同轴光路机构及激光测距装置的制作方法

1.本发明涉及光学技术领域，具体涉及一种同轴光路机构及激光测距装置。


背景技术：

2.激光测距仪分为脉冲法、相位法、三角法、干涉法四种测距方法。脉冲法是一种通过直接测量激光飞行时间以求取目标距离的测量技术。与其他三种方法相比，具有超远测程、测量速度快、原理简单、匹配广泛的测试目标等优点。在相关技术中，目前的激光测距装置应用民用市场中，一般具有小型化的需求，但现有的激光测距装置进行激光发射和接收通常是采用双光轴实现，导致内部结构复杂，整体的体积较大。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种同轴光路机构，包括激光发射器、第一镜片、偏振组件、法拉第旋转器及激光接收器，所述激光发射器、第一镜片、偏振组件、法拉第旋转器位于同一光路上；
4.所述激光发射器用于发出激光束；
5.所述第一镜片用于将所述激光束进行准直调节；
6.所述偏振组件用于将准直调节的所述激光束进行偏振过滤，以输出第一偏振激光；
7.所述法拉第旋转器用于将所述第一偏振激光旋转并出射至目标物；
8.其中，当所述目标物将所述第一偏振激光反射后，所述第一偏振激光经由所述法拉第旋转器进行旋转并输出第二偏振激光至所述偏振组件，以使所述偏振组件将所述第二偏振激光进行偏转并输出至所述激光接收器。
9.优选地，所述偏振组件包括：
10.偏振片，所述偏振片设在所述第一镜片的出光方向上，用于将所述激光束偏振过滤以输出所述第一偏振激光；
11.偏振分光镜，所述偏振分光镜设在所述偏振片与所述法拉第旋转器之间，用于将所述第一偏振激光透射至所述法拉第旋转器，并将反射的所述第二偏振激光偏转输出至所述激光接收器。
12.优选地，所述第二偏振激光被所述偏振分光镜偏转的角度为90度。
13.优选地，还包括第二镜片，所述第二镜片设在所述激光接收器的入光方向，用于将所述第二偏振激光聚焦并输出至所述激光接收器。
14.优选地，所述第一镜片为准直镜片，所述第二镜片为聚焦镜片。
15.优选地，所述法拉第旋转器的出光方向上设有检偏器，所述检偏器用于检测所述第一偏振激光的偏振态。
16.优选地，所述第一偏振激光和所述第二偏振激光被所述法拉第旋转器旋转的角度为45度。
17.优选地，所述激光发射器的波长为895-915nm。
18.本发明的另一个目的在于提出一种激光测距装置，包括如上述的同轴光路机构。
19.本发明的上述方案至少包括以下有益效果：
20.本发明通过将激光发射器、第一镜片、偏振组件、法拉第旋转器设置在同一光路上，使得激光可以在同一光路中实现发射和接收，由此对目标物进行测距，使得内部结构更简单，且大大降低了整体的体积。
21.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
23.图1是本发明实施例中提供的同轴光路机构的结构示意图；
24.图2是本发明实施例中提供的激光测距装置的结构示意图；
25.附图标号说明：
26.10、激光发射器；20、第一镜片；30、偏振组件；31、偏振片；32、偏振分光镜；40、法拉第旋转器；50、激光接收器；60、检偏器；70、第二镜片；80、目标物；90、外壳。
27.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
28.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
30.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元
件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.下面参照附图详细描述本发明实施例的同轴光路机构及激光测距装置。
34.本发明实施例中提供的同轴光路机构，包括激光发射器10、第一镜片20、偏振组件30、法拉第旋转器40及激光接收器50，激光发射器10、第一镜片20、偏振组件30、法拉第旋转器40位于同一光路上；激光发射器10用于发出激光束；第一镜片20用于将激光束进行准直调节；偏振组件30用于将准直调节的激光束进行偏振过滤，以输出第一偏振激光；法拉第旋转器40用于将第一偏振激光旋转并出射至目标物80；其中，当目标物80将第一偏振激光反射后，第一偏振激光经由法拉第旋转器40进行旋转并输出第二偏振激光至偏振组件30，以使偏振组件30将第二偏振激光进行偏转并输出至激光接收器50。
35.其中，激光发射器10可以是半导体激光器等，并且激光发射器10的波长为895-915nm，例如905nm波长的激光发射器10；激光接收器50可以是雪崩二极管等，在激光发射器10发出激光束后，激光束可以通过第一镜片20进行准直调节，然后通过偏振组件30对激光束进行偏振过滤，进而输出第一偏振激光以使法拉第旋转器40将第一偏振激光旋转出射至目标物80，经由目标物80反射的第一偏振光为散射光，因此通过法拉第旋转器40沿同一光路方向将第一偏振激光进行旋转，使旋转变成第二偏振激光并输出至激光接收器50，可以理解的是，第一偏振激光可以是p光，第二偏振激光可以是s光。
36.本发明通过将激光发射器10、第一镜片20、偏振组件30、法拉第旋转器40设置在同一光路上，使得激光可以在同一光路中实现发射和接收，由此对目标物80进行测距，使得内部结构更简单，且大大降低了整体的体积。
37.具体的，偏振组件30包括偏振片31及偏振分光镜32，偏振片31设在第一镜片20的出光方向上，用于将激光束偏振过滤以输出第一偏振激光；偏振分光镜32设在偏振片31与法拉第旋转器40之间，用于将第一偏振激光透射至法拉第旋转器40，并将反射的第二偏振激光偏转输出至激光接收器50。
38.在本实施例中，第一偏振激光和第二偏振激光被法拉第旋转器40旋转的角度为45度；偏振片31是可以使光变成线偏振光的光学元件，偏振片31对入射光具有选择的作用，可使纵向振荡光(p光)或横向振荡光(s光)实现透过和阻挡的效果，通常是采用偏振膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层压而成的复合材料，利用偏振片31的性能可以提高激光发射器10的线偏振纯度；在激光发射器10发出激光束后，激光束可以通过偏振片31变为单一方向的第一偏振激光，进而提高激光束的纯度，便于减少杂散光，在将激光束进行过滤后，通过偏振分光镜32可以对第一偏振激光透射至法拉第旋转器40，以通过法拉第旋转器40将第一偏振激光旋转45度出射至目标物80进行测距，在目标物80将第一偏振激光反射后，法拉第旋转器40对第一偏振激光进行45度旋转后变为第二偏振激光，由此输出至激光接收器
50，激光接收器50将接收的光信号转为电信号则可以计算出目标物80的距离。
39.可以理解的是，在法拉第旋转器40工作时，在磁场作用下，入射光的偏振态会发生旋转，光偏振方向旋转角为φ＝fhl，式中h为磁场强度，l为法拉第材料长度，f为材料的贾尔德系数。
40.具体的，第二偏振激光被偏振分光镜32偏转的角度为90度，进一步的，还包括第二镜片70，第二镜片70设在激光接收器50的入光方向，用于将第二偏振激光聚焦并输出至激光接收器50；进一步的，第一镜片20为准直镜片，第二镜片70为聚焦镜片；进一步的，法拉第旋转器40的出光方向上设有检偏器60，检偏器60用于检测第一偏振激光的偏振态。
41.在本实施例中，由于激光发射器10出射的激光束具有很大的发散角，快轴发散角一般为50
°
，慢轴发散角一般为10
°
。通过第一镜片20采用准直镜片对激光束的发散角进行压缩，使得激光束被准直处理并输出至偏振片31，并可以使光路方向上的各个器件的尺寸能够更小，进而提高激光束经过偏振片31的透过率；在第一偏振激光被目标物80反射后，第一偏振激光经由检偏器60和法拉第旋转器40进行旋转后，可以将第二偏振激光输出至偏振分光镜32以被反射至第二镜片70，通过第二镜片70对第二偏振激光进行聚焦后则可以输出至激光接收器50上，以通过激光接收器50通过发射信号和接收信号做计算，能精准测量目标位置。
42.本发明实施例中还提出一种激光测距装置，包括如上述的同轴光路机构。其中，该激光测距装置可以是测距仪等，并且该激光测距装置可以包括外壳90，通过采用上述的同轴光路机构安装在对应的外壳90内，可以使得激光可以在同一光路中实现发射和接收，由此对目标物80进行测距，使得内部结构更简单，且大大降低了整体的体积。
43.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
44.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种同轴光路机构，其特征在于，包括激光发射器、第一镜片、偏振组件、法拉第旋转器及激光接收器，所述激光发射器、第一镜片、偏振组件、法拉第旋转器位于同一光路上；所述激光发射器用于发出激光束；所述第一镜片用于将所述激光束进行准直调节；所述偏振组件用于将准直调节的所述激光束进行偏振过滤，以输出第一偏振激光；所述法拉第旋转器用于将所述第一偏振激光旋转并出射至目标物；其中，当所述目标物将所述第一偏振激光反射后，所述第一偏振激光经由所述法拉第旋转器进行旋转并输出第二偏振激光至所述偏振组件，以使所述偏振组件将所述第二偏振激光进行偏转并输出至所述激光接收器。2.根据权利要求1所述的同轴光路机构，其特征在于，所述偏振组件包括：偏振片，所述偏振片设在所述第一镜片的出光方向上，用于将所述激光束偏振过滤以输出所述第一偏振激光；偏振分光镜，所述偏振分光镜设在所述偏振片与所述法拉第旋转器之间，用于将所述第一偏振激光透射至所述法拉第旋转器，并将反射的所述第二偏振激光偏转输出至所述激光接收器。3.根据权利要求1所述的同轴光路机构，其特征在于，所述第二偏振激光被所述偏振分光镜偏转的角度为90度。4.根据权利要求1所述的同轴光路机构，其特征在于，还包括第二镜片，所述第二镜片设在所述激光接收器的入光方向，用于将所述第二偏振激光聚焦并输出至所述激光接收器。5.根据权利要求1所述的同轴光路机构，其特征在于，所述第一镜片为准直镜片，所述第二镜片为聚焦镜片。6.根据权利要求1所述的同轴光路机构，其特征在于，所述法拉第旋转器的出光方向上设有检偏器，所述检偏器用于检测所述第一偏振激光的偏振态。7.根据权利要求1所述的同轴光路机构，其特征在于，所述第一偏振激光和所述第二偏振激光被所述法拉第旋转器旋转的角度为45度。8.根据权利要求1所述的同轴光路机构，其特征在于，所述激光发射器的波长为895-915nm。9.一种激光测距装置，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的同轴光路机构。

技术总结
本发明公开了一种同轴光路机构及激光测距装置，该同轴光路机构包括激光发射器、第一镜片、偏振组件、法拉第旋转器且位于同一光路上；激光发射器用于发出激光束；第一镜片用于将激光束进行准直调节；偏振组件用于将准直调节的激光束进行偏振过滤，以输出第一偏振激光；法拉第旋转器用于将第一偏振激光旋转并出射至目标物；其中，当目标物将第一偏振激光反射后，第一偏振激光经由法拉第旋转器进行旋转并输出第二偏振激光至偏振组件，以使偏振组件将第二偏振激光进行偏转并输出至激光接收器。本发明使得激光可以在同一光路中实现发射和接收，由此对目标物进行测距，使得内部结构更简单，且大大降低了整体的体积。且大大降低了整体的体积。且大大降低了整体的体积。


技术研发人员：陈永泽 陈晴 黄一芮
受保护的技术使用者：深圳市恒天伟焱科技股份有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/9/5