专利名称：激光测距仪及其测距方法
技术领域：
本发明涉及一种激光测量技术领域，尤其涉及一种激光测距仪及测距方法。
背景技术：
激光测距仪是利用激光 对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时激光发射器向目标发射出一束很细的激光束，由接收光电兀件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从激光测距仪到目标的距离，光速和往返时间的乘积的一半，就是测距仪和被测量目标之间的距离。激光测距仪中，光速是不变的，测距仪是通过计时光速发射到接收的时间来计算出距离，因光速太快，测距仪内的器件的细微的温度变化和老化会对时间的测量产生误差，对激光测距仪的精度有巨大影响。
发明内容
为了克服现有技术的测距仪的精度问题，本发明提供了一种具有较高精准度的激光测距仪，减少了器件的温度变化和老化对测量距离的误差。本发明解决技术问题的技术方案是本发明在激光测距仪光路中，为了消除温度及器件老化的影响，设计一个内光路做校正，构造一种激光测距仪，包括激光发射器、窗口镜片、光路开关、接收透镜和接收光电器件，窗口镜片将光路形成内光路和外光路，光路开关对接收光电器件和激光发射器之间的内光路和外光路进行切换，光路开关为光路转换器件，可以是电子光开关、光电开关或机械开关。本发明的测距仪设计思路是，当激光发射器发射出一条激光束后，将光路分成两组，一组内光路，测内光路时，可以测到一个受器件老化及温度影响的内光路距离，测得的内光路距离包括内部器件影响产生的误差。内光路测量完成后，测量被测目标表面的外光路距离，同样，测量的外光路距离不仅有激光发射器到被测目标表面的距离，测得的外光路距离本身也有温度及老化的影响，将测得的外光路距离减去测得的内光路距离，可以得到较精准的窗口镜片到被测目标表面的距离。由激光发射器发射出一光束，光束通过前面的窗口镜片，大部分透过，利用镜片的透过率不能达到100%的特性，通常镜片的透过率只有97%，或者用透过率低的光学镜片，让不能透过的光通过镜片的角度，反射到接收光电器件上。此时光路开关到B点，只有内部光路。这时可以通过内部光路,计算出内光路距离。内光路计算完成后,开关到A点，此时内光路不能进入，外光路打开。通过激光发射器发射到外部的光线，打到外面被测目标体上，漫反射通过接收镜片聚焦，照射到接收光电器件上，这样可以接收到外部光，计算出外部光所产生的外光路距离，减去内部光产生的内光路距离即可得到从窗口镜片到被测目标之间的距离。作为本发明的一种改进，可以用不透光的反射镜片进行反射，从发射光路前取一部份光反射到接收光电器件上。相比于现有技术，本发明的激光测距仪通过内光路的设计，克服了内部器件自身的温度变化及老化对测量距离的影响，使测量距离更精准。
图I为本发明的激光测距仪的光路原理图。图2为本发明的激光测距仪的结构剖视图。
具体实施例方式为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例进一步阐明本发明的技术方案内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。结合附图2所示，本实施例的激光测距仪包括外壳I、激光发射器2与固定基座3、准直模组件4、窗口镜片5、接收透镜6、光路开关7和接收光电器件8。激光发射器和接收光电器件安装在一电路板11上，在电路板上还设有控制激光发射器的器件和接收信号处理器件，激光发射器进一步通过固定基座进行限制。在激光发射器前端的准直组件包括有发射准直镜片42和镜片固定座41，通过调节在镜片座上的准直镜片的前后，让发射的激光在这里进时集中成一条直且细的激光束，具有聚焦的作用。再通过调节准直镜片固定座的上下左右，调节发射与接收的同心度。窗口镜片5设计成与激光束倾斜成一定的角度，正好使窗口镜片反射的光到达接收光电器件8，对此需要在激光发射器与接电光电器件之间设有能通过反射光的通道，这个通道通常为一通孔9，在通孔处设有一第一光路开关71，激光发射器发射的光经窗口镜片后，部分光反射通过通孔，被接收光电器件接收，这样就形成一内光路，可以测得内光路距离。接收透镜为聚焦作用的凸透镜，在接收透镜后还安装有聚光罩10，透过窗口镜片的光射到被测量目标表面后发生漫反射，一部分光反射进入接收透镜，经接收透镜、聚光罩的聚焦，照射到接收光电器件，这部分光路为外光路，可以测得外光路距离，接收光电器件通常采用光电管。在外光路上设有第二光路开关72，跟第一光路开关配合，切换内光路和外光路的距离测量，第二光路开关72和第一光路开关71是两个独立的开关，作为对光路开关进一步的改进，光路开关还可以是单刀双掷开关，轮流通过。所述的光路开关为光路转换器件，可以选自电子光开关(喷墨气泡光开关，液晶光开关，热光效应开关，数字型光开关，干涉仪型光开关，全息光开关，液体光栅开关，声光开关，半导体光放大器开关)或机械开关(静电驱动开关，电磁驱动开关，马达驱动开关)。权利要求
1.一种激光测距仪，其特征在于该激光测距仪包括激光发射器、窗口镜片、光路开关、接收透镜和接收光电器件，其中，所述窗口镜片将接受光电部件所接收到的光路分成内光路和外光路，所述光路开关用于对接收光电器件和激光发射器之间的内光路和外光路进行切换。
2.根据权利要求I所述的激光测距仪，其特征在于所述窗口镜片与所述激光束发射的方向构成一倾斜的角度，使得所述窗口镜片反射的光束可以到达接收光电器件，在所述激光发射器与接电光电器件之间设有能通过所述窗口镜片反射光束的通道，这个通道为一通孔，在该通孔处设置第一光路开关，当该第一光路开关打开时，所述激光发射器发射的光束经窗口镜片后，部分光反射可以通过通孔，被接收光电器件接收，此为内光路。
3.根据权利要求I或2所述的激光测距仪，其特征在于所述接收透镜为聚焦作用的凸透镜，在接收透镜后还安装有聚光罩，透过窗口镜片的光射到被测量目标表面后发生漫反射，一部分光反射进入接收透镜，经接收透镜、聚光罩的聚焦，照射到接收光电器件，这部分光路为外光路。
4.根据权利要求3所述的激光测距仪，其特征在于在所述外光路上设有第二光路开关，用于跟所述第一光路开关配合，切换内光路和外光路的通过或关闭。
5.根据权利要求3所述的激光测距仪，其特征在于该激光测距仪发射器件前设有一准直模组件，准直模组件包括发射准直镜片和镜片固定座及发射器。
6.根据权利要求3所述的激光测距仪，其特征在于所述的接收光电器件包括光电管。所述的接收透镜为准直聚焦透镜。
7.根据权利要求3所述的激光测距仪，其特征在于所述的第一光路开关和第二光路开关为单刀双掷开关或两个独立的电子光开关。
8.一种激光测距方法，其特征在于在激光发射器的光路上设一窗口镜片和光路开关，将从激光发射器发射出的激光束的光路分成内光路和外光路，分别测量内光路和外光路的距离，其中内光路的距离为一个受器件老化及温度影响的距离，而外光路的距离也是一个受温度及器件老化影响的距离，将测得的外光路距离减去测得的内光路距离，可以得到较精准的窗口镜片到被测目标表面的距离。
9.根据权利要求8所述的激光测距方法，其特征在于所述内光路为，利用镜片的透过率不能达到100%的特性，让不能透过的光通过所述镜片的角度，反射到接收光电器件上，此时光路开关关闭外光路，只有内部光路可通行，计算出内光路距离；内光路计算完成后，光路开关关闭内光路，打开外光路，通过激光发射器发射到外部的光线，打到外面被测目标体上，漫反射通过接收镜片聚焦，照射到接收光电器件上，这样可以接收到外部光，计算出外部光所产生的外光路距离，将测得的外光路距离减去内部光产生的内光路距离即可得到从窗口镜片到被测目标之间的距离。
10.根据权利要求8所述的激光测距方法，其特征在于所述内光路为，从发射光路前取一部份光反射到接收光电器件上，此时光路开关关闭外光路，只有内部光路可通行，计算出内光路距离；内光路计算完成后，光路开关关闭内光路，打开外光路，通过激光发射器发射到外部的光线，打到外面被测目标体上，漫反射通过接收镜片聚焦，照射到接收光电器件上,这样可以接收到外部光,计算出外部光所产生的外光路距离,减去内部光产生的内光路距离即可得到从窗口镜片到被测目标之间的距离。
全文摘要
本发明涉及一种激光测距仪及测距方法。一种激光测距仪，其特征在于该激光测距仪包括激光发射器、窗口镜片、光路开关、接收透镜和接收光电器件，其中，所述窗口镜片将接受光电部件所接收到的光路分成内光路和外光路，所述光路开关用于对接收光电器件和激光发射器之间的内光路和外光路进行切换。激光测距方法，在激光发射器的光路上设一窗口镜片和光路开关，将从激光发射器发射出的激光束的光路分成内光路和外光路，分别测量内光路和外光路的距离，将测得的外光路距离减去测得的内光路距离，可以得到较精准的窗口镜片到被测目标表面的距离。本发明通过内光路的设计，克服了内部器件自身的温度变化及老化对测量距离的影响，使测量距离更精准。
文档编号G01C3/00GK102636151SQ201210117379
公开日2012年8月15日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者王振兴 申请人:王振兴
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