DE60035826T2 - Entfernungsmesser - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 1 ist ein Diagramm, welches schematisch ein optisches System der oben angeordneten Abstandsmessvorrichtung zeigt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Antriebsschalteinheit 158 ist angeordnet, um einen Antriebsmotor 164 des Lichtenergieabschwächungsfilters 112 anzutreiben und zu steuern auf der Basis eines gelieferten Lichtenergiesteuersignals.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist eine Abstandsmessvorrichtung bereitgestellt, wie im anhängigen Anspruch 1 dargelegt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm, das eine optische Anordnung zeigt einer optischen Abstandsmessvorrichtung 1000, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
  • 2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Lichtenergieabschwächungsfilters 112 zeigt entsprechend der vorliegenden Erfindung;
  • 3 ist ein Diagramm, das eine elektrische Anordnung der optischen Abstandsmessvorrichtung 1000 zeigt, auf welche die vorliegende Erfindung angewandt werden kann;
  • 4a ist ein Diagramm, welches ein anderes Beispiel eines Lichtenergieabschwächungsfilters 112 entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4b ist ein Diagramm zum Erklären des Beispiels des Lichtenergieabschwächungsfilters 112, wie in 4a gezeigt;
  • 5a ist ein Diagramm, das noch ein anderes Beispiel eines Lichtabschwächungsfilters entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5b ist ein Diagramm zum Erklären des Beispiels des Lichtenergieabschwächungsfilters aus 5a;
  • 6 ist ein Diagramm, nützlich zur Erklärung des Effekts des Lichtenergieabschwächungsfilters entsprechend der vorliegenden Erfindung;
  • 7a und 7b sind jeweils Diagramme zum Erklären einer konventionellen Technologie;
  • 8a und 8b sind jeweils Diagramme zum Erklären einer konventionellen Technologie; und
  • 9 ist ein Diagramm, das einen konventionellen Lichtenergieabschwächungsfilter zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden hier beschrieben werden in Bezug zu den Zeichnungen.
  • 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.
  • Messungen können ausgeführt werden durch Bereitstellen des Reflexionsspiegels 110 auf dem Objekt 108 unter Messung.
  • 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.
  • Ein interner Lichtstrom, welcher sich auf einem Lichtpfad ausbreitet innerhalb der Abstandsmessvorrichtung, wird verwendet zum Korrigieren eines internen Fehlers der Lichtwellenabstandsmessvorrichtung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Antriebsschalteinheit 158 ist angeordnet zum Antreiben und Steuern eines Antriebsmotors 164 des Lichtenergieabschwächungsfilters 112 auf Grundlage eines gelieferten Lichtenergiesteuersignals.
  • Nun wird der Lichtenergieabschwächungsfilter 112 nachfolgend im Detail beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (7)

  1. Abstandsmessvorrichtung, aufweisend ein Lichtprojiziersystem (100, 130, 102, 104, 106) zum Ausstrahlen eines Messlichtstroms in Richtung eines Objekts (103) unter Messung und ein Lichtempfangssystem (106, 104, 112, 140) zum Empfangen eines reflektierten Lichtstroms, welcher an dem sich unter Messung befindenden Objekt reflektiert wird, und zum Leiten des reflektierten Lichts zu den Lichtempfangskonvertiermitteln (120), wobei ein Abstand von einer Position, bei welcher die Messung ausgeführt wird, zu einer Position, bei welcher das Objekt (103) unter Messung lokalisiert ist, basierend auf dem reflektierten Lichtstrom gemessen wird, welcher durch die Lichtempfangskonvertiermittel empfangen wird, wobei die Abstandsmessvorrichtung des Weiteren einen Abschwächungsfilter (112) zum Einstellen der Lichtenergie des Lichtstroms aufweist, welcher auf die Lichtempfangskonvertiermittel (120) einfällt, und wobei der Abschwächungsfilter (112) ein scheibenförmiger Filter ist, welcher einen äußeren toroidalen Abschnitt, welcher als ein Messlichtstromabschwächungsfilter (1121) angeordnet ist, und einen inneren toroidalen Abschnitt, welcher als ein Referenzlichtstromabschwächungsfilter (1122) angeordnet ist, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschwächungsfilter (112) auch Ablenkungsmittel (1120) aufweist.
  2. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ablenkungsmittel (112) den Lichtstrom in Richtung zu den Lichtempfangskonvertiermitteln (120) ablenken.
  3. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ablenkungsmittel (112) eine Fresnel-Linse (1120) sind.
  4. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Ablenkungsmittel aus Beugungsmitteln zusammengesetzt sind.
  5. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ablenkungsmittel (1120) eine Ablenkung bereitstellen, welche größer wird in Abhängigkeit von der winkelbezogenen Position, welche in einer der Umfangsrichtungen gemessen wird.
  6. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Ablenkungsmittel (1120) eine Ablenkung bereitstellen, welche größer wird in Abhängigkeit von dem Abstand von der Mitte des Abschwächungsfilters (112) zu einer Position.
  7. Abstandsmessvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Ablenkungsmittel (1120) eine Ablenkung bereitstellen, welche größer wird in Abhängigkeit von der winkelbezogenen Position, welche in einer der Umfangsrichtungen gemessen wird, und die Lichtenergie, welche durch die Lichtempfangsmittel (120) empfangen wird, einstellbar gemacht ist durch Auswählen des Grads der variablen Ablenkung in Abhängigkeit von der winkelbezogenen Position.
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