本发明涉及一种共轴测距望远镜及其测距方法。
背景技术
测距望远镜是一种将测距系统和望远系统融合在一起的激光测距仪，使其可以集观测和测量功能于一体。测距望远镜：使用望远系统让光标对准被测物体，触发激光照射到被测物体，然后接收其信号，最后根据s＝c*t/2，c是光速、t是激光触发后与接收器接到信号的时间差。
目前测距望远镜光路包括成像光路、发射光路、接受光路三路。发射光路与接收光路可以成像光路进行组合，整体可以变成两路光。现有技术测距系统和望远系统成像通光量小，体积大，工艺多，集成安装难度大。
技术实现要素：
为了解决上述的技术问题，本发明的第一个目的是提供一种体积小，测量稳定且三路光路共轴的测距望远镜，本发明的第二个目的是提供该望远镜的测距方法。
为了实现上述第一个发明目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种共轴测距望远镜，包括望远镜主体，所述望远镜主体包括一壳体，所述壳体上设有目镜和物镜组，所述目镜和物镜组之间由目镜端朝向物镜组依次还设有偏振片、分色片和光阑，且物镜组朝向被测物体的一侧还设有四分之一波片，所述壳体内设有激光测距模块，所述激光测距模块包括红外发射器和红外接收器，所述红外发射器朝向分色片，所述红外接收器朝向偏振片，且红外接收器与偏振片之间还设有聚焦镜。
作为优选方案：所述红外发射器发射的光线与分色片成45°夹角，且在红外发射器与分色片之间还设有起偏器。
作为优选方案：所述红外接收器接收色的光线与偏振片成45°夹角，且偏振片与分色片相互平行。
作为优选方案：所述四分之一波片波片与偏振片对发射的p/s波与接收的s/p波进行分光，所述分色片对可见光波段380nm～780nm与红外905nm进行分光。
为了实现上述第二个发明目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种共轴测距望远镜的测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)、红外线发射器发出光线经过起偏器变成线偏振光p/s波，或者直接由红外线发射器发出线偏振光p/s波；线偏振光打到45度的分色片上，光线传播方向改变为90度，振动振动方向依然垂直于光线传播方向；
b)、光线经过与光线偏振方向一致的偏振片时，光线的性质不发生任何改变直接通过与光轴成45度偏振片；
c)、光线沿着光轴经过四分之一波片，第一次相位发生延迟；光线经过10～3000m的传播以后，被被测物体的反射面反射以后，传播10～3000m进入四分之一波片，第二次相位发生延迟；光线振动方向由原先的振动方向垂直光轴变成平行于光轴；
d)、振动方向平行于光轴的光线再次照射到成45度设置的偏振片时，光线不会被通过，而是90度反射进入红外接收器。
本发明将测距系统和望远系统融合在一个物镜中，对其中成像部分、发射部分、接收部分，进行分支；该系统物镜是共用的，可以最大限度增大发射与接收面积，同时保证测距望远镜小型化；使用四分之一波片、偏振片、分色片对三路分支进行光学处理；相对于技术背景，本专利成像通光量大，发射面大，接受信号强；本发明利用分色片对可见光波段与红外波段进行进行分光；利用四分之一波片与偏振片对发射红外波与接受的红外分光处理，保证每一个分支都能进行独立光学处理，最终实现光路同轴。
附图说明
图1是本发明的光路原理示意图。
图2是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1和图2所示的一种共轴测距望远镜，包括望远镜主体，所述望远镜主体包括一壳体，所述壳体上设有目镜6和物镜组2，其特征在于：所述目镜6和物镜组2之间由目镜6端朝向物镜组2依次还设有偏振片3、分色片4和光阑5，且物镜组2朝向被测物体的一侧还设有四分之一波片波片1，所述壳体内设有激光测距模块，所述激光测距模块包括红外发射器10和红外接收器9，所述红外发射器10朝向分色片4，所述红外接收器9朝向偏振片3，且红外接收器9与偏振片3之间还设有聚焦镜7。
所述红外发射器10发射的光线与分色片4成45°夹角，且在红外发射器10与分色片4之间还设有起偏器8。所述红外接收器9接收色的光线与偏振片3成45°夹角，且偏振片3与分色片4相互平行。所述四分之一波片波片1与偏振片3对发射的p/s波与接收的s/p波进行分光，所述分色片4对可见光波段380nm～780nm与红外905nm进行分光。
一种共轴测距望远镜的测距方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)、红外线发射器10发出光线经过起偏器5变成线偏振光p/s波，或者直接由红外线发射器10发出线偏振光p/s波；线偏振光打到45度的分色片4上，光线传播方向改变为90度，振动方向依然垂直于光线传播方向；
b)、光线经过与光线偏振方向一致的偏振片3时，光线的性质不发生任何改变直接通过与光轴成45度偏振片3；
c)、光线沿着光轴经过四分之一波片波片1，第一次相位发生延迟；光线经过10～3000m的传播以后，被被测物体的反射面11反射以后，传播10～3000m进入四分之一波片波片1，第二次相位发生延迟；光线振动方向由原先的振动方向垂直光轴变成平行于光轴；
d)、振动方向平行于光轴的光线再次照射到成45度设置的偏振片3时，光线不会被通过，而是90度反射进入红外接收器7。
本发明首先利通过成像光路中心靶标对远处物体进行定位，成像光路包括：图2所示物镜组、光阑、目镜(其中棱镜未标注出来，它主要起到转像作用)；然后通过发射光路对被测物体进行瞄准与照射，发射光路包括图2所示红外发射器、起偏器(如果光源是线偏振光则不需要起偏器)、分色片、偏振片、物镜组、四分之一波片；再通过接收光路接收被测物体反射的红外信号，接收光路包括2所示红外接收器、聚焦物镜、偏振片、物镜、四分之一波片；最后根据发射与接收时间差与光速计算出被测试物体的距离。
综上所述，红外发射器与起偏器组合发出p/s波，经过分色片反射，再通过偏振片、物镜组、四分之一波片出射出去；然后打到被物体的反射面上，再次经过四分之一波片之后变成s/p波，s/p波经过物镜组、偏振片、反射进入接收系统。本专利共用一个物镜组，利用偏振原理对成像光路、发射光路、接收光路进行分支，最终实现共轴系统。本发明不限于测试望远镜系统，根据不同应用环境可以用在工业测量中。
应当指出，以上实施例仅是本发明的代表性例子。本发明还可以有许多变形。凡是依据本发明的实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。