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Information zu in Zusammenhang stehender Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht die Rechte der
CN 201210181051.X , eingereicht am 04.06.2012, deren Offenbarung hier in ihrer Gesamtheit durch Bezugnahme mit aufgenommen wird.
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Gebiet des Gebrauchsmusters
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Die vorliegende Anmeldung betrifft eine Laser-Entfernungsmessvorrichtung, die in den Bereich der optischen Vorrichtungen gehört.
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Hintergrund des Gebrauchsmusters
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Die Laser-Entfernungsmessvorrichtung wird dazu benutzt, eine exakte Messung der Entfernung eines Objektes mit dem Laser durchzuführen. Die Grundstruktur der Laser-Entfernungsmessvorrichtung umfasst eine Laser-Erzeugungs-Vorrichtung, einen Kollimator oder Kollimatoren, die auf einem emittierenden Ende der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung angeordnet sind, um das von der Laser-Erzeugungs-Vorrichtung emittierte Laserlicht in einen kollimierten Messstrahl umzuwandeln und den Strahl zu emittieren, eine Empfangslinse zum Empfangen der reflektierten Messstrahlen, die vom zu messenden Objekt reflektiert werden, und zum Fokussieren der Strahlen, um ein Bild auszubilden, eine fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung, die im Innern der Entfernungsmessvorrichtung angeordnet ist, um das durch die reflektierten Messstrahlen ausgebildete Bild zu empfangen und ein optisches Signal in ein entsprechendes elektrisches Signal umzuwandeln. Die Licht empfangende Fläche der fotoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung befindet sich in der Brennebene der Empfangslinse, und das elektrische Signal wird verarbeitet, um eine Entfernungsmessung zu erhalten.
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In dem Fall, in dem sich das zu messende Objekt in einer großen Entfernung von der Vorrichtung befindet, ist der optische Pfad des einfallenden Messstrahls im Wesentlichen parallel zu dem der reflektierten Messstrahlen, daher können die reflektierten Messstrahlen auf der Empfangsfläche der das optische Signal empfangenden Vorrichtung konvergieren, nachdem sie die Empfangslinse durchlaufen haben. In dem Fall, in dem das zu messende Objekt sich jedoch in kleiner Entfernung von der Vorrichtung befindet, wie in 1 gezeigt, sind die reflektierten Messstrahlen, die vom zu messenden Objekt gestreut werden, stark gegen die optische Achse der Empfangslinse geneigt und konvergieren zu einer Position, die sich entfernt von der Empfangsfläche befindet, nachdem sie die Empfangslinse durchlaufen haben. Daher ist es schwierig, ein Bild auf der Empfangsfläche der das optische Signal empfangenden Vorrichtung auszubilden, was zur Folge hat, dass die Entfernungsmessung schwieriger ist.
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Im Folgenden sind einige existierende Mittel zu Lösen der oben angegebenen Probleme genannt: (1) das Vorsehen einer optischen Empfangsvorrichtung mit einer länglichen Form zum Empfangen des Bildes, das durch Fokussieren der reflektierten Strahlen für das gemessene Objekt in einer kleinen Entfernung ausgebildet wird – dies bedeutet, eine spezielle Vorrichtung herzustellen und dadurch sind die Einsatzflexibilität schlecht und die Kosten hoch; (2) das Vorsehen von zwei verschachtelten oder getrennten Sekundär-Linsen auf der Empfangsobjektivlinse, wodurch bei der Messung der Entfernung die reflektierten Strahlen drei Lichtpunkte ausbilden können, nachdem sie von der Empfangsobjektivlinse fokussiert wurden, und wenn eine kleinere Entfernung gemessen wird, können die drei Lichtpunkte miteinander verbunden und gegeneinander ausgetauscht werden, so dass die reflektierten Strahlen, die vom gemessenen Objekt in geringer Entfernung reflektiert werden, von der das optische Signal empfangenden Vorrichtung empfangen werden können. Auf diese Weise ist wegen der beiden Sekundär-Linsen, die zusätzlich auf der Haupt-Empfangsobjektivlinse angeordnet sind, eine hohe Fertigungspräzision erforderlich, und es ist schwierig die drei Lichtpunkte exakt zu verbinden und auszutauschen.
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Zusammenfassung des Gebrauchsmusters
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Um die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen, wird im Folgenden eine Laser-Entfernungsmessvorrichtung beschrieben, die das Problem des Empfangens der reflektierten Strahlen, wenn die integrierte Laser-Entfernungsmessvorrichtung dazu benutzt wird, ein Objekt in einer kleinen Entfernung zu messen, effektiv lösen kann. Die reflektierten Strahlen werden, nachdem sie durch das gemessene Objekt in einer kleinen Entfernung gestreut werden, auf ein kontinuierliches optisches Band in der Brennebene konvergiert, indem die reflektierten Strahlen eine erste gewölbte Fläche und eine zweite gewölbte Fläche der Empfangslinse durchlaufen.
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Spezieller umfasst die betreffende Laser-Entfernungsmessvorrichtung:
ein Lasermodul zum Erzeugen eines kollimierten Messstrahls;
eine Empfangslinse mit einer ersten gewölbten Fläche zum Empfangen von reflektierten Strahlen von einem zu messenden Objekt und mit einer optischen Achse parallel zu einer optischen Sende-Achse des Messstrahls;
eine fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung zum fotoelektrischen Umwandeln eines Bildes, das durch die reflektierten Strahlen auf einer Brennebene der Empfangslinse ausgebildet wird, wobei die fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung eine Licht empfangende Fläche aufweist, die sich auf der Brennebene der Empfangsobjektivlinse befindet;
wobei die Empfangslinse ferner eine zweite gewölbte Fläche umfasst, die eine Krümmung aufweist, die sich von der der ersten gewölbten Fläche unterscheidet, wobei die zweite gewölbte Fläche dazu dient, einen Teil der reflektierten Strahlen, die die Empfangslinse durchlaufen, auf der Brennebene zu konvergieren, um ein kontinuierliches optisches Band auszubilden, und wobei das kontinuierliche optische Band sich auf der Licht empfangenden Fläche der fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung sammelt.
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Die Tangentensteigung der zweiten gewölbten Fläche kann sich linear ändern.
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Die Tangentensteigung der zweiten gewölbten Fläche kann sich mit einer quadratischen Kurve ändern.
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Die zweite gewölbte Fläche kann eine aus einer zylindrischen Fläche und einer Kugelfläche aufweisen.
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Die Empfangslinse kann so gestaltet sein, dass sie eine konvexe Seite und eine ebene Seite aufweist, und die zweite gewölbte Fläche kann von der ebenen Seite der Empfangsobjektivlinse hervorstehen.
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Die Empfangslinse kann so gestaltet sein, dass sie eine konvexe Seite und eine ebene Seite aufweist, und die zweite gewölbte Fläche kann von der ebenen Seite der Empfangsobjektivlinse zurückgesetzt sein.
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Die zweite gewölbte Fläche kann mit einer Beschichtung behandelt sein.
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Wie aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden wird, weist die beschriebene Vorrichtung neben anderen Vorteilen den Vorteil auf, dass sie eine Laser-Entfernungsmessvorrichtung vorsieht, die auseinander laufende Strahlen empfangen kann, die dadurch verursacht werden, dass der Messstrahl ausgesendet und vom Objekt in einer kleinen Entfernung gestreut wird, und die auseinander laufenden Strahlen zur Licht empfangenden Fläche der fotoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung konvergieren kann. Außerdem weist die beschriebene Vorrichtung eine einfache Struktur auf und kann einfach erhalten werden. Weiterhin sieht die beschriebene Vorrichtung eine verbesserte Messfähigkeit vor und verbessert insbesondere die Messpräzision für das zu messende Objekt in einer geringen Entfernung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine schematische Ansicht, die die frühere Laser-Entfernungsmessvorrichtung zeigt, wenn ein Objekt in einer kleinen Entfernung gemessen wird;
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2 ist eine schematische Ansicht, die eine Laser-Entfernungsmessvorrichtung zeigt, die gemäß der nachfolgenden Beschreibung aufgebaut ist, wenn ein Objekt in einer kleinen Entfernung gemessen wird;
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3 ist eine schematische Ansicht, die das optische Band der Laser-Entfernungsmessvorrichtung zeigt, wenn das Objekt in einer kleinen Entfernung gemessen wird;
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Die 4a bis 4b sind schematische Ansichten, die eine beispielhafte zweite gewölbte Fläche der Laser-Entfernungsmessvorrichtung zeigen;
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5 ist eine schematische Ansicht, die eine weitere beispielhafte zweite gewölbte Fläche der Laser-Entfernungsmessvorrichtung zeigt.
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Genaue Beschreibung von Ausführungsformen
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 umfasst eine bevorzugte Laser-Entfernungsmessvorrichtung ein Lasermodul 1 zum Erzeugen eines kollimierten Messstrahls 2 und zu dessen Aussenden zu einem zu messenden Objekt M; eine Empfangslinse 3 mit einer ersten gewölbten Fläche 31 zum Empfangen von reflektierten Strahlen 10 vom gemessenen Objekt M; und eine fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung 4 zum fotoelektrischen Umwandeln des von den reflektierten Strahlen 10 auf einer Brennebene 8 der Empfangsobjektivlinse ausgebildeten Bildes. Die Empfangslinse 3 weist eine optische Achse 7 parallel zu einer optischen Emissions-Achse 6 des Messstrahls 2 auf. Die Licht empfangende Fläche 9 der fotoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung 4 befindet sich auf der Brennebene 8 der Empfangslinse. Die Empfangslinse 3 weist auch eine zweite gewölbte Fläche 32 auf, die eine Krümmung aufweist, die sich von der der ersten gewölbten Fläche 31 unterscheidet. Die zweite gewölbte Fläche 32 dient dazu, einen Teil der reflektierten Strahlen, die die Empfangslinse 3 durchlaufen, auf der Brennebene 8 zu konvergieren, um ein kontinuierliches optisches Band 11 auszubilden, und das kontinuierliche optische Band 11 sammelt sich auf der Licht empfangenden Fläche 9 der fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung 4. Das heißt, die vom gemessenen Objekt reflektierten Strahlen 10 können in die erste gewölbte Fläche 31 der Empfangsobjektivlinse 3 eintreten und werden dann gebrochen, um teilweise die zweite gewölbte Linse 32 zu durchlaufen, und konvergieren dann zu einem kontinuierlichen Band 11 mit einer speziellen Größe und Helligkeit. Das kontinuierliche optische Band 11 wird auf der Licht empfangenden Fläche 9 der fotoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung 4 konvergiert.
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In einer beispielhaften Ausführungsform ändert sich die Tangentensteigung der zweiten gewölbten Fläche 32 linear, zum Beispiel ist sie ein kontinuierlicher Abschnitt einer Bogenfläche, wie in 4a gezeigt. In einer anderen Ausführungsform ändert sich die Tangentensteigung der zweiten gewölbten Fläche 32 mit einer quadratischen Kurve. Wie in 4b gezeigt, können ein ersten Abschnitt 32a und/oder ein zweiter Abschnitt 32b der zweiten gewölbten Fläche 32 geändert werden, um verschiedene kontinuierliche Bänder 11 mit verschiedenen Formen und Helligkeiten zu erhalten.
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In einigen Ausführungsformen ist die Empfangslinse 3 gestaltet, eine konvexe und eine ebene Seite aufzuweisen. Die erste gewölbte Fläche 31 ist auf der konvexen Seite ausgebildet, und die zweite gewölbte Fläche 32 ist auf der ebenen Seite ausgebildet. In einer zu bevorzugenden Ausführungsform kann die zweite gewölbte Fläche 32 von der ebenen Seite der Empfangsobjektivlinse 3 hervorstehen, wie in 2 gezeigt, und die zweite gewölbte Fläche 32 kann auch von der ebenen Seite der Empfangsobjektivlinse 3 zurückgesetzt sein, wie in 5 gezeigt.
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In manchen Ausführungsformen ist die zweite gewölbte Fläche 32 als zylindrische Fläche gestaltet. In anderen Ausführungsformen ist die zweite gewölbte Fläche 32 als eine Kugelfläche gestaltet. Es ist auch selbstverständlich, dass die zweite gewölbte Fläche 32 jede gewölbte Fläche sein kann, die sich linear ändern kann und ein kontinuierliches optisches Band 11 auf der Brennebene 8 ausbilden kann.
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In manchen Ausführungsformen kann die Oberfläche der zweiten gewölbten Fläche 32 mit einer Beschichtung behandelt sein, um den Effekt von Störlicht bei der Entfernungsmessung zu verringern.
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Wenn die Laser-Entfernungsmessvorrichtung dazu benutzt wird, eine Entfernungsmessung für ein zu messendes Objekt in einer großen Entfernung von der Vorrichtung durchzuführen, wird der vom Lasermodul 1 erzeugte Messstrahl zum zu messenden Objekt M emittiert und bildet reflektierte Strahlen 10 aus, die im Allgemeinen parallel zur optischen Achse 6 des einfallenden Messstrahls sind, nachdem er von dem gemessenen Objekt M gestreut wurde. Die reflektierten Strahlen 10 können durch die Empfangslinse 3 fokussiert und auf die Licht empfangende Fläche 9 (die Empfangsfläche für optische Signale) der fotoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung 4 konvergiert werden, die sich in der Brennebene 8 befindet. Die fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung 4 wandelt das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal um, und dann wird das elektrische Signal durch einen Prozessor (nicht gezeigt) verarbeitet, um eine gemessene Entfernung zu erhalten. Zu dem Zeitpunkt hat die fotoelektrische Umwandlungs-Vorrichtung 4 die Strahlen empfangen, die von der Empfangsobjektivlinse 3 projiziert werden, und die gemessene Entfernung kann auf der Grundlage des durch die projizierten Strahlen ausgebildeten Bildes erhalten werden.
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Wenn die Laser-Entfernungsmessvorrichtung dazu benutzt wird, eine Entfernungsmessung für ein zu messendes Objekt in einer kleinen oder sehr kleinen Entfernung von der Vorrichtung durchzuführen, wird der vom Lasermodul 1 emittierte Messstrahl 2 zum zu messenden Objekt M emittiert. Da die Entfernung zwischen dem gemessenen Objekt M und der empfangenden Objektivlinse 3 relativ klein ist, werden die reflektierten Strahlen 10 durch das gemessene Objekt M in einem Winkel relativ zur optischen Achse 7 der Empfangslinse 3 gestreut, das heißt, die reflektierten Strahlen 10 werden schräg in die Empfangslinse 3 emittiert. Wie in 2 gezeigt, werden die reflektierten Strahlen 10, nachdem sie durch die erste gewölbte Fläche fokussiert wurden, teilweise in die zweite gewölbte Fläche 32 emittiert. Die zweite gewölbte Fläche 32 konvergiert die reflektierten Strahlen 10, die teilweise in sie hinein emittiert werden, um das kontinuierliche optische Band 11 auszubilden. Die 2 bis 3 zeigen schematisch das kontinuierliche optische Band 11, das durch die projizierten Strahlen 12 ausgebildet wird, bzw. nachdem sie durch die zweite gewölbte Fläche 32 konvergiert wurden. Das kontinuierliche Band 11 kann die Licht empfangende Fläche 9 (die Empfangsfläche für optische Signale) der fotoelektrischen Umwandlungs-Vorrichtung 4 noch bedecken, somit kann die gemessene Entfernung berechnet werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt. Es ist anzumerken, dass alle durch äquivalentes Ersetzen oder äquivalentes Abändern erhaltenen technischen Lösungen im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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