一種雷射測距儀的單閘道光閥結構的製作方法

2023-05-19 13:19:51

專利名稱：一種雷射測距儀的單閘道光閥結構的製作方法
技術領域：
一種雷射測距儀的單閘道光閥結構技術領域[0001]本實用新型涉及一種雷射測距儀的單閘道光閥結構，尤其涉及一種可以消除系統誤差，提高儀器測量精度與可靠性的光機結構，併兼具節省製造時間及成本的設計。
背景技術：
[0002]常用的雷射測距儀為使用雷射光源發送調製光到目標上，由該目標物來反射雷射信號至一個雷射接收器。雷射測距儀計算發送調變信號與接收調變信號兩者之間的相位差，間接測量雷射在儀器與目標之間所經歷的時間差，再乘以光速即可獲得距離值。由於手持產品的體積大小的限制，常見的雷射光源一般都採用半導體雷射光源，半導體雷射光源可用電流直接驅動，將電流信號轉變成光信號。由於轉換效率的問題，在工作過程中會器件發熱，導致半導體雷射的工作點發生偏移。表現為器件反應時間的變化，則最終表現為測量距離變化。而常見的雷射接收器則為具有光電轉換效應的器件，如光電二極體，或崩潰光電二極體(avalanche photo diode簡稱APD)，尤其以崩潰光電二極體具有較好的靈敏度為佳。但崩潰光電二極體正常工作需要比較高的反向偏置電壓。而且隨工作溫度的變化，崩潰光電二極體的增益也會隨之發生變化，表現為反應時間的變化，最終也會導致測量距離的波動。[0003]為了能更好地消除上述器件的溫漂以及器件老化導致的系統誤差，一般雷射測距都設置有一個校準閘道。在發射端結合有一雙閘道光閥，(所謂雙閘道光閥是指，利用馬達旋轉或電磁閥或線圈等動作組件結合葉片，可以分別遮蔽發射閘道和校準閘道)發射閘道一般與接收間道平行，而校準間道與接收間道垂直或形成一定的角度。通過雙間道光閥的動作，雷射可分別由發射間道或者校準間道到達接收器件。[0004]由於雷射從發射閘道與校準閘道到達接收器件所經歷所有的電子原器件均相同， 唯一不同的是閘道所對應的距離。而且從發射閘道到校準閘道的切換隻需要幾十毫秒的時間，在這短暫的時間內，可以認為器件的性能基本保持一致。因此，由兩者差，可以消除系統內部任何器件所產生的誤差。[0005]雖然採用雙閘道光閥可以很容易消除系統溫漂和器件老化等因素的影響。但要雙閘道光閥實現穩定可靠地進行切換，即當選擇發射閘道時，校準閘道被遮蔽；當選擇校準閘道的時候，發射閘道會被遮蔽。能實現發射閘道與校準閘道二選一轉換的結構，但其卻有下述缺點[0006]當雙閘道光閥切換置發射閘道或是校準閘道時，必須保持狀態的穩定。目前一般的雙閘道光閥都是採用馬達或電磁閥以及線圈等來帶動一與其連接的葉片來實現閘道地切換，此方式可以很快地使葉片達到所設定的位置。然而當儀器被置於不同方位或在使用者手上晃動時，如何使葉片還能保持該位置不變，卻是比較困難的。針對此問題，目前以現有的方式採用彈簧、渦杆、齒輪以及永久磁鐵吸附等方式來實現葉片在到達指定位置之後鎖定。但實現起來其結構均比較複雜，且組裝工時比較長。其所耗費的設計成本與製造時間相當高昂，不符經濟成本。[0007]有鑑於上述缺點，可知現有測距儀的雙閘道光閥仍有不實用之處，有必要加以研發更易實現的結構方式，而獲得準確測距結果，併兼具節省製造時間及成本的光結構。實用新型內容[0008]本實用新型所要解決的主要技術問題在於，克服現有技術存在的上述缺陷，而提供一種雷射測距儀的單閘道光閥結構(所謂單閘道光閥，僅對發射閘道進行開啟或關閉， 有別於雙閘道光閥既要對發射閘道進行開啟或關閉同時也要對校準閘道進行開啟或關閉。 此單閘道光閥在開啟時，雷射經過發射閘道射向被測物件，當其關閉時，雷射直接射到其閉合的葉片上，形成漫反射，此漫反射光經過校準間道進入光接收器)，在校準間道的設計上進行優化，從而只需要遮蔽發射閘道，即可採用單閘道的光閘加以實現。因其不需要在兩種閘道之間進行切換，其可改善現有的雙閘道光閥葉片到達指定位置不能鎖定的功能不良， 致使光感件接受到的雷射不是唯一，形成幹擾，而影響相位值的計算，且過於耗費製造時間及成本的缺陷。[0009]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是[0010]一種雷射測距儀的單閘道光閥結構，包括一容置殼體及一機板，其中[0011]該容置殼體內設有相互並行的一發射間道及一接收間道，該發射間道上設單閘道光閥，且容置殼體上設有一連通發射間道與接收間道的校準間道，校準間道設有光纖或導光棒，以及機板設於容置殼體一端與發射間道、接收間道對應；[0012]藉此，機板可發送雷射光線由發射閘道經單閘道光閥組件射向目標物，再由目標物反射光線由接收閘道進入接收器，並由機板計算距離值。校準閘道相對於入射光的角度具有一定的限制，且此角度還可以根據需要進行調整。校準閘道的設計主要是可防止單閘道光閥在開啟的時候，散射到光閥邊緣的雷射由參考間道進入感光組件(也可以對出射的雷射光斑進行整形，消除邊緣多餘的雜散光)。導致感光組件接受到雷射光線不是唯一，從而導致機板運算實際距離產生誤差。當光閥關閉時，校準閘道可引導經單閘道光閥組件反射的雷射成為可信賴的內參考光。[0013]本實用新型的有益效果是，本實用新型可以消除系統誤差，提高儀器測量精度與可靠性，節省製造時間及成本。


[0014]
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0015]圖1是本實用新型容置殼體立體外觀示意圖。[0016]圖2是本實用新型容置殼體與機板組設示意圖。[0017]圖3是本實用新型剖面示意圖。[0018]圖4是本實用新型簡視圖。[0019]圖5、圖6是本實用新型第二實施例示意圖。[0020]圖7、圖8是本實用新型第三實施例示意圖。[0021]圖中標號說明[0022]1容置殼體 11發射閘道 111單閘道光閥組件[0023]12接收閘道 13校準閘道 2機板具體實施方式
[0024]本實用新型是有關於一種雷射測距儀的單閘道光閥結構，請參閱圖1至圖4所示， 其是本實用新型的主實施例，包括一容置殼體1及一機板2，其中[0025]該容置殼體1內設有相互並行的一發射閘道11及一接收閘道12，該發射閘道11 上設一單閘道光閥組件111，如圖2、圖3所示，該發射閘道11及接收閘道12貫設容置殼體 1，並相互呈並行狀(本實施例該發射閘道11為斜向形，然其亦可採用光纖實施為S形或不規則形)，且發射閘道11中段處設該單閘道光閥組件111，以及機板2設於容置殼體1 一端與發射閘道11、接收閘道12對應，因此機板2可發射雷射光線打向單閘道光閥組件111經發射間道11射往物件(機板2有連接雷射二極體以發射雷射，單間道光閥組件111可設定開啟、關閉狀態以供雷射通過或遮擋，然該些組件及原理屬現有，故不再贅述雷射的相關裝置及發射原理)；[0026]該容置殼體1上設有一連通發射閘道11與接收閘道12的校準閘道13，校準閘道設有光纖或導光棒，如圖2、圖3所示，該校準閘道13斜向設置於容置殼體1內，並銜接發射閘道11與接收閘道12，且該接收閘道可設置為消光結構、光纖及其它具有導光功能的組件，藉此機板2可發送雷射光線由發射閘道11經單閘道光閥組件111射向目標物(雷射光線會先打至單閘道光閥組件111反射由校準閘道13傳輸予機板2運算內參考光所建立的參考距離運算值)，再由目標物反射光線由接收閘道12進入，並由機板2計算距離值，而校準閘道13可防止雷射光線由單間道光閥組件111在開啟時，雷射邊緣的雜散光反射回機板 2而誤為運算，同時單閘道光閥組件關閉時，可由該校準閘道13引導經單閘道光閥組件111 反射的雷射成為可信賴的內參考光傳輸至機板2感應，並可減少外界雜閃光經過接收閘道 12影響機板2的運算結果(雷射經物件返回至接收閘道12時，校準閘道13的獨特設計會阻擋外界的雜散光，因此只有唯一的經被測物件反射雷射被機板2所感應，據以獲得精確的運算值)，故本實用新型在進行距離量測時，外界的雜散光受到校準閘道13的限制而不易由單閘道光閥組件111反射回機板2造成誤算，且雷射由物件反射進入接收閘道12時，校準閘道13可阻擋雜發射間道中的雜散光，避免雜散光被機板2接收而計算錯誤的距離值， 因此，校準閘道的設計非常重要，實現方式主要有以下途徑1、直接在校準閘道內設計消光螺紋來阻止雜散光的進入；2、採用具有導光功能的導光結構來實現；3、採用對入射光角度具有嚴格限制的光纖來達成。通過測量校準閘道距離，與測量物體距離的差，可以消除系統溫漂，以及儀器內部各種器件老化導致的測量誤差，從而提高儀器的測量精度與可靠性。[0027]圖5、圖6為本實用新型第二實施例，該單閘道光閥組件111實施為樞擺啟閉的型態，圖7、圖8為本實用新型第三實施例，該單閘道光閥組件111實施為快門啟閉型態。
權利要求1. 一種雷射測距儀的單間道光閥結構，其特徵在於，包括一容置殼體及一機板，其中 該容置殼體內設有相互並行的一發射間道及一接收間道，該發射間道上設一單間道光閥組件，且容置殼體上設有一連通發射間道與接收間道的校準間道，校準間道設有光纖或導光棒，以及機板設於容置殼體一端與發射間道、接收間道對應。
專利摘要一種雷射測距儀的單閘道光閥結構，包括一容置殼體及一機板，容置殼體內設有相互並行的一發射閘道及一接收閘道，發射閘道上設一單閘道光閥組件，容置殼體上設有一連通發射閘道與接收閘道的校準閘道，校準閘道設有光纖或導光棒，以及機板設於容置殼體一端與發射閘道、接收閘道對應；藉此，機板可發送雷射光線由發射閘道經單閘道光閥射向目標物，再由目標物反射光線由接收閘道進入，並由機板計算距離值，校準閘道可防止單閘道光閥在開啟的時候，散射到光閥邊緣的雷射由校準閘道進入感光組件。本實用新型可以消除系統誤差，提高儀器測量精度與可靠性，節省製造時間及成本。
文檔編號G01S17/48GK202256666SQ20112033337
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月7日 優先權日2011年9月7日
發明者李能焯 申請人:仲陽企業有限公司