一種用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)。激光器發(fā)射的光束經(jīng)過接收透鏡上的離軸通孔發(fā)射出去，遇到目標物后發(fā)生漫反射，通過接收透鏡收集反射光會聚到位于后焦面的探測器上；激光器發(fā)射的光束與接收透鏡軸線平行。所述接收透鏡上的離軸通孔的離軸距離h按照如下方法確定：根據(jù)選定的接收透鏡的焦距f與探測器的敏感面尺寸r，按照幾何光學(xué)原理計算最近探測距離為L時會聚光能夠覆蓋整個探測面的離軸距離h。本發(fā)明所述用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)能夠大大改善近距離測距的能力，并且有效減少占用體積，利于儀器的小型化，接收透鏡的探測能力較之前可以向近距離方向大大拓展探測范圍。
【專利說明】一種用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]激光測距儀中的探測部分為光學(xué)接收系統(tǒng)，它的光學(xué)特性直接影響到測距儀的靈敏度與精度。激光測距儀中的光學(xué)系統(tǒng)包括發(fā)射系統(tǒng)和接收系統(tǒng)，絕大部分激光測距儀中的發(fā)射和接收光學(xué)系統(tǒng)是平行光軸分布，由于非共光路的設(shè)計缺陷使得近距離測距時，發(fā)射的離軸光斑通過光學(xué)接收系統(tǒng)后的成像光點會偏離探測元件中心，使得探測信號變?nèi)跎踔翢o法獲得有效信號，從而影響測距儀的精度或無法工作。儀器的小型化是市場趨勢，影響激光測距儀尺寸的一個重要因素在于接收透鏡的尺寸，因此，近距離、小型化的測距儀的研制越來越受到關(guān)注。
[0003]目前，解決近距離激光測距的方法主要有:共光路的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計；接收透鏡切邊使接收系統(tǒng)光軸盡可能接近發(fā)射系統(tǒng)光軸。共光路方法是將光學(xué)發(fā)射與光學(xué)接收使用同一個光學(xué)系統(tǒng)，它的系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、不便于裝調(diào)，此方法往往不會被采納。接收透鏡切邊方法是將圓透鏡距軸心一定距離的位置按照軸線方向水平切掉一個弧邊(或?qū)ΨQ切掉兩個弧邊)，以便在安裝時能夠?qū)⒔邮展廨S與發(fā)射光軸盡可能近。但是此方法缺點是切邊位置不能離軸心太近，削減了接收口徑而影響遠距離的探測能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)，以解決上述激光測距儀在近距離測距時無法工作的問題，通過該結(jié)構(gòu)能夠最大限度的接近共軸情況，從而提升近距離探測的能力，并且同時可以切邊處理以減小透鏡尺寸，利于儀器的小型化。
[0005]為達到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0006]一種用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如下:激光器發(fā)射的光束經(jīng)過接收透鏡上的離軸通孔發(fā)射出去，遇到目標物后發(fā)生漫反射，通過接收透鏡收集反射光會聚到位于后焦面的探測器上；激光器發(fā)射的光束與接收透鏡軸線平行。
[0007]所述接收透鏡上的離軸通孔的離軸距離h按照如下方法確定:根據(jù)選定的接收透鏡的焦距f與探測器的敏感面尺寸r，按照幾何光學(xué)原理計算最近探測距離為L時會聚光能夠覆蓋整個探測面的離軸距離h。
[0008]所述接收透鏡上的離軸通孔的直徑按照發(fā)射激光器的光束直徑適當(dāng)選取，確保光束能順利穿過。
[0009]所述接收透鏡上與離軸通孔對稱的另一側(cè)根據(jù)最遠探測距離所需要的最小接收鏡口徑大小適當(dāng)切掉一個弧邊。
[0010]本發(fā)明所取得的有益效果為:
[0011]本發(fā)明所述用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)能夠大大改善近距離測距的能力，并且有效減少占用體積，利于儀器的小型化，接收透鏡的探測能力較之前可以向近距離方向大大拓展探測范圍。在被測波長為633nm的條件下，對于一個直徑為45.72mm、焦距為74.9mm的雙膠合透鏡(Thorlabs AC508-075-A),最近的探測距離為lm,用此方法實現(xiàn)的光學(xué)接發(fā)系統(tǒng)的近距離探測能力可以提升到0.5m，與此同時，也可以降低其占用空間，為儀器的小型化創(chuàng)造條件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為接收透鏡幾何光學(xué)原理示意圖；
[0014]圖3為接收透鏡側(cè)視圖；
[0015]圖4為接收透鏡主視圖；
[0016]圖中:1、接收透鏡；2、探測器；3、激光器；4、目標物。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明所述用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)如下:激光器3發(fā)射的光束經(jīng)過接收透鏡1上的離軸通孔發(fā)射出去，遇到目標物4后發(fā)生漫反射，通過接收透鏡1收集反射光會聚到位于后焦面的探測器2上。
[0019]上述結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法如圖2所示，首先根據(jù)選定的接收透鏡1的焦距f與探測器2的敏感面尺寸r，按照幾何光學(xué)原理計算最近探測距離為L時會聚光能夠覆蓋整個探測面的離軸距離h，R代表探測器幾何尺寸的半徑；如圖3、圖4所示，在接收透鏡1上離軸位置h處鉆通孔，直徑按照發(fā)射激光器的光束直徑適當(dāng)選取，確保光束能順利穿過，并在接收透鏡1上與通孔對稱的另一側(cè)根據(jù)最遠探測距離所需要的最小接收鏡口徑大小適當(dāng)切掉一個弧邊。
[0020]將接收透鏡1固定，在其后焦面的軸心位置放置探測器2，其上的通孔作為激光發(fā)射窗，沿著通孔軸線方向放置發(fā)射激光器3。調(diào)整發(fā)射激光束與接收透鏡1軸線平行，這樣就得到了擁有近距離探測能力為L的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)，其特征在于:其結(jié)構(gòu)如下:激光器(3)發(fā)射的光束經(jīng)過接收透鏡(1)上的離軸通孔發(fā)射出去，遇到目標物(4)后發(fā)生漫反射，通過接收透鏡(1)收集反射光會聚到位于后焦面的探測器(2)上；激光器(3)發(fā)射的光束與接收透鏡(1)軸線平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述接收透鏡(1)上的離軸通孔的離軸距離h按照如下方法確定:根據(jù)選定的接收透鏡(1)的焦距f與探測器(2)的敏感面尺寸r，按照幾何光學(xué)原理計算最近探測距離為L時會聚光能夠覆蓋整個探測面的離軸距離h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述接收透鏡(1)上的離軸通孔的直徑按照發(fā)射激光器的光束直徑適當(dāng)選取，確保光束能順利穿過。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于近距離激光測距儀的光學(xué)接發(fā)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述接收透鏡(1)上與離軸通孔對稱的另一側(cè)根據(jù)最遠探測距離所需要的最小接收鏡口徑大小適當(dāng)切掉一個弧邊。
【文檔編號】G01C3/02GK104457689SQ201310450630
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】高越, 董利軍 申請人:北京航天計量測試技術(shù)研究所, 中國運載火箭技術(shù)研究院