测距信号原理图。
[0021]图2 脉冲波相位测距信号原理图。
[0022]图3 同轴脉冲波相位测距结构图。
[0023]图4 旁轴脉冲波相位测距示意图(双激光接收器方案)。
[0024]图5 连续波相位测距装置结构示意图。
[0025]图6 本专利技术测距装置示意图。
[0026]图7 本专利技术实施例2的测距装置示意图。
[0027]图8 本专利技术实施例3的测距装置示意图。
[0028]图9 本专利技术实施例4的测距装置示意图。
[0029]图10 本专利技术实施例5的测距装置示意图。
具体实施方式
[0030]实施例1如图6所示，一种激光测距装置，其特征在于，包括装置主体、激光器1、发射透镜2、接收透镜3、激光接收器4和参考光反/散射通路。所述装置主体由发送腔体9、接收腔体10以及腔体隔离带8组成。发射透镜2和接收透镜3分别位于发送腔体9和接收腔体10的前部，激光器1和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种激光测距装置，其特征在于，包括装置主体、激光器（1）、发射透镜（2）、接收透镜（3）、激光接收器（4）及参考光反/散射通路，装置主体由发送腔体（9）、接收腔体（10）以及腔体隔离带（8）组成，发射透镜（2）和接收透镜（3）分别位于发送腔体（9）和接收腔体（10）的前部，激光器（1）和激光接收器（4）分别位于发送腔体（9）和接收腔体（10）的后部，参考光反/散射通路位于腔体隔离带（8），激光器（1）发射调制脉冲，调制脉冲中大部分光通过发射透镜（2）准直后投射至被测物体，接收透镜（3）将被测物体反射的光汇聚后照射到激光接收器（4），调制脉冲中小部分光通过参考光反/散射通路直接照射到激光接收器（4）。2.如权利要求1所述的一种激光测距装置，其特征在于，所述参考光反/散射通路，由反/散射器（5）、导光体/孔（5＇）或开放式散射结构组成。3.如权利要求2所述的一种激光测距装置，其特征在于，所述导光体/孔（5＇），由贯穿接收和发射两部分之间隔离带的导光体或孔洞组成，激光接收器（4...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋小亮，李杨，
申请(专利权)人：成都量芯集成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。