專利名稱：新型全站儀光學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及全站儀技術(shù)領(lǐng)域，特別是全站儀中光信號的傳播手段。
背景技術(shù)：
電子測距原理就是利用電磁波的直線傳播和波速穩(wěn)定的特性，通過測出兩點(diǎn)之間 的波傳播延遲時間進(jìn)而間接測得直線距離的過程。全站儀利用了電子測距的原理，通過激光器發(fā)射出一束激光，被反射物反方向反 射回來，反射回來的光被接收器接收，經(jīng)過計算實(shí)現(xiàn)測距光在被測實(shí)際距離通過的時間為 光在兩點(diǎn)間傳播的延遲時間減掉光在儀器內(nèi)部光路中傳播的時間。這樣就能精確地計算出 被測距離。即s = C* A t/2 ；其中S為被測距離，C為光速，At為光傳播的時間差?，F(xiàn)有的采集At的手段是采用2棵光纖分別承擔(dān)發(fā)射與接收的光線的傳播；同時 用電機(jī)帶動機(jī)械件達(dá)到內(nèi)外光路的轉(zhuǎn)換，分別計算出光傳播的總時間和光在儀器內(nèi)部傳播 的時間。這樣就要求結(jié)構(gòu)設(shè)計中要留有足夠的空間以便光路設(shè)計中能夠完成發(fā)射光路和接 收光路的互不干擾(否則會引起測量精度的不穩(wěn)定性)。全站儀的設(shè)計中關(guān)鍵技術(shù)也就是 如何減少各光路中的竄擾來提高儀器的測量精度?，F(xiàn)有的光路中主要由分劃板I、發(fā)光管II、發(fā)射光纖III、調(diào)焦鏡組IV、分光棱鏡V、 物鏡組VI、接收光纖VII、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡VIII組成。即在普通的望遠(yuǎn)系統(tǒng)的光路中(主要 為分劃板I、調(diào)焦鏡組IV、物鏡組VI)增加了測距部分的光路(主要由發(fā)光管II、發(fā)射光纖 III、分光棱鏡V、接收光纖VII、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡VIII構(gòu)成)。在此光路中分光棱鏡的作用是 對發(fā)射和接收光路進(jìn)行分離。但是，分光棱鏡的加工難度較大，它對鏡片角度的要求相當(dāng)嚴(yán) 格，并且對于裝配的要求也較嚴(yán)，不但增加了勞動強(qiáng)度，也增加了難度。使用時，發(fā)光管發(fā)出 的光經(jīng)分光棱鏡的其中一個耳部發(fā)射出去，經(jīng)外界物體反射回到分光棱鏡，之后又從分光 棱鏡的另一端的耳部傳出，被光纖接收后發(fā)送到微處理器中。因發(fā)射出去的光和回來的反 射光都經(jīng)過同一個棱鏡，很容易造成光路之間光竄擾。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中避免不了的光路竄擾問題，提高測量精度，本實(shí)用新型提供 一款新型全站儀光學(xué)系統(tǒng)，即使用已經(jīng)成熟的分叉光纖技術(shù)用在光路設(shè)計中達(dá)到光路之間 的隔離，以獲得比較純凈的測量信號。新型全站儀光學(xué)系統(tǒng)，包括分劃板、調(diào)焦鏡組、發(fā)光管、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡、物鏡組，其 特征在于，還包括分光鏡、反光鏡，柱面反光鏡和分叉光纖；其中，分劃板、調(diào)焦鏡組、分光 鏡、物鏡組處在同一光軸上，調(diào)焦鏡在分劃板和物鏡組組之間，分光鏡處于物鏡組和調(diào)焦鏡 組之間，反光鏡放在發(fā)光管和柱面反光鏡光路的交點(diǎn)上，主要作用就是將發(fā)光管的光束旋 轉(zhuǎn)90°，調(diào)整反光鏡的角度即可將發(fā)光管發(fā)射的光反射到柱面反光鏡上，柱面反光鏡處于 分光鏡和物鏡組之間，發(fā)光管、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡、反光鏡處于同一光軸上，內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡設(shè)置 于發(fā)光管的前面，分叉光纖的一端與內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡連接，另一端與柱面反光鏡連接。[0008]在此光路設(shè)計中，整個光路比較精簡，設(shè)計要求使用空間較小，同時光路裝配中需 要加以調(diào)整的工作量降低，由機(jī)械結(jié)構(gòu)完全滿足整個光路的位置要求。降低了光學(xué)鏡片加 工的難度。本實(shí)用新型根據(jù)全站儀的結(jié)構(gòu)和空間，重新設(shè)計光路系統(tǒng)，取消了原來的分光棱 鏡，取代它的是一塊柱面反光鏡和一塊近乎平板玻璃的分光鏡，用一顆光纖分別滿足整個 光路的接收，由于光纖是柔性的，可以彎轉(zhuǎn)，大大節(jié)省了設(shè)計空間，使儀器越來越輕巧。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是由于采用了一棵光纖阻擋了大部分 的外界雜散光，使接收的信號純凈度大大增加，從而提高了測量精度。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1為分劃板、2為調(diào)焦鏡組、3為發(fā)光管、4 為內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡、5為分光鏡、6為反光鏡、7為物鏡組、8為柱面反光鏡、9為分叉光纖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為分劃板，II發(fā)光管，III為發(fā)射光纖，IV為 調(diào)焦鏡組，V為分光棱鏡、VI為物鏡組、VII為接收光纖、VIII為內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡。
具體實(shí)施方式
參見附圖1，新型全站儀光學(xué)系統(tǒng)，包括分劃板1、調(diào)焦鏡組2、發(fā)光管3、內(nèi)光路轉(zhuǎn) 像鏡4、物鏡組7、其特征在于，還包括分光鏡5、反光鏡6，柱面反光鏡8、分叉光纖9 ；其中， 分劃板1、調(diào)焦鏡組2、分光鏡5、物鏡組7處在同一光軸上，調(diào)焦鏡在分劃板和物鏡組組之 間，起到不同距離的物體成像進(jìn)行焦距的變化；分光鏡5處于物鏡組和調(diào)焦鏡組之間，進(jìn)行 測距光束的分離；反光鏡6放在發(fā)光管3和柱面反光鏡8光路的交點(diǎn)上，主要作用就是將發(fā) 光管的光束旋轉(zhuǎn)90°，調(diào)整反光鏡的角度即可將發(fā)光管發(fā)射的光反射到柱面反光鏡8上， 經(jīng)柱面反光鏡發(fā)送出去。柱面反光鏡8應(yīng)處于分光鏡5和物鏡組7之間，將發(fā)送出去的光 直接經(jīng)物鏡組后發(fā)送出去；經(jīng)外界反射回來后傳送到分光鏡5上面，經(jīng)鏡片鍍層全反射后 通過柱面反光鏡6被處于反光鏡6光軸90°位置上的分叉光纖9其中的一個分支接收；接 到微處理器的指令后，內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡4設(shè)置于發(fā)光管3的前面，由分叉光纖9的另一個分支 接收內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡發(fā)送來的光。發(fā)光管3、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡4、反光鏡6處于同一光軸上，分叉 光纖9的一端與內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡4連接，另一端與柱面反光鏡8連接。所述的發(fā)光管3是激光發(fā)射管。工作原理發(fā)光管3發(fā)出光后經(jīng)反光鏡6反射到柱面反光鏡8上(此處的安裝尺 寸可以由機(jī)械件直接保證)。遇到外界反射物體，反射回來的光束經(jīng)分光鏡5全反射到柱面 反光鏡8的另一個傾斜面，被分叉光纖9的一個分支接收到，分叉光纖將接收到的這一信號 傳輸?shù)絻x器的微處理器中，這一過程所經(jīng)歷的時間為被測物與儀器之間的總時間，然后微 處理器控制電機(jī)帶動內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡4擋住發(fā)光管發(fā)射出去的光，此時光經(jīng)過內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡 4直接被分叉光纖的另一個分支接收，然后同樣被傳送到微處理器中，這一過程所經(jīng)歷的時 間為光在儀器內(nèi)部傳播的時間。根據(jù)這兩個時間差A(yù)t就可以計算出兩點(diǎn)之間的距離。這種新的光路設(shè)計首先將發(fā)射和接收的兩路信號完全隔離，互相之間不會產(chǎn)生竄 擾，從而提高儀器的測量精度。另外新的光學(xué)零件加工簡單，降低了光學(xué)零件的加工難度， 從而間接的提高了儀器的質(zhì)量。
權(quán)利要求新型全站儀光學(xué)系統(tǒng)，包括分劃板、調(diào)焦鏡組、發(fā)光管、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡、物鏡組，其特征在于，還包括分光鏡、反光鏡，柱面反光鏡和分叉光纖；其中，分劃板、調(diào)焦鏡組、分光鏡、物鏡組處在同一光軸上，調(diào)焦鏡在分劃板和物鏡組組之間，分光鏡處于物鏡組和調(diào)焦鏡組之間，反光鏡放在發(fā)光管和柱面反光鏡光路的交點(diǎn)上，調(diào)整反光鏡的角度即可將發(fā)光管發(fā)射的光反射到柱面反光鏡上，柱面反光鏡處于分光鏡和物鏡組之間，發(fā)光管、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡、反光鏡處于同一光軸上，內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡設(shè)置于發(fā)光管的前面，分叉光纖的一端與內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡連接，另一端與柱面反光鏡連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型全站儀光學(xué)系統(tǒng)，其特征在于，所述的發(fā)光管是激光發(fā) 射管。
專利摘要新型全站儀光學(xué)系統(tǒng)，包括分劃板、調(diào)焦鏡組、發(fā)光管、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡、物鏡組，還包括分光鏡、反光鏡，柱面反光鏡和分叉光纖；其中，分劃板、調(diào)焦鏡組、分光鏡、物鏡組處在同一光軸上，調(diào)焦鏡在分劃板和物鏡組組之間，分光鏡處于物鏡組和調(diào)焦鏡組之間，反光鏡放在發(fā)光管和柱面反光鏡光路的交點(diǎn)上，調(diào)整反光鏡的角度即可將發(fā)光管發(fā)射的光反射到柱面反光鏡上，柱面反光鏡處于分光鏡和物鏡組之間，發(fā)光管、內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡、反光鏡處于同一光軸上，內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡設(shè)置于發(fā)光管的前面，分叉光纖的一端與內(nèi)光路轉(zhuǎn)像鏡連接，另一端與柱面反光鏡連接。
文檔編號G02B7/182GK201562068SQ20092025202
公開日2010年8月25日 申請日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者王靜梅, 計國安 申請人:天津歐波精密儀器股份有限公司