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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Abstandsmessvorrichtung mit
einem Abschwächungsfilter
zum Einstellen von Lichtenergie für einen Lichtstrom, der auf
Lichtempfangskonvertierungsmittel einfällt, und insbesondere eine
Abstandsmessvorrichtung, in welcher zumindest ein Teil des Abschwächungsfilters
als Ablenkungsmittel angeordnet ist.
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Eine
uns bekannte Abstandsmessvorrichtung ist derartig, dass sichtbares
Licht, nichtsichtbares Licht, moduliertes Licht oder gepulstes Licht
als Messlicht ausgestrahlt wird in Richtung eines Objekts unter
Messung, und ein reflektierter Lichtstrom, welcher an dem sich unter
Messung befindenden Objekt reflektiert wird, wobei ein Abstand von
einer Position, bei welcher die Messung ausgeführt wird, zu einer Position,
bei welcher das Objekt unter Messung lokalisiert ist, gemessen wird.
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Im
Allgemeinen können
Komponenten von solch einer Art von Abstandsmessvorrichtung grob eingeteilt
werden in einen optischen Abschnitt zum Ausstrahlen und Empfangen
von Messlicht und einen elektrischen Abschnitt zum Konvertieren
des empfangenen Messlichts in ein elektrisches Signal, um die Entfernung
unter Messung zu berechnen.
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Der
optische Abschnitt zum Ausstrahlen und Empfangen von Messlicht besteht
aus einer lichtaussendenden Einheit zum Aussenden von Messlicht aus
einer Lichtquelle, einem Lichtausstrahlsystem zum Ausstrahlen des
Messlichts aus der lichtaussendenden Einheit auf das Objekt unter
Messung, einem lichtempfangenden System zum Leiten des reflektierten
Lichtes von einem Objekt unter Messung und einer Lichtempfangseinheit
zum Empfangen von reflektiertem Licht, welches von dem Lichtempfangssystem
geleitet wurde.
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1 ist
ein Diagramm, welches schematisch ein optisches System der oben
angeordneten Abstandsmessvorrichtung zeigt.
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Wie
in 1 gezeigt, wird in einer allgemeinen Lichtwellenabstandsmessvorrichtung
ein gepulster Lichtstrom oder modulierter Lichtstrom, der von einer
Lichtquelle 100 erzeugt wird, durch eine rotierende Lichtschirmscheibe 102,
ein rechtwinkliges Prisma 104, eine Objektivlinse 105 in
Richtung eines Objekts 108 unter Messung projiziert.
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Die
rotierende Lichtschirmscheibe 102 wählt abwechselnd einen eines
Referenzlichtstroms, welcher aufgeteilt ist durch einen halben Spiegel 130, und
einen Messlichtstrom, welcher den Abstand zwischen der Messposition
und dem Objekt unter Messung durchquert hat, und erlaubt dann dem
ausgewählten
einen der Ströme
auf einem lichtempfangenden Element 120 einzufallen. Die
rotierende Lichtschirmscheibe 102 wird rotierend angetrieben
durch einen Motor, schirmt den Referenzlichtstrom und den Messlichtstrom
wahlweise ab und erlaubt ihnen, abwechselnd das lichtempfangende
Element 120 zu betreten.
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Ein
interner Lichtstrom wird verwendet zum Korrigieren eines internen
Fehlers innerhalb der Lichtwellenabstandsmessvorrichtung. Der Messlichtstrom,
welcher reflektiert wird an dem Objekt 108 unter Messung
oder an dem Reflexionsspiegel 110, wird durch das rechtwinklige
Prisma 104, die Objektivlinse 106 und einen Lichtenergieabschwächungsfilter 112 geleitet
zu dem lichtempfangenden Element 120. Um die Vorrichtung
frei vom Einfluss eines Lichtempfangskennzeichens zu machen, welches
durch die empfangene Lichtenergie begründet ist, wird der auf dem
lichtempfangenden Element 120 einfallende Messlichtstrom
einer Lichtenergieeinstellung unterworfen, die durch den Lichtenergieabschwächungsfilter 112 bewirkt
wird, so dass die empfangene Lichtenergie konstant gehalten wird.
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Der
von dem halben Spiegel 130 geteilte Referenzlichtstrom
wird geleitet durch einen Spiegel 132, die rotierende Lichtschirmscheibe 102,
ein Paar von Relais-Linsen 134 und 136,
einen Spiegel 138 und einen halben Spiegel 140,
der zwischen dem Lichtenergieabschwächungsfilter 112 und
dem Lichtempfangselement 120 angeordnet ist, in das Lichtempfangselement 120.
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Ein üblicher
Reflexionsspiegel kann verwendet werden als der Reflexionsspiegel 110.
Jedoch, wenn ein gepulster Lichtstrahl als der Messlichtstrahl verwendet
wird, kann das Objekt 108 unter Messung selber als der
Reflexionsspiegel dienen. Alternativ kann der Reflexionsspiegel 110 auf
dem Objekt 108 unter Messung befestigt sein.
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9 ist
ein Diagramm, welches eine Anordnung eines konventionellen Lichtenergieabschwächungsfilters
zeigt. Wie in 9 gezeigt, besteht der Lichtenergieabschwächungsfilter 1112 aus
einem äußeren toroidalen
Abschnitt und einem inneren toroidalen Abschnitt. Der äußere toroidale
Abschnitt ist angeordnet als ein Messlichtstromabschwächungsfilter 121,
während
der innere toroidale Abschnitt angeordnet ist als ein Referenzlichtstromabschwächungsfilter 1122.
Wenn ein Abstand unter Messung lang ist, wird der Messlichtstrahl
an Abschwächung
leiden. Daher hat der äußere toroidale
Abschnitt als ein Teil seiner selbst eine Durchgangsöffnung 1123 mit
einer nichtfilternden Funktion, und daher kann der Messlichtstrom,
der durch die Durchgangsöffnung 1123 passiert,
vor Abschwächung
geschützt
werden. Wenn nur eine kleine Lichtenergie aus dem Messlichtstrom
erhalten wird, wird intensive Abschwächung auf dem Referenzlichtstrom
bewirkt.
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Der
Lichtenergieabschwächungsfilter 112 wird
gesteuert wie folgt. 3 ist ein Blockdiagramm der
Abstandsmessvorrichtung. Wie in 3 gezeigt, besteht
eine Lichtempfangseinheit 154 aus dem Lichtempfangselement 120 und
einer Lichtdetektiereinheit 150, die Lichtenergie des Messlichtstroms
detektiert, welcher die Messlichtenergie bezeichnet, und liefert
dann das detektierte Ergebnis zu einer CPU 156. Die CPU 156 berechnet
ein Lichtenergiesteuersignal basierend auf der Messlichtenergie
und liefert das gleiche zu einer Antriebsschalteinheit 158.
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Die
Antriebsschalteinheit 158 ist angeordnet, um einen Antriebsmotor 164 des
Lichtenergieabschwächungsfilters 112 anzutreiben
und zu steuern auf der Basis eines gelieferten Lichtenergiesteuersignals.
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7a ist ein Diagramm, welches schematisch
ein optisches Pfadsystem zeigt, welches zwischen der lichtaussendenden
Seite und der lichtempfangenden Seite der Abstandsmessvorrichtung
angeordnet ist. Wie in 7a gezeigt,
wird ein Messlichtstrahl, welcher von der lichtaussendenden Einheit
mit einer Lichtquelle 1 erzeugt wurde, auf einen Reflexionsspiegel 2 gerichtet,
auf welchem es reflektiert wird und dann zu einer Objektivlinse 3 geleitet wird,
welche in einem ausstrahlungsoptischen System beinhaltet ist. Der
Messlichtstrahl, welcher zu einem parallelen Lichtstrom gemacht
wurde durch die Objektivlinse 3, wird zu einem Objekt 4 unter
Messung geleitet. Ein auf dem Objekt 4 unter Messung reflektierter
Lichtstrahl wird wieder zu der Objektivlinse 3 gerichtet.
Es sollte bemerkt werden, dass das Objekt 4 unter Messung
bereitgestellt ist in der Richtung, die durch die optische Achse
der Objektivlinse 3 bestimmt ist.
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Das
Objekt 4 unter Messung kann ein Winkelreflektor sein, d.h.
ein periodisches Reflexionsprisma, welches auf dem Objekt unter
Messung ausgestaltet ist. Das Objekt 4 unter Messung kann
ebenso ein Reflexionsblatt sein, ausgestattet auf dem Objekt unter
Messung, oder das Objekt unter Messung selber.
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Ein
reflektierter Lichtstrahl, der auf die Objektivlinse 3 gerichtet
ist, wird durch die Objektivlinse 3 konzentriert, auf dem
Reflexionsspiegel 2 reflektiert und auf Lichtempfangsmittel 5 der
Lichtempfangseinheit fokussiert.
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In
einer allgemeinen Messvorrichtung, wenn eine einzelne Objektivlinse 3 angeordnet
ist (als ein einzelner Linsentyp), um als eine Objektivlinse für das Lichtausstrahlsystem
und als eine Objektivlinse für
das Lichtempfangssystem zu dienen, wie z.B. in 7a gezeigt,
kann die Objektivlinse in zwei Teile geteilt sein, z.B. einen oberen
Abschnitt und einen unteren Abschnitt, einen rechten Abschnitt und
einen linken Abschnitt und einen Mittelabschnitt und einen Kantenabschnitt,
und einer von ihnen ist angeordnet für das Lichtausstrahlsystem
oder das Lichtempfangssystem. Weiterhin bekannt in einer Abstandsmessvorrichtung,
in welcher das Lichtausstrahlsystem und das Lichtempfangssystem
unabhängig
Objektivlinsen hat (Zwei-Linsen-Typ).
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Übrigens,
in der wie oben angeordneten Abstandsmessvorrichtung, wenn das Objekt 4 unter Messung
ein Winkelreflektor ist, wie in 7a gezeigt,
breitet sich der ausstrahlungsparallele Lichtstrahl und der reflexionsparallele
Strahl auf eigenen optischen Pfaden jeweils aus. Daher, auch wenn
das die Lichtquelle 1 einschließende Lichtausstrahlsystem
und das den Lichtempfangssensor 5 einschließende Lichtempfangssystem
nicht auf derselben optischen Achse positioniert sind, kann die
Entfernung zwischen der Messvorrichtung und dem Objekt unter Messung
unabhängig
von dem Abstand detektiert werden. In anderen Worten kann der Abstand
gemessen werden, sogar wenn der Abstand unter Messung lang oder
kurz ist.
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Auf
der anderen Seite, wie in 7b gezeigt, wenn
ein Reflexionsblatt (ein Blatt mit winzigen Glaskugeln oder winzigen
Prismen, welche mit periodischen Eigenschaften über der Oberfläche davon
bereitgestellt sind) oder ein Naturmaterial (Material mit einer
reflektiven Eigenschaft bis zu einem gewissen Ausmaß) im Wesentlichen
als das Objekt 6 unter Messung dient, wird der Messlichtstrom,
der auf das Objekt 6 unter Messung ausgestrahlt wird, zu
gestreuten Lichtstrahlen mit einer Ausstrahlposition J1 im Zentrum
der Streuung.
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Wenn
der Abstand zwischen der Abstandsmessvorrichtung und dem Objekt
unter Messung relativ lang ist, fallen auf dem Lichtempfangssystem
reflektierte Lichtstrahlen ein, die im Wesentlichen parallel sind
zu der optischen Achse der Objektivlinse 3 außerhalb
der gestreuten reflektierten Lichtstrahlen, welche aus Reflexion
der Messlichtstrahlen abstammen. Aus diesem Grund, sogar wenn die
Objektivlinse geteilt ist, in den Abschnitt für das Lichtausstrahlsystem
und den Abschnitt für
das Lichtempfangssystem, kann die Lichtempfangseinheit einen reflektierten
Lichtstrahl empfangen, der nötig
ist zur Messung des Abstandes unter Messung.
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Dazu
im Gegensatz, wenn der Abstand zwischen der Abstandsmessvorrichtung
und dem Objekt unter Messung kurz ist, dann neigen reflektierte Lichtstrahlen,
die auf dem Objekt unter Messung reflektiert werden und auf das
Lichtempfangssystem einfallen, dazu, einen großen Kippwinkel zu haben in Bezug
zu der optischen Achse der Objektivlinse. Aus diesem Grund ist es
schwer, ein Bild auf dem Lichtempfangssensor zu bilden.
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Dementsprechend
enthält
der reflektierte Lichtstrom, der in der oben beschriebenen Art auf dem
Objekt 6 unter Messung reflektiert wird, Lichtstrahlen,
die auf der Objektivlinse 3 einfallen, mit einem beachtlichen
Winkel in Bezug zu der optischen Achse der Objektivlinse, mit dem
Ergebnis, dass ein Bild auf einem Platz gebildet wird, der von dem
Lichtempfangssensor 5 abweicht. Demnach wird die Lichtenergie,
die durch den Lichtempfangssensor 5 empfangen wird, extrem
klein, welches es sehr schwierig macht, den Abstand zu messen.
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Jedoch
ist ein Messverfahren gewünscht,
in welchem das oben erwähnte
Reflexionsblatt oder ein natürliches
Material als das Objekt 6 unter Messung verwendet wird,
im Hinblick auf einen Aspekt, dass die oben beschriebene optische
Abstandsmessvorrichtung mit Verwendung eines Laserlichtstrahls als der
Messlichtstrahl eine Entfernung messen kann, unabhängig, was
das Objekt unter Messung ist.
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8a und 8b sind
Diagramme, illustrativ für eine
Gegenmessung gegen die oben erwähnten
Probleme, welche zu lösen
nötig sind,
wenn Messung auf dem Reflexionsblatt oder einem natürlichen
Material als ein Objekt 6 unter Messung durchgeführt wird,
welches durch einen kurzen Abstand von der Messvorrichtung entfernt
ist. Das heißt,
ein in 8a gezeigtes Prisma 7 oder
eine in 8b gezeigte Linse 8 zur
Korrektur wurde bereitgestellt in dem optischen Pfad zwischen der
Objektivlinse 3 und dem Objekt 6 unter Messung,
wobei ein Abschnitt des reflektierten Lichtstroms, welcher durch
das Objekt 6 unter Messung gestreut wurde, erzeugt wurde,
um zu der Bildung eines Bildes auf dem Lichtempfangselement 5 beizutragen.
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Jedoch
wenn das Prisma 7 oder die Linse 8 in die Abstandsmessvorrichtung
eingebaut ist, ist es nötig,
dass, wenn die Abstandsmessvorrichtung zum Messen eines langen Abstandes
verwendet wird, das Prisma 7 und die Linse 8 aus
dem optischen Pfad entfernt werden soll, während die Abstandsmessvorrichtung
zur Messung eines kurzen Abstandes verwendet wird, das Prisma 7 oder
die Linse 8 in den optischen Pfad eingefügt werden
sollen. Daher führen das
Prisma 7 oder die Linse 8 zu einem bemerkbaren Anstieg
der Kosten als ein eigener Teil zur Korrektur. Zusätzlich wird
der Hauptkörper
der Vorrichtung in seinen Dimensionen groß werden oder schwer im Gewicht.
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Weiterhin,
wenn das Prisma
7 oder die Linse
8 in die Abstandsmessvorrichtung
eingebaut sind, ist ein Benutzer der Abstandsmessvorrichtung nötig, um die
Entfernen- und Einfügenoperation
des Prismas
7 oder der Linse
8 durchzuführen, zusätzlich zu
der Messoperation. Weiterhin kann eine fehlerhafte Operation passieren
aufgrund beschwerlicher Operationen, so dass die Abstandsmessung
durchgeführt wird
mit dem eingefügten
Prisma
7 oder der eingefügten Linse
8, trotz
der Tatsache, dass der Winkelreflektor
4 als ein Objekt
6 unter
Messung verwendet wird. Alternativ wird eine Abstandsmessung durchgeführt mit
dem Prisma
7 oder der Linse
8 entfernt, trotz der
Tatsache, dass das Reflexionsblatt oder das natürliche Material als ein Objekt
6 unter
Messung verwendet wird. Eine weiter bekannte Lösung wird offenbart in
EP 0 768 542 A ,
in welcher ein Ablenkungsmittel in dem Lichtempfangspfad bereitgestellt
ist.
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Im
Angesicht des obigen Aspekts ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Abstandsmessvorrichtung bereitzustellen, in welcher,
obwohl es möglich
ist, den relativ kurzen Abstand zwischen der Vorrichtung und einem
Objekt unter Messung zu messen in dem Fall, dass das Objekt unter
Messung ein reflektives Blatt oder ein Naturmaterial ist, Kosten für einen
eigenen Korrekturteil können
verringert werden, die Vorrichtung kann gestaltet sein, um klein in
Größe und leicht
im Gewicht zu sein, und weiterhin kann die Einsetzbarkeit der Vorrichtung
verbessert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung ist eine Abstandsmessvorrichtung bereitgestellt,
wie im anhängigen
Anspruch 1 dargelegt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
ein Diagramm, das eine optische Anordnung zeigt einer optischen
Abstandsmessvorrichtung 1000, auf welche die vorliegende
Erfindung angewandt werden kann;
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2 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel eines Lichtenergieabschwächungsfilters 112 zeigt
entsprechend der vorliegenden Erfindung;
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3 ist
ein Diagramm, das eine elektrische Anordnung der optischen Abstandsmessvorrichtung 1000 zeigt,
auf welche die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
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4a ist ein Diagramm, welches ein anderes
Beispiel eines Lichtenergieabschwächungsfilters 112 entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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4b ist ein Diagramm zum Erklären des Beispiels
des Lichtenergieabschwächungsfilters 112, wie
in 4a gezeigt;
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5a ist ein Diagramm, das noch ein anderes
Beispiel eines Lichtabschwächungsfilters
entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5b ist ein Diagramm zum Erklären des Beispiels
des Lichtenergieabschwächungsfilters
aus 5a;
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6 ist
ein Diagramm, nützlich
zur Erklärung
des Effekts des Lichtenergieabschwächungsfilters entsprechend
der vorliegenden Erfindung;
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7a und 7b sind
jeweils Diagramme zum Erklären
einer konventionellen Technologie;
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8a und 8b sind
jeweils Diagramme zum Erklären
einer konventionellen Technologie; und
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9 ist
ein Diagramm, das einen konventionellen Lichtenergieabschwächungsfilter
zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden hier beschrieben werden in Bezug
zu den Zeichnungen.
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Wie
in 1 gezeigt, wird in einer optischen Abstandsmessvorrichtung 1000 als
eine Ausfürungsform
der vorliegenden Erfindung ein Messlichtstrom wie ein gepulster
Lichtstrom oder ein modulierter Lichtstrom, der von einer Lichtquelle 100 ausgesendet
wird, durch die rotierende Lichtschirmscheibe 102, das
rechtwinklige Prisma 104 und die Objektivlinse 106 projiziert
in Richtung des Objekts 108 unter Messung. Ein in dem obigen
optischen System eingeschlossener optischer Pfad entspricht einem
Lichtprojiziersystem, und das Objekt 108 unter Messung entspricht
einem Messziel.
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Messungen
können
ausgeführt
werden durch Bereitstellen des Reflexionsspiegels 110 auf dem
Objekt 108 unter Messung.
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Die
rotierende Lichtschirmscheibe 102 wird verwendet, um dem
Referenzlichtstrahl und dem Messlichtstrahl zu erlauben, sich voneinander
aufzuteilen durch den halben Spiegel 130, um abwechselnd
durch die Scheibe zu passieren und auf dem Lichtempfangselement 120 einzufallen.
Die rotierende Lichtschirmscheibe 102 wird angetrieben
durch einen Motor und bietet abwechselnd Abschirmen auf dem Referenzlichtstrom
und dem Messstrom und erlaubt ihnen abwechselnd, auf dem Lichtempfangselement 120 einzufallen.
Ein optischer Pfad erstreckt sich von dem Objekt 108 unter
Messung zu dem Lichtempfangselement 120, welches den reflektierten
Lichtstrahl empfängt,
der auf dem Objekt 108 unter Messung reflektiert wurde,
und entspricht dem Lichtempfangssystem. Das Lichtempfangselement 120 entspricht
dem Lichtempfangskonvertierungsmittel.
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Ein
interner Lichtstrom, welcher sich auf einem Lichtpfad ausbreitet
innerhalb der Abstandsmessvorrichtung, wird verwendet zum Korrigieren
eines internen Fehlers der Lichtwellenabstandsmessvorrichtung.
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Der
auf dem Objekt 108 unter Messung oder dem reflektierenden
Spiegel 110 reflektierte Messlichtstrom wird durch das
rechtwinklige Prisma 104, die Objektivlinse 106 und
den Lichtenergieabschwächungsfilter 112 zu
dem Lichtempfangselement 120 geführt. Um das Lichtempfangselement 120 frei
vom Einfluss der Lichtempfangseigenschaft zu machen, welche durch
die empfangene Lichtenergie begründet
wird, wird der auf dem Lichtempfangselement 120 einfallende
Messlichtstrom einer Lichtenergieeinstellung unterworfen, die durch
den Lichtenergieabschwächungsfilter 112 bewirkt
wird, so dass die durch das Lichtempfangselement 120 empfangene Menge
an Lichtenergie konstant gehalten wird.
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Der
von dem halben Spiegel 130 geteilte Referenzlichtstrahl
wird geleitet durch einen Spiegel 132, die rotierende Lichtschirmscheibe 102,
ein Paar von Relais- Linsen 134 und 136,
einen Spiegel 138 und ein halber Spiegel 140,
der zwischen dem Lichtenergieabschwächungsfilter 112 und
dem Lichtempfangselement 120 angeordnet ist, in das Lichtempfangselement 120.
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2 ist
ein Diagramm, das eine Anordnung eines Lichtenergieabschwächungsfilters 112 entsprechend
der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 2 gezeigt,
besteht der Lichtenergieabschwächungsfilter 112 aus
einem Fresnel-Abschnitt 1120, einem äußeren toroidalen Abschnitt
und einem inneren toroidalen Abschnitt. Der äußere toroidale Abschnitt ist
angeordnet als der Messlichtstromabschwächungsfilter 1121,
während
der innere toroidale Abschnitt angeordnet ist als der Referenzlichtstromabschwächungsfilter 1122.
Wenn ein Abstand unter Messung lang ist, wird der Messlichtstrahl
an Abschwächung
leiden. Daher hat der äußere toroidale
Abschnitt als ein Teil seiner selbst die Durchgangsöffnung 1123 mit
keiner Filterfunktion, und daher kann der Messlichtstrahl, der durch
die Durchgangsöffnung 1123 passiert,
vor Abschwächung
geschützt werden.
Wenn nur eine kleine Lichtenergie aus dem Messlichtstrom erhalten
wird, wird intensive Abschwächung
auf den Referenzlichtstrom ausgeübt. Der
Lichtenergieabschwächungsfilter 112 entspricht dem
Abschwächungsfilter.
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Der
Lichtenergieabschwächungsfilter 112 wird
gesteuert wie folgt. 3 ist ein Blockdiagramm der
Abstandsmessvorrichtung. Wie in 3 gezeigt, detektiert
eine Lichtempfangseinheit 154, bestehend aus dem Lichtempfangselement 120 und
einer Lichtdetektierungseinheit 150, Lichtenergie des Messlichtstroms,
welcher die Messlichtenergie bezeichnet, und liefert dann das detektierte
Ergebnis an die CPU 156. Die CPU 156 berechnet
ein Lichtenergiesteuersignal aufgrund der Messlichtenergie und liefert
dasselbe zu der Antriebsschalteinheit 158.
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Wenn
das Lichtempfangselement 154 kein Detektionssignal erzeugt,
wird es erwartet, dass der Abstand unter Messung einen Bereich überschreitet, welchen
die Messvorrichtung detektieren kann, oder alternativ der Abstand
unter Messung kurz ist, mit dem Ergebnis, dass der Messlichtstrahl,
der auf dem Lichtempfangs element einfallen soll, tatsächlich von dem
Lichtempfangselement abweicht. Daher steuert die CPU 156 den
Lichtenergieabschwächungsfilter 112 mittels
der Antriebseinheit 153, so dass der Lichtabschwächungsfilter 112 dem
Messlichtstrom erlaubt, durch den Filter an dem Fresnel-Abschnitt 1120 zu
passieren. Wenn ein detektierendes Signal immer noch nicht detektiert
ist, bietet die Abstandsmessvorrichtung eine Anzeige, die bezeichnet,
dass die Messung unmöglich
ist.
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Die
Antriebsschalteinheit 158 ist angeordnet zum Antreiben
und Steuern eines Antriebsmotors 164 des Lichtenergieabschwächungsfilters 112 auf Grundlage
eines gelieferten Lichtenergiesteuersignals.
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Nun
wird der Lichtenergieabschwächungsfilter 112 nachfolgend
im Detail beschrieben.
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Wie
in 2 gezeigt, schließt der Lichtenergieabschwächungsfilter 112 einen
Fresnel-Abschnitt 1120 und den Messlichtstromabschwächungsfilter 1121 ein,
der in dem äußeren toroidalen
Abschnitt gebildet ist, außer
für den
Fresnel-Abschnitt 1120. Weiterhin schließt der Lichtenergieabschwächungsfilter 112 den
Referenzlichtstromabschwächungsfilter 1122 ein,
der auf dem inneren toroidalen Abschnitt gebildet ist, außer für den Fresnel-Abschnitt 1120.
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Der äußere toroidale
Abschnitt ist angeordnet, um die Durchgangsöffnung 1123 zu haben,
welche dem Messlichtstrom, der eine weite Distanz gereist ist, erlaubt,
durch die Öffnung
ohne Abschwächung
zu passieren. Die Anordnung des Messlichtstromabschwächungsfilters 1121 und
des Referenzlichtstromabschwächungsfilters 1122 ist
so gemacht, dass wenn eine Menge eines Messlichtstroms klein ist,
der entsprechende Referenzlichtstrom abgeschwächt wird.
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Der
Fresnel-Abschnitt entspricht den Ablenkungsmitteln. Wie in 4a gezeigt, ist der Fresnel-Abschnitt 1120 so
angeordnet, dass der Fresnel-Abschnitt Ablen kung bereitstellt, welche
größer wird,
wenn eine Position nahe dem Zentrum des Abschwächungsfilters kommt. Wenn der
Abschwächungsfilter
anders herum angeordnet ist, kann der Fresnel-Abschnitt so angeordnet
sein, dass der Fresnel-Abschnitt
Ablenkung bereitstellt, welche kleiner wird, wenn die Position nahe
dem Zentrum des Abschwächungsfilters
kommt. Weiterhin kann der Fresnel-Abschnitt so angeordnet sein, dass der
Fresnel-Abschnitt Ablenkung bereitstellt, welche größer wird
in Abhängigkeit
der winkelbezogenen Position, die in den Umfangsrichtungen gemessen
wurde.
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Wie
in dem Querschnittsprofil der Ablenkung, gezeigt in 4b,
dargestellt, enthält
der Messlichtstrom einen Lichtstrahl, der deutlich an dem Mittelteil
davon abgelenkt wird, und daher bildet der einfallende Lichtstrahl
ein Bild in einer abweichenderen Form, wenn der Abstand unter Messung
kurz ist. Daher ist der Fresnel-Abschnitt des Abschwächungsfilters
wie oben beschrieben angeordnet.
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Zusätzlich zu
der obigen Anordnung, in welcher die Ablenkung groß wird,
wenn die Position nahe dem Zentrum des Abschwächungsfilters kommt, ist der
Fresnel-Abschnitt
so angeordnet, dass der Fresnel-Abschnitt Ablenkung bereitstellt, welche
größer wird
in Abhängigkeit
der Winkelposition, die in der Umfangsrichtung gemessen wurde. Daher
wird es möglich,
die Menge auf das lichtempfangende Element 120 einfallende
Lichtenergie einzustellen durch Wechseln der winkelbezogenen Position
der Fresnel-Position, durch welche der Messlichtstrom passiert.
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Weiterhin,
wie in 5b gezeigt, kann der Fresnel-Abschnitt 1120 so
angeordnet sein, dass der Fresnel-Abschnitt 1120 Ablenkung
bereitstellt, welche größer wird
in Abhängigkeit
der winkelbezogenen Position, die in einer der Umfangsrichtungen
des Abschwächungsfilters 112 gemessen
wurde.
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In
diesem Fall, wie in 5b gezeigt, werden Lichtstrahlen
des Messlichtstroms mehr abgelenkt, wenn der Punkt, durch welchen
der Strahl passiert, nahe dem Punkt B in 5b kommt.
Dementsprechend wird es möglich,
die Menge an auf das lichtempfangende Element 120 einfallende
Lichtenergie einzustellen durch Wechseln der winkelbezogenen Position
der Fresnel-Position, durch welche der Messlichtstrom passiert.
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Entsprechend
dem Lichtenergieabschwächungsfilter 112,
der wie oben beschrieben angeordnet ist, wie in 6 gezeigt,
kann der Messlichtstrom abgelenkt werden durch den Fresnel-Abschnitt 1120, so
dass der Messlichtstrom zu dem Lichtempfangselement 120 geleitet
werden kann, wenn der Abstand unter Messung kurz ist.
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Die
Abstandsmessvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung
hat im Wesentlichen dieselbe Anordnung außer für den Teil des Lichtenergieabschwächungsfilters 112.
Daher wird die Anordnung der Abstandsmessvorrichtung, die anders
ist als der Teil des Lichtenergieabschwächungsfilters, nicht beschrieben.
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Während in
der oben beschriebenen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das Ablenkungsmittel als ein Fresnel-Abschnitt
angeordnet ist, kann das Ablenkungsmittel aus jedem geeigneten Beugungsmittel
bestehen.
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Entsprechend
der Anordnung der Abstandsmessvorrichtung der oben beschriebenen
vorliegenden Erfindung strahlt das lichtprojizierende System den
Messlichtstrom aus in Richtung eines Objekts unter Messung, das
Lichtempfangssystem empfängt den
reflektierten Lichtstrom, der an dem Objekt unter Messung reflektiert
wurde, und leitet das reflektierte Licht zu Lichtempfangskonvertierungsmitteln,
und ein Abstand von einer Position, bei welcher Messung durchgeführt wurde,
zu einer Position, bei welcher das Objekt unter Messung sich befindet,
gemessen wird aufgrund des reflektierten Lichtstroms, der durch die
Lichtempfangskonvertierungsmittel empfangen wurde. Der Abschwächungsfilter
stellt Lichtenergie des auf dem Lichtempfangskonvertierungsmittel
einfallenden Lichtstroms ein, und zumindest ein Teil des Abschwächungsfilters
ist als Ablenkungsmittel angeordnet. Entsprechend der obigen Anordnung,
sogar wenn der Abstand unter Mes sung kurz ist, kann der Lichtstrom
durch die Ablenkungsmittel abgelenkt werden, so dass der Lichtstrom
auf den Lichtempfangskonvertierungsmitteln einfällt.