一种单源同轴多向激光测距装置及测距方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113933850A(43)申请公布日2022.01.14(21)申请号202111001280.4(22)申请日2021.08.30(71)申请人华研芯测半导体（苏州）有限公司地址215300江苏省苏州市昆山市巴城镇学院路999号1号房(72)发明人李国庆孙国梁夏长城(51)Int.Cl.G01S17/08(2006.01)G01S7/481(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种单源同轴多向激光测距装置及测距方法(57)摘要本发明公开了一种单源同轴多向激光测距装置及测距方法，该装置包括点激光光源、多个级联主轴分光镜和多个光路改变测距单元，点激光光源固定设置于主轴，且沿主轴发射激光光束；点激光光源主轴发射的激光光束经每一级联主轴分光镜皆分为第一光束和第二光束，第一光束为平行于主轴的下一级的入射光束，第二光束为与主轴垂直的本级的反射光束，第二光束进入对应的光路改变测距单元并通过光路改变测距单元在对应方向上实现对目标测距位置的距离的测量。本发明采用单光源形成主轴同轴激光，通过级联主轴分光镜形成多级复用并通过级联主轴分光镜的角度可旋转从而实现任意方向目标的测距；采用单光源节省能源损耗，同轴测量提高测量效率与精度。CN113933850ACN113933850A权利要求书1/2页1.一种单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：包括点激光光源、多个级联主轴分光镜和多个光路改变测距单元，所述点激光光源固定设置于主轴，且沿所述主轴发射激光光束；所述级联主轴分光镜位于所述点激光光源的下游，且沿所述主轴间隔设置；点激光光源主轴发射的激光光束经每一所述级联主轴分光镜皆分为两光束，且分别定义为第一光束和第二光束，所述第一光束为平行于主轴的下一级的入射光束，第二光束为与主轴垂直的本级的反射光束，且第二光束指向目标测距位置；所述光路改变测距单元在第二光束的方向的上位于对应的级联主轴分光镜的下游；所述第一光束继续进入下一级联主轴分光镜，所述第二光束进入对应的光路改变测距单元并通过光路改变测距单元在对应方向上实现对目标测距位置的距离的测量。2.根据权利要求1所述的单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：所述级联主轴分光镜是方向可旋转的45°的分光镜，每一级分光镜都产生该级的反射光束和下一级的入射光束，反射光束和入射光束垂直正交，反射光束的方向能够根据级联主轴分光镜的放置方向一同旋转。3.根据权利要求1所述的单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：每一所述光路改变测距单元皆包括单向滤光镜、测距分光镜、目标角锥反射镜、干涉角锥反射镜和干涉条纹探测器，所述单向滤光镜和所述干涉条纹探测器构成连接装置。4.根据权利要求3所述的单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：所述单向滤光镜是第二光束能够通过且反方向不能通过的单向通过式滤光镜。5.根据权利要求3所述的单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：所述测距分光镜是半反半透式45°分光镜，该级主轴反射光经所述测距分光镜分成测距透射光和干涉反射光，且测距透射光和干涉反射光垂直正交。6.根据权利要求5所述的单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：所述目标角锥反射镜和干涉角锥反射镜皆是角锥反射镜，所述角锥反射镜将激光按180°反向返回，所述目标角锥反射镜反射测距透射光，所述干涉角锥反射镜反射干涉反射光。7.根据权利要求5所述的单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：所述干涉条纹探测器是激光干涉条纹检测器，所述测距反射光和干涉反射光经所述干涉条纹探测器相互叠加形成干涉条纹，所述干涉条纹探测器通过干涉条纹精确测量位移距离，连续叠加记录位移后得到相对距离。8.根据权利要求3所述的单源同轴多向激光测距装置，其特征在于：同一级的所述级联主轴分光镜、所述单向滤光镜、所述测距分光镜、所述干涉角锥反射镜和所述干涉条纹探测器之间的位置相对固定，所述目标角锥反射镜与测距分光镜之间的位置可调。9.一种使用根据权利要求3所述的单源同轴多向激光测距装置的测距方法，其特征在于：包括：A：点激光光源主轴发射的激光光束依次经过每一所述级联主轴分光镜，经过每一所述级联主轴分光镜皆分为两光束，所述第一光束沿主轴继续进入下一级联主轴分光镜；B：所述第二光束则指向测距目标位置，进入本级由单向滤光镜、测距分光镜、目标角锥反射镜、干涉角锥反射镜和干涉条纹探测器组成的光路改变测距单元，并在干涉条纹探测器上完成相对距离的精确测量；2CN113933850A权利要求书2/2页C：同时，调整下一级联主轴分光镜的放置方向，经上一级所述级联主轴分光镜射出的第二光束在进入下一级级联主轴分光镜后重复B的过程，完成在另一方向上对相对距离的精确测量。10.一种根据权利要求9所述的单源同轴多向激光