激光测距透镜、激光透镜安装治具以及激光测距装置

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及一种激光测距透镜、激光透镜安装治具以及激光测距装置。

背景技术

激光测距仪是利用激光对目标的距离进行准确测定的仪器。激光测距仪在工作时向目标射出一束很细的激光，由光电元件接收目标反射的激光束，计时器测定激光束从发射到接收的时间，计算出从观测者到目标的距离。

然而，传统的激光测距仪是将发射透镜和接收透镜分开制造和组装，导致制造组装的步骤繁杂，从而导致生产成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种有效降低生产成本的激光测距透镜、激光透镜安装治具以及激光测距装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种激光测距透镜，所述激光测距透镜包括一体成型的发射透镜部以及接收透镜部，所述发射透镜部用于与激光发射器对应设置，所述接收透镜部用于与激光接收器对应设置，所述发射透镜部与所述接收透镜部之间形成有支撑凹槽，所述支撑凹槽用于收容激光透镜安装治具的挡光支撑柱的部分。

在其中一个实施例中，所述发射透镜部以及所述接收透镜部均具有透镜凸面，所述发射透镜部的透镜凸面朝向所述激光发射器凸出，所述接收透镜部的透镜凸面朝向所述激光接收器凸出。

在其中一个实施例中，所述发射透镜部的厚度与所述接收透镜部的厚度相等，且所述发射透镜部的厚度为1mm至2.56mm。

在其中一个实施例中，所述发射透镜部的焦距与所述接收透镜部的焦距相等，且所述发射透镜部的焦距为4.5mm至5.5mm。

在其中一个实施例中，所述发射透镜部的曲率半径与所述接收透镜部的曲率半径相等，且所述发射透镜部的曲率半径为2.8mm至3.4mm。

一种激光透镜安装治具，包括：透镜安装座以及激光测距件；所述透镜安装座包括相互连接的底座、安装支架以及挡光支撑柱，所述底座开设有安装槽，所述安装支架的至少部分设置于所述安装槽内，所述安装支架开设有容纳槽，所述容纳槽用于收容发射透镜部的至少部分以及接收透镜部的至少部分，所述挡光支撑柱设置于所述安装槽内，所述挡光支撑柱的部分用于卡设于激光测距透镜的支撑凹槽内，并分隔通过所述发射透镜部以及所述接收透镜部的光线；所述激光测距件包括激光测距主板、激光发射器以及光线接收器，所述激光测距主板与所述底座连接，所述激光发射器以及所述光线接收器均设置于所述激光测距主板上，所述底座开设有与所述容纳槽连通的第一通孔以及第二通孔，所述第一通孔分别与所述激光发射器以及所述发射透镜部对应设置，所述第二通孔分别与所述光线接收器以及所述接收透镜部对应设置。

在其中一个实施例中，所述激光发射器与所述发射透镜部之间的间距等于所述光线接收器与所述接收透镜部之间的间距，所述激光发射器与所述发射透镜部之间的间距为4.5mm至5.4mm。

在其中一个实施例中，所述底座开设有与所述容纳槽以及所述第一通孔均连通的第一光阑收容孔，所述底座还开设有与所述容纳槽以及所述第二通孔均连通的第二光阑收容孔，所述第一光阑收容孔以及所述第二光阑收容孔分别用于收容光阑。

在其中一个实施例中，所述底座还开设有与所述第一通孔以及所述第二通孔均连通的后盖避位槽，所述激光测距主板的部分位于所述后盖避位槽内，所述后盖避位槽用于卡接与所述激光测距主板抵接的后盖。

一种激光测距装置，包括上述任一实施例所述的激光测距透镜以及上述任一实施例所述的激光透镜安装治具，所述激光测距透镜安装于所述激光透镜安装治具上。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

激光测距透镜采用一体成型工艺，将发射透镜部和接收透镜部融合呈一个整体，便于将激光测距透镜的发射透镜部和接收透镜部一次性安装于激光透镜安装治具上，避免了发射透镜部和接收透镜部的分开制造和安装，有效地简化了制造组装难度，从而有效地降低了生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为一实施例中激光测距透镜的示意图；

图2为一实施例中激光透镜安装治具的示意图；

图3为图2所示激光透镜安装治具沿A-A方向的剖视图；

图4为图3所示剖视图在A1处的放大示意图；

图5为一实施例中激光测距装置的示意图；

图6至图8为本申请实施例一激光测距装置在与被测物距离激光发射器7m时的辐照度图、强度切片图以及对应的激光测距透镜；

图9至图11为本申请实施例二激光测距装置在与被测物距离激光发射器7m时的辐照度图、强度切片图以及对应的激光测距透镜；

图12至图14为本申请实施例三激光测距装置在与被测物距离激光发射器7m时的辐照度图、强度切片图以及对应的激光测距透镜；

图15至图17为本申请实施例四激光测距装置在与被测物距离激光发射器7m时的辐照度图、强度切片图以及对应的激光测距透镜。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型涉及一种激光测距装置，所述激光测距装置包括激光测距透镜以激光透镜安装治具，所述激光测距透镜安装于所述激光透镜安装治具上。在其中一个实施例中，所述激光测距透镜包括一体成型的发射透镜部以及接收透镜部，所述发射透镜部用于与激光发射器对应设置，所述接收透镜部用于与激光接收器对应设置，所述发射透镜部与所述接收透镜部之间形成有支撑凹槽，所述支撑凹槽用于收容激光透镜安装治具的挡光支撑柱的部分。所述激光透镜安装治具包括透镜安装座以及激光测距件；所述透镜安装座包括相互连接的底座、安装支架以及挡光支撑柱，所述底座开设有安装槽，所述安装支架的至少部分设置于所述安装槽内，所述安装支架开设有容纳槽，所述容纳槽用于收容发射透镜部的至少部分以及接收透镜部的至少部分，所述挡光支撑柱设置于所述安装槽内，所述挡光支撑柱的部分用于卡设于激光测距透镜的支撑凹槽内，并分隔通过所述发射透镜部以及所述接收透镜部的光线；所述激光测距件包括激光测距主板、激光发射器以及光线接收器，所述激光测距主板与所述底座连接，所述激光发射器以及所述光线接收器均设置于所述激光测距主板上，所述底座开设有与所述容纳槽连通的第一通孔以及第二通孔，所述第一通孔分别与所述激光发射器以及所述发射透镜部对应设置，所述第二通孔分别与所述光线接收器以及所述接收透镜部对应设置。激光测距透镜采用一体成型工艺，将发射透镜部和接收透镜部融合呈一个整体，便于将激光测距透镜的发射透镜部和接收透镜部一次性安装于激光透镜安装治具上，避免了发射透镜部和接收透镜部的分开制造和安装，有效地简化了制造组装难度，从而有效地降低了生产成本。

请参阅图1，其为本实用新型一实施例的激光测距透镜的结构示意图。

一实施例的激光测距透镜100包括一体成型的发射透镜部110以及接收透镜部120，具体地，所述发射透镜部110与所述接收透镜部120均为玻璃材质。所述发射透镜部110用于与激光发射器对应设置，所述接收透镜部120用于与激光接收器对应设置，所述发射透镜部110与所述接收透镜部120之间形成有支撑凹槽102，所述支撑凹槽102用于收容激光透镜安装治具的挡光支撑柱的部分。

在本实施例中，激光测距透镜采用一体成型工艺，将发射透镜部110和接收透镜部120融合呈一个整体，制造激光测距透镜100的过程中，发射透镜部110与接收透镜部120之间的距离是通过机器加工过程中形成的，分开制造的发射透镜和接收透镜，发射透镜与接收透镜之间的距离是通过安装人员的安装位置去控制上述距离，因此将发射透镜部110和接收透镜部120一体成型，可以减少由于人工安装造成的距离误差，更精准地控制发射透镜部110与接收透镜部120之间的距离，提高激光测距的精确度。此外，将发射透镜部110和接收透镜部120一体成型，便于将激光测距透镜的发射透镜部110和接收透镜部120一次性安装于激光透镜安装治具上，避免了发射透镜部110和接收透镜部120的分开制造和安装，有效地简化了制造组装难度，提高了安装激光测距透镜100的效率，从而有效地降低了生产成本。

在其中一个实施例中，请参阅图1，所述发射透镜部110以及所述接收透镜部120均具有透镜凸面，具体地，所述发射透镜部110以及所述接收透镜部120均为单面凸透镜。所述发射透镜部110的透镜凸面朝向所述激光发射器凸出，所述接收透镜部120的透镜凸面朝向所述激光接收器凸出。在本实施例中，所述发射透镜部110以及所述接收透镜部120作为所述激光测距透镜的部分，将所述发射透镜部110的凸出面朝向所述激光发射器，便于所述发射透镜部110将激光光线导出，而将所述接收透镜部120的凸出面朝向所述激光接收器，便于所述接收透镜部120将反射回来的激光光线接收，以实现对激光测距。

在其中一个实施例中，所述发射透镜部110的厚度与所述接收透镜部120的厚度相等，且所述发射透镜部110的厚度为1mm至2.56mm。在本实施例中，所述发射透镜部110与所述接收透镜部120的形状结构相同，例如，所述发射透镜部110的厚度与所述接收透镜部120的厚度相等，以便于对激光光线的发射以及接收。所述发射透镜部110的厚度为1mm至2.56mm，即所述接收透镜部120的厚度也为1mm至2.56mm，便于对所述发射透镜部110以及所述接收透镜部120的光学参数进行合理地约束，使得激光能量范围差异减小，从而使得激光光线保持较高的能量值，进而使得激光测距的精准度提高。

在其中一个实施例中，所述发射透镜部110的焦距与所述接收透镜部120的焦距相等，且所述发射透镜部110的焦距为4.5mm至5.5mm。在本实施例中，所述发射透镜部110与所述接收透镜部120的形状结构相同，例如，所述发射透镜部110的焦距与所述接收透镜部120的焦距相等，以便于对激光光线的发射以及接收。所述发射透镜部110的焦距为4.5mm至5.5mm，即所述接收透镜部120的焦距为4.5mm至5.5mm，便于对所述发射透镜部110以及所述接收透镜部120的光学参数进行合理地约束，使得激光能量范围差异减小，从而使得激光光线保持较高的能量值，进而使得激光测距的精准度提高。

在其中一个实施例中，所述发射透镜部110的曲率半径与所述接收透镜部120的曲率半径相等，且所述发射透镜部110的曲率半径为2.8mm至3.4mm。在本实施例中，所述发射透镜部110与所述接收透镜部120的形状结构相同，可以减化加工程序，提高加工效率，例如，所述发射透镜部110的曲率半径与所述接收透镜部120的曲率半径相等，以便于对激光光线的发射以及接收。所述发射透镜部110的曲率半径为2.8mm至3.4mm，即所述接收透镜部120的曲率半径为2.8mm至3.4mm，便于对所述发射透镜部110以及所述接收透镜部120的光学参数进行合理地约束，使得激光能量范围差异减小，从而使得激光光线保持较高的能量值，进而使得激光测距的精准度提高。

请参阅图2，其为本实用新型一实施例的激光透镜安装治具的结构示意图。

一实施例的激光透镜安装治具200包括透镜安装座210。请一并参阅图3和图4，所述激光透镜安装治具200还包括激光测距件220。所述透镜安装座210包括相互连接的底座212、安装支架214以及挡光支撑柱216。所述底座212开设有安装槽202，所述安装支架214的至少部分设置于所述安装槽202内。所述安装支架214开设有容纳槽206，所述容纳槽206用于收容发射透镜部的至少部分以及接收透镜部的至少部分，具体地，所述容纳槽为两个，一个收容发射透镜部的至少部分，另一个收容接收透镜部的至少部分，而且两个容纳槽的形状分别与发射透镜部和接收透镜部相适配，安装过程中，将激光测距透镜100的两端放置于安装槽202上，发射透镜部和接收透镜部放入对应的容纳槽中，由于两个容纳槽的形状分别与发射透镜部和接收透镜部相适配，容纳槽与发射透镜部和接收透镜部在安装过程中自动形成定位，进一步提高激光测距透镜100安装的效率。所述挡光支撑柱216设置于所述安装槽202内，所述挡光支撑柱216的部分用于卡设于激光测距透镜的支撑凹槽内，并分隔通过所述发射透镜部以及所述接收透镜部的光线。具体地，所述挡光支撑柱的材质为挡光材料，如PC-S3000R，PC-L1225Y，以及PC-T113315T 9010等，以减少发射和反射的激光光线之间的相互干扰，确保了激光光线的准确收发。所述激光测距件220包括激光测距主板222、激光发射器224以及光线接收器226。所述激光测距主板222与所述底座212连接，所述激光发射器224以及所述光线接收器226均设置于所述激光测距主板222上。所述底座212开设有与所述容纳槽206连通的第一通孔208以及第二通孔201，所述第一通孔208分别与所述激光发射器224以及所述发射透镜部对应设置，所述第二通孔201分别与所述光线接收器226以及所述接收透镜部对应设置。

在本实施例中，激光测距透镜采用一体成型工艺，将发射透镜部和接收透镜部融合呈一个整体，便于将激光测距透镜的发射透镜部和接收透镜部一次性安装于激光透镜安装治具上，避免了发射透镜部和接收透镜部的分开制造和安装，有效地简化了制造组装难度，从而有效地降低了生产成本。

在另一个实施例中，所述安装支架开设有支撑槽，所述支撑槽的开口与所述安装槽的开口相背，所述支撑槽内收容有所述挡光支撑柱的部分。

在其中一个实施例中，所述激光发射器224与所述发射透镜部110之间的间距等于所述光线接收器226与所述接收透镜部120之间的间距，所述激光发射器224与所述发射透镜部110之间的间距为4.5mm至5.4mm。在本实施例中，所述发射透镜部110与所述接收透镜部120的形状结构相同，例如，所述激光发射器224与所述发射透镜部110之间的间距等于所述光线接收器226与所述接收透镜部120之间的间距，以便于对激光光线的发射以及接收。所述激光发射器224与所述发射透镜部110之间的间距为4.5mm至5.4mm，即所述光线接收器226与所述接收透镜部120之间的间距为4.5mm至5.4mm，便于对所述发射透镜部110以及所述接收透镜部120的光学参数进行合理地约束，使得激光能量较强，而且范围差异减小，从而使得激光光线在测距过程中始终保持较高的能量值，进而使得激光测距的精准度提高。

在其中一个实施例中，请参阅图4，所述底座212开设有与所述容纳槽206以及所述第一通孔208均连通的第一光阑收容孔203，所述底座212还开设有与所述容纳槽206以及所述第二通孔201均连通的第二光阑收容孔205，所述第一光阑收容孔203以及所述第二光阑收容孔205分别用于收容光阑。在本实施例中，所述第一光阑收容孔203与所述第一通孔208对应连通，所述激光发射器224发射的激光光线通过所述第一通孔208，并经过所述第一光阑收容孔203内的光阑，以便于对发射出去的激光光线进行视场范围调整。所述第二光阑收容孔205与所述第二通孔201对应连通，所述光线接收器226接收的反射激光光线通过所述第二光阑收容孔205内的光阑，并最终经过所述第一通孔208，以便于对反射回来的激光光线进行视场范围调整，可以扩大激光测量距离的范围，提高激光测距装置的使用范围。

在另一个实施例中，在靠近所述激光测距主板的方向上，所述第一通孔的半径以及所述第二通孔的半径逐渐减小。

在其中一个实施例中，请参阅图4，所述底座212还开设有与所述第一通孔208以及所述第二通孔201均连通的后盖避位槽207，所述激光测距主板222的部分位于所述后盖避位槽207内，所述后盖避位槽207用于卡接与所述激光测距主板222抵接的后盖。在本实施例中，所述后盖避位槽207作为所述激光测距件220的安装空间，即所述激光测距件220通过所述后盖避位槽207固定在所述底座212上，并且将所述激光发射器224以及所述光线接收器226对应安装于对应的通孔内。在所述激光测距件220粘结于所述底座212上后，所述后盖避位槽207内安装有后盖，便于后盖与所述底座212固定连接，从而也便于后盖将所述激光测距件220固定在所述底座212上，以提高所述激光测距件220与所述底座212之间的安装稳定性。

请参阅图5，其为本实用新型一实施例的激光测距装置的结构示意图。

一实施例的激光测距装置10包括上述任一实施例所述的激光测距透镜100以上述任一实施例所述的激光透镜安装治具200，所述激光测距透镜100安装于所述激光透镜安装治具200上。

在本实施例中，激光测距透镜采用一体成型工艺，将发射透镜部和接收透镜部融合呈一个整体，便于将激光测距透镜的发射透镜部和接收透镜部一次性安装于激光透镜安装治具上，避免了发射透镜部和接收透镜部的分开制造和安装，有效地简化了制造组装难度，从而有效地降低了生产成本。

下面将结合图6至图17更加详细地描述本申请实施例的一些具体的而非限制性的例子。

需要说明的是，本申请实施例对激光测距装置10的透镜的材质不做具体限定。

实施例一

激光发射器发射的激光波长为940nm，对应经过激光测距透镜的折射率为1.6203，发射透镜部以及接收透镜部的曲面系数为-2.6312，曲率为0.3243，激光发射器与发射透镜部之间的间距为5mm，光线接收器与接收透镜部之间的间距为5mm，发射透镜部的厚度与接收透镜部的厚度均为1.6mm，发射透镜部的焦距与接收透镜部的焦距均为4.9715mm。发射透镜部的焦距与接收透镜部的4阶非球面系数为6.73E-05，6阶非球面系数为-8.49E-05，8阶非球面系数为1.21E-05。图6至图8描述了以实施例一这种透镜安装方式设计的激光测距装置的光学性能。在实施例一中，激光测距装置满足光线保持较高能量以及提高测距精准度的要求。

实施例二

激光发射器发射的激光波长为940nm，对应经过激光测距透镜的折射率为1.6203，发射透镜部以及接收透镜部的曲面系数为-2.6516，曲率为0.3241，激光发射器与发射透镜部之间的间距为5mm，光线接收器与接收透镜部之间的间距为5mm，发射透镜部的厚度与接收透镜部的厚度均为1mm，发射透镜部的焦距与接收透镜部的焦距均为4.9739mm。发射透镜部的焦距与接收透镜部的4阶非球面系数为1.17E-05，6阶非球面系数为-9.99E-05，8阶非球面系数为9.04E-06。图9至图11描述了以实施例二这种透镜安装方式设计的激光测距装置的光学性能。在实施例二中，激光测距装置满足光线保持较高能量以及提高测距精准度的要求。

实施例三

激光发射器发射的激光波长为940nm，对应经过激光测距透镜的折射率为1.6203，发射透镜部以及接收透镜部的曲面系数为-2.7540，曲率为0.3582，激光发射器与发射透镜部之间的间距为4.5808mm，光线接收器与接收透镜部之间的间距为4.5808mm，发射透镜部的厚度与接收透镜部的厚度均为1mm，发射透镜部的焦距与接收透镜部的焦距均为4.5mm。发射透镜部的焦距与接收透镜部的4阶非球面系数为-7.32E-04，6阶非球面系数为-1.91E-04，8阶非球面系数为-3.97E-06。图12至图14描述了以实施例三这种透镜安装方式设计的激光测距装置的光学性能。在实施例三中，激光测距装置满足光线保持较高能量以及提高测距精准度的要求。

实施例四

激光发射器发射的激光波长为940nm，对应经过激光测距透镜的折射率为1.6203，发射透镜部以及接收透镜部的曲面系数为-1.7242，曲率为0.2948，激光发射器与发射透镜部之间的间距为5.3926mm，光线接收器与接收透镜部之间的间距为5.3926mm，发射透镜部的厚度与接收透镜部的厚度均为2.5589mm，发射透镜部的焦距与接收透镜部的焦距均为5.4690mm。发射透镜部的焦距与接收透镜部的4阶非球面系数为-3.04E-03，6阶非球面系数为-5.63E-05，8阶非球面系数为-4.76E-05。图15至图17描述了以实施例四这种透镜安装方式设计的激光测距装置的光学性能。在实施例四中，激光测距装置满足光线保持较高能量以及提高测距精准度的要求。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。