一种具有分光片的扫描式激光测距装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有分光片的扫描式激光测距装置，该装置包括激光发射单元，分光单元，激光接收单元。脉冲式激光束通过激光发射单元准直发射，经分光单元后在空间形成激光扫描面，经待测物体反射后一部分激光能量沿原光路返回，在现有的同轴激光测距技术中由于被激光发射单元遮挡而不能被接收到的这部分激光能量经过分光片，经分光片分光后被激光接收单元最大限度的接收到，因而激光接收单元接收到的激光强度得到有效提高，有利于激光测距装置测量距离和精度的改善。
【专利说明】一种具有分光片的扫描式激光测距装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及激光应用【技术领域】，具体涉及激光测距装置。
【背景技术】
[0002]激光测距技术的原理是:利用激光发射单元向待测物体发射一束经准直的激光，经待测物体漫反射后被激光接收单元接收到，在此过程中对激光在空间的传播时间进行计时，然后根据激光在空间的传播时间计算出待测物体离激光器的距离。
[0003]近年来，随着技术的发展，扫描式激光测距技术逐渐成熟。激光扫描仪广泛的用于精确测量、定位导航、安防等领域。激光扫描仪是将激光器发出的脉冲激光束通过旋转的平面反射镜发散出去以形成激光扫描面，进而测量出空间一个面上各点的距离值。
[0004]现有的激光扫描仪多采用同轴系统，即激光发射单元的发射轴与激光接收单元的接收轴相同。现有的同轴系统中由于激光发射单元遮挡住激光接收单元的中心部分，导致经待测物体反射回来中心部分的激光能量不能被激光接收单元接收到。而经待测物体反射回来的激光能量密度多以发射轴为中心向远离轴的方向呈正态分布的。因此反射回来的激光光能量密度最大位置正好被激光发射单元遮挡，导致反射回来的较大一部分激光能量不能被接收单元接收到，限制了测量距离和精度的提高。
[0005]现有的同轴扫描式激光测距装置多采用提高激光发射功率的方式来提高激光测距装置的测量距离和精度，然而激光发射功率的提高对人眼有一定程度的伤害，且生产成本也随之增大。因此提高激光发射功率不利于同轴激光测距装置的推广运用。在不提高发射功率的情况下，设计新的同轴激光测距结构使激光接收单元尽可能多的接收到被激光发射单元遮挡住的激光能量十分必要。
实用新型内容
[0006]针对现有的同轴激光测距装置存在的不足，本实用新型提供了一种具有分光片的扫描式激光测距装置，用于最大限度的使激光接收单元接收到被激光发射单元遮挡的激光能量，从而提高激光接收单元的接收能力，增大同轴激光测距装置的测量距离和精度，该装置包括:
[0007]激光发射单元，用于脉冲式激光的准直发射；
[0008]分光单元，用于将激光发射单元发射的脉冲式激光发散出去形成激光扫描面，且用于增大激光接收单元接收到的激光强度；
[0009]激光接收单元，用于脉冲式激光信号的聚焦与接收。
[0010]所述的激光发射单元包括:激光管和准直组件，所述的激光管设置在准直组件的光轴上。
[0011]所述的分光单元包括:平面反射镜、分光片和电机，所述的平面反射镜固定在电机轴上，且与激光发射单元的光轴成45度夹角，所述的分光片固定在平面反射镜上，且与平面反射镜平行，分光片的中心设置在激光发射单元的光轴上，所述的电机带动分光片和平面反射镜以一定速度旋转，电机的电机轴与激光发射单元的光轴重合。
[0012]所述的分光片用于将入射其上的激光分为透射激光和反射激光两部分。
[0013]所述的激光接收单元包括:聚焦组件和光电转换器件，所述的光电转换器件设置在聚焦组件的光轴上。
[0014]所述的激光接收单元的光轴与激光发射单元的光轴重合。
[0015]本实用新型中，激光发射单元发射的脉冲式激光经过分光片后被分为透射激光束和反射激光束两部分，透射激光束经平面反射镜反射后与反射激光束的传播方向一致，这两部分激光束经待测物体反射沿原光路返回的中心位置的激光再次经过分光片，经分光片后这两部分激光重新被分为沿发射光轴方向传播的激光和沿垂直于发射光轴方向传播的激光两部分，沿发射光轴方向传播的激光被激光发射单元遮挡而不能被激光接收单元接收至IJ，沿垂直于发射光轴方向传播的激光经平面反射镜反射后被激光接收单元接收到。相比现有的同轴激光测距装置，本实用新型具有分光片的扫描式激光测距装置不仅能够接收到激光反射单元周围的激光能量，而且通过选择安装不同透射/反射比例的分光片和调整分光片与平面反射镜的距离可最大限度的接收到原来会被激光发射单元遮挡的激光能量。因而增大了激光接收单元接收到的激光能量，提高了激光测距装置的测量距离和精度。
[0016]本实用新型中通过对激光在空间的传播时间计时和数据的转换处理得到激光测距装置与待测物体的距离。激光在空间的传播时间计时和数据的转换处理方式是行业内人员所公知的，可以通过硬件电路或程序来实现。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此附图获得其他的附图。在附图中:
[0018]图1为本实用新型一种具有分光片的扫描式激光测距装置结构图；
【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图和本实用新型具体实施例，做进一步详细说明，应理解下述【具体实施方式】仅说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
[0020]图1为本实用新型一种具有分光片的扫描式激光测距装置结构图，包括:激光发射单元101，分光单元102，激光接收单元103。激光发射单元101包括激光管和准直组件；分光单元102包括平面反射镜、分光片和电机，平面反射镜固定在电机轴上，且与激光发射单元的光轴成45度夹角，所述的分光片固定在平面反射镜上，且与平面反射镜平行，分光片的中心设置在激光发射单元的光轴上，所述电机的电机轴与激光发射单元的光轴重合；激光接收单元103包括聚焦组件和光电转换器件，光电转换器件设置于聚焦组件的焦点上。具体的讲，激光管产生的脉冲式激光经准直组件后形成准直激光束。准直激光束经分光片后被分为透射光A和反射光B两部分，这两部分激光经待测物体反射沿原光路返回的中心位置的激光再次经过分光片，经分光片后这两部分激光分别被分为沿发射光轴方向传播的激光和沿垂直于发射光轴方向传播的激光，沿发射光轴方向传播的激光被激光发射单元遮挡而不能被激光接收单元接收到，沿垂直于发射光轴方向传播的激光经平面反射镜反射后被激光接收单元接收到。聚焦组件将激光接收单元接收到的激光能量聚焦到光电转换器件上，光电转换器件将激光信号转换为电信号。通过对脉冲式激光在空间的传播时间进行计时和数据转换、处理得到待测物体与激光测距装置的距离。激光在空间的传播时间计时和数据的转换处理方式是行业内人员所公知的，可以通过硬件电路或程序来实现。
[0021]具体实施时，激光发射单元101可以由能够实现其功能的装置来实施，例如可以由激光驱动信号驱动激光管发射脉冲式激光，可由多个透镜对激光管发射的光进行准直形成脉冲式准直激光束。
[0022]具体实施时，分光单元102可以由能够实现其功能的装置来实施，例如通过步进电机带动分光片和平面反射镜旋转使脉冲式激光束在空间形成激光扫描面，通过安装不同透射/反射比例的分光片和调整分光片与平面反射镜的距离以使激光接收单元接收到的激光能量达到最大。
[0023]具体实施时，激光接收单元103可以由能够实现其功能的装置来实施，例如可以采用与激光发射单元101同轴的聚焦透镜组实现对反射回来的激光信号进行聚焦，通过光电二极管将聚焦的光信号转换为电信号。
[0024]由上述实施例可知，本实用新型中一种具有分光片的扫描式激光测距装置通过在激光的出射光路上设置分光片，对经待测物体反射沿原光路返回的中心位置的高能量密度激光进行分光，分光后的一部分激光经平面反射镜反射被激光接收单元接收到。相比现有的同轴扫描式激光测距装置，由于激光接收单元不仅能够接收到激光发射单元位置周围的激光能量，而且还能尽可能的接收到被激光发射单元遮挡的激光能量，激光接收单元接收到的激光强度大幅提高，有利于同轴扫描式激光测距装置测量距离和精度的改善。
[0025]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种具有分光片的扫描式激光测距装置，其特征在于，包括: 激光发射单元，用于脉冲式激光的准直发射； 分光单元，用于将激光发射单元发射的脉冲式激光发散出去形成激光扫描面，且用于增大激光接收单元接收到的激光强度； 激光接收单元，用于脉冲式激光信号的聚焦与接收。
2.如权利要求1所述的一种具有分光片的扫描式激光测距装置，其特征在于，所述的激光发射单元包括:激光管和准直组件，所述的激光管设置在准直组件的光轴上。
3.如权利要求1所述的一种具有分光片的扫描式激光测距装置，其特征在于，所述的分光单元包括:平面反射镜、分光片和电机，所述的平面反射镜固定在电机轴上，且与激光发射单元的光轴成45度夹角，所述的分光片固定在平面反射镜上，且与平面反射镜平行，分光片的中心设置在激光发射单元的光轴上，所述的电机带动分光片和平面反射镜以一定速度旋转，电机的电机轴与激光发射单元的光轴重合。
4.如权利要求3所述的一种具有分光片的扫描式激光测距装置，其特征在于，所述的分光片用于将入射其上的激光分为透射激光和反射激光两部分。
5.如权利要求1所述的一种具有分光片的扫描式激光测距装置，其特征在于，所述的激光接收单元包括:聚焦组件和光电转换器件，所述的光电转换器件设置在聚焦组件的光轴上。
6.如权利要求1所述的一种具有分光片的扫描式激光测距装置，其特征在于，所述的激光接收单元的光轴与激光发射单元的光轴重合。
【文档编号】G01S17/08GK204044360SQ201420422647
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月29日 优先权日:2014年7月29日
【发明者】姚飞, 邓永强, 刘一郎 申请人:武汉万集信息技术有限公司