一种集脉冲、相位一体式激光测距装置的制作方法

本发明涉及激光测距装置，尤其涉及了一种集脉冲、相位一体式激光测距装置。

背景技术：

常见的激光测距仪有测量远距离的，一般可以测到一千到两千米，甚至更远，也有测量近距离的，一般是几十米以内，也有几米以内的，激光测距仪常用的测距原理包含脉冲测距，相位测距以及三角法测距等，脉冲测距是利用发射光和接收光的传播飞行时间来计算检测距离，相位测距是利用检测发射光和反射光在空间中传播时发生的相位差来检测距离，三角法测距是利用光的几何原理，根据被测物体反射回来的光斑在感光元件上的位置来计算检测距离。在实际使用中，根据不同的应用需求选择不同的测距产品，却无法实现一个产品对远近距离的测距需求。

因此，如何提供一种集脉冲、相位一体式激光测距装置是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中的问题，提供了一种集脉冲、相位一体式激光测距装置，利用脉冲测距和相位测距相结合的方式，使产品既可以高精度测量近距离，又可以测量远距离，操作方便，使用简单。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种集脉冲、相位一体式激光测距装置，包括控制单元、脉冲驱动单元、激光发射器、激光接收器、分光棱镜、显示单元、目镜、光电转换器、运算放大器a、pin探测器、运算放大器b、双路高速比较器和脉冲计时单元，其中，所述控制单元通过所述脉冲驱动单元与所述激光发射器相连，所述激光发生器发出的一路脉冲激光经待测目标反射至所述分光棱镜，经所述分光棱镜分为两路，一路通过所述显示单元入射至所述目镜，另一路入射至所述激光接收器，所述激光接收器与所述光电转换器相连，所述光电转换器通过所述运算放大器a与所述双路高速比较器相连，将回波信号发送至所述双路高速比较器；所述激光发生器发出的另一路脉冲激光入射至所述pin探测器，所述pin探测器通过所述运算放大器b与所述双路高速比较器相连，将参考信号发送至所述双路高速比较器，所述双路高速比较器与所述脉冲计时单元相连，所述脉冲计时单元与所述控制单元相连，所述控制单元与所述显示单元相连。

优选的，还包括准直透镜，所述激光发射器发出的脉冲激光经所述准直透镜后，照射到待测目标上。

优选的，所述分光棱镜包括包括三角形棱镜一、梯形棱镜和三角形棱镜二，其中，所述三角形棱镜一与所述梯形棱镜的底部胶合连接，所述三角形棱镜二与所述梯形棱镜的侧面胶合连接。

优选的，还包括接收透镜，由待测目标反射回来的脉冲激光经接收透镜入射至所述分光棱镜。

优选的，所述接收透镜是由非球面曲面透镜与超环面透镜组合的自由曲面透镜。

优选的，还包括分频器一、分频器二和混频器，所述分频器一和所述分频器二的一端与所述控制单元相连，另一端与所述混频器相连，所述混频器与所述控制单元相连；所述分频器一和所述分频器二均与所述脉冲驱动单元相连。

本发明的有益效果在于：

本发明结构简单，使用方便，不仅可以测量远距离物体，又可测量近距离物体，实现了产品近距离高精度测量到远距离测量的一体化测量，并保证近距离物体及远距离物体的测量精度，提高测距系统的测距能力，一个产品就可以实现多种应用需求，克服以往产品测距应用需求单一的缺点，体现产品的多功能化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明的结构示意图。

图2附图为本发明的光路原理图。

图3附图为本发明接收透镜的结构原理图。

其中，图中，

1-三角形棱镜一；2-梯形棱镜；3-三角形棱镜二；4-非球面曲面透镜；5-超环面透镜；6-激光发射器；7-激光接收器；8-显示单元；9-目镜；10-准直透镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅附图1-3，本发明提供了一种集脉冲、相位一体式激光测距装置，包括控制单元、脉冲驱动单元、激光发射器6、激光接收器7、分光棱镜、显示单元8、目镜9、光电转换器、运算放大器a、pin探测器、运算放大器b、双路高速比较器和脉冲计时单元，其中，控制单元通过脉冲驱动单元与激光发射器相连，激光发生器发出的一路脉冲激光经待测目标反射至分光棱镜，经分光棱镜分为两路，一路通过显示单元入射至目镜，另一路入射至激光接收器，激光接收器与光电转换器相连，光电转换器通过运算放大器a与双路高速比较器相连，将回波信号发送至双路高速比较器；激光发生器发出的另一路脉冲激光入射至pin探测器，pin探测器通过运算放大器b与双路高速比较器相连，将参考信号发送至双路高速比较器，双路高速比较器与脉冲计时单元相连，脉冲计时单元与控制单元相连，控制单元与显示单元相连。

激光发射器发出两路激光，一路由pin探测器接收，另一路由激光接收器接收。pin探测器将接收到的光信号转化为电信号后，通过运算放大器b将参考信号输出给双路高速比较器，pin探测器用于提供计时起始信号。激光接收器将接收到的光信号通过光电转换器转化为电脉冲信号后，通过运算放大器a将携带时间或相位信息的回波信号输出给双路高速比较器，双路高速比较器将波形整形为上升沿较陡(ns级)的阶跃信号，再通过后续的脉冲计时单元测量出参考信号和回波信号对应的激光飞行时间间隔，最后将数据信息传送至控制单元，通过控制单元计算得到待测目标的距离，并通过显示单元进行显示。

本发明还包括准直透镜10，激光发射器发出的脉冲激光经准直透镜后，照射到待测目标上。

分光棱镜包括包括三角形棱镜一1、梯形棱镜2和三角形棱镜二3，其中，三角形棱镜一与梯形棱镜的底部胶合连接，三角形棱镜二与梯形棱镜的侧面胶合连接。反射回来的一路脉冲激光透过三角形棱镜一1、梯形棱镜2和三角形棱镜二3，入射至显示单元；反射回来的另一路脉冲激光通过三角形棱镜一1与梯形棱镜2的多个面的反射、透射，入射至激光接收器。

本发明还包括接收透镜，由待测目标反射回来的脉冲激光经接收透镜入射至分光棱镜。接收透镜是由非球面曲面透镜4与超环面透镜5组合的自由曲面透镜。测量远距离目标时，反射测量光以平行光入射到自由曲面组合透镜，并通过非球面曲面透镜4聚焦到激光接收器表面上，通过超环面透镜的光线不会覆盖到激光接收器的光接收面上，这样不会产生干涉。测量近距离时，反射测量光入射到自由曲面透镜，并通过超环面透镜将它们变成扇形光束覆盖到激光接收器表面上。子午面上的曲率比较小，弧矢面上的曲率比较大，所形成的立体扇形光束在激光接收器的光接收面上覆盖，从而增大了测量范围。

本发明还包括分频器一、分频器二和混频器，分频器一和分频器二的一端与控制单元相连，另一端与混频器相连，混频器与控制单元相连；分频器一和分频器二均与脉冲驱动单元相连。测量过程启动后，分频器一和分频器二产生相差固定的频率，并通过混频器产生一个内部参考信号送给控制单元中。由于测量脉冲和参考脉冲二者在光感元件上存在时间差，进而在一个采样时间内可获得具有周期重复性的脉冲序列，该信号最后被送回至控制单元进行算法计算，从而得到被测目标的距离。

本发明结构简单，使用方便，不仅可以测量远距离物体，又可测量近距离物体，实现了产品近距离高精度测量到远距离测量的一体化测量，并保证近距离物体及远距离物体的测量精度，提高测距系统的测距能力，一个产品就可以实现多种应用需求，克服以往产品测距应用需求单一的缺点，体现产品的多功能化。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。