专利名称：激光测距仪的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种激光测距仪。
背景技术：
目前，现有的测距方式除利用尺具直接测量外，还包括利用标竿配合仪器测量，通过计算其对应角度而推算出距离的方法。但是，因尺具存在长度受限的缺点，所以尺具法不适用于长距离的测量，利用标竿配合仪器测量，其缺点是需要一人插设标竿，另一人操控仪器，因此该方法耗费人力，在较长距离的测量中，该方法不方便并且容易产生较大的误差。
近年来，激光测距法被广泛应用在距离的测量上，而激光测距仪也成为距离测量的重要工具，其原理是由一激光发射器对目标物发射出一脉冲信号，再由一低噪声、高敏感度的激光接收器接收由该目标物反射回来的信号，利用该接收到的反射信号即可计算出目标物的距离，其原理可由公式Td＝2L/C表示。
上述公式中，Td是发射脉冲信号和接收脉冲信号两者间的时间延迟，L是待测目标物的距离，C是光传播速度，测量出延迟时间Td，则待测目标物的距离L即可得到。由此可见，如想准确测量出目标物的距离L，延迟时间Td的精确性就显得非常重要。
一种现有技术的激光测距仪可参照图1，该激光测距仪1包括一激光发射器11、一正多面转动面镜10、一转轴13、一光强度检测器12、一固定光学面镜20、一光学面镜21、一可移动光学面镜22和一激光接收器23。其中，激光发射器11作为光发射源使用，正多面转动面镜10将由激光发射器11发射出的激光反射到固定光学面镜20和可移动光学面镜22上，光学面镜21将由固定光学面镜20和可移动光学面镜22反射来的激光反射到激光接收器23，光强度检测器12作为光强度的分析仪器。
正多面转动面镜10和转轴13相连接，并且在转轴13的带动下发生转动，固定光学面镜20和可移动光学面镜22位于同一水平线上，固定光学面镜20被固定在同一位置，可移动光学面镜22则可沿水平方向左右移动，使得该可移动光学面镜22与该固定光学面镜20间的距离具可变性，因此激光测距仪1可测量出多个待测距离，激光接收器23将接收到的光信号转换成电信号脉冲输出，通过测量电信号脉冲间的时间延迟Td，根据公式Td＝2L/C即可得到待测的距离110。
但是，上述激光测距仪1具有以下的缺陷首先，正多面转动面镜10制作困难。在激光测距仪中，转动面镜是一重要组件，能否准确测量出待测距离，很大程度上将取决于转动面镜的制作是否精确。上述激光测距仪1的转动面镜是一正多面形的转动面镜，所以如想获得精确的测量结果，必须使该正多面转动面镜10的每个面严格对称，该要求即增加制作难度，因为目前的制作方法和设备仍很难达到如此高的精确度，同时，该正多面转动面镜10具有多个反射面，考虑到系统内部空间的问题，其每个反射面的镜面面积不可能太大，使得光反射率较低，造成测量结果具有一定的误差。
其次，上述激光测距仪1的正多面转动面镜10是通过和转轴13相连接，在转轴13的带动下而发生转动，所以该正多面转动面镜10的转动频率和转轴13的转动频率相同。但是由于外界电压会因各种因素而产生不稳定的状况，使得转轴13的转动频率稳定度不高，从而进一步造成该正多面转动面镜10的转动频率不稳定，导致测量结果具有一定的误差。

发明内容为克服现有技术激光测距仪准确性不高的问题，本发明提供一种具有较高准确性的激光测距仪。
本发明解决技术问题所采用的技术方案是提供一种激光测距仪，其包括一激光发射器、一入射光反射面镜、一固定光学面镜、一可移动光学面镜、一光学面镜、一激光接收器和一微机电光反射微镜。其中，该激光发射器用于发射激光，该入射光反射面镜用于反射由该激光发射器发射出的激光，通过该微机电光反射微镜的摆动，激光被反射到该固定光学面镜和该可移动光学面镜上，该光学面镜用于将激光反射到该激光接收器，该激光接收器接收激光并且将光信号转变为电信号脉冲输出。
相较于现有技术，本发明激光测距仪的优点是采用微机电光反射微镜替代现有技术中的正多面转动面镜，该微机电光反射微镜属于微机电系统(Micro Electro Mechanical Systems，MEMS)，微机电系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低等优点，同时由于该系统是将微电子技术和精密机械加工技术相结合，所以本发明采用的微机电光反射微镜能克服现有技术中正多面转动面镜制作难度大、转动频率不稳定的缺点，从而最终提高测量的准确性。

图1是现有技术激光测距仪的结构原理图。
图2是本发明激光测距仪的结构原理图。
图3是本发明激光测距仪的微机电光反射微镜结构图。
图4是本发明激光测距仪输出电信号脉冲图。
具体实施方式请参阅图2，是本发明激光测距仪的结构原理图。本发明的激光测距仪3包括一激光发射器33、一入射光反射面镜31、一光强度检测器32、一微机电光反射微镜30、一固定光学面镜40、一光学面镜41、一可移动光学面镜42、一激光接收器50和一将激光反射到激光接收器50的光学面镜44。
该入射光反射面镜31可沿一固定轴上下摆动，从而保证由该激光发射器33发射出的激光被充分反射，该激光接收器50中具有光电二极管(图未示)，该固定光学面镜40和该可移动光学面镜42上镀有高反射率的材料，从而使其具有较高的光反射率，该光学面镜44可沿一固定轴上下摆动，从而保证激光被充分反射到该激光接收器50。
该激光发射器33正对该入射光反射面镜31，该光强度检测器32位于该微机电光反射微镜30的一侧，该固定光学面镜40和该可移动光学面镜42位于同一水平线上，该固定光学面镜40被设置在一固定位置，该可移动光学面镜42可沿水平方向左右移动，因此，通过该可移动光学面镜42的位置变化，使其和该固定光学面镜40之间具有不同的距离，即可获得多个待测的距离。该光强度检测器32用于检测由该激光发射器33发射出的激光的强度，从而保证激光具有利于被该激光接收器50接收的强度。
请参阅图3，是本发明激光测距仪3的微机电光反射微镜30的结构图。该微机电光反射微镜30包括一基板301、一光学镜面302和支撑体303。该光学镜面302由硅材料制成，其被固定在该基板301上，该光学镜面302上镀有高反射率的金属层，并且该金属层与该光学镜面302之间具有一绝缘层，该绝缘层由氮化硅(Si3N4)组成。该支撑体303由自身具有压电效应的晶体，如石英晶体构成，该支撑体303两端镀有电极，当在其两端施加一交流电压后，该支撑体303将会作周期性的伸长或缩短，即开始振动。该光学镜面302在该支撑体303的带动下而发生摆动，通过控制外加交流电压的频率，可以调节光学镜面的摆动频率。本发明中该光学镜面302的摆动频率介于1KHz～1.5KHz之间。本发明的微机电光反射微镜30是通过微光刻电铸模(Lithography Electroforming MicroMolding，LIGA)技术制作而成。
请一并参阅图2和图4，图4是本发明激光测距仪3的输出电信号脉冲图。本发明的激光测距仪3工作时，该激光发射器33发射出激光，激光照射在该入射光反射面镜31上而改变传播方向，经该入射光反射面镜31反射后的激光照射在该微机电光反射微镜30上，该微机电光反射微镜30在该支撑体303的带动下按照一定的频率摆动，从而将激光反射到该固定光学面镜40和该可移动光学面镜42上，激光经该固定光学面镜40和该可移动光学面镜42反射后照射到该光学面镜41上，该光学面镜41进一步将激光反射到该光学面镜44上，最后，该光学面镜44将激光反射到该激光接收器50，在该激光接收器50中光电二极管的作用下，入射的光信号被转换成电信号脉冲输出，通过比较由该固定光学面镜40反射的激光形成的电信号脉冲60和由该可移动光学面镜42反射的激光形成的电信号脉冲62之间的时间延迟210，即可通过公式Td＝2L/C得出待测的距离。同时，通过移动该可移动光学面镜42，使其与该固定光学面镜40间具有多个距离，从而该激光接收器50可输出具有多个时间延迟的电信号脉冲，因此可测量出多个待测距离。
其中，该微机电光反射微镜30属于微机电系统，该系统具有体积小、重量轻、功耗低、成本低、可靠性好、性能优异和可批量生产等优点。本发明的激光测距仪3通过用该微机电光反射微镜30替代现有技术中的正多面转动面镜10，其具有以下优点第一，该微机电光反射微镜30是通过LIGA技术制作而成，其比现有技术的正多面转动面镜具有更高的精确度；第二，该微机电光反射微镜30是利用一块镜面替代现有技术的正多面转动面镜，所以其占有较小的空间，因此其反射面积能够制作得尽可能大，从而增大激光的反射率；第三，因为该微机电光反射微镜30是在该支撑体303自身的压电作用下而发生摆动，在交变电场中，压电晶体的振动频率丝毫不会发生改变，因此该支撑体303的振动频率十分稳定，从而能够大大提高测量之准确性。
权利要求
1.一种激光测距仪，包括一激光发射器、一入射光反射面镜、一光反射微镜、一固定光学面镜、一可移动光学面镜、一光学面镜和一激光接收器，其特征在于该光反射微镜是一微机电光反射微镜。
2.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该微机电光反射微镜包括一基板、一光学镜面和支撑体。
3.如权利要求2所述的激光测距仪，其特征在于该光学镜面由硅材料制成。
4.如权利要求2所述的激光测距仪，其特征在于该光学镜面上具有高反射率的金属层，该金属层和该光学镜面间具有一绝缘层。
5.如权利要求4所述的激光测距仪，其特征在于该绝缘层由氮化硅(Si3N4)组成。
6.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该微机电光反射微镜是通过微光刻电铸模技术制成。
7.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该微机电光反射微镜的摆动频率介于1KHz～1.5KHz。
8.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该入射光反射面镜可沿一固定轴上下摆动。
9.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该固定光学面镜的镜面上具有高反射率的材料。
10.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该可移动光学的镜面上具有高反射率的材料。
11.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该可移动光学面镜和该固定光学面镜位于同一水平线上。
12.如权利要求1所述的激光测距仪，其特征在于该激光接收器中具有光电二极管。
全文摘要
本发明公开一种激光测距仪，其包括一激光发射器、一入射光反射面镜、一固定光学面镜、一可移动光学面镜、一光学面镜和一激光接收器，其中，该激光测距仪具有一微机电光反射微镜，该激光发射器发射出的激光经该微机电光反射微镜反射后，反射到该固定光学面镜和该可移动光学面镜上，最后该激光被该激光接收器接收并且转变成电信号脉冲输出，从而得出待测距离。
文档编号G01S17/08GK1683940SQ20041002694
公开日2005年10月19日 申请日期2004年4月17日 优先权日2004年4月17日
发明者张仁淙, 李俊佑 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司