DE202005018197U1 - Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung - Google Patents

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Abstract

Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung, umfassend:
einen Laseremitter zum Erzeugen eines Laserstrahls;
eine Kollimatorobjektivlinse zum Kollimieren des Laserstrahls;
einen optoelektronischen Umwandler mit einer Lichtempfangsfläche zum Empfangen von Lichtsignalen und zum Umwandeln davon in entsprechende elektrische Signale;
eine Empfangsobjektivlinse zum Empfangen und Abbilden eines reflektierten Strahls von dem Messgegenstand auf der Lichtempfangsfläche des optoelektronischen Umwandlers;
ein Steuer- und Analysesystem, welches mit dem Laseremitter und dem optoelektronischen Umwandler getrennt elektrisch verbunden ist, zum Erzeugen einer Folge von Hochfrequenzsignalen zum Modulieren des Laseremitters und zum Analysieren der elektrischen Signale, welche von dem optoelektronischen Umwandler ausgegeben werden, um die gemessene Entfernung auszuwerten;
wobei die Kollimatorobjektivlinse und die Empfangsobjektivlinse mindestens scheinbar entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.

Description

  • VERWANDTE PATENTANMELDUNG
  • Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht Priorität hinsichtlich der chinesischen Patentanmeldung Nr. 200410065787.6, eingereicht am 19. 11. 2004.
  • FORSCHUNGEN BZW. ENTWICKLUNGEN MIT BUNDESFÖRDERUNG
  • Nicht zutreffend.
  • GEBIET DER TECHNIK
  • Die vorliegende Patentanmeldung betrifft eine Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung, insbesondere ein optisches System in einer Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Es ist eine frühe optische Entfernungsmessungsvorrichtung mit lediglich einer Objektivlinse sowohl zum Übertragen eines Laserstrahls als auch zum Empfangen eines reflektierten Laserstrahls von einem Messgegenstand bekannt, wie in 1 dargestellt. Die optische Entfernungsmessungsvorrichtung 11 umfasst ein Lichtemissionselement 110, ein Lichtempfangselement 111, einen Lichtteiler-Reflektor 110, eine Objektivlinse 113 und ein Signalverarbeitungssystem (nicht in 1 dargestellt). Der Reflektor 112 weist zwei Reflexionsflächen auf, welche bezüglich der optischen Achse der Objektivlinse 113 geneigt sind. Das Lichtemissionselement 110 ist auf einer Seite des Reflektors 112 angeordnet, so dass das modulierte Licht von dem Lichtemissionselement 110 durch eine Reflexionsfläche zu der Objektivlinse 113 und in Verlauf durch diese reflektiert wird, um zu einem parallelem Lichtstrahl 114 gebrochen zu werden, welcher zu einem Messgegenstand 115 läuft, welcher die Gestalt eines Eckrohrstücks aufweist. Das Lichtempfangselement 111 ist auf der anderen Seite des Reflektors 112 angeordnet. Der reflektierte parallele Lichtstrahl 116 läuft durch die Objektivlinse 113 und wird auf die andere Reflexionsfläche geworfen, um zu der Lichteintrittsfläche des Lichtempfangselements 111 reflektiert zu werden. Das Signalverarbeitungssystem arbeitet mit den elektrischen Signalen gemäß dem reflektierten Strahl, um die gemessene Entfernung zu bestimmen. Die Vorrichtung dieses Typs ist in der Lage, einen Entfernungsbereich bis zu einigen hundert Metern zu erreichen. Diese ist jedoch aufgrund der Tatsache, dass das Lichtemissionselement 110 und das Lichtempfangselement 111 auf gegenüberliegenden Seiten der Objektivlinse 113 anzuordnen sind, sperrig, mit dem Ergebnis, dass es für den Verwender unbequem ist, die Vorrichtung bei praktischem Betrieb häufig zu schleppen, zu verstauen und zu bewegen.
  • Eine Entfernungsmessungsvorrichtung mit getrennten Übertragungs- und Empfangsobjektivlinsen für eine Entfernungsmessung an einer natürlichen rauen Oberfläche ist aus EP701702B1 bekannt, veröffentlicht am 5. 2. 1997 unter dem Titel „DEVICE FOR DISTANCE MEASUREMENT" (Vorrichtung zur Entfernungsmessung). Wie in 2 dargestellt, wird ein sichtbarer Messstrahl von einem Halbleiterlaser 120 auf eine Kollimatorobjektivlinse 121 geworfen, um entlang der optischen Achse 1210 der letzteren zu einem parallelen Messstrahl 122 kollimiert zu werden, welcher sodann auf einen Messgegenstand 126 in Gestalt einer natürlichen rauen Oberfläche geworfen wird, um in sämtliche Richtungen gestreut zu werden, so dass ein Teil des Messstrahls zu einer Empfangsobjektivlinse 124 reflektiert wird. Die optische Achse 1210 der Kollimatorobjektivlinse 121 verläuft mindestens scheinbar parallel zu der optischen Achse 1240 der Empfangsobjektivlinse 124. Für eine weite Entfernungsmessung scheint der Gegenstand 126 für die Empfangsoptik 124 im Unendlichen zu liegen, so dass der reflektierte Strahl 123 als paralleler Strahl entlang der optischen Achse 1240 erscheint. Sodann wird der reflektierte Strahl 123 bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse 124 gebündelt. Die Lichteintrittsfläche der Laserempfangsvorrichtung 124, welche auf der optischen Achse 1240 bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse 124 angeordnet ist, kann daher den Konvergenzpunkt des reflektierten Strahls 123 gut empfangen. Für eine kurze Entfernungsmessung, wie etwa innerhalb von 2 m, ist der Konvergenzpunkt des reflektierten Strahls 123 in Längs- und Querrichtung zu der optischen Achse 1240 der Empfangsoptik 124 zunehmend von dem Brennpunkt entfernt. Die Lichteintrittsfläche, welche an dem Brennpunkt angeordnet ist, empfängt dann kein Licht mehr. Bei einem Ausführungsbeispiel ist eine mechanische Vorrichtung vorgesehen, um zu ermöglichen, dass die Lichteintrittsfläche der Laserempfangsvorrichtung 125 die Verschiebung der Konvergenzpunktsposition des reflektierten Strahls 123 verfolgt, insbesondere lediglich in Querrichtung zu der optischen Achse 1240 der Empfangsoptik 124, wie in Strichlinie in 2 dargestellt. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind ein ebener Spiegel 128, wie in 3 dargestellt, oder ein Prisma, wie in 4 dargestellt, oder andere optische Elemente vorgesehen, um den Konvergenzpunkt des reflektierten Strahls 123 zurück auf die optische Achse 1240 der Empfangsoptik 124 abzulenken. Gleichgültig, ob eine mechanische Vorrichtung zum Bewegen der Lichteintrittsfläche oder ein optisches Element zum Ablenken des Konvergenzpunkts des reflektierten Strahls 123 in dem Gehäuse einer Entfernungsmessungsvorrichtung vorgesehen ist, macht dies das optische System der Vorrichtung jedoch in jedem Fall komplex und teuer.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, eine Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung mit einer einfachen optischen Struktur und einer hohen Messgenauigkeit zu schaffen. Und diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung gelöst.
  • Erfindungsgemäß umfasst die Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung: einen Laseremitter zum Erzeugen eines Laserstrahls; eine Kollimatorobjektivlinse zum Kollimieren des Laserstrahls; einen optoelektronischen Umwandler mit einer Lichtempfangsfläche zum Empfangen von Lichtsignalen und zum Umwandeln davon in entsprechende elektrische Signale; eine Empfangsobjektivlinse zum Empfangen und Abbilden eines reflektierten Strahls von einem Messgegenstand auf der Lichtempfangsfläche des optoelektronischen Umwandlers; ein Steuer- und Analysesystem, welches mit dem Laseremitter und dem optoelektronischen Umwandler getrennt elektrisch verbunden ist, zum Liefern einer Folge von Hochfrequenzsignalen zum Modulieren des Laseremitters und zum Analysieren der elektrischen Signale, welche von dem optoelektronischen Umwandler ausgegeben werden, um die gemessene Entfernung auszuwerten. Die Kollimatorobjektivlinse und die Empfangsobjektivlinse sind mindestens scheinbar entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet. Der Laseremitter liegt auf der gemeinsamen Achse bei dem Brennpunkt der Kollimatorobjektivlinse. Und der optoelektronische Umwandler ist derart angeordnet, dass die Lichtempfangsfläche auf der gemeinsamen Achse bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse liegt.
  • Es ist gut bekannt, dass eine bekannte Länge vor und nach einer externen Längenmessung durch eine interne Vergleichsstrecke gemessen wird, um Abweichungseffekte in der Elektronik und in dem optoelektronischen Umwandler auszugleichen, um die Genauigkeit der Entfernungsmessung zu erhöhen.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Zeichnung eines optischen Systems einer frühen optischen Entfernungsmessungsvorrichtung;
  • 24 sind schematische Zeichnungen eines optischen Systems einer Laser-Entternungsmessungsvorrichtung, welche in EP701702B1 offenbart ist;
  • 5 ist eine schematische Zeichnung eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels des optischen Systems einer Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung, welches bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 6 ist eine schematische Zeichnung eines zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels des optischen Systems einer Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung, welches bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 7 ist eine schematische Zeichnung eines dritten bevorzugten Ausführungsbeispiels des optischen Systems einer Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung, welches bei der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist;
  • 8 ist eine Schnittansicht gemäß der Linie B-B in 7.
  • GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Obgleich die vorliegende Erfindung für Ausführungsbeispiele in vielen verschiedenen Formen geeignet ist und in der vorliegenden Schrift genau beschrieben wird, werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung in dem Sinne offenbart, dass die vorliegende Offenbarung als beispielhafte Darstellung des Prinzips der Erfindung zu betrachten ist und diese die weiten Aspekte der Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränken soll.
  • Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung Gemäß Darstellung in 5 umfasst die Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung: einen Laseremitter 20 zum Erzeugen eines Laserstrahls; eine Kollimatorobjektivlinse 22 zum Kollimieren des Laserstrahls entlang der optischen Achse 29 der Kollimatoroptik 22; einen optoelektronischen Umwandler 30 mit einer Lichtempfangsfläche 300 zum Empfangen von Lichtsignalen und zum Umwandeln davon in entsprechende elektrische Signale; eine Empfangsobjektivlinse 33 zum Empfangen und Abbilden eines reflektierten Strahls von einem Messgegenstand auf der Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30; ein Steuer- und Analysesystem (nicht dargestellt), welches mit dem Laseremitter 20 und dem optoelektronischen Umwandler 30 getrennt elektrisch verbunden ist, zum Liefern einer Folge von Hochfrequenzsignalen zum Modulieren des Laseremitters 20 und zum Analysieren der elektrischen Signale, welche von dem optoelektronischen Umwandler 30 ausgegeben werden, um die gemessene Entfernung auszuwerten.
  • Das Steuer- und Analysesystem umfasst eine Modulationsschaltung zur Hochfrequenzmodulation des Laseremitters 20, wobei letzterer infolgedessen einen hochfrequenzmodulierten Laserstrahl zur Entfernungsmessung erzeugt, und umfasst ferner eine Signalverarbeitungseinheit zum Verarbeiten der elektrischen Signale, welche von dem optoelektronischen Umwandler 30 ausgegeben werden, um die gemessene Entfernung auszuwerten und anzuzeigen.
  • Bei der Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist der Laseremitter 20 vorzugsweise eine Halbleiter-Laserdiode, welche in der Lage ist, einen sichtbaren Laserstrahl zu erzeugen.
  • Der optoelektronische Umwandler 30 ist vorzugsweise ein einziges optoelektronisches Umwandlungselement oder eine Anordnung davon, wie als PIN-Fotodiode(n) oder Lawinenfotodiode(n) bekannt, wobei die Lichtemp fangsfläche des (der) optoelektronischen Umwandlungselements (-elemente) als Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30 wirkt. Für angemessen Fachkundige sei bemerkt, dass der optoelektronische Umwandler 30 ferner ein oder mehrere optoelektronische Umwandlungselemente mit einem Lichtleiter (nicht dargestellt) umfassen kann, wobei die Lichtempfangsfläche davon als Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30 wirkt.
  • Bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Laseremitter 20 und die Kollimatorobjektivlinse 22 beide in einem Befestigungselement 24 angebracht, welches ein röhrenförmiges Befestigungselement mit einem offenen Ende, einem geschlossenen Ende und einem Gewindeabschnitt (nicht dargestellt) mit einer vorbestimmten Länge an der Innenfläche davon ist. Der Laseremitter 20 liegt auf der Mitte des geschlossenen Endes des Befestigungselements 24 und ist in der Lage, einen Laserstrahl in Verlauf nach außen durch das offene Ende des Befestigungselements 24 zu erzeugen. Die Kollimatorobjektivlinse 22 ist in einem ringförmigen Element 25 befestigt, welches einen Gewindeabschnitt (nicht dargestellt) an der Außenfläche davon zum Eingriff mit dem Gewindeabschnitt des Befestigungselements 24 aufweist. Während der Anordnung kann die Position der Kollimatorobjektivlinse 22 bequem in Längsrichtung entlang der optischen Achse 29 der Kollimatorobjektivlinse 22 bezüglich des Laseremitters 20 justiert werden, bis sich der Laseremitter 20 mindestens scheinbar in dem Brennpunkt der Kollimatorobjektivlinse 22 befindet. Ein Laserstrahl 21 mit einer bestimmten Divergenz von dem Laseremitter 20 wird durch die Kollimatorobjektivlinse 22 geworfen, um daher zu einem parallelen Laserstrahl 23 in Verlauf entlang der optischen Achse 29 der Kollimatorobjektivlinse 22 kollimiert zu werden.
  • Die Empfangsobjektivlinse 33 umfasst eine Durchgangsöffnung 331, welche entlang der optischen Achse 39 der Empfangsobjektivlinse 33 verläuft, zum Halten des Befestigungselements 24. Während der Anordnung wird das Befestigungselement 24 in der Öffnung 331 justiert, bis die optische Achse 29 der Kollimatorobjektivlinse 22 mindestens scheinbar mit der optischen Achse 39 der Empfangsobjektivlinse 33 übereinstimmt, und wird sodann durch Klebstoff in der Öffnung 331 befestigt. Der optoelektronische Umwandler 30 wird derart angeordnet, dass die Lichtempfangsfläche 300 auf der optischen Achse 39 bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse 33 liegt.
  • Für eine weite Entfernungsmessung wird der reflektierte Laserstrahl 34 in der Gestalt eines parallelen Laserstrahls in Verlauf entlang der optischen Achse 39 durch die Empfangsobjektivlinse 33 zu einem gebündelten Strahl 31 gebündelt und auf der Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30 fokussiert, welche sich bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse 33 befindet. Für eine kurze Entfernungsmessung wird der reflektierte Laserstrahl 34' in der Gestalt eines Laserstrahls mit einer Divergenz durch die Empfangsobjektivlinse 33 zu einem gebündelten Strahl 31' gebündelt und an einem Punkt A hinter dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse 33 auf der optischen Achse 39 fokussiert. Die Lichtempfangsfläche 300 befindet sich daher innerhalb des Bestrahlungsbereichs des gebündelten Laserstrahls 31', so dass diese noch einen Teil des gebündelten Laserstrahls 31' empfangen kann. Bei einer kurzen Entfernungsmessung ist der gebündelte reflektierte Strahl 31' so stark, dass der Teil des gebündelten Strahls 31'', welcher durch die Lichtempfangsfläche 300 empfangen wird, stark genug ist, dass der optoelektronische Umwandler 30 genügend Lichtsignale erfasst.
  • Wenn der Laserstrahl 21 von dem Laseremitter 20 direkt auf die Empfangsobjektivlinse 33 geworfen wird, läuft ein Teil des Laserstrahls durch die Empfangsobjektivlinse 33, und zugleich wird ein anderer Teil des Laserstrahls davon auf die Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30 reflektiert. Die Intensität des anderen Teils des Laserstrahls ist viel höher als die des gebündelten Laserstrahls 31 bzw. 31', welcher von dem Messgegenstand reflektiert wird. Der andere Teil des Laserstrahls von dem Laseremitter 20 überlagert den gebündelten Laserstrahl 31 bzw. 31'', wobei infolgedessen kein Arbeitsbetrieb des optoelektronischen Umwandler auf den Schienen erfolgen kann. Demgemäß ist das Befestigungselement 24 vorzugsweise aus einem undurchsichtigen Material hergestellt bzw. ist mindestens eine der Innenflächen und Außenflächen des Befestigungselements 24 mit einer Schicht aus einem undurchsichtigen Material bedeckt. In dieser Weise ist der Laseremitter 20 vollständig von der Empfangsobjektivlinse 33 isoliert, so dass der Laserstrahl von dem Laseremitter 20 nicht direkt auf letztere geworfen werden kann. Für angemessen Fachkundige ist zu ersehen, dass das Befestigungselement 24 mit anderen geeigneten Strukturen und Gestalten versehen werden kann, unter der Voraussetzung, dass der Laser von dem Laseremitter 20 nicht direkt auf die Empfangsobjektivlinse 33 geworfen wird.
  • Eine externe Messstrahlstrecke wird mit dem Laseremitter 20, der Kollimatorobjektivlinse 22, der Empfangsobjektivlinse 33 und dem optoelektronischen Umwandler 30 gebildet.
  • Es ist gut bekannt, dass eine bekannte Länge vor und nach einer externen Längenmessung durch eine interne Vergleichsstrecke gemessen wird, um Abweichungseffekte in der Elektronik und in dem optoelektronischen Umwandler auszugleichen, um die Genauigkeit der Entfernungsmessung zu erhöhen. Die Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung bei der vorliegenden Erfindung umfasst ferner einen Lichtleiter 40, wobei ein Ende 41 davon vor oder hinter der Kollimatorobjektivlinse 22 in das Befestigungselement 24 verläuft, um einen kleinen Teil des Laserstrahls von dem Laseremitter 20 bzw. der Kollimatorobjektivlinse 22 zu empfangen. Das andere Ende 42 des Lichtleiters 40 verläuft zu der Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30, um den kleinen Teil des Laserstrahls darauf zu werfen. Dazu sei erwähnt, dass die Größe des Lichtempfangsbereichs des einen Endes 41 des Lichtleiters 40 derart bemessen ist, dass die Intensität des kleinen Teils des Laserstrahls für den optoelektronischen Umwandler 30 geeignet ist. Dadurch wird eine interne Strahlstrecke gebildet.
  • Die Laser-Entternungsmessungsvorrichtung bei der vorliegenden Erfindung umfasst ferner ein Strahlenschutzelement 50. Wenn sich das Strahlenschutzelement 50 bei einer Position befindet, welche durch Volllinie dargestellt ist, wird der Laserstrahl von dem anderen Ende 42 des Lichtleiters 40 entlang der internen Strahlstrecke auf die Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30 geworfen; wenn sich das Strahlenschutzelement 50 bei einer anderen Position befindet, welche in Strichlinie dargestellt ist, wird der gebündelte reflektierte Laserstrahl 31 bzw. 31' entlang der externen Strahlstrecke auf die Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30 geworfen.
  • Bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung in 6 umfasst die Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung eine Empfangsobjektivlinse 33'', welche dick genug ist, dass die Durchgangsöffnung 331', welche entlang der optischen Achse 39' verläuft, lang genug zum Empfangen des Laseremitters 20 und der Kollimatorobjektivlinse 22 ist, wobei die optische Achse 29 der Kollimatorobjektivlinse 22 mindestens mit der optischen Achse 39'' der Empfangsobjektivlinse 33' übereinstimmt. Der Laseremitter 20 liegt bei dem Brennpunkt der Kollimatorobjektivlinse 22. Und der optoelektronische Umwandler 30 ist derart angeordnet, dass die Lichtempfangsfläche 300 auf der optischen Achse 39 bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse 33' liegt. Die Innenfläche der Öffnung 331'ist durch eine Schicht aus einem undurchsichtigen Material bedeckt, um zu verhindern, dass der Laserstrahl aus dem Laseremitter 20 direkt auf die Empfangsobjektivlinse 33 geworfen wird.
  • Für angemessen Fachkundige ist zu ersehen, dass eine Öffnung mit einem offenen Ende und einem geschlossenen Ende anstatt der Durchgangsöffnung 331 und 331' verwendet werden kann, welche bei den bevor zugten Ausführungsbeispielen gemäß Darstellung in 5 und 6 vorgesehen ist. Bei einigen anderen Ausführungsbeispielen kann das Befestigungselement 24 mit dem Laseremitter 20 und der Kollimatorobjektivlinse 22, welche darin installiert sind, ferner zwischen der Empfangsobjektivlinse 33 und der Lichtempfangsfläche 300 befestigt werden, so dass der parallele Laserstrahl 23 durch die Durchgangsöffnung 331 läuft, ohne dass ein Laserstrahl von dem Laseremitter 20 direkt auf die Empfangsobjektivlinse 33 geworfen wird. Bei dieser Gelegenheit empfängt, je kürzer das Befestigungselement 24 von der Empfangsobjektivlinse 33 entfernt ist und je kleiner der Durchmesser des Befestigungselements 24 ist, der optoelektronische Umwandler 30 desto mehr von dem gebündelten reflektierten Laserstrahl 31 bzw. 31'.
  • Bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gemäß Darstellung in 7 und 8 umfasst die Empfangsobjektivlinse 33 keine Öffnung, wie oben erwähnt. Das Befestigungselement 24 mit dem Laseremitter 20 und der Kollimatorobjektivlinse 22, welche darin installiert sind, und die Lichtempfangsfläche 300 des optoelektronischen Umwandlers 30 liegen getrennt auf gegenüberliegenden Seiten der Empfangsobjektivlinse 33. Der optoelektronische Umwandler 30 ist derart angeordnet, dass die Lichtempfangsfläche 300 auf der optischen Achse 39 bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse 33 liegt. Das Befestigungselement ist derart angeordnet, dass der Laseremitter 20 auf der optischen Achse 29 bei dem Brennpunkt der Kollimatorobjektivlinse 22 zwischen der Empfangsobjektivlinse 33 und der Kollimatorobjektivlinse 22 liegt. Die Empfangsobjektivlinse 33 ist in einer ersten Halterung 36 angebracht. Das Befestigungselement ist in einer zweiten Halterung 28 angebracht, welche einen ringförmigen Abschnitt und mehrere Stützrippenstrukturen, welche strahlenartig von dem ringförmigen Abschnitt ausgehend verlaufen, umfasst. Die zweite Halterung 28 ist in der ersten Halterung 36 befestigt. Die optische Achse 39 der Empfangsobjektivlinse 33 stimmt mindestens scheinbar mit der optischen Achse 29 der Kollimatorobjektivlinse 22 überein.
  • Bei der erfindungsgemäßen Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung beträgt der Kollimatorobjektivlinsen-Durchmesser etwa 4 mm bis 5 mm, und der Empfangsobjektivlinsen-Durchmesser beträgt etwa 30 mm. Somit stellt die Fläche der Kollimatorobjektivlinse lediglich einen Abschnitt von Dekaden gleicher Flächenabschnitte der Empfangsobjektivlinse dar, so dass der optoelektronische Umwandler immer noch genügend von dem gebündelten reflektierten Laserstrahl zur Entfernungsmessung empfangen kann. Die in der vorliegenden Schrift verwendeten Maße sollen lediglich zu Erläuterungszwecken dienen und beschränken die Ausführungsbeispiele in keiner Weise.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann verwendet werden, um sowohl kurze Entfernungen als auch weite Entfernungen mit einem Minimum funktionaler Elemente zu messen. Die Anschaffungskosten der Vorrichtung sind daher niedrig, und die Vorrichtung kann daher derart gestaltet werden, dass diese sehr kompakt ist, und insbesondere als Taschenvorrichtung.

Claims (14)

  1. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung, umfassend: einen Laseremitter zum Erzeugen eines Laserstrahls; eine Kollimatorobjektivlinse zum Kollimieren des Laserstrahls; einen optoelektronischen Umwandler mit einer Lichtempfangsfläche zum Empfangen von Lichtsignalen und zum Umwandeln davon in entsprechende elektrische Signale; eine Empfangsobjektivlinse zum Empfangen und Abbilden eines reflektierten Strahls von dem Messgegenstand auf der Lichtempfangsfläche des optoelektronischen Umwandlers; ein Steuer- und Analysesystem, welches mit dem Laseremitter und dem optoelektronischen Umwandler getrennt elektrisch verbunden ist, zum Erzeugen einer Folge von Hochfrequenzsignalen zum Modulieren des Laseremitters und zum Analysieren der elektrischen Signale, welche von dem optoelektronischen Umwandler ausgegeben werden, um die gemessene Entfernung auszuwerten; wobei die Kollimatorobjektivlinse und die Empfangsobjektivlinse mindestens scheinbar entlang einer gemeinsamen Achse ausgerichtet sind.
  2. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Laseremitter auf der gemeinsamen Achse angeordnet ist.
  3. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Laseremitter bei dem Brennpunkt der Kollimatorobjektivlinse liegt.
  4. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der optoelektronische Umwandler derart angeordnet ist, dass sich die Lichtempfangsfläche auf der gemeinsamen Achse befindet.
  5. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lichtempfangsfläche des optoelektronischen Umwandlers bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse liegt.
  6. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 5, wobei die Empfangsobjektivlinse eine Öffnung umfasst, welche entlang der gemeinsamen Achse verläuft.
  7. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Laseremitter und die Kollimatorobjektivlinse in der Öffnung befestigt sind und wobei die Innenfläche der Öffnung durch eine Schicht aus einem undurchsichtigen Material bedeckt ist.
  8. Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Laseremitter und die Kollimatorobjektivlinse in einem Befestigungselement angebracht sind, welches eine Innenfläche und eine Außenfläche umfasst, wobei mindestens eine davon durch eine Schicht aus einem undurchsichtigen Material bedeckt ist bzw. das Befestigungselement aus einem undurchsichtigen Material hergestellt ist.
  9. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Befestigungselement in der Öffnung der Empfangsobjektivlinse befestigt ist.
  10. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Befestigungselement zwischen der Lichtempfangsfläche und der Empfangsobjektivlinse angeordnet ist, wobei der Laserstrahl von dem Laseremitter durch die Kollimatorobjektivlinse geworfen wird und sodann durch die Öffnung der Empfangsobjektivlinse läuft.
  11. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 – 5, wobei die Lichtempfangsfläche des optoelektronischen Umwandlers, die Empfangsobjektivlinse, der Laseremitter und die Kollimatorobjektivlinse in Reihe angeordnet sind.
  12. Laser-Entternungsmessungsvorrichtung, umfassend: einen Laseremitter; eine Kollimatorobjektivlinse, eine Empfangsobjektivlinse, einen optoelektronischen Umwandler mit einer Lichtempfangsfläche, eine interne Strahlstrecke und ein Steuer- und Analysesystem, wobei die Kollimatorobjektivlinse und die Objektivlinse entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind.
  13. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Laseremitter bei dem Brennpunkt der Kollimatorobjektivlinse liegt.
  14. Laser-Entfernungsmessungsvorrichtung nach Anspruch 12, wobei die Lichtempfangsfläche des optoelektronischen Umwandlers bei dem Brennpunkt der Empfangsobjektivlinse liegt.
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