專利名稱：同軸光電測距儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種同軸光電測距儀，其中在光發(fā)送側(cè)，有同軸放置的，用于通過物鏡來傳輸或發(fā)送光束的光學(xué)器件，該物鏡構(gòu)成一個準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)，即望遠光學(xué)系統(tǒng)，在光接收側(cè)，有同軸裝配的光學(xué)器件用于接收通過物鏡入射來的光線，光發(fā)送側(cè)和光接收側(cè)的光學(xué)器件都是光電測距儀的組成部分。
一個傳統(tǒng)的光電測距儀具有如下結(jié)構(gòu)。即，來自光源的調(diào)制光通過光發(fā)送側(cè)的光學(xué)器件被發(fā)送出去，該調(diào)制光由目標(biāo)反射，通過光接收側(cè)的光學(xué)器件由探測器接收被反射的光得到的接收信號和由光源得到的參考信號之間的相位差可以測得，利用這個相位差，就可以計算出到目標(biāo)的距離。然而，如果使用角棱鏡即角反射鏡來反射高度平行的發(fā)送光，發(fā)送光和反射后接收的光束就會完全重疊。結(jié)果可能出現(xiàn)接收光無法到達接收側(cè)的光學(xué)器件的情況，從而也就無法測量距離了。對于這類問題的解決方案，有一種已知的光電測距儀，例如日本公布的未審查的專利申請No.319687/1992中，其發(fā)送光光束安置在離開物鏡的光軸方向處，使發(fā)送光與接收光的光路保持平行，從而不再可能相互重疊。
上述傳統(tǒng)的光電測距儀中，其發(fā)送光與接收光的光路，不會相互重疊，它有下列缺點。即當(dāng)光電測距儀正對著反射對象放置時，并且相應(yīng)地物鏡光軸和反射對象的中軸線相互嚴(yán)格重合，發(fā)送光和接收光的光路可以相對地定位在這條軸線兩側(cè)。但是，當(dāng)光電測距儀與反射對象并非精確相互正對時，發(fā)送光和接收光的光路之間有時就可能重疊，導(dǎo)致無法測出距離。
此外，如果使用反光板而不是角棱鏡作為反射對象，那么被反射后的接收光就會在一定程度上發(fā)生色散。這樣看來，利用發(fā)送光和接收光的完全重疊進行距離測量似乎就成為可能。但是，由于發(fā)送光光束是離開物鏡光軸的，所以如果反光板發(fā)生傾斜，有時就會在校準(zhǔn)點，它是反射板和光軸的交點，與發(fā)送光的反射點之間出現(xiàn)一個縱方向(即前后方向)上的位置偏差。這種偏差在測量時就會成為錯誤。
考慮到上面這些不足，本發(fā)明的目的是提供一種同軸光電測距儀。這種測量儀，既有測量能力，又無測量誤差。
為了達到上述及其他目的，本發(fā)明提供了一種同軸光電測距儀，包括在光發(fā)送側(cè)位于物鏡后的光學(xué)器件，使得由光發(fā)送部件發(fā)出的光被在物鏡的光軸附近放置的第一反射面反射，反射后的光被當(dāng)作發(fā)送光，射向在物鏡前面放置的反射對象；在光接收側(cè)安裝的光學(xué)器件，使被反射對象反射后的接收光可以被位于第一反射面背后的第二反射面反射至位于光軸側(cè)面的光接收部件；其中上述第一反射面如此放置，為的是使光軸被定位在發(fā)送光的光束中；還有，在光發(fā)送側(cè)的光學(xué)器件還包括變換器件，它使發(fā)送光光束橫截面的形狀變成非點對稱的形狀。
最好是，光發(fā)送側(cè)的光學(xué)器件由第一棱鏡形成，而光接收側(cè)的光學(xué)器件由第二棱鏡形成。第一反射面由第一棱鏡的斜面形成，通過讓光通過第一棱鏡來傳送光束，并且第二反射面由該斜面的背面形成。
第二反射面也可以由第一棱鏡的斜面形成，而第一反射面由第一棱鏡的背面形成。
最好是變換器件由一個中央有開口的光圈板構(gòu)成，該開口允許由光發(fā)送部件發(fā)送的光通過。
光圈板的開口形狀可以是梯形、三角形、星形或水滴形。
變換器件也可以由具有諸如梯形和三角形等相對簡單形狀的反射面的反射面部件構(gòu)成。
如果使用角棱鏡作為反射對象，那么發(fā)送光與接收光的光束橫截面就會構(gòu)成點對稱的關(guān)系。所以，使發(fā)送光光束橫截面成為非點對稱形狀，即使發(fā)送光和接收光光路相互重合，發(fā)送光與接收光的光束也不會相互完全重疊。事實上，總有一部分接收光可以通過光接收側(cè)的光學(xué)器件到達光接收部件。更進一步講，如果光軸被定位在發(fā)送光光束中，那么，即使在用反光板作為反射對象的情況下，也不會因為反光板的傾斜而產(chǎn)生錯誤，因為校準(zhǔn)位置與發(fā)送光的反射位置相一致。
將下面有關(guān)本發(fā)明的詳細介紹和有關(guān)附圖互相參照，就會很容易地理解本發(fā)明的上述和其他目的和優(yōu)點，附圖中

圖1是本發(fā)明的一個實施例的結(jié)構(gòu)部件示意圖。
圖2是棱鏡具體形狀示意圖。
圖3是發(fā)送光與接收光相互部分重疊的情況下的示意圖。
圖4是本發(fā)明第二個實施例的棱鏡具體形狀示意圖。
圖5是本發(fā)明第三個實施例的棱鏡具體形狀示意圖。
參見圖1和圖2，參考標(biāo)號1表示一個物鏡。在物鏡1的后面(圖1中向右為后方)，物鏡1的光軸C上，提供了一個目鏡2和聚焦透鏡(focal lens)3，聚焦透鏡3位于物鏡1和焦面板8之間，焦面板8位于目鏡2的前方(圖1中向左為前方)。這樣安排的結(jié)構(gòu)，就由物鏡1，目鏡2，聚焦透鏡3和焦面板8共同構(gòu)成了一個望遠鏡，使得在物鏡1與焦面板8中心連線(即光軸C)的延長線上的任意一點都是準(zhǔn)直的。另外，在物鏡1的后面還提供一個盤狀的(圓盤形)透明的棱鏡支承板4。在棱鏡支承板4的后表面粘附著第一棱鏡5，而第二棱鏡6又粘附在第一棱鏡5上。在棱鏡5、6與聚焦透鏡3之間，放置著一個圓盤形的分光鏡7。分光鏡7可以透過由光發(fā)射部件52發(fā)出的光中的可見光，但有選擇地反射某種光波，關(guān)于光發(fā)射部件52，下文再介紹。
第一棱鏡5具有一個斜的反射面5a。反射面5a位于該棱鏡的內(nèi)側(cè)，并且被光軸C穿過。在反射面5a的下面是光發(fā)射部件52。光發(fā)射部件52與反射面5a通過反光鏡51在光學(xué)方式上相對。在光發(fā)射部件52與反光鏡51之間，放置了一個光圈板53，光圈板53的上面有一個梯形開口54。這樣，由光發(fā)射部件52發(fā)出的光，部分通過梯形開口54，被反光鏡51反射到反射面5a上，然后，再由第一棱鏡5的反射面5a反射，形成發(fā)送光Pa，它通過物鏡1，向角棱鏡R射去，角棱鏡R放置在物鏡1的前方。發(fā)送光Pa光束的橫截面形狀為梯形，與上文描述的梯形開口54的形狀相似，同時，光軸C被定位在發(fā)送光Pa光束中。
第二棱鏡6，也有一個斜的反射面6a，反射面6a是第二棱鏡6的外表面。從角棱鏡R反射的接收光Pb由分光鏡7反射，并且進一步由反射面6a反射。接收光Pb被這樣安排使它被反射面6a反射后入射到光接收部件61上。
順便提一句，如果如上所述，用角棱鏡R作反射對象，那么，發(fā)送光Pa與接收光Pb光束橫截面形狀相互之間是點對稱的關(guān)系。在這個實施例中，因為發(fā)送光Pa光束的橫截面形狀為梯形，所以接收光Pb光束的橫截面形狀為倒梯形，即上下左右都分別翻轉(zhuǎn)了。另一方面，如果光軸C與角棱鏡R的中軸線相重合，并且發(fā)送光Pa被角棱鏡R的中央部分反射，那么發(fā)送光Pa與接收光Pb的光路就相互重合了。事實上，由于梯形是非點對稱圖形，所以，如圖3所示，無論發(fā)送光Pa與接收光Pb以何種方式相互重疊，接收光Pb總有與發(fā)送光Pa不發(fā)生重疊的一部分Pr肯定能到達分光鏡7，進而被反射面6a反射，所以接收光Pb的一部分就成了光接收部件61的入射光。
在上述實施例中，第二棱鏡6是粘附在第一棱鏡5上的。實際上，下述的結(jié)構(gòu)也可以使用。即，如圖4所示，僅使用第一棱鏡5，并且用形成反射面5a的斜面的外表面作為反射面5b，接收光Pb或它的一部分Pr被從反射面5b反射，而不是從上述的反射面6a反射，這樣，接收光Pb或它的一部分Pr就成為光接收部件61的入射光。
還有，下述結(jié)構(gòu)也同樣可以使用。即，如圖5所示，棱鏡支承板4被內(nèi)外顛倒了一下，所以棱鏡5就被放置在物鏡1那側(cè)了。這樣，由反光鏡51反射的傳輸光被棱鏡5的外表面，即反射面5b反射，形成發(fā)送光Pa。由分光鏡7反射的接收光被棱鏡5的內(nèi)表面，即反射面5a反射，從而成為光接收部件61的入射光。
在上述的每個實施例中，發(fā)送光Pa光束的橫截面形狀是梯形。實際上，只要是非點對稱形狀，除梯形外的其它形狀也是可以的；例如三角形、五邊形、星形或水滴形。如果上述形狀是諸如梯形或三角形之類比較簡單的形狀，那么可以省略光圈板53；而將反射面5a(圖5中是5b)的形狀做成梯形或三角形，以使發(fā)送光Pa的光束橫截面形狀是三角形或梯形。
由于本發(fā)明具有如上所述的結(jié)構(gòu)，所以，即使使用角棱鏡作為反射對象，距離也能夠測量。從而，利用本發(fā)明，距離總是可測的。更進一步講，由于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)使物鏡光軸定位在發(fā)送光的光束中，所以，即使使用反光板作為反射對象，并且反光板發(fā)生傾斜，也不會出現(xiàn)測量錯誤。
現(xiàn)在，可以很容易地看出上述光電測距儀達到了設(shè)計目的，并且具有廣泛的商業(yè)實用性。值得注意的是，上文敘述的本發(fā)明的特例只是作為代表而已，在本發(fā)明的范圍內(nèi)一定程度上的改動對熟悉技術(shù)的人來說是顯而易見的。
相應(yīng)地，請參考后續(xù)的權(quán)利要求，以確定本發(fā)明的全部范圍。
權(quán)利要求
1.一種同軸光電測距儀，包括在光發(fā)送側(cè)的光學(xué)器件，其中來自光發(fā)送部件(52)的光由第一反射面(5a)反射，該第一反射面(5a)位于物鏡(1)和聚焦透鏡(3)之間并且鄰近所述物鏡(1)的光軸(C)，從而把發(fā)送光(Pa)射到位于所述物鏡(1)前方的反射部件(R)上；在光接收側(cè)的光學(xué)器件，其中由所述反射部件(R)反射的接收光(Pb)被第二反射面(6a)反射，該第二反射面(6a)放在所述第一反射面(5a)之后并且位于分光鏡(7)和光接收部件(61)之間的光路上；其中所述第一反射面(5a)被這樣放置，使所述光軸(C)位于所述發(fā)送光(Pa)的光通量中；并且其中所述在光發(fā)送側(cè)的光學(xué)器件進一步包括變換器件，用于把所述發(fā)送光(Pa)的所述光通量的截面交換成非點對稱形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的同軸光電測距儀，其中所述第一反射面(5a)被形成在第一棱鏡(5)中，并且位于所述分光鏡(7)和所述光接收部件(61)之間的所述第二反射面(6a)被形成在第二棱鏡(6)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的同軸光電測距儀，其中所述第一反射面由第一棱鏡(5)的一個斜面構(gòu)成，通過讓光穿過所述第一棱鏡(5)來傳送光，并且其中所述第二反射面是用所述斜面(5a)的背面(5b)構(gòu)成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的同軸光電測距儀，其中所述第二反射面是用第一棱鏡的一個斜面構(gòu)成的，并且其中所述第一反射面是用所述第一棱鏡的背面構(gòu)成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項的同軸光電測距儀，其中所述變換器件由一個具有用于通過來自所述光發(fā)射部件(52)的光束的一個開口的光圈板(54)構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的同軸光電測距儀，其中所述開口是梯形、三角形、五邊形、星形或水滴形的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至4任意一項的同軸光電測距儀，其中所述變換器件由具有像梯形和三角形這樣的相對簡單形狀的反射面部件構(gòu)成。
全文摘要
一種同軸光電測距儀，在光發(fā)送側(cè)，有位于物鏡(1)后面的光學(xué)部件，使來自光發(fā)射部件(52)的光束被在物鏡(1)的光軸(C)附近放置的第一反射面反射。在光接收側(cè)的光學(xué)部件被裝配成使來自反射對象(R)的接收光(Pb)被位于第一反射面后面的第二反射面反射至位于光軸(C)側(cè)面的光接收部件(61)。利中央有一個開口的光圈板(54)，使得從光發(fā)射部件(52)發(fā)出的光通過光圈板(54)，從而使發(fā)送光(Pa)光束橫截面為非點對稱形狀。
文檔編號G01S17/00GK1140833SQ96108139
公開日1997年1月22日 申請日期1996年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月19日
發(fā)明者阿部滿孝 申請人:株式會社索佳