一種激光測(cè)距機(jī)的共軸收發(fā)端光路設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及測(cè)距機(jī)，具體涉及一種激光測(cè)距機(jī)使用的激光測(cè)距機(jī)的共軸收發(fā)端光路設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)激光測(cè)距系統(tǒng)的接收及發(fā)射光路大多是互相獨(dú)立的，即在發(fā)射端，激光器發(fā)出的光束通過(guò)一個(gè)透鏡系統(tǒng)準(zhǔn)直后發(fā)出，而從被測(cè)物返回的激光則是通過(guò)另一個(gè)不同的透鏡系統(tǒng)聚焦到激光測(cè)距系統(tǒng)的探測(cè)器上。在其他采用發(fā)射接收共光路的激光測(cè)距系統(tǒng)中，接收光路通過(guò)在發(fā)射光路內(nèi)外加反射鏡或透鏡、或?qū)⑼哥R挖個(gè)缺口的方式實(shí)現(xiàn)，從而以將從被測(cè)物返回的激光會(huì)聚到探測(cè)器上。
[0003]在傳統(tǒng)的激光測(cè)距系統(tǒng)中，互相獨(dú)立的發(fā)射與接收光路造成反射光與光軸不平行，從而使得距離測(cè)量不夠精準(zhǔn)。另一方面，沿原路返回系統(tǒng)的光無(wú)法被收集到，造成系統(tǒng)接收效率降低，從而導(dǎo)致系統(tǒng)損耗大、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍降低，使得系統(tǒng)測(cè)量距離變短。上述的其他發(fā)射接收共光路的激光測(cè)距系統(tǒng)雖然比傳統(tǒng)系統(tǒng)性能好，但仍然會(huì)造成一定程度的光損耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供了一種激光測(cè)距機(jī)的共光路裝置，旨在降低了傳統(tǒng)激光測(cè)距系統(tǒng)的光損耗，提升了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，從而使得距離測(cè)量更遠(yuǎn)。同時(shí)，采用本發(fā)明的激光測(cè)距系統(tǒng)能夠避免反射光與光軸不平行的問(wèn)題，使得距離測(cè)量更加精確。
[0005]需要說(shuō)明的是，本發(fā)明是基于發(fā)明人的下列發(fā)現(xiàn)而完成的:根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種激光測(cè)距機(jī)的共軸收發(fā)端光路設(shè)計(jì)方法，包括激光發(fā)射器，激光偵測(cè)器和準(zhǔn)直系統(tǒng)，還包括
[0006]偏振分光器I，所述激光發(fā)射器置于偏振分光器I的一側(cè)，所述激光偵測(cè)器置于偏振分光器I的另一側(cè)；
[0007]在偏振分光器的透射光一側(cè)和反射光一側(cè)分別各自放置有法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和鏡子，偏振分光器1、法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和鏡子共軸放置；
[0008]激光發(fā)射光路，激光器發(fā)射器發(fā)射的激光通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，分成兩束激光，所述兩束激光分別依次通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器和半波片，射入偏振分光器2，通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，匯聚成一束激光，通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)。
[0009]激光接收光路，經(jīng)被測(cè)物反射的激光通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)后，再通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，分成兩束激光，所述兩束激光分別依次通過(guò)半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器，射入偏振分光器1，通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，匯聚成一束激光，回到激光偵測(cè)器。
[0010]激光發(fā)射光路和激光接收光路為同一光路。
[0011]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例，激光測(cè)距機(jī)還可以具有如下附加的技術(shù)特征:
[0012]所述偏振分光器的透射光一側(cè)和反射光一側(cè)至少有一側(cè)鏡子的數(shù)量大于或者等于1
[0013]在激光發(fā)射光路中，激光通過(guò)半波片后的激光被法拉第旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)角度為45度。
[0014]在激光接收光路中，激光通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器后的激光被半波片旋轉(zhuǎn)角度為45度。
[0015]進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提供的激光測(cè)距機(jī)的共軸收發(fā)端光路設(shè)計(jì)方法，包括
[0016]偏振分光器I，所述激光發(fā)射器置于偏振分光器I的一側(cè)，所述激光偵測(cè)器置于偏振分光器I的另一側(cè)；
[0017]在偏振分光器的透射光一側(cè)和反射光一側(cè)分別各自放置有法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和一面鏡子，偏振分光器1、法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和鏡子共軸放置；
[0018]激光發(fā)射光路，激光器發(fā)射器發(fā)射的激光通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，分成兩束激光，所述兩束激光分別依次通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片，再通過(guò)鏡子的反射，射入偏振分光器2，通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，匯聚成一束激光，通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)；
[0019]激光接收光路，經(jīng)被測(cè)物反射的激光通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)后，再通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，分成兩束激光，所述兩束激光分別通過(guò)鏡子的反射、再依次通過(guò)半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器，射入偏振分光器I，通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，匯聚成一束激光，回到激光偵測(cè)器；
[0020]激光發(fā)射光路和激光接收光路共光路。
[0021]進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提供的一種激光測(cè)距機(jī)的共軸收發(fā)端光路設(shè)計(jì)方法，包括
[0022]偏振分光器I，所述激光發(fā)射器置于偏振分光器I的一側(cè)，所述激光偵測(cè)器置于偏振分光器I的另一側(cè)；
[0023]在偏振分光器I的透射光一側(cè)依次放置有法拉第旋轉(zhuǎn)器和半波片，法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和偏振分光器I共軸放置；
[0024]在偏振分光器I的反射光一側(cè)依次放置有法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和鏡子I和鏡子2，偏振分光器1、法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和鏡子I共軸放置；
[0025]激光發(fā)射光路，激光器發(fā)射器發(fā)射的激光通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，分成兩束激光，透射激光依次通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器和半波片，反射激光依次通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片，再依次通過(guò)鏡子I和鏡子2的反射，兩束激光射入偏振分光器2，通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，匯聚成一束激光，通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)；
[0026]激光接收光路，經(jīng)被測(cè)物反射的激光通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)后，再通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，分成兩束激光，透射激光依次通過(guò)鏡子2和鏡子I的反射后，再依次通過(guò)半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器，反射激光依次通過(guò)半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器，兩束激光，射入偏振分光器1，通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，匯聚成一束激光，到激光偵測(cè)器；
[0027]激光發(fā)射光路和激光接收光路共光路。
[0028]進(jìn)一步的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，本發(fā)明提供的一種激光測(cè)距機(jī)的共軸收發(fā)端光路設(shè)計(jì)方法，包括
[0029]偏振分光器I，所述激光發(fā)射器置于偏振分光器I的一側(cè)，所述激光偵測(cè)器置于偏振分光器I的另一側(cè)；
[0030]在偏振分光器I的透射光一側(cè)依次放置有法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和鏡子I和鏡子2，偏振分光器1、法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和鏡子I共軸放置；
[0031]在偏振分光器I的反射光一側(cè)依次放置有法拉第旋轉(zhuǎn)器和半波片，法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片和偏振分光器I共軸放置；
[0032]激光發(fā)射光路，激光器發(fā)射器發(fā)射的激光通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，分成兩束激光，透射激光依次通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器、半波片，再依次通過(guò)鏡子I和鏡子2的反射，反射激光依次通過(guò)法拉第旋轉(zhuǎn)器和半波片，兩束激光射入偏振分光器2，通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，匯聚成一束激光，通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)；
[0033]激光接收光路，經(jīng)被測(cè)物反射的激光通過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)后，再通過(guò)偏振分光器2的透射和反射，分成兩束激光，透射激光依次通過(guò)半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器，反射激光依次通過(guò)鏡子2和鏡子I的反射后，再依次通過(guò)半波片和法拉第旋轉(zhuǎn)器，兩束激光，射入偏振分光器1，通過(guò)偏振分光器I的透射和反射，匯聚成一束激光，回到激光偵測(cè)器；
[0034]激光發(fā)射光路和激光接收光路共光路。
[0035]本發(fā)明主要是通過(guò)偏振分光器、法拉第旋轉(zhuǎn)器、波片將激光測(cè)距系統(tǒng)中激光器發(fā)射的光束按照不同的偏振態(tài)分光，并使得不同偏振的光通過(guò)不同的光路。而從被測(cè)物返回的光束按照不同的偏振態(tài)通過(guò)不同的光路會(huì)聚到系統(tǒng)的探測(cè)器上。這種設(shè)計(jì)中，雖然兩個(gè)不同偏振態(tài)的光在測(cè)距系統(tǒng)內(nèi)通過(guò)不同的光路，但發(fā)射與接收的光共光路，從而避免了反射光與光軸不平行的問(wèn)題。
[0036]本發(fā)明原理如下，激光測(cè)距系統(tǒng)的發(fā)射光路如圖1所示，激光器發(fā)出激光后，先經(jīng)由偏振分光鏡I分成偏振相互垂直的兩束光，接下來(lái)，這兩束光的偏振會(huì)分別被法拉第旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)45°，再經(jīng)過(guò)半波片，使得這兩束光獲得與初始狀態(tài)垂直的偏振。因此，原本可以穿透偏振分光器I的光在離開(kāi)偏振分光器2時(shí)被反射，而原本被偏振分光器I反射的光在離開(kāi)偏振分光器2時(shí)會(huì)穿透，最終，這兩束光在偏振分光器2處重合，經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)從激光測(cè)距系統(tǒng)發(fā)出。
[0037]激光測(cè)距系統(tǒng)的接收光路如圖2所示，經(jīng)被測(cè)物反射回到激光測(cè)距系統(tǒng)的光，會(huì)先被偏振分光器2分成偏振相互垂直的兩束光，接下來(lái)，這兩束光的偏振態(tài)先被半波片旋轉(zhuǎn)45°，再經(jīng)由法拉第旋轉(zhuǎn)器變成初始的偏振。因此，原本可以穿透偏振分光器2的光在離開(kāi)偏振分光器I時(shí)仍是穿透，而原本會(huì)被偏振分光器2反射的光在離開(kāi)偏振分光器I時(shí)仍然被反射，最終，這兩束光在偏振分光器I處重合，并送到探測(cè)器中。
[0038]而現(xiàn)有技術(shù)中的其他光路系統(tǒng)，通常會(huì)采用讓激光發(fā)射器發(fā)射的激光先通過(guò)中間被挖空的鏡子，再透過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)，將激光發(fā)出測(cè)距機(jī)外如圖3所示，返回的激光經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)后，光束打到鏡子未被挖空的部分會(huì)被反射至激光探測(cè)系統(tǒng)如圖4所示，而當(dāng)光束打到鏡子被挖空出，則不會(huì)接收。未被接受的光就是接受光損耗的來(lái)源。假設(shè)透過(guò)準(zhǔn)直系統(tǒng)的光能量為A0，穿過(guò)的能量為Al，其損耗為A1/A0。
[0039]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明降低了傳統(tǒng)激光測(cè)距系統(tǒng)的光損耗，提升了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍，使得距離測(cè)量更遠(yuǎn)。同時(shí)避免了反射光與光軸不平行的問(wèn)題，使得距離測(cè)量更加精確，與其他共光路的方案相比，也無(wú)需在光路內(nèi)外加透鏡或反射鏡，在光路上不會(huì)有部分光束被損失。
[0040]本發(fā)明還利用法拉第旋轉(zhuǎn)器的非互易特性，并搭配具備互易特性的波片，使得反射光在回到偏振分光器時(shí)，是會(huì)聚到偵測(cè)器上，而非返回激光發(fā)射器中。
[0041]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0042]圖1為本發(fā)明提供的實(shí)施例1中一種激光測(cè)距機(jī)激光發(fā)射光路示意圖
[0043]圖2為本發(fā)明提供的實(shí)施例1中一種激光測(cè)距機(jī)激光接收光路示意圖
[0044]圖3為本發(fā)明現(xiàn)有激光測(cè)距機(jī)激光發(fā)射光路示意圖
[0045]圖4為本發(fā)明現(xiàn)有激光測(cè)距機(jī)激光接收光路示意圖
[0046]圖5