DE102008045439A1

DE102008045439A1 - Lasermessvorrichtung

Info

Publication number: DE102008045439A1
Application number: DE102008045439A
Authority: DE
Inventors: Hong Ki Yongin Kim; Chan Yong Park; Seung Won Lee; Sun Ki Min
Original assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2008-09-02
Publication date: 2009-04-16
Also published as: US7869006B2; US20090091739A1

Abstract

Mit der Lasermessvorrichtung wird eine hohe Responsivität ungeachtet Änderungen in der Umgebung bewahrt, eine genauere Messung und Langstreckenmessung aufgrund reduzierten Rauschens ermöglicht und die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Produkts wird gewährleistet. Ein erster Lichtsender emittiert Licht mit einer ersten Wellenlänge, das eine erste Wellenlänge aufweist. Ein zweiter Lichtsender emittiert Licht mit einer zweiten Wellenlänge, das eine zweite Wellenlänge aufweist, wobei der zweite Lichtsender senkrecht zum ersten Lichtsender angeordnet ist. Ein optischer Spiegel ermöglicht, dass entweder das Licht mit der ersten Wellenlänge oder das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgelassen wird, während das andere reflektiert wird. Ein erster Bandpassfilter ermöglicht, dass das Licht mit der ersten Wellenlänge durchgeht. Ein zweiter Bandpassfilter ermöglicht, dass das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgeht. Ein Lichtempfänger empfängt einfallendes Licht, das durch den ersten oder den zweiten Bandpassfilter ankommt. Eine Steuerung aktiviert entweder den ersten oder den zweiten Lichtsender.

Description

Für diese Anmeldung werden die Prioritäten der koreanischen Patentanmeldungen Nr. 2007-100359 , angemeldet am 5. Oktober 2007 beim koreanischen Patentamt, und Nr. 2007-100360 , angemeldet am 5. Oktober 2007 beim koreanischen Patentamt, beansprucht, deren Offenbarung durch Bezugnahme hier eingeschlossen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lasermessvorrichtung, welche insbesondere eine hohe Responsivität ungeachtet Änderungen der Umgebung bewahren kann, ein korrekteres Messen und Langstreckenmessen aufgrund reduzierten Rauschens vorsieht und die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Produkts gewährleistet.
Beschreibung des Stands der Technik
Raum-/Objektsensoren zum Detektieren eines dreidimensionalen Raums oder Objekts können in Kontakt- und kontaktlose Sensoren eingeteilt werden. Kontaktsensoren werden im Allgemeinen in Standardumgebungen, wie beispielsweise einer Fabrik, einem Gebäude und einer Industrieanlage verwendet, wohingegen kontaktlose Sensoren ebenfalls flexibel für Nicht-Standardumgebungen verwendet werden können, in denen vielerlei Objekte gemessen werden.
Kontaktlose 3D-Raumsensoren sind Geräte, die Daten aufnehmen, wie beispielsweise die Distanz zu einem und die Breite und Höhe des zu messenden Objekts. Die kontaktlosen 3D-Raumsensoren strahlen eine Schallwelle, wie beispielsweise eine Ultraschallwelle, oder eine spezifische Frequenz einer elektromagnetischen Welle, wie beispielsweise einen Laserstrahl und eine Funkfrequenz-(RF-)Welle, zu dem Objekt aus, um die Amplitude, die (Umlauf-)Zeit, einen Phasenwert und so weiter aus der Welle, die an dem Objekt gebrochen wird, zu ermitteln.
Von diesen Sensoren sind Raumsensoren unter Verwendung von RF- oder Ultraschallwellen nur für das Erkennen eines Raums in einem kurzen Abstand (einige Meter) aufgrund schlechter Konvergenz und räumlicher Auflösung verwendbar. Das heißt, dass diese Sensoren im Allgemeinen in eingeschränkten Anwendungsgebieten verwendet werden, wie beispielsweise in Systemen zur Detektion eines rückwärtigen Abstandes oder in Reinigungsrobotern. Umgekehrt weisen Sensoren unter Verwendung einer Lichtquelle Vorzüge auf, wie beispielsweise anpassbare Konvergenz, eine hohe Messgeschwindigkeit, eine hohe Genauigkeit und einen breiten Messbereich pro Zeiteinheit, und können somit in unterschiedlichen Gebieten, wie beispielsweise dem Bau, Militär, autonomen mobilen Robotern, topographischen Überwachungssystemen und der Luft- und Raumfahrtindustrie, bei welchen die Fähigkeit erforderlich ist, ein Objekt in einer großen Distanz (einige Kilometer) mit einer hohen Auflösung und einer hohen Geschwindigkeit zu messen, verwendet werden.
Das Verfahren zum Messen des räumlichen Abstands zu einem Objekt unter Verwendung einer Lichtquelle kann im Allgemeinen in Triangulation, Lichtlaufzeit-(TOF-(= time of flight))Technologie und Interferometrie aufgeteilt werden.
Die Triangulation ist ein Verfahren zum Bestimmen der räumlichen Position eines spezifischen Punktes durch Analysieren eines Dreiecks, welches durch einen spezifischen Punkt und zwei andere Punkte, von denen die örtliche Information bereits bekannt ist, begrenzt wird. Bei der Interferometrie, das heißt, einem Messsystem unter Verwendung eines Interferometers, wird ein Strahl in eine vorbestimmte Frequenz einer Sinuswelle moduliert, zu einem Objekt gestrahlt und von dem Objekt reflektiert. Die Distanz zu dem Objekt wird unter Verwendung der optischen Pfaddifferenz (OPD = optical path difference) zwischen dem reflektierten Strahl und dem ursprünglichen Strahl gemessen, die erhalten wird, wenn die Strahlen, nachdem sie entlang unterschiedlicher optischer Pfade gelaufen sind, rekombiniert werden. Bei der TOF-Technologie wird ein Laserpuls in einen Raum gestrahlt, ein zurückkehrender Puls unter Verwendung eines Lichtdetektionsgeräts detektiert und die Zeitdifferenz zwischen dem Strahlungspuls und dem Rückkehrpuls berechnet, wodurch die Distanz zu dem Objekt ermittelt wird.
Während die Triangulation eine ausgezeichnete Genauigkeit bei Kurzstreckenmessungen aufweist, ist dieses Verfahren nicht für Langstreckenmessungen geeignet, da der Messfehler proportional zur Messdistanz steigt. Im Fall des Messsystems unter Verwendung eines Interferometers wird die Distanz zu einem Objekt basierend auf der OPD zwischen einem Referenzstrahl und einem Mess-(Rückkehr-)Strahl gemessen. Folglich sollte ein Reflektor, der in der Lage ist, einen Messstrahl zu reflektieren, an dem Objekt angebracht sein. Das heißt, dass ein Raumsensor gemäß diesem Messsystem Nachteile wie beispielsweise eine eingeschränkte Anwendung und hohe Kosten aufweist, selbst wenn er das Objekt mit einer sehr hohen Genauigkeit von beispielsweise mehreren Millimetern (mm) messen kann.
Im Gegensatz dazu kann ein Sensor gemäß der TOF-Technologie die Distanz zu einem Objekt auf eine relativ einfache Weise berechnen, indem ein Puls detektiert wird, der von dem Objekt streut, selbst wenn an dem Objekt keine spezifische Vorrichtung angebracht ist. Als Vorteile kann der TOF-Sensor auf einfache Weise eine lange Strecke ohne räumliche Einschränkungen messen. Jedoch wird bei der TOF-Technologie die Distanz basierend auf der Zeitdifferenz gemessen, die erhalten wird, indem der reflektierende Puls gemessen wird, und somit ist ein hocheffizientes optisches System erforderlich, das einen schwachen Puls detektieren kann, der von dem Objekt streut und zurückkehrt
Somit ist es erforderlich, einen Ansatz zu entwickeln, um die Responsivität des TOF-Sensors, der eine einfache Struktur aufweist und in einem breiten Gebiet anwendbar ist, zu steigern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lasermessvorrichtung anzugeben, die eine hohe Responsivität ungeachtet Änderungen in der Umgebung bewahren kann, ein genaueres Messen und das Messen langer Strecken aufgrund reduzierten Rauschens bietet und die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Produktes gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Lasermessvorrichtung vorgesehen, welche einen ersten Lichtsender aufweist, um Licht mit einer ersten Wellenlänge zu emittieren, das eine erste Wellenlänge aufweist; einen zweiten Lichtsender, um Licht mit einer zweiten Wellenlänge zu emittieren, das eine zweite Wellenlänge aufweist, wobei der zweite Lichtsender senkrecht zum ersten Lichtsender angeordnet ist; einen optischen Spiegel, um zu ermöglichen, dass entweder das Licht mit der ersten Wellenlänge oder das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgelassen wird, während das andere reflektiert wird; einen ersten Bandpassfilter, um zu ermöglichen, dass das Licht mit der ersten Wellenlänge durchgeht; einen zweiten Bandpassfilter, um zu ermöglichen, dass das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgeht; einen Lichtempfänger, um das einfallende Licht zu empfangen, welches entweder durch den ersten oder den zweiten Bandpassfilter geht; und eine Steuerung, um zu steuern, dass der erste oder der zweite Lichtsender aktiviert ist.
Die Lasermessvorrichtung kann weiter einen vertikalen Abtastspiegel zum vertikalen Abtasten eines zu messenden Objekts und einen waagerechten Abtastspiegel zum waagerechten Abtasten des Objekts aufweisen.
Die Steuerung kann den ersten Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung anordnen und den zweiten Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegen, wenn der erste Lichtsender aktiviert ist. Alternativ kann die Steuerung den zweiten Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung anordnen und den ersten Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegen.
Die Steuerung kann den ersten Lichtsender und den zweiten Lichtsender so steuern, dass der erste Lichtsender aktiviert wird, wenn Rauschen, das durch Sonnenstrahlung verursacht wird, eine vorbestimmte Stärke überschreitet, und der zweite Lichtsender aktiviert wird, wenn das durch Sonnenstrahlung verursachte Rauschen eine vorbestimmte Stärke aufweist.
Die Lasermessvorrichtung kann weiter eine Schalteinheit aufweisen, um den ersten und den zweiten Bandpassfilter zu schalten. Dies ist so, da der erste Bandpassfilter verwendet wird, wenn von dem ersten Lichtsender emittiertes Licht verwendet wird, und der zweite Bandpassfilter verwendet wird, wenn Licht von dem zweiten Lichtsender verwendet wird.
Die Schalteinheit kann einen Sitzabschnitt aufweisen, auf dem der erste und zweite Bandpassfilter sitzen, damit sie um die Mittelachse symmetrisch sind.
Die Steuerung kann die Schalteinheit um die Mittelachse drehen, so dass der erste Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung angeordnet ist und sich der zweite Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegt, wenn der erste Lichtsender aktiviert ist. Alternativ kann die Steuerung die Schalteinheit um die Mittelachse drehen, so dass der zweite Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung angeordnet ist und sich der erste Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegt, wenn der zweite Lichtsender aktiviert ist.
Die Steuerung kann Zeitdaten von dem Licht der ersten oder der zweiten Wellenlänge aufnehmen sowie Zeitdaten des einfallenden Lichts, um die aufgenommenen Zeitdaten zu verarbeiten. In dem Fall, dass der erste Lichtsender aktiviert ist, um das Licht mit der ersten Wellenlänge zu erzeugen, kann das Licht mit der zweiten Wellenlänge, das durch Aktivierung des zweiten Lichtsenders erzeugt wird, als Referenzlicht für das Berechnen der Distanz verwendet werden.
Die Lasermessvorrichtung kann weiter einen Strahlteiler aufweisen, um einen Teil des Lichts mit der ersten Wellenlänge und des Lichts mit der zweiten Wellenlänge zu reflektieren und um zu ermöglichen, dass ein anderer Teil des Lichts mit der ersten Wellenlänge oder des Lichts mit der zweiten Wellenlänge durchgeht, wobei der Lichtempfänger quer zum optischen Pfad des reflektierten oder zugelassenen Lichtteils angeordnet ist und einen Teil des reflektierten Lichtteils empfängt. Hier kann der Lichtempfänger kolinear zu dem Strahlteiler angeordnet sein.
Die Steuerung kann die Distanz durch Verarbeiten der Lichtgeschwindigkeit und des Unterschieds zwischen "empfangener Zeit des von dem Strahlteiler reflektierten Lichtteils" und "empfangener Zeit des über den ersten oder den zweiten Bandpassfilter ankommenden Lichtteils" berechnen.
Die Lasermessvorrichtung kann weiter einen Reflektor aufweisen, der gegenüber dem Lichtempfänger angeordnet ist, wobei der Lichtteil, der von dem Strahlteiler reflektiert, von dem Reflektor reflektiert oder gestreut wird, bevor er in den Lichtempfänger eintritt.
Die Lasermessvorrichtung kann weiter eine Sammellinse aufweisen, die auf dem optischen Pfad des Lichtteils, der durch den Strahlteiler gegangen ist, angeordnet ist, um den Lichtteil, der durch den Strahlteiler gegangen ist, zu sammeln.
Wie oben beschrieben wird mit der Erfindung eine Lasermessvorrichtung unter Verwendung von Licht mit zwei oder mehreren Wellenlängen vorgesehen. Dadurch wird ermöglicht, Licht mit einer Wellenlänge zu verwenden, das wenig Rauschen aufweist, als Reaktion auf Änderungen in der Umgebung, wodurch eine hohe Responsivität bewahrt bleibt.
Somit kann die Lasermessvorrichtung eine korrektere Messung und die Messung langer Strecken aufgrund reduzierten Rauschens bieten, und die Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Produkts kann gewährleistet werden.
Des Weiteren werden, da der Lichtempfänger zum Empfangen emittierten Lichts und der Lichtempfänger zum Empfangen einfallenden Lichts in lediglich einem Lichtempfänger unter Verwendung des Strahlteilers integriert sind, in der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung weniger Bestandteile verwendet. Als Ergebnis kann der Preis des Produkts gesenkt werden, die Struktur des Geräts ist vereinfacht und die Herstellung ist vereinfacht.
Des Weiteren ordnet die Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung den Pfad des Lichts, das in den Lichtempfänger eintritt, so an, dass er senkrecht zum Pfad des Lichts ist, das von dem Lichtsender emittiert wird, wodurch die Responsivität maximiert wird. Somit kann die Lasermessvorrichtung mit einer kompakteren und einfacheren Struktur eine maximierte Responsivität aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich anhand der folgenden genauen Beschreibung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1 eine Konfigurationsansicht ist, in der eine Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;
2 ein Diagramm ist, in welchem die Intensität der Sonnenstrahlung als Funktion der Wellenlänge dargestellt ist;
3A eine Querschnittansicht ist, in welcher ein Lichtsender der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist;
3B eine Querschnittansicht ist, in welcher ein Lichtempfänger der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist;
4 ein Diagramm ist, in welchem die zeitliche Beziehung von Strahlungspulsen und empfangenen Pulsen in der Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;
5A eine Konfigurationsansicht ist, in der eine Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, bei welcher Bandpassfilter, die den Wellenlängen der Lichtsender entsprechen, auf einer Schalteinheit sitzen;
5B eine seitliche Draufsicht von 5 ist;
6 eine Konfigurationsansicht ist, in der eine Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist;
7 eine Konfigurationsansicht ist, in der Licht dargestellt ist, das in einen Lichtempfänger eintritt, und in einen Strahlteiler bei der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung, der oberhalb des Lichtempfängers angeordnet ist, eintritt und von diesem reflektiert wird;
8 ein schematisches Blockdiagramm ist, in welchem Licht, das in der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung entlang eines Pfades läuft, dargestellt ist;
9 eine grafische Darstellung ist, in welchem die zeitliche Beziehung der Strahlungspulse und eines empfangenen Pulses in der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist; und
10 eine Konfigurationsansicht ist, in der eine Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, die einen Reflektor aufweist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen beispielhafte Ausführungsformen dargestellt sind, beschrieben. Die Erfindung kann jedoch in unterschiedlichen Formen verkörpert sein und sollte nicht als auf die hier beschriebenen Ausführungsformen beschränkt erachtet werden.
1 ist eine Konfigurationsansicht, in der eine Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, und 2 ist ein Diagramm, in welchem die Intensität von Sonnenstrahlung als Funktion der Wellenlänge dargestellt ist. Nachstehend wird eine Beschreibung unter Bezugnahme auf 1 und 2 gegeben.
Die Lasermessvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform umfasst einen ersten Lichtsender 121 zum Emittieren von Licht mit einer ersten Wellenlänge, das eine erste Wellenlänge aufweist, einen zweiten Lichtsender 122 zum Emittieren von Licht mit einer zweiten Wellenlänge, das eine zweite Wellenlänge aufweist, wobei der zweite Lichtsender 122 senkrecht zum ersten Lichtsender 121 angeordnet ist, einen optischen Spiegel 140, um zu ermöglichen, dass entweder das Licht mit der ersten Wellenlänge oder das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgeht, während das andere reflektiert wird, einen ersten Bandpassfilter 151, um zu ermöglichen, dass das Licht mit der ersten Wellenlänge durchgeht, einen zweiten Bandpassfilter 152, um zu ermöglichen, dass das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgeht, einen Lichtempfänger 130, um einfallendes Licht zu empfangen, welches entweder durch den ersten 151 oder den zweiten 152 Bandpassfilter ankommt, und eine Steuerung (nicht dargestellt), um den ersten 121 oder den zweiten 122 Lichtsender zu aktivieren, Licht zu emittieren.
Die Lasermessvorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform weist zwei Lichtsender 121 und 122 auf, die unterschiedliche Wellenlängen des Lichts emittieren. Der erste Lichtsender 121 emittiert Licht, das eine erste Wellenlänge aufweist (nachstehend als "Licht mit der ersten Wellenlänge" bezeichnet), und der zweite Lichtsender 122 emittiert Licht, das eine zweite Wellenlänge aufweist (nachstehend als "Licht mit der zweiten Wellenlänge" bezeichnet).
Unter Bezugnahme auf 1 können der erste Lichtsender 121 und der zweite Lichtsender 122 auf eine solche Weise ausgerichtet sein, dass ihre Mittelachsen und die optischen Achsen des emittierten Lichts senkrecht zueinander sind. Somit ermöglicht der optische Spiegel 140, dass Licht, das von dem ersten Lichtsender 121 und dem zweiten Lichtsender 122 emittiert wird, auf der gleichen optischen Achse läuft. Als Alternative können die optischen Achsen des ersten 121 und des zweiten 122 Lichtsenders so angeordnet sein, dass sie zueinander parallel sind, wobei zwei optische Pfade verwendet werden. In diesem Fall ist jeder der Bandpassfilter 151 und 152 auf einem entsprechenden optischen Pfad angeordnet.
Da zwei Lichtsender 120 (einschließlich 121 und 122) vorgesehen sind, können zwei Wellenlängen verwendet werden. Die Wellenlängen, das heißt, die Lichtsender 121 und 122, können vielfältig abhängig von der Umgebung gewählt werden. Der erste 121 und der zweite 122 Lichtsender können so konfiguriert sein, dass sie Licht unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen. Hier kann die erste Wellenlänge ungefähr 1,4 (1,410 ± 0,050) μm betragen und die zweite Wellenlänge kann ungefähr 1,5 (1,550 ± 0,050) μm betragen.
2 ist ein Diagramm, in welchem die Intensität der Solarstrahlung als Funktion der Wellenlänge dargestellt ist. Die Kurve I gibt die Intensität der Sonnenstrahlung außerhalb der Atmosphäre an, und die Kurve II gibt die Intensität der Sonnenstrahlung auf der Meeresoberfläche an. Der Unterschied zwischen I und II gibt die Absorption von Sonnenstrahlung durch die Luft an.
Wenn die Wellenlänge des Lichts gewählt wird, die in der Lasermessvorrichtung 100 verwendet wird, wird im Allgemeinen berücksichtigt, ob die Wellenlänge die Augen eines Benutzers beschädigen kann oder nicht. Je länger die Wellenlänge ist, umso sicherer kann ist das Licht. Zum Beispiel kann Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 1,55 μm, was im Bereich der Wellenlänge für optische Kommunikation liegt, verwendet werden. Jedoch ist unter Bezugnahme auf 2 das Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm in der Luft vorhanden, da es kaum in der Atmosphäre absorbiert wird. Licht mit dieser Wellenlänge kann leider Rauschen in der Lasermessvorrichtung 100 bewirken.
Somit wird eine andere Wellenlänge von ungefähr 1,41 μm in Betracht gezogen. Da Licht mit dieser Wellenlänge gut in der Atmosphäre absorbiert wird, ist es möglich, das Rauschen in der Lasermessvorrichtung 100 zu verringern. Da jedoch das von der Lasermessvorrichtung 100 emittierte Licht ebenfalls in der Atmosphäre absorbiert werden kann, kann die Lichtmenge, die von dem Objekt zur Lasermessvorrichtung 100 reflektiert wird, als Preis für geringes Rauschen ebenfalls reduziert sein.
Wünschenswerterweise kann die Wellenlänge von 1,41 μm an einem klaren Tag oder Mittag verwendet werden, wenn es viel Sonnenlicht gibt, und die Wellenlänge von 1,55 μm kann an einem wolkigen Tag oder bei Nacht verwendet werden, wenn kein Rauschen durch Sonnenlicht vorhanden ist. Die Wellenlänge von 1,41 μm kann bei Kurzstrecken-Messungen verwendet werden, da sie in der Luft absorbiert werden kann, und die Wellenlänge von 1,55 μm kann bei Langstrecken-Messungen verwendet werden. Somit kann, basierend darauf, ob das Rauschen durch Sonnenlicht eine vorbestimmte Stärke übersteigt (klarer Tag oder Mittag) oder eine vorbestimmte Stärke nicht übersteigt (bewölkter Tag oder Nacht) die Aktivität der Lichtsender 120 gesteuert werden, um die Lichtempfangseffizienz zu erhöhen.
Da die Lichtsender 120 den ersten Lichtsender 121 und den zweiten Lichtsender 122 umfassen, kann die Lasermessvorrichtung 100 den optischen Spiegel 140 aufweisen, welcher ermöglicht, dass entweder das Licht mit der ersten Wellenlänge oder das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgeht, während das andere reflektiert wird. Unter Bezugnahme auf 1 ist der optische Spiegel 140 auf der optischen Achse des zweiten Lichtsenders 122 angeordnet und reflektiert das Licht mit der ersten Wellenlänge von dem ersten Lichtsender 121, aber ermöglicht, dass das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem zweiten Lichtsender 122 durchgeht. Da eine einzige optische Achse verwendet wird, ist es möglich, die Größe zu verringern und die Lasermessvorrichtung 100 zu vereinfachen.
Wenn das Licht mit der ersten oder der zweiten Wellenlänge, das aus der Lasermessvorrichtung 100 austritt, durch Reflexion von dem Objekt zurückkehrt, steuert, wenn nur das Licht mit der ersten Wellenlänge emittiert wurde, die Steuerung (nicht dargestellt) den ersten Bandpassfilter 151 derart, dass dieser auf der optischen Achse angeordnet ist, wodurch ermöglicht wird, dass nur das Licht mit der ersten Wellenlänge durchgeht. Wird nur das Licht mit der zweiten Wellenlänge emittiert, steuert die Steuerung den zweiten Bandpassfilter 152 derart, dass dieser auf der optischen Achse angeordnet ist, wodurch ermöglicht wird, dass nur das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgeht. Zum Beispiel wird, wenn der erste Lichtsender 121 Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm emittiert, der erste Bandpassfilter 151, der nur das Licht mit einer Wellenlänge von 1,55 μm durchlässt, auf dem optischen Pfad angeordnet.
Der Lichtempfänger 130 empfängt einfallendes Licht entweder durch den ersten Bandpassfilter 151 oder den zweiten Bandpassfilter 152. Nachstehend wird die Struktur der Lichtsender 120 und des Lichtempfängers 130 genauer unter Bezugnahme auf die 3A und 3B beschrieben.
Die Steuerung (nicht dargestellt) aktiviert den ersten 121 und/oder den zweiten 122 Lichtsender, um Licht zu emittieren. Die Steuerung kann die Aktivierung des ersten 121 oder des zweiten 122 Lichtsenders entsprechend spezifischen Faktoren, wie beispielsweise der Umgebung, aktivieren. Wenn beispielsweise das Rauschen durch Sonnenlicht eine vorbestimmte Stärke übersteigt, kann der erste Lichtsender 121 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 1,55 μm aktiviert werden. Andererseits kann, wenn das Rauschen durch Sonnenlicht die vorbestimmte Stärke nicht übersteigt, der zweite Lichtsender 122 unter Verwendung des Lichts mit einer Wellenlänge von 1,41 μm aktiviert werden.
Die Steuerung (nicht dargestellt) kann die Distanz durch Aufnehmen und Verarbeiten von den Zeitdaten des emittierten Lichts entweder der ersten Wellenlänge oder der zweiten Wellenlänge und den Zeitdaten des empfangenen Lichts berechnen. Das Verfahren zum Berechnen der Distanz wird genauer unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Wenn der erste Lichtsender 121 aktiviert ist, kann die Steuerung (nicht dargestellt) ebenfalls den ersten Bandpassfilter 151 vor der Lasermessvorrichtung 100, das heißt, auf dem optischen Pfad des einfallenden Lichts, anordnen, aber den zweiten Bandpassfilter 152 außerhalb des optischen Pfades des einfallenden Lichts anordnen. Wenn der zweite Lichtsender 122 aktiviert ist, kann die Steuerung (nicht dargestellt) ebenfalls den zweiten Bandpassfilter 152 vor der Lasermessvorrichtung 100, das heißt, auf dem optischen Pfad des einfallenden Lichts, anordnen, aber den ersten Bandpassfilter 151 außerhalb des optischen Pfades des einfallenden Lichts anordnen.
Die Laserabtastvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann ebenfalls einen vertikalen Abtastspiegel 160 aufweisen, der ein zu messendes Objekt vertikal abtastet, sowie einen waagerechten Abtastspiegel 170, der das Objekt waagerecht oder seitlich abtastet. Somit kann die Lasermessvorrichtung 100 gemäß der Erfindung nicht nur die Distanz, sondern auch die waagerechten und vertikalen Positionen des Objekts messen.
Der vertikale Abtastspiegel 160 kann beispielsweise als Galvanospiegel ausgeführt sein, wohingegen der waagerechte Abtastspiegel zum Beispiel als Rotationsspiegel ausgeführt sein kann. Der Rotationsspiegel wird auf einem Drehmotor angebracht, der den Spiegel um 360° drehen kann, um Licht in waagerechter Richtung zu senden. Der Galvanospiegel kann sich in einem vorbestimmten Winkel um eine Rotationsachse hin und her drehen, um Licht in vertikaler Richtung zu senden. Der vertikale Abtastspiegel 160 kann ebenfalls mit einem akustooptischen Deflektor oder einem elektrooptischen Deflektor ausgestattet sein, um einen vertikalen Abtastbereich zu vergrößern.
3A ist eine Querschnittansicht, in der ein Lichtsender der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist, und 3B ist eine Querschnittansicht, in der ein Lichtempfänger der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist. Einer der Lichtsender (der erste Lichtsender 121 oder der zweite Lichtsender 122) weist einen Körper 123, eine Lichtsendevorrichtung 124 und einen Träger 125 auf, der die Lichtsendevorrichtung 124 trägt. Der Lichtsender 120 kann ebenfalls eine Sammellinse 126 auf dem optischen Pfad des von der Lichtsendevorrichtung 124 emittierten Licht aufweisen, um das emittierte Licht zu sammeln. Das gesammelte Licht tritt aus dem Lichtsender 120 durch eine erste Öffnung 127 aus. Die Lichtsendevorrichtung 124 kann zum Beispiel als Laserdiode ausgestaltet sein.
Wie in 3B dargestellt ist, weist der Lichtempfänger 130 einen Körper 131, eine Lichtempfangsvorrichtung 132 und einen Träger 133 auf, der die Lichtempfangsvorrichtung 132 trägt. Der Lichtempfänger 130 kann ebenfalls eine Sammellinse 134 auf dem optischen Gerät aufweisen, das in die Lichtempfangsvorrichtung 132 eintritt, um das einfallende Licht zu sammeln, das in den Lichtempfänger 130 eintritt, in die Lichtempfangsvorrichtung 132. Die Lichtempfangsvorrichtung 132 kann beispielsweise als Photodiode ausgestaltet sein.
4 ist ein Diagramm, in welchem die zeitliche Beziehung von Strahlungspulsen und empfangenen Pulsen in der Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. In der folgenden Beschreibung wird ebenfalls auf die 1, 3A und 3B Bezug genommen.
Unter Bezugnahme auf 4 werden die Strahlungspulse P₁, P₂ und P₃, die voneinander beabstandet sind, zu den Zeitpunkten t₁, t₂ und t₃ emittiert. In der folgenden Beschreibung ist die Zeiteinheit die Nanosekunde (ns). Ein empfangener Puls P_S wird durch die gepunktete Linie zwischen P₂ und P₃ angegeben. Der empfangene Puls P_S kommt zum Zeitpunkt t_S an. Somit wird, um die Distanz zu dem Objekt zu berechnen, die Umlaufzeit Δt_a durch Subtrahieren von t₂ von t_S erhalten. Da Licht bezogen auf seine Geschwindigkeit mit 30 cm/ns läuft, wird die Distanz zu dem Objekt berechnet, indem Δt_a/2 mit 30 (cm) multipliziert wird.
Wenn die Steuerung (nicht dargestellt) zum Beispiel den ersten Lichtsender 121 aktivierte, sind die Strahlungspulse P₁, P₂ und P₃, die voneinander beabstandet sind, Pulse, die von dem ersten Lichtsender 121 emittiert werden. Die Zeitintervalle von P₁, P₂ und P₃ können von der Steuerung gesteuert werden.
Jedoch ist, wie in 4 ersichtlich ist, das Intervall zwischen P₂ und P_S kleiner als das Intervall zwischen P_S und P₁ oder P_S und P₃. In einigen Fällen ist es schwierig, das Zeitintervall genau zu messen. Insbesondere in dem Fall, dass ein Objekt in einer relativ kürzeren Distanz gemessen wird, kann das Messen schwieriger werden, da Δt_a kleiner wird.
Die Steuerung (nicht dargestellt) kann den zweiten Lichtsender 122 aus einem deaktivierten Zustand aktivieren, bevor oder nachdem der erste Lichtsender 121 aktiviert wurde, um Licht zu emittieren. Hier kann das Licht mit einer zweiten Wellenlänge von dem zweiten Lichtsender 122 als Referenzlicht zur Distanzmessung verwendet werden. Das heißt, wenn die Steuerung das Emissionszeitintervall des ersten 121 und des zweiten 122 Lichtsenders steuert und die Zeitintervall-Daten speichert, kann das Zeitintervall unter Bezugnahme auf das Licht mit der zweiten Wellenlänge erhalten werden.
Ist zum Beispiel P₂ das Licht mit der ersten Wellenlänge und ist P_S das empfangene Licht, sind P₁ und P₃ das Licht mit der zweiten Wellenlänge von dem zweiten Lichtsender 122, so kann die Distanz wie folgt gemessen werden: Das Zeitintervall zwischen dem empfangenen Puls P_S und der Referenz P₁ ist Δt_a, und die Zeit für die Distanzmessung kann erhalten werden, indem Δt_r von Δt_c subtrahiert wird.
Wenn das Referenzlicht von dem zweiten Lichtsender 122 später emittiert wird als von dem ersten Lichtsender 121, ist der Referenzpuls P₃. Da das Zeitintervall zwischen dem empfangenen Puls PS und dem Referenzpuls P₃ Δt_b ist und das Zeitintervall zwischen dem Strahlungspuls P₂ und dem Referenzpuls P₁ Δt_r ist, was in der Steuerung gespeichert ist, kann die Zeit, die zum Berechnen der Distanz erforderlich ist, erhalten werden, indem Δt_b von Δt_r subtrahiert wird.
5A ist eine Konfigurationsansicht, in der eine Lasermessvorrichtung 200 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, bei welcher die Bandpassfilter, die den Wellenlängen der Lichtsender entsprechen, auf einer Schalteinheit sitzen, und 5B ist eine seitliche Draufsicht von 5.
Die Lasermessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann ebenfalls Schalteinheiten 253 und 254 aufweisen, die den ersten Bandpassfilter 251 und den zweiten Bandpassfilter 252 schalten. Der erste Bandpassfilter 251 und der zweite Bandpassfilter 252 können nicht gleichzeitig verwendet werden, da die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge unterschiedlich sind. Somit wird der erste Bandpassfilter 251 verwendet, wenn Licht, das von dem ersten Lichtsender 221 gesendet wird, verwendet wird, und der zweite Bandpassfilter 252 wird verwendet, wenn Licht, das von dem zweiten Lichtsender 222 gesendet wird, verwendet wird.
Die Schalteinheit weist einen Sitzabschnitt 253 auf, auf welchem der erste 251 und der zweite 252 Bandpassfilter sitzen, damit sie um eine Mittelachse 254 symmetrisch sind.
In dem Fall, dass der erste Sender 221 aktiviert ist, steuert die Steuerung (nicht dargestellt) die Schalteinheit (Sitzabschnitt 253) so, dass sie um die Mittelachse 254 dreht, wodurch der erste Bandpassfilter 251 vor der Lasermessvorrichtung 200 angeordnet ist, das heißt, auf dem optischen Pfad des einfallenden Lichts. Somit wird der zweite Bandpassfilter 252 aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegt.
Wenn der zweite Sender 222 aktiviert ist, dreht die Steuerung (nicht dargestellt) den Sitzabschnitt 253 so um die Mittelachse 254, dass der zweite Bandpassfilter 252 vor der Lasermessvorrichtung 200 angeordnet ist, aber bewegt den ersten Bandpassfilter 251 aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus.
6 ist eine Konfigurationsansicht, in welcher eine Lasermessvorrichtung 300 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist. Die Lasermesseinrichtung 300 gemäß dieser Ausführungsform weist ebenfalls einen Strahlteiler 341 auf, der einen Teil des Lichts mit der ersten Wellenlänge und des Lichts mit der zweiten Wellenlänge reflektiert und ermöglicht, dass ein anderer Teil des Lichts mit der ersten Wellenlänge und des Lichts mit der zweiten Wellenlänge durchgelassen wird. Ein Lichtempfänger 330 ist quer zu dem optischen Pfad des reflektierten oder durchgelassenen Lichtteils angeordnet und empfängt den Teil des reflektierten Lichtteils. In der folgenden Beschreibung werden andere Bestandteile, wie beispielsweise der erste 321 und der zweite 322 Lichtsender, ein optischer Spiegel 340 und ein erster 351 und zweiter 352 Bandpassfilter nicht genauer beschrieben, da sie den gleichen Aufbau wie bei der vorstehenden Beschreibung aufweisen.
Wenn emittiertes Licht (das heißt, entweder das Licht mit der ersten Wellenlänge oder das Licht mit der zweiten Wellenlänge, das emittiert wurde), welches aus der Lasermessvorrichtung 300 austritt, entweder durch den ersten 351 oder den zweiten 352 Bandpassfilter durch Reflexion von einem zu messenden Objekt zurückkehrt, empfängt der Lichtempfänger 330 das zurückkehrende Licht. Die Mittelachse der Lichtempfängers 330 ist senkrecht zum optischen Pfad des zurückkehrenden oder durchgelassenen Lichts ausgerichtet. Wenn das emittierte Licht teilweise von dem optischen Pfad durch den Strahlteiler 341 abgelenkt wurde, kann der Lichtempfänger 330 das abgelenkte Licht empfangen, wenn es von einem Körper 310 reflektiert oder streut.
Der Lichtempfänger 330 ist senkrecht zum optischen Pfad des emittierten Lichts angeordnet, aber einfallendes Licht, das heißt, Licht, das in die Lasermessvorrichtung 300 eintritt, läuft entlang des oder in der Nähe des optischen Pfades des emittierten Lichts. Das heißt, dass erwogen werden kann, für den Lichtsender 320 und den Lichtempfänger 330 die gleiche optische Achse zu nutzen.
Somit ist es möglich, die Größe zu verringern und die Struktur der Lasermessvorrichtung zu vereinfachen, indem eine einzige optische Achse verwendet wird. Des Weiteren empfängt, selbst wenn die einzige optische Achse verwendet wird, der Lichtempfänger 330 das von dem Strahlteiler 341 reflektierte Licht, und somit stört der Lichtsender 320 einfallendes Licht nicht. Somit kann einfallendes Licht ohne Hindernis empfangen werden und es kann eine höhere Responsivität erhalten werden.
Der Strahlteiler 341, der auf dem optischen Pfad des emittierten Lichts angeordnet ist, reflektiert einen Teil des Lichts, das die gleiche Wellenlänge aufweist wie das emittierte Licht, aber ermöglicht einem anderen Teil davon, durchzugehen. Der Strahlteiler 341 ist so konfiguriert, dass er einen Teil des emittierten Lichts aus dem optischen Pfad abzieht, so dass der Lichtteil als Referenzpuls verwendet wird. Der Strahlteiler 341 reflektiert einen Teil des emittierten Lichts, wobei der reflektierte Lichtteil erforderlich ist, um sich zu einem Objekt, wie beispielsweise dem Körper 310, auszubreiten, der dann den reflektierten Lichtteil erneut reflektieren oder streuen kann.
Das Verhältnis, in dem der Strahlteiler 341 das emittierte Licht teilt, das heißt, das Reflexions-/Transmissionsverhältnis von Licht, wird basierend auf der Intensität des emittierten Lichts (das heißt, der Intensität einer Lichtquelle), der Distanz zu einem Objekt, der Responsivität (Sensitivität) des Lichtempfängers 330 und so weiter angepasst. Das Strahlteilungsverhältnis des Strahlteilers 341 kann als das Verhältnis zwischen dem transmittierten Teil zum reflektierten Teil des Licht ausgedrückt werden, welches im Bereich von 10:90 bis 90:10 liegt. Eine teilweise Reflexion oder Transmission von nicht-emittiertem Licht durch den Strahlteiler 341 wird später unter Bezugnahme auf 7 genauer beschrieben.
Das emittierte Licht tritt aus dem Körper 310 der Lasermessvorrichtung 300 aus und läuft zu dem zu messenden Objekt. Wenn das Objekt das emittierte Licht reflektiert oder streut, tritt ein Teil des reflektierten oder gestreuten Lichts in die Lasermessvorrichtung (300) (nachstehend als "einfallendes Licht" bezeichnet) ein, geht durch den ersten 351 oder den zweiten 352 Bandpassfilter, welche ermöglichen, dass eine spezifische Wellenlänge des einfallenden Lichts durchgeht.
Die Lasermessvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann ebenfalls eine Kollimatorlinse aufweisen, die auf dem optischen Pfad des Lichts, das durch den Strahlteiler geht, angeordnet ist, wodurch das durchgehende Licht kollimiert wird.
7 ist eine Konfigurationsansicht, in welcher Licht, das in den Lichtempfänger 330 eintritt und in den Strahlteiler 341, der oberhalb des Lichtempfängers angeordnet ist, eintritt und reflektiert wird, in der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist. Wenn das emittierte Licht L₁ auf den Strahlteiler 341 einfällt, wird es in einen reflektierten Lichtteil L₁₁ und einen transmittierten Lichtteil L₁₂ geteilt. Der reflektierte Lichtteil L₁₁ läuft erneut entlang des optischen Pfades und tritt erneut als einfallendes Licht L₂ in den Strahlteiler 341 ein. Das einfallende Licht L₂ wird von dem Strahlteiler 341 teilweise reflektiert und teilweise transmittiert, bevor es in den Lichtempfänger 330 eintritt.
Der transmittierte Lichtteil L₁₂ erreicht den Körper 310, reflektiert und streut von der Oberfläche des Körpers 310 und ist zum Lichtempfänger 330 gerichtet. Der Lichtempfänger 330 empfängt den und nimmt die Zeitdaten auf von dem transmittierten Lichtteil L₁₂ und dem einfallenden Licht L₂.
8 ist ein schematisches Blockdiagramm, in dem Licht, das entlang eines Pfades in der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung läuft, dargestellt ist, und 9 ist ein Graph, in dem die zeitliche Beziehung von Strahlungspulsen und einem empfangenen Puls in der Lasermessvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt ist. Nachstehend wird eine Beschreibung des Verfahrens zum Berechnen von Daten bei der Lasermessvorrichtung 300 gegeben, wobei die Zeiteinheit die Nanosekunde (ns) ist.
Eine Steuerung 390 der Lasermessvorrichtung 300 berechnet die Distanz, indem Zeitdaten von dem Lichtempfänger 330 aufgenommen werden. Die Steuerung 390 kann die Distanz zu einem zu messenden Objekt berechnen, indem die Differenz zwischen einem Zeitpunkt, wenn das reflektierte Licht empfangen wurde, und einem Zeitpunkt, wenn das einfallende Licht empfangen wurde, mit der Lichtgeschwindigkeit verarbeitet wird.
In 8 wird emittiertes Licht L₁ als Strahlungspuls P₁ zum Zeitpunkt t₄ erzeugt, und wird in einen transmittierten Lichtteil L₁₁ und einen reflektierten Lichtteil L₁₂ geteilt. Hier ist L₁₂ ein Referenzpuls P₅, t₅ ist ein Zeitpunkt, wenn der Lichtempfänger 330 den Referenzpuls P₅ empfängt. Der transmittierte Lichtteil L₁₁ reflektiert oder streut von einem Objekt 380 und tritt dann als einfallendes Licht L₂ in die Lasermessvorrichtung 300 durch einen Bandpassfilter (nicht dargestellt) ein. P₆ ist ein empfangener Puls des einfallenden Lichts L₂, und t₆ ist ein Zeitpunkt, wenn der empfangene Puls P₆ empfangen wird.
Unter Bezugnahme auf 9 erscheint P₄ zuerst bei t₄, und dann erscheint ein interner reflektierter Teil des reflektierten Lichtteils als ein Referenzpuls P₅ bei t₅ nach Durchgehen durch den Strahlteiler 341. Nachdem eine vorbestimmte Zeit vergangen ist, erscheint bei t₆ der empfangene Puls P₆. Das Zeitintervall zwischen den Pulsen P₄ und P₅ ist Δt₄, das Zeitintervall zwischen den Pulsen P₅ und P₆ ist Δt₅ und der Zeitunterschied zwischen den Pulsen P₄ und P₆ ist Δt₄ + Δt₅. Die Steuerung kann zuvor Δt₄ speichern, da dies ein konstanter Wert ist.
Somit kann die Steuerung 390 die Gesamtzeit aufnehmen, die das emittierte Licht unterwegs ist, bevor es empfangen wird, indem der zuvor gespeicherte Wert Δt₄ und die Zeiten t₅ und t₆ verwendet werden. Da die Gesamtzeit die Umlaufzeit ist, ist die Laufzeit zu dem Objekt (Δt₄ + Δt₅)/2. Da Licht mit einer Geschwindigkeit von 30 cm/ns läuft, wird die Distanz zu dem Objekt berechnet, indem (Δt₄ + Δt₅)/2 mit 30 (cm) multipliziert wird.
Wenn die Distanz zwischen der Lasermessvorrichtung 300 und dem Objekt 380 ausreichend größer ist als die Lasermessvorrichtung 300 selbst, wird Δt₅ einen wesentlich größeren Wert haben als Δt₄. In diesem Fall kann die Distanz berechnet werden, indem Δt₅ mit 30 (cm) multipliziert wird und Δt₄ vernachlässigt wird.
10 ist eine Konfigurationsansicht, in der eine Lasermessvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, welche einen Reflektor aufweist. Die Lasermessvorrichtung 400 gemäß dieser Ausführungsform kann ebenfalls einen Reflektor 480 in einer Position aufweisen, die einem Lichtempfänger 430 gegenüberliegt. Mit Ausnahme des Reflektors 480 haben andere Bestandteile, wie beispielsweise ein Körper 410, Lichtsender 420, ein Lichtempfänger 430, ein Strahlteiler 440, Bandpassfilter 450, ein vertikaler Abtastspiegel 460 und ein waagerechter Abtastspiegel 470 den gleichen Aufbau wie bei der vorstehenden Beschreibung und werden somit nicht genauer beschrieben.
Der Reflektor 480 reflektiert oder streut den reflektierten Lichtteil von dem Strahlteiler, damit er in den Lichtempfänger 430 eintritt. Wünschenswerterweise ist der Reflektor 480 auf oder in der Nähe einer gerade Linie angeordnet, die von dem Strahlteiler 440 und dem Lichtempfänger 430 definiert ist, da er den reflektierten Lichtteil zu dem Lichtempfänger 430 reflektieren soll.
Einfallendes Licht kann als Referenzlicht (siehe den Referenzpuls aus 9) verwendet werden. Vorteilhafterweise kann der einzige Lichtempfänger 430 emittiertes Licht und einfallendes Licht empfangen, ohne dass ein zusätzlicher Lichtempfänger für emittiertes Licht erforderlich ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit beispielhaften Ausführungsformen beschrieben und dargestellt wurde, wird dem Fachmann offensichtlich sein, dass Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung wie durch die beigefügten Ansprüche definiert abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- KR 2007-100359 [0001]
- KR 2007-100360 [0001]

Claims

Lasermessvorrichtung, welche aufweist: einen ersten Lichtsender, um Licht mit einer ersten Wellenlänge zu emittieren, das eine erste Wellenlänge aufweist; einen zweiten Lichtsender, um Licht mit einer zweiten Wellenlänge zu emittieren, das eine zweite Wellenlänge aufweist, wobei der zweite Lichtsender senkrecht zum ersten Lichtsender angeordnet ist; einen optischen Spiegel, um zu ermöglichen, dass entweder das Licht mit der ersten Wellenlänge oder das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgelassen wird, während das andere reflektiert wird; einen ersten Bandpassfilter, um zu ermöglichen, dass das Licht mit der ersten Wellenlänge durchgeht; einen zweiten Bandpassfilter, um zu ermöglichen, dass das Licht mit der zweiten Wellenlänge durchgeht; einen Lichtempfänger, um das einfallende Licht zu empfangen, welches entweder durch den ersten oder den zweiten Bandpassfilter ankommt; und eine Steuerung, um zu steuern, dass entweder der erste oder der zweite Lichtsender aktiviert wird.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: einen vertikalen Abtastspiegel zum vertikalen Abtasten eines zu messenden Objekts; und einen waagerechten Abtastspiegel zum waagerechten Abtasten des Objekts.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung den ersten Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung anordnet und den zweiten Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegt, wenn der erste Lichtsender aktiviert ist.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung den zweiten Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung anordnet und den ersten Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegt.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Wellenlänge 1,4 μm beträgt und die zweite Wellenlänge 1,5 μm beträgt.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung den ersten Lichtsender und den zweiten Lichtsender so steuert, dass der erste Lichtsender aktiviert wird, wenn Rauschen, das durch Sonnenstrahlung verursacht wird, eine vorbestimmte Stärke überschreitet, und der zweite Lichtsender aktiviert wird, wenn das durch Sonnenstrahlung verursachte Rauschen eine vorbestimmte Stärke aufweist.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: eine Schalteinheit, um den ersten und den zweiten Bandpassfilter zu schalten, wobei die Schalteinheit einen Sitzabschnitt aufweist, auf dem der erste und zweite Bandpassfilter sitzen, damit sie um die Mittelachse symmetrisch sind.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Schalteinheit um die Mittelachse so dreht, dass der erste Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung angeordnet ist und sich der zweite Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegt, wenn der erste Lichtsender aktiviert ist.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Schalteinheit um die Mittelachse dreht, so dass der zweite Bandpassfilter vor der Lasermessvorrichtung angeordnet ist und sich der erste Bandpassfilter aus dem optischen Pfad des einfallenden Lichts heraus bewegt, wenn der zweite Lichtsender aktiviert ist.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung Zeitdaten des Lichts mit der ersten Wellenlänge oder des Lichts mit der zweiten Wellenlänge aufnimmt, sowie Zeitdaten des einfallenden Lichts, um die aufgenommenen Zeitdaten zu verarbeiten.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung das Licht mit der zweiten Wellenlänge, das von dem aktivierten zweiten Lichtsender emittiert wird, als Referenzlicht festlegt, wenn der erste Lichtsender aktiviert ist, um Licht mit der ersten Wellenlänge zu emittieren.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiter aufweist: einen Strahlteiler, um einen Teil des Lichts mit der ersten Wellenlänge und des Lichts mit der zweiten Wellenlänge zu reflektieren, und um zu ermöglichen, dass ein anderer Teil des Lichts mit der ersten Wellenlänge und des Lichts mit der zweiten Wellenlänge durchgeht, wobei der Lichtempfänger quer zu dem optischen Pfad des reflektierten oder zugelassenen Lichtteils angeordnet ist und einen Teil des reflektierten Lichtteils empfängt.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfänger kolinear zu dem Strahlteiler angeordnet ist.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung die Distanz durch Verarbeiten von Lichtgeschwindigkeit und des Unterschieds zwischen "empfangener Zeit des von dem Strahlteiler reflektierten Lichtteils" und "empfangener Zeit des über den ersten oder den zweiten Bandpassfilter ankommenden Lichtteils" berechnet.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: einen Reflektor, der gegenüber dem Lichtempfänger angeordnet ist, wobei der Lichtteil, der von dem Strahlteiler reflektiert, von dem Reflektor reflektiert oder gestreut wird, bevor er in den Lichtempfänger eintritt.
Lasermessvorrichtung gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: eine Sammellinse, die auf dem optischen Pfad des Lichtteils, der durch den Strahlteiler gegangen ist, angeordnet ist, um den Lichtteil, der durch den Strahlteiler gegangen ist, zu sammeln.