(57)【要約】本発明は、高速レーザ測距装置を提供する。高速レーザ測距装置は、出射部と、受光部と、を備える。出射部は、発光管（１）と反射鏡（３）との間に配置された偏光板（２）をさらに備える。受光部は、光フィルタ（６）と受光管群との間に配置された偏光ビームスプリッタ（７）をさらに備える。発光管（１）は出射された光ビームを偏光板（２）に出射して、出射された光ビームは出射偏光ビームを形成し、出射偏光ビームは反射鏡（３）に入射し、反射鏡（３）によって反射されて、出射対物レンズ（４）を透過して一つの対象物に出射され、対象物の反射によって反射偏光ビームを形成し、反射偏光ビームは受光対物レンズ群（５）を透過して、光フィルタ（６）に出射し、フィルタリングした後、偏光ビームスプリッタ（７）に入射され、第１の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームとにスプリットされ、それぞれ第１の受光管（８）と第２の受光管（９）に入射される。高速レーザ測距装置は、指向反射ターゲットと対象物によって反射して形成された光を識別することができ、異なる受光装置で受光すると共に、測定環境における顆粒状物質によって測定に干渉することを効果的に除外することができる。
2020530571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出射部と、受光部と、を備える高速レーザ測距装置であり、
前記出射部は、発光管と、反射鏡と、出射対物レンズと、を備え、
前記受光部は、受光対物レンズ群と、光フィルタと、受光管群と、備えており、
前記出射部は、前記発光管と前記反射鏡との間に配置された偏光板をさらに備え、
前記受光部は、前記光フィルタと前記受光管群との間に配置された偏光ビームスプリッタをさらに備え、
前記受光管群は、第１の受光管と、第２の受光管と、を備え、
前記発光管は出射された光ビームを前記偏光板に出射して、前記出射された光ビームは前記偏光板を透過した後、出射偏光ビームを形成し、前記出射偏光ビームは前記反射鏡に入射し、前記反射鏡によって反射されて、前記出射対物レンズを透過して一つの対象物に出射され、
前記出射偏光ビームは前記対象物によって反射して反射偏光ビームを形成し、前記反射偏光ビームは前記受光対物レンズ群を透過して、前記光フィルタに出射し、前記光フィルタによってフィルタリングされて、前記偏光ビームスプリッタに入射され、前記反射偏光ビームは前記偏光ビームスプリッタを介して、第１の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームとにスプリットされ、
前記第１の反射偏光ビームは、前記偏光ビームスプリッタを透過して前記第１の受光管に入射され、
前記第２の反射偏光ビームは、前記偏光ビームスプリッタによって反射されて前記第２の受光管に入射される
ことを特徴とする高速レーザ測距装置。
【請求項２】
前記第１の反射偏光ビームの出射方向は第１光出射方向であり、
前記第２の反射偏光ビームの出射方向は第２光出射方向であり、
前記第１光出射方向と前記第２光出射方向とは直交する
ことを特徴とする請求項１に記載の高速レーザ測距装置。 
【請求項３】
前記反射偏光ビームは、ｐ偏光と、ｓ偏光と、を含み、
前記第１の反射偏光ビームは前記ｐ偏光である場合、前記第２の反射偏光ビームは前記ｓ偏光であり、
前記第１の反射偏光ビームは前記ｓ偏光である場合、前記第２の反射偏光ビームは前記ｐ偏光である
ことを特徴とする請求項１に記載の高速レーザ測距装置。
【請求項４】
前記対象物に指向反射ターゲットが設けられ、前記高速レーザ測距装置と前記対象物との間の測定環境に顆粒状物質が含まれるとき、
前記p偏光は、前記指向反射ターゲット、顆粒状物質及び前記対象物によって反射された前記出射偏光ビームから形成され、
前記ｓ偏光は、前記対象物によって反射された前記出射偏光ビームから形成される
ことを特徴とする請求項３に記載の高速レーザ測距装置。
【請求項５】
前記指向反射ターゲットによって反射された前記出射偏光ビームは第１のｐ偏光を形成し、
前記顆粒状物質によって反射された前記出射偏光ビームは第２のｐ偏光を形成し、
前記対象物によって反射された前記出射偏光ビームは第３のｐ偏光を形成する
ことを特徴とする請求項４に記載の高速レーザ測距装置。
【請求項６】
前記第１のｐ偏光の光強度の大きさは、前記第２のｐ偏光の光強度又は前記第３のｐ偏光の光強度より大きく、
前記第１の受光管又は第２の受光管は、前記光強度の大きさによって前記第１のｐ偏光の光電信号を識別する
ことを特徴とする請求項５に記載の高速レーザ測距装置。
【請求項７】
前記第１の受光管と前記第２の受光管は、それぞれ前記p偏光と前記ｓ偏光を受光した後に、それぞれ前記第１のp偏光と前記ｓ偏光の光電信号を識別し、前記高速レーザ測距装置は前記光電信号に基づいて前記対象物までの相対距離が算出されることを特徴とする請求項５に記載の高速レーザ測距装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測距の技術分野に属し、特に高速レーザ測距装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
現在、レーザレーダの使用において、一般的にレーザレーダが簡単に識別して位置決めできるよう測定対象物に反射ターゲット（反射プリズム）が設置される。しかしながら、反射ターゲット（反射プリズム）によって反射して形成された光の強度は高すぎで、同一の光電子装置を用いて反射ターゲット（反射プリズム）によって反射して形成された光及び測定対象物によって反射して形成された光を受光する場合、レーザレーダの受信機に不可逆的な損傷が引き起こされ、長期的には測定精度を低下することとなる。
【０００３】
一方、従来技術のレーザレーダの測定手法に基づくと、測定環境に存在する細かい粉塵、ミストなど顆粒状物質を精確に識別することができず、測定環境に存在する細かい粉塵、ミストなど顆粒状物質は、測定結果にいくつかの干渉を引き起こす。例えば、実験においてレーザレーダの周りに水スプレーを行い、走査した後に得られた画像は周囲がミスト形状になり、レーザレーダは室内の輪郭を精確に測定することができない。 
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、指向反射ターゲット及び測定対象物によって反射して形成された光を識別することができ、異なる光電子装置によってそれぞれ上記光を受信することができる新しい高速レーザ測距装置を提供する必要性がある。本発明に係る高速レーザ測距装置は受信機の不可逆的な損傷を防ぐことができるだけでなく、環境における様々な顆粒状物質が測定結果に干渉することを効果的に除外することができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の技術的欠陥を克服するために、本発明の目的は、高速レーザ測距装置を提供することである。
【０００６】
本発明が提供された高速レーザ測距装置は、偏光子と偏光ビームスプリッタを用いて、指向反射ターゲット及び測定対象物によって反射して形成された光を識別することを実現し、それぞれ異なる感度の受信機を用いて受信する。受信機の不可逆的な損傷を防ぐことができるだけでなく、環境における様々な顆粒状物質が測定結果に干渉することを効果的に除外することができる。
【０００７】
本発明が提供された高速レーザ測距装置は、出射部と、受光部と、を備える。
前記出射部は、発光管と、反射鏡と、出射対物レンズと、を備える。
前記受光部は、受光対物レンズ群と、光フィルタと、受光管群と、備える。
前記出射部は、前記発光管と前記反射鏡との間に配置された偏光板をさらに備える。
前記受光部は、前記光フィルタと前記受光管群との間に配置された偏光ビームスプリッタをさらに備え、前記受光管群は、第１の受光管と、第２の受光管と、を備える。
前記発光管は出射された光ビームを前記偏光板に出射して、前記出射された光ビームは前記偏光板を透過した後、出射偏光ビームを形成し、前記出射偏光ビームは前記反射鏡に入射し、前記反射鏡によって反射されて、前記出射対物レンズを透過して一つの対象物に出射される。
前記出射偏光ビームは前記対象物によって反射して反射偏光ビームを形成し、前記反射偏光ビームは前記受光対物レンズ群を透過して、前記光フィルタに出射し、前記光フィルタによってフィルタリングされて、前記偏光ビームスプリッタに入射され、前記反射偏光ビームは前記偏光ビームスプリッタを介して、第１の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームとにスプリットされる。
前記第１の反射偏光ビームは、前記偏光ビームスプリッタを透過して前記第１の受光管に入射される。
前記第２の反射偏光ビームは、前記偏光ビームスプリッタによって反射されて前記第２の受光管に入射される。
【０００８】
好ましくは、前記第１の反射偏光ビームの出射方向は第１光出射方向であり、前記第２の反射偏光ビームの出射方向は第２光出射方向であり、前記第１光出射方向と前記第２光出射方向とは直交する。
【０００９】
好ましくは、前記反射偏光ビームは、ｐ偏光と、ｓ偏光と、を含む。前記第１の反射偏光ビームは前記ｐ偏光である場合、前記第２の反射偏光ビームは前記ｓ偏光である。前記第１の反射偏光ビームは前記ｓ偏光である場合、前記第２の反射偏光ビームは前記ｐ偏光である。
【００１０】
好ましくは、前記対象物に指向反射ターゲットが設けられ、前記高速レーザ測距装置と前記対象物との間の測定環境に顆粒状物質が含まれるとき、前記p偏光は、前記指向反射ターゲット、顆粒状物質及び前記対象物によって反射された前記出射偏光ビームから形成され、前記ｓ偏光は、前記対象物によって反射された前記出射偏光ビームから形成される。
【００１１】
好ましくは、前記指向反射ターゲットによって反射された前記出射偏光ビームは第１のｐ偏光を形成する。前記顆粒状物質によって反射された前記出射偏光ビームは第２のｐ偏光を形成する。前記対象物によって反射された前記出射偏光ビームは第３のｐ偏光を形成する。
【００１２】
好ましくは、前記第１のｐ偏光の光強度の大きさは、前記第２のｐ偏光の光強度又は前記第３のｐ偏光の光強度より大きい。前記第１の受光管又は第２の受光管は、前記光強度の大きさによって前記第１のｐ偏光の光電信号を識別する。
【００１３】
好ましくは、前記第１の受光管と第２の受光管は、それぞれ前記p偏光と前記ｓ偏光を受光した後に、それぞれ前記第１のp偏光と前記ｓ偏光の光電信号を識別し、前記高速レーザ測距装置は前記光電信号に基づいて前記対象物までの相対距離が算出される。
【００１４】
【発明の効果】
【００１５】
上記の技術的解決手段を用いて、従来技術と比較して、以下の利点を有する。
【００１６】
１．構造が簡単である。
【００１７】
２．指向反射ターゲット及び測定対象物によって反射して形成された光を識別することができ、異なる受信機器を用いて受信する。
【００１８】
３．測定環境における顆粒状物質によって測定に干渉することを効果的に除外することができる。
【００１９】
４．測定精度が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る高速レーザ測距装置の１つの好ましい実施形態の構造の概略図である。
【図２】本発明に係る高速レーザ測距装置の１つの好ましい実施形態の構造の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好ましい実施形態
本発明が提供された高速レーザ測距装置は、出射部と、受光部と、を備える。
前記出射部は、発光管と、反射鏡と、出射対物レンズと、を備える。
前記受光部は、受光対物レンズ群と、光フィルタと、受光管群と、備える。
前記出射部は、前記発光管と前記反射鏡との間に配置された偏光板をさらに備える。
前記受光部は、前記光フィルタと前記受光管群との間に配置された偏光ビームスプリッタをさらに備え、前記受光管群は、第１の受光管と、第２の受光管と、を備える。
前記発光管は出射された光ビームを前記偏光板に出射して、前記出射された光ビームは前記偏光板を透過した後、出射偏光ビームを形成し、前記出射偏光ビームは前記反射鏡に入射し、前記反射鏡によって反射されて、前記出射対物レンズを透過して一つの対象物に出射される。
前記出射偏光ビームは前記対象物によって反射して反射偏光ビームを形成し、前記反射偏光ビームは前記受光対物レンズ群を透過して、前記光フィルタに出射し、前記光フィルタによってフィルタリングされて、前記偏光ビームスプリッタに入射され、前記反射偏光ビームは前記偏光ビームスプリッタを介して、第１の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームとにスプリットされる。
前記第１の反射偏光ビームは、前記偏光ビームスプリッタを透過して前記第１の受光管に入射される。
前記第２の反射偏光ビームは、前記偏光ビームスプリッタによって反射されて前記第２の受光管に入射される。
【００２２】
次に、図面と具体的な実施例を併せて、本発明の利点を説明する。 
【００２３】
実施例１
図１に示すように、図１は本発明の実施例に係る出射部と受光部とを備える高速レーザ測距装置である。出射部は、発光管１と、偏光板２と、反射鏡３、出射対物レンズ４と、を備える。受光部は、受光対物レンズ群５と、光フィルタ６と、偏光ビームスプリッタ７と、第１の受光管８と、第２の受光管９と、を備える。
【００２４】
図１に示すように、偏光板２は、発光管１に面し、発光管１の垂直方向の下方に設けられている。反射鏡３は、偏光板２に面し、偏光板２の垂直方向の下方に設けられている。偏光ビームスプリッタ７は、光フィルタ６と第１の受信管８及び第２の受光管９との間に設けられる。第１の受光管８は、偏光ビームスプリッタ7の水平方向に設けられ、第２の受光管９は、偏光ビームスプリッタ7の垂直方向に設けられる。
【００２５】
発光管１は偏光板２に出射光ビームを下方に出射し、当該出射光ビームは偏光板２を透過した後、出射偏光ビームを形成し、当該出射偏光ビームは反射鏡３に入射し、反射鏡３によって反射され、前記出射対物レンズ４を透過し、対象物に出射される。高速レーザ測距装置の発光手段によって出射された出射偏光ビームは、対象物によって反射された後に反射偏光ビームを形成する。当該反射偏光ビームは、受光対物レンズ群５を透過して光フィルタ６に出射され、光フィルタ６によって高速レーザ測距装置から出射されていない迷光をフィルタリングし、フィルタリングした後、反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ７に入射され、当該反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ７によって第1の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームとにスプリットされる。第１の反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ７を透過して偏光ビームスプリッタ７の水平方向に配置される第１の受光管に入射される。第２の反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ7によって反射されて偏光ビームスプリッタ７の垂直方向に配置される第２の受光管９に入射される。第１の受光管８と第２の受光管９は、２つの光電受信装置であり、例えばＡＰＤなどの部品である。高速レーザ測距装置の第１の受光管８と第２の受光管９は、第１の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームを受光した後、第１の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームの強度信号に基づいて対象物体までの距離を算出する。これによって、高速レーザ測距装置は、二つの大きさの異なる信号を別々に処理し、不可逆的な損傷を回避するようにそれに応じて高いエネルギーを受信する受信管の感度を調整することができる。
【００２６】
実施例２
図２に示すように、図２は本発明に係る高速レーザ測距装置の実施形態の構造の概略図である。図２に示すような高速レーザ測距装置の出射部は、発光管１と、偏光板２と、反射鏡３、出射対物レンズ４と、を備える。受光部は、受光対物レンズ群５と、光フィルタ６と、偏光ビームスプリッタ７と、第１の受光管８と、第２の受光管９と、を備える。 
【００２７】
図２に示すように、偏光板２は、発光管１に面し、発光管１の垂直方向の下方に設けられている。反射鏡３は、偏光板２に面し、偏光板２の垂直方向の下方に設けられている。偏光ビームスプリッタ７は、光フィルタ６と第１の受信管８及び第２の受光管９との間に設けられる。第１の受光管８は、偏光ビームスプリッタ7の水平方向に設けられ、第２の受光管９は、偏光ビームスプリッタ7の垂直方向に設けられる。
【００２８】
発光管１は偏光板２に出射光ビームを下方に出射し、当該出射光ビームは偏光板２を透過した後、出射偏光ビームを形成し、当該出射偏光ビームは反射鏡３に入射し、当該出射偏光ビームは反射鏡３によって反射されて、前記出射対物レンズ４を透過して、対象物に出射される。高速レーザ測距装置の発光手段によって出射された出射偏光ビームは、対象物によって反射された後に反射偏光ビームを形成する。当該反射偏光ビームは、受光対物レンズ群５を透過して光フィルタ６に出射され、光フィルタ６によって高速レーザ測距装置から出射されていない迷光をフィルタリングし、フィルタリングした後、反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ７に入射され、当該反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ７によって第1の反射偏光ビームと第２の反射偏光ビームとにスプリットされる。
【００２９】
好ましくは、本発明の実施形態は、第１の反射偏光ビームの出射光方向は第１の出射光方向として、第２の反射偏光ビームの出射光方向は第２の出射光方向として定義される。反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ７によって第１の出射光方向に沿って透過された第１の反射偏光ビームと、第２の出射光方向に沿って反射された第２の反射偏光ビームとにスプリットされる。そして、第１の出射光方向と第２の出射光方向とは直交する。
【００３０】
好ましくは、本発明の実施形態では、反射偏光ビームは偏光ビームスプリッタ７によってスプリットされた後、s偏光とp偏光とにスプリットされることができる。即ち、第1の反射偏光ビームはp偏光であり、第２の反射偏光ビームはｓ偏光であり、又は第1の反射偏光ビームはｓ偏光であり、第２の反射偏光ビームはｐ偏光である。本実施の形態では、第１の反射偏光ビームをs偏光として、第２の反射偏光ビームをp偏光として定義される。ｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ７を透過して偏光ビームスプリッタ７の水平方向に配置された第１の受光管８に入射される。ｐ偏光は、偏光ビームスプリッタ７によって反射されて偏光ビームスプリッタ７の垂直方向に配置された第２の受光管９に入射される。第１の受光管８と第２の受光管９は、２つの光電受信装置であり、例えばＡＰＤなどの部品である。高速レーザ測距装置の第１の受光管８と第２の受光管９は、それぞれｓ偏光とｐ偏光を受光した後、ｓ偏光とｐ偏光の光電信号に基づいて対象物体までの相対距離を算出することができる。 
【００３１】
好ましくは、従来の高速レーザ測距装置の使用において、高速レーザ測距装置によって識別して位置を決めるよう対象物に指向反射ターゲット（反射プリズム）が設けられる。また、高速レーザ測距装置の測定環境では、微細な粉塵、ミスト等のいくつかの顆粒状物質が存在する。この場合には、高速レーザ測距装置が出射した出射偏光ビームは、反射ターゲット、顆粒状物質にぶつかった後に反射してｐ偏光のみが形成される。本発明の高速レーザ測距装置が出射された出射偏光ビームは、対象物にぶつかった後に反射してｐ偏光とｓ偏光とが形成される。即ち、本発明の実施の形態では、第２の受光管９は、指向反射ターゲット、顆粒状物質、対象物の三部分から反射されたp偏光を受光する。同時に、第１の受光管８は対象物から反射されたs偏光を受光する。 
【００３２】
本発明の実施形態では、指向反射ターゲットからのp偏光は第１のp偏光であり、顆粒状物質からのp偏光は第２のｐ偏光であり、及び対象物からのp偏光は第３のp偏光であると定義される。第１のp偏光の光強度の大きさは、第２のｐ偏光の光強度又は第３のp偏光の光強度よりはるかに大きい。従って、高速レーザ測距装置の第２の受光管９は、偏光ビームスプリッタによって反射された第１のｐ偏光、第２のｐ偏光、第３のｐ偏光を受光した後、指向反射ターゲットからの第１のｐ偏光は、第２のｐ偏光又は第３のｐ偏光よりも数桁高い高強度を有するので、第２の受光管９は、指向反射ターゲットからの第１のｐ偏光の光電信号を自動的に識別し、第２のp偏光と第3のｐ偏光の光電信号を無視する。相応に第１の受光管８は受光された対象物からのｓ偏光に基づいてs偏光の光電信号を識別する。光電信号の識別を終了した後に、高 速レーザ測距装置は第１の受光管８と第２の受光管９によって識別された指向反射ターゲットと対象物によって反射して形成された光電信号に基づいて対象物までの相対距離を算出する。 
【００３３】
本発明が提供した高速レーザ測距装置では、従来の高速レーザ測距装置の出射部に偏光板がさらに設けられ、受光部に偏光ビームスプリッタがさらに設けられる。上記構成により、高速レーザ測距装置によって出射された光ビームを出射偏光ビームに変換させ、指向反射ターゲットと、顆粒状物質と、対象物によって反射された反射偏光ビームはｐ偏光とｓ偏光とにスプリットされると共に、異なる感度の第１の受光管８と第２の受光管９によってそれぞれ受光し、それによって指向反射ターゲットによって反射して形成されたｐ偏光の過度の光強度によって受光管に不可逆的な損傷を生じることを防ぐ。また、反射偏光ビームをスプリットすると共に、指向反射ターゲットによって反射して形成された高強度の第１のｐ偏光を用いることによって、顆粒状物質によって反射して形成された第２のｐ偏光によって高速レーザ測距装置の測定に干渉することをさらに無視する。
【００３４】
以上説明したように、本発明が提供された高速レーザ測距装置は、簡単な装置構成によって指向反射ターゲットと対象物によって反射して形成された光を識別し、異なる感度の受光装置で受光すると共に、測定環境における顆粒状物質が測定に干渉することを効果的に除外することができるので、高速レーザ測距装置の受信装置の損傷を防ぎ、一定の測定精度を向上させる。
【００３５】
留意すべきは、本発明の実施例は好ましい実施形態を有し、本発明を如何なる形式で制限するものではなく、当業者は上記に開示の技術的内容と同等の変化である等価の実施形態を変更または修飾することができる。本発明の技術的解決手段内容から逸脱せず、本発明の実質的技術に基づいて上記の実施形態を如何に修正、同等の変化と修飾は、依然として本発明の技術的解決手段の保護範囲に属する。
【符号の説明】
【００３６】
１  発光管
２  偏光板
３  反射鏡
４  出射対物レンズ
５  受光対物レンズ群
６  光フィルタ
７  偏光ビームスプリッタ
８  第１の受光管
９  第２の受光管
【図１】
2020530571.tif 000003
【図２】
2020530571.tif 000004
【国際調査報告】
2020530571.tif 000005
2020530571.tif 000006
2020530571.tif 000007
2020530571.tif 000008