JP2002525582A - 電子距離測定装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、マイクロチップレーザを備える放射源から送信される電磁ビームの短いパルスの目標までの及び目標からの伝播時間を測定する電子距離測定装置であって、目標からの反射ビームのための対物光学システム（６；１６；２１）と、受信ビームが送られる検出ユニット（９；１３；２０）とを備える電子距離測定装置に関する。送信される電磁ビームと受信電磁ビームを同軸にする手段（４，５；１５）が設けられ、受信ビームを検出ユニット（９；１３；２０）上に収束する手段（６，１０，１２；１４，１６；２１，２２）が更に設けられている。手段（３）が、目標上に十分に規定された放射測定スポットを得るために、送信電磁ビームを狭くすると共にできるだけコリメートする。
Description
【０００１】 本発明は、請求項１の前文に記載された種類の電子距離測定装置に関する。
【０００２】 目標に光ビームのような電磁ビームを向けて反射された放射を収集することに
より測定する電子距離計（ＥＤＭ）は、主として位相測定又は伝播遅延時間測定
の種類のものである。このような種類の測定器のいくつかは、自然物体、すなわ
ち反射器、例えばコーナーキューブ反射器のようなプリズム反射器が備わってい
ない物体に対する距離測定に適用される。位相測定距離計は、だいたいが連続し
た出射ビーム、すなわち、１つ以上の周波数でほぼ対称に変調されているビーム
を使用するが、短いパルスで動作する位相測定装置もある。伝播遅延時間測定距
離計は、パルス間の時間間隔がパルスが目標までのそしてそこから戻るまでの予
定される伝播時間より長い所定のパルス送信レートで繰り返し送信される短いパ
ルスを使用する。
より測定する電子距離計（ＥＤＭ）は、主として位相測定又は伝播遅延時間測定
の種類のものである。このような種類の測定器のいくつかは、自然物体、すなわ
ち反射器、例えばコーナーキューブ反射器のようなプリズム反射器が備わってい
ない物体に対する距離測定に適用される。位相測定距離計は、だいたいが連続し
た出射ビーム、すなわち、１つ以上の周波数でほぼ対称に変調されているビーム
を使用するが、短いパルスで動作する位相測定装置もある。伝播遅延時間測定距
離計は、パルス間の時間間隔がパルスが目標までのそしてそこから戻るまでの予
定される伝播時間より長い所定のパルス送信レートで繰り返し送信される短いパ
ルスを使用する。
【０００３】 典型的には、伝播遅延時間測定システムは、各パルスの強度をより高くできる
ので、位相測定システムより長いレンジを有する。もっとも一般的な光源は、パ
ルスレーザダイオードである。 自然な目標による拡散した反射での測定のため公知の距離計構成に関する問題
点及び欠点は、次のようにまとめられる。 ・使用される光は、しばしば可視波長域の外にある波長を有する。このため、操
作者（オペレータ）が測定が行われる目標点を見えないということになる。 ・光源の出力領域はある幅を有し、妥当なレンジで十分に高いパワーを提供でき
なければならない。これによりむしろ広い発散性（ダイバージェンス）を有する
ビームを使用することになり、目標までの距離が長いと測定点（ポイント）、す
なわち照射領域（エリア）は大きな直径を有することになる。 ・光源からの出力円錐角は広い。このため、もし狭いビーム（長い焦点距離）を
送信し、同時に信頼できる測定結果を得られるだけの十分な大きさの出力パワー
を有することが望まれるなら、送信機の光学システムの直径が大きくなることを
意味する。これは、逆に、測定が短い距離の目標に対して行われる時には、目標
におけるビーム直径が広くなることを意味する。 ・光送信機と光受信機は、異なる光学システムのユニットを使用するか、又はあ
る種の分離壁を有する同一の光学システムの異なる部品を使用する。送信機と受
信機の光学システムが、離れた目標に向かって測定を行う時に最大の信号振幅に
なるように互いに平行に調整されている時には、測定が近くの目標に向かって行
われる時に受信機は照射エリアを見ないことになる。これは、測定が測定計から
ある距離より短い距離に位置する近くの目標に対して行われる時、反射信号が得
られないことを意味する。 関連技術の説明 EP 706 063 (COMMISARIAT A L'ENERGIE ATOMQUE)は、距離計で使用するための
受動的にＱスイッチ動作するマイクロチップのレーザを記載している。この利点
は、この種のレーザが小さな発散性を有する狭い、パルス化されたビームを発生
することである。しかし、受動型のＱスイッチィングは、光パルスを送信する正
確な時間を制御できないという事実による問題を起こす。近くの目標に対する測
定での問題の解決方法は、ここでは言及及び議論しない、電子的な解決方法は、
分離したパルスの検出を仮定する。これは、受信された各信号はバックグラウン
ドノイズより大きな振幅を有すると仮定しているので、レンジを制限する。本発
明はマイクロチップのレーザを使用する電子距離測定システムに関するので、EP
706 063はその基礎として使用され、請求項１の前文に開示されている。
ので、位相測定システムより長いレンジを有する。もっとも一般的な光源は、パ
ルスレーザダイオードである。 自然な目標による拡散した反射での測定のため公知の距離計構成に関する問題
点及び欠点は、次のようにまとめられる。 ・使用される光は、しばしば可視波長域の外にある波長を有する。このため、操
作者（オペレータ）が測定が行われる目標点を見えないということになる。 ・光源の出力領域はある幅を有し、妥当なレンジで十分に高いパワーを提供でき
なければならない。これによりむしろ広い発散性（ダイバージェンス）を有する
ビームを使用することになり、目標までの距離が長いと測定点（ポイント）、す
なわち照射領域（エリア）は大きな直径を有することになる。 ・光源からの出力円錐角は広い。このため、もし狭いビーム（長い焦点距離）を
送信し、同時に信頼できる測定結果を得られるだけの十分な大きさの出力パワー
を有することが望まれるなら、送信機の光学システムの直径が大きくなることを
意味する。これは、逆に、測定が短い距離の目標に対して行われる時には、目標
におけるビーム直径が広くなることを意味する。 ・光送信機と光受信機は、異なる光学システムのユニットを使用するか、又はあ
る種の分離壁を有する同一の光学システムの異なる部品を使用する。送信機と受
信機の光学システムが、離れた目標に向かって測定を行う時に最大の信号振幅に
なるように互いに平行に調整されている時には、測定が近くの目標に向かって行
われる時に受信機は照射エリアを見ないことになる。これは、測定が測定計から
ある距離より短い距離に位置する近くの目標に対して行われる時、反射信号が得
られないことを意味する。 関連技術の説明 EP 706 063 (COMMISARIAT A L'ENERGIE ATOMQUE)は、距離計で使用するための
受動的にＱスイッチ動作するマイクロチップのレーザを記載している。この利点
は、この種のレーザが小さな発散性を有する狭い、パルス化されたビームを発生
することである。しかし、受動型のＱスイッチィングは、光パルスを送信する正
確な時間を制御できないという事実による問題を起こす。近くの目標に対する測
定での問題の解決方法は、ここでは言及及び議論しない、電子的な解決方法は、
分離したパルスの検出を仮定する。これは、受信された各信号はバックグラウン
ドノイズより大きな振幅を有すると仮定しているので、レンジを制限する。本発
明はマイクロチップのレーザを使用する電子距離測定システムに関するので、EP
706 063はその基礎として使用され、請求項１の前文に開示されている。
【０００４】 PCT/SE97/00396 (GEOTRONICS AB、これはSPECTRA PRECISIONに名前が変更され
ている。）は、受信したパルスがバックグラウンドノイズより小さな振幅を有し
ていてもよいシステムを記載している。このシステムは、出力パルスの出力の瞬
間が制御可能であり、又は少なくとも十分に規定することができてジッタがない
ことが必要である。本発明は、例えばこの応用に基づく十分に機能的な距離測定
システムを提供するために開発されてきた。しかし、本発明はPCT/SE97/00396に
開示された種類のマイクロチップのレーザを使用するものだけに限定されない。
ている。）は、受信したパルスがバックグラウンドノイズより小さな振幅を有し
ていてもよいシステムを記載している。このシステムは、出力パルスの出力の瞬
間が制御可能であり、又は少なくとも十分に規定することができてジッタがない
ことが必要である。本発明は、例えばこの応用に基づく十分に機能的な距離測定
システムを提供するために開発されてきた。しかし、本発明はPCT/SE97/00396に
開示された種類のマイクロチップのレーザを使用するものだけに限定されない。
【０００５】 位相測定システムについても上記の欠点のいくつかを除去するための努力がな
された。EP 701 702 (Leica AB)は、可視波長域に波長を有するレーザダイオー
ドを使用するシステムを記載している。これは、可視波長域内の出力を行うレー
ザダイオードは妥当な距離内、すなわち５０ｍを越える伝播時間測定が十分に可
能な高いパルスパワーを提供できないため、位相測定距離計として使用しなけれ
ばならないという条件で達成された。パルス長は２ｎｓ程度にできるが、それに
もかかわらずそれは位相測定システムであることが注目される。しかし、このシ
ステムは十分にコリメートされた（平行にされた）光ビームの使用を可能にする
が、レンジは大部分の応用には短過ぎる。 本発明の目的 本発明の目的は、上記のすべての欠点を解決する電子距離測定システムを提供
することである。
された。EP 701 702 (Leica AB)は、可視波長域に波長を有するレーザダイオー
ドを使用するシステムを記載している。これは、可視波長域内の出力を行うレー
ザダイオードは妥当な距離内、すなわち５０ｍを越える伝播時間測定が十分に可
能な高いパルスパワーを提供できないため、位相測定距離計として使用しなけれ
ばならないという条件で達成された。パルス長は２ｎｓ程度にできるが、それに
もかかわらずそれは位相測定システムであることが注目される。しかし、このシ
ステムは十分にコリメートされた（平行にされた）光ビームの使用を可能にする
が、レンジは大部分の応用には短過ぎる。 本発明の目的 本発明の目的は、上記のすべての欠点を解決する電子距離測定システムを提供
することである。
【０００６】 特に、本発明の目的は、放射源としてマイクロチップレーザを備える十分に機
能する距離測定システムを提供することである。 このように、本発明の１つの目的は、目標上に十分に明瞭に示された測定スポ
ットを作るために狭い送信ビームを有し、離れた目標と同様に近くの目標も測定
できる電子距離測定システムを提供することである。
能する距離測定システムを提供することである。 このように、本発明の１つの目的は、目標上に十分に明瞭に示された測定スポ
ットを作るために狭い送信ビームを有し、離れた目標と同様に近くの目標も測定
できる電子距離測定システムを提供することである。
【０００７】 本発明の更に別の目的は、例えば５０ｍより離れた目標までの長いレンジの測
定が可能な電子距離測定システムを提供することである。 本発明の別の目的は、少なくとも目標を視認する調整の間は測定する目標上の
点がシステムのオペレータに見える電子距離測定システムを提供することである
。 本発明 上記の目的は、独立項に開示された特徴を有するＥＤＭシステムで解決される
。更なる特徴及び更なる発展形は残りの請求項に開示されている。
定が可能な電子距離測定システムを提供することである。 本発明の別の目的は、少なくとも目標を視認する調整の間は測定する目標上の
点がシステムのオペレータに見える電子距離測定システムを提供することである
。 本発明 上記の目的は、独立項に開示された特徴を有するＥＤＭシステムで解決される
。更なる特徴及び更なる発展形は残りの請求項に開示されている。
【０００８】 本発明は、距離測定装置において、ビームパルスを送信する瞬間が制御可能な
マイクロチップレーザを使用するように開発されてきた。この種の利用可能な光
源は、スェーデン特許出願Ｎｏ．９７０２１７５−２ (SPECTRA PRECISION)に開
示された種類の能動的にＱスイッチするレーザ又は能動的及び受動的にＱスイッ
チする組み合わせたレーザである。
マイクロチップレーザを使用するように開発されてきた。この種の利用可能な光
源は、スェーデン特許出願Ｎｏ．９７０２１７５−２ (SPECTRA PRECISION)に開
示された種類の能動的にＱスイッチするレーザ又は能動的及び受動的にＱスイッ
チする組み合わせたレーザである。
【０００９】 上記の明細書に開示された光源は、小さな直径を有する出力ビームを発生する
。ビームエキスパンダにより、ビームの発散性は適当なレベルに最小化でき、ビ
ームを適合したビーム直径にできる。例えば、０．３ミリラジアンの発散性で５
ｍｍ以下のビーム直径を有するようにできる。マイクロチップレーザは通常赤外
（ＩＲ）波長域の光を出力する。しかし、周波数２倍化結晶をレーザの出力又は
レーザの内部に設けて、可視光を発生できる。
。ビームエキスパンダにより、ビームの発散性は適当なレベルに最小化でき、ビ
ームを適合したビーム直径にできる。例えば、０．３ミリラジアンの発散性で５
ｍｍ以下のビーム直径を有するようにできる。マイクロチップレーザは通常赤外
（ＩＲ）波長域の光を出力する。しかし、周波数２倍化結晶をレーザの出力又は
レーザの内部に設けて、可視光を発生できる。
【００１０】 本発明は、マイクロチップレーザを備える放射源からの送信される電磁ビーム
の短いパルスの目標まで及びそこからの伝播時間を測定する電子距離測定装置に
関し、目標からの反射ビームのための対物光学システムと、受信されたビームが
送られる検出ユニットとを備える。送信及び受信電磁ビームを同軸にする手段が
設けられる。更に、受信したビームを検出ユニット上に収束するための手段も設
けられる。ある手段は、目標上に十分に明瞭に示された放射測定スポットが得ら
れるように、送信電磁ビームを狭くすると共にできるだけ平行にする。制御手段
は、固定の電子的基準により、各送信された電磁パルスの時間を決定する。
の短いパルスの目標まで及びそこからの伝播時間を測定する電子距離測定装置に
関し、目標からの反射ビームのための対物光学システムと、受信されたビームが
送られる検出ユニットとを備える。送信及び受信電磁ビームを同軸にする手段が
設けられる。更に、受信したビームを検出ユニット上に収束するための手段も設
けられる。ある手段は、目標上に十分に明瞭に示された放射測定スポットが得ら
れるように、送信電磁ビームを狭くすると共にできるだけ平行にする。制御手段
は、固定の電子的基準により、各送信された電磁パルスの時間を決定する。
【００１１】 この装置は、送信及び受信電磁ビームを同軸にする手段と、目標が近い目標か
遠い目標かにかかわらず、光学システムが目標から反射された受信ビームの一部
を検出手段に向けることを可能にする目標適用手段とを備えることが望ましい。
目標適用手段は、検出ユニット内の検出器に組み合わされるフレキシブルな光フ
ァイバを備える。ファイバの自由な端は手動で又はモータのようなアクチュエー
タで、目標上の測定点が収束される位置に動かすことができる。
遠い目標かにかかわらず、光学システムが目標から反射された受信ビームの一部
を検出手段に向けることを可能にする目標適用手段とを備えることが望ましい。
目標適用手段は、検出ユニット内の検出器に組み合わされるフレキシブルな光フ
ァイバを備える。ファイバの自由な端は手動で又はモータのようなアクチュエー
タで、目標上の測定点が収束される位置に動かすことができる。
【００１２】 または、目標適用手段は受信光学システムの光軸に沿って移動可能で異なる位
置に異なる焦点を提供するレンズ手段であってもよく、目標適用手段は目標から
の反射ビームが検出ユニットの上に収束される位置に手動又は自動で移動する。
他の例では、目標適用手段を対物レンズシステムとし、そこでは開口（アパーチ
ャ）の部分が異なる焦点距離を有し、測定が行える最短及び最長の目標の両方が
開口のある部分によって検出ユニットに収束される。例えば、目標からの反射さ
れた入力ビームの部分をカバーするリング状のレンズ手段は対物光学システムと
協同して近くの目標のための最小レンジから来るビームを検出器ユニットに収束
できるが、リング状のレンズによってカバーされない光学システムは遠くの目標
から来るビームを検出器ユニット上に収束することができる。
置に異なる焦点を提供するレンズ手段であってもよく、目標適用手段は目標から
の反射ビームが検出ユニットの上に収束される位置に手動又は自動で移動する。
他の例では、目標適用手段を対物レンズシステムとし、そこでは開口（アパーチ
ャ）の部分が異なる焦点距離を有し、測定が行える最短及び最長の目標の両方が
開口のある部分によって検出ユニットに収束される。例えば、目標からの反射さ
れた入力ビームの部分をカバーするリング状のレンズ手段は対物光学システムと
協同して近くの目標のための最小レンジから来るビームを検出器ユニットに収束
できるが、リング状のレンズによってカバーされない光学システムは遠くの目標
から来るビームを検出器ユニット上に収束することができる。
【００１３】 放射源が可視波長域内の光を出力するようにできる。しかし、実際の測定の前
に装置を目標に向ける調整期間の間放射源手段が可視波長域内の光を出力し、実
際の測定の間は放射源手段が可視波長域外の波長で電磁ビームパルスを出力する
ようにもできる。更に、点指示（ポインティング）には可視の、測定にはＩＲの
２つの異なる光源を使用することも可能である。これらの光源から同時に放射を
出力することも可能である。
に装置を目標に向ける調整期間の間放射源手段が可視波長域内の光を出力し、実
際の測定の間は放射源手段が可視波長域外の波長で電磁ビームパルスを出力する
ようにもできる。更に、点指示（ポインティング）には可視の、測定にはＩＲの
２つの異なる光源を使用することも可能である。これらの光源から同時に放射を
出力することも可能である。
【００１４】 本発明をより完全に理解し、その目的と利点を更に理解するため、付属の図面
と組み合わせて行う以下の説明が行われる。 実施例の詳細な説明 図１を参照すると、マイクロチップレーザで、好ましくは能動的又は能動的及
び受動的にＱスイッチされるレーザである光源１は、制御ユニット２の制御の基
にレーザビームを出力する。この制御ユニットは、固定の電子的な基準により、
時間測定の開始を決定する。従って、各出力パルスの瞬間、すなわちパルス出力
の瞬間は、十分に規定される。
と組み合わせて行う以下の説明が行われる。 実施例の詳細な説明 図１を参照すると、マイクロチップレーザで、好ましくは能動的又は能動的及
び受動的にＱスイッチされるレーザである光源１は、制御ユニット２の制御の基
にレーザビームを出力する。この制御ユニットは、固定の電子的な基準により、
時間測定の開始を決定する。従って、各出力パルスの瞬間、すなわちパルス出力
の瞬間は、十分に規定される。
【００１５】 光ビームは、ビームエキスパンダ３及び２つのプリスム４と５を通って送られ
、それによりビームは、受信ユニットの受信光学システムに属するレンズ又はレ
ンズシステム６の中心に対して平行及び中心に位置するように移動される。ビー
ムエキスパンダ３の目的は、出力ビームの不可避の発散性を小さくして、狭く且
つ可能な限り発散性の小さな出力ビームにより、目標上でもっとも小さくできる
測定スポットが提供できるようにすることである。ビーム直径とビームの発散性
の関係は、レーザビームについては所定の関係を有する。目標上の小さな測定ス
ポットは、例えば、測定がコーナーに近い所に対して行われる時に十分に明瞭に
示された測定点を得る上で望ましい。
、それによりビームは、受信ユニットの受信光学システムに属するレンズ又はレ
ンズシステム６の中心に対して平行及び中心に位置するように移動される。ビー
ムエキスパンダ３の目的は、出力ビームの不可避の発散性を小さくして、狭く且
つ可能な限り発散性の小さな出力ビームにより、目標上でもっとも小さくできる
測定スポットが提供できるようにすることである。ビーム直径とビームの発散性
の関係は、レーザビームについては所定の関係を有する。目標上の小さな測定ス
ポットは、例えば、測定がコーナーに近い所に対して行われる時に十分に明瞭に
示された測定点を得る上で望ましい。
【００１６】 レーザシステム１，３，４，５により出力されたビーム７が目標に向かって送
られる時に通過するプリズム５は、受信光学システム６の小さなシールドを生じ
る。なお、以下では、プリズム５を送信プリズムと称する。 目標により反射された戻りビーム８は、シールドされた中央エリアの外側の受
信光学システム６により受けられる。受信光学システムは、図１ではレンズシス
テム６の焦平面Ａに位置する受信端を有するように示された受信検出器ユニット
９上に収束される。検出器ユニット９の出力は、制御ユニット２の入力に送られ
る。制御ユニット２は、目標までの距離の演算を実行するコンピュータを有する
ことが望ましい。
られる時に通過するプリズム５は、受信光学システム６の小さなシールドを生じ
る。なお、以下では、プリズム５を送信プリズムと称する。 目標により反射された戻りビーム８は、シールドされた中央エリアの外側の受
信光学システム６により受けられる。受信光学システムは、図１ではレンズシス
テム６の焦平面Ａに位置する受信端を有するように示された受信検出器ユニット
９上に収束される。検出器ユニット９の出力は、制御ユニット２の入力に送られ
る。制御ユニット２は、目標までの距離の演算を実行するコンピュータを有する
ことが望ましい。
【００１７】 この実施例で示す光学システムは、同軸で対称である。それは、目標上に、例
えば１００ｍの距離で３０ｍｍより小さな直径を有する小さく且つ十分に明瞭に
示された測定スポットを提供する。図１の光学システムは、長いレンジの目標を
測定する場合のビーム経路を示す。目標から戻る反射されたビームは、実際には
コリメートされている。
えば１００ｍの距離で３０ｍｍより小さな直径を有する小さく且つ十分に明瞭に
示された測定スポットを提供する。図１の光学システムは、長いレンジの目標を
測定する場合のビーム経路を示す。目標から戻る反射されたビームは、実際には
コリメートされている。
【００１８】 光源１は、この実施例では、可視又は赤外（ＩＲ）波長域内の放射を出力でき
るものとする。もしそれがＩＲ放射を出力するならば、オペレータは目標上の光
スポットを見ることができない。この欠点を無くす方法は、光源１からのビーム
より更に連続的である可視光を有する別の光源１１１を設けることである。制御
ユニット２は、オペレータが目標への補助ビームを調整している時に、半透鏡又
はダイクロイックミラー４１を通して光路中に光ビームを出力するように光源１
１１を制御する。その後、制御ユニット２は、光源１１１を消灯し、目標への実
際の測定を行うために光源１を活性化する。しかし、光源１１１を全体の測定の
間も活性化しておくことも可能である。
るものとする。もしそれがＩＲ放射を出力するならば、オペレータは目標上の光
スポットを見ることができない。この欠点を無くす方法は、光源１からのビーム
より更に連続的である可視光を有する別の光源１１１を設けることである。制御
ユニット２は、オペレータが目標への補助ビームを調整している時に、半透鏡又
はダイクロイックミラー４１を通して光路中に光ビームを出力するように光源１
１１を制御する。その後、制御ユニット２は、光源１１１を消灯し、目標への実
際の測定を行うために光源１を活性化する。しかし、光源１１１を全体の測定の
間も活性化しておくことも可能である。
【００１９】 図２は、測定が長いレンジの目標に対して行われる場合と関連づけて短いレン
ジの目標に対して行われる状態を示す。測定が短いレンジの目標に対して行われ
る時、受信光学システム６は、レンズシステムがコリメートされた入射ビームを
収束する焦平面Ａよりレンズシステム６からより離れて位置する像平面Ｂにビー
ムを収束する。
ジの目標に対して行われる状態を示す。測定が短いレンジの目標に対して行われ
る時、受信光学システム６は、レンズシステムがコリメートされた入射ビームを
収束する焦平面Ａよりレンズシステム６からより離れて位置する像平面Ｂにビー
ムを収束する。
【００２０】 もし測定が短いレンジの目標に対して行われる時に検出器が焦平面Ａに位置す
るならば、それは送信プリズム５によってシールドされるビーム円錐内に位置し
、検出器９はいかなる測定信号も受けられない。この問題は、図１に示す実施例
において、平面ＡとＢの間で移動可能な検出器ユニット９を有するようにするこ
とで解決される。
るならば、それは送信プリズム５によってシールドされるビーム円錐内に位置し
、検出器９はいかなる測定信号も受けられない。この問題は、図１に示す実施例
において、平面ＡとＢの間で移動可能な検出器ユニット９を有するようにするこ
とで解決される。
【００２１】 そのため、検出器ユニット９は検出器１１に接続される光ファイバ１０を備え
ることが望ましい。自由なファイバ端は、入力光の方に向かされる。それにより
、電気的な接続を有する検出器は固定しておくことができ、光軸に沿って移動さ
れるのはファイバの端だけである。ファイバの端は、電気的な接続を有さないの
で、移動が容易である。
ることが望ましい。自由なファイバ端は、入力光の方に向かされる。それにより
、電気的な接続を有する検出器は固定しておくことができ、光軸に沿って移動さ
れるのはファイバの端だけである。ファイバの端は、電気的な接続を有さないの
で、移動が容易である。
【００２２】 移動は、オペレータにより手動で行うこともできるが、制御ユニット２が信号
が受けられないか又は不十分な信号しか受けられないことを発見した時に、自動
的に行うことも可能である。制御ユニット２は、例えばモータなどのアクチュエ
ータ１２を制御して異なる位置を試し、測定信号を検出するまで検出器ユニット
９を移動し、目標までの距離を演算し、そしてより正確な距離値、すなわち最大
の信号が得られるようにするために、アクチュエータ１２によりその位置がその
距離に対する焦点になるように調整する。
が受けられないか又は不十分な信号しか受けられないことを発見した時に、自動
的に行うことも可能である。制御ユニット２は、例えばモータなどのアクチュエ
ータ１２を制御して異なる位置を試し、測定信号を検出するまで検出器ユニット
９を移動し、目標までの距離を演算し、そしてより正確な距離値、すなわち最大
の信号が得られるようにするために、アクチュエータ１２によりその位置がその
距離に対する焦点になるように調整する。
【００２３】 検出器ユニット９の再収束を行う他の実施例は、ファイバの端を、補助ビーム
を目標（図示せず）に向けるためにシステムに通常備わっている顕微鏡の焦点機
構と機械的に結合する。 図３に示した第２の実施例では、検出器ユニット１３は移動しないように固定
され、レンズ１４（又はレンズシステム）は、焦点距離を調整可能にするために
対物レンズ１６と検出器ユニット１３の間を、手動又は自動で移動可能に配置さ
れる。この方法では、検出器は常に焦点に位置することができる。（図４に示す
配置では、対物レンズ１６の外側に代わりの可動レンズが配置されている。）こ
の実施例でも図１の実施例と同様に、検出器ユニット１３はその前に光ファイバ
を有する検出器要素を備える（図示せず）。
を目標（図示せず）に向けるためにシステムに通常備わっている顕微鏡の焦点機
構と機械的に結合する。 図３に示した第２の実施例では、検出器ユニット１３は移動しないように固定
され、レンズ１４（又はレンズシステム）は、焦点距離を調整可能にするために
対物レンズ１６と検出器ユニット１３の間を、手動又は自動で移動可能に配置さ
れる。この方法では、検出器は常に焦点に位置することができる。（図４に示す
配置では、対物レンズ１６の外側に代わりの可動レンズが配置されている。）こ
の実施例でも図１の実施例と同様に、検出器ユニット１３はその前に光ファイバ
を有する検出器要素を備える（図示せず）。
【００２４】 図３の実施例では、光源１７は、ＩＲ放射を出力し且つビームエキスパンダ（
この実施例では図示せず）を有するマイクロチップレーザであればよい。光源は
、この実施例では、レーザ光を可視光に変換する周波数２倍化結晶を備えている
。２倍化の効率は、あまり高くはない。ＩＲ放射と可視放射の両方が２倍化結晶
から出力される。２倍化結晶の後に異なるフィルタ１８を使用することにより、
ＩＲと可視放射のいずれか又は両方を出力されるようにすることが可能である。
フィルタは、矢印で右側に示すように、手動又はコントローラにより制御される
アクチュエータによってポインティング又は測定の期間で切り替え可能である。
異なる要素を制御する制御ユニットは、よく知られているので、この実施例では
示していない。
この実施例では図示せず）を有するマイクロチップレーザであればよい。光源は
、この実施例では、レーザ光を可視光に変換する周波数２倍化結晶を備えている
。２倍化の効率は、あまり高くはない。ＩＲ放射と可視放射の両方が２倍化結晶
から出力される。２倍化結晶の後に異なるフィルタ１８を使用することにより、
ＩＲと可視放射のいずれか又は両方を出力されるようにすることが可能である。
フィルタは、矢印で右側に示すように、手動又はコントローラにより制御される
アクチュエータによってポインティング又は測定の期間で切り替え可能である。
異なる要素を制御する制御ユニットは、よく知られているので、この実施例では
示していない。
【００２５】 光学要素だけを示す図４に示された第３実施例では、検出器ユニット２０は対
物レンズ２１との関係では固定されて取り付けられている。光学要素２２は、そ
れとレンズ２１を通過するビームの一部が、レンズ２１だけを通過するビームの
一部とは異なる焦点距離に変位するように設計されている。２重システム２１，
２２の焦点距離は、近くの物体に適合されている。要素２２の焦点距離と大きさ
を適当に最適化すると共に、光学システムの収差を使用して、選択した物体距離
の範囲内であれば検出器／検出器ファイバで十分に高い信号を得ることが可能で
ある。対物レンズ２１の外側に余分な光学要素を設ける代わりに、例えばこのレ
ンズ内の図３でレンズ１４として示す位置に配置することも可能である。
物レンズ２１との関係では固定されて取り付けられている。光学要素２２は、そ
れとレンズ２１を通過するビームの一部が、レンズ２１だけを通過するビームの
一部とは異なる焦点距離に変位するように設計されている。２重システム２１，
２２の焦点距離は、近くの物体に適合されている。要素２２の焦点距離と大きさ
を適当に最適化すると共に、光学システムの収差を使用して、選択した物体距離
の範囲内であれば検出器／検出器ファイバで十分に高い信号を得ることが可能で
ある。対物レンズ２１の外側に余分な光学要素を設ける代わりに、例えばこのレ
ンズ内の図３でレンズ１４として示す位置に配置することも可能である。
【００２６】 光学要素２２は、リング状であることが望ましいが、原理的には、例えば、部
分円又は全円のような他の形も可能である。それはレンズ又はウエッジの位置で
あってもよく、回折光学要素であってもよい。もちろん、それは要素２１に一体
に組み合わされていても良い。 本発明を特定の実施例を参照して説明したが、当業者であれば、各種の変形が
可能で、付属の請求項に記載された発明の範囲を逸脱せずに、各要素を等価なも
ので置き換えることが可能であることが理解される。異なる実施例で説明された
制御の特徴は、すべての実施例で別々に及び組み合わせて行うことができる。更
に、当業者には光学システムがレンズシステムである必要がないことが明らかで
ある。それは曲面ミラーとビーム折り曲げ要素を備えるミラーシステムでもかま
わない。
分円又は全円のような他の形も可能である。それはレンズ又はウエッジの位置で
あってもよく、回折光学要素であってもよい。もちろん、それは要素２１に一体
に組み合わされていても良い。 本発明を特定の実施例を参照して説明したが、当業者であれば、各種の変形が
可能で、付属の請求項に記載された発明の範囲を逸脱せずに、各要素を等価なも
ので置き換えることが可能であることが理解される。異なる実施例で説明された
制御の特徴は、すべての実施例で別々に及び組み合わせて行うことができる。更
に、当業者には光学システムがレンズシステムである必要がないことが明らかで
ある。それは曲面ミラーとビーム折り曲げ要素を備えるミラーシステムでもかま
わない。
【図１】 図１は、本発明の第１実施例の光学配置を示す。
【図２】 図２は、短いレンジの目標と長いレンジの目標についてそれぞれ測定を行うよ
うに適用された２つの異なるステージにおける実施例を示す。
うに適用された２つの異なるステージにおける実施例を示す。
【図３】 図３は、本発明の第２実施例の光学配置を示す。
【図４】 図４は、本発明の第３実施例の光学配置を示す。
Claims (12)
- 【請求項１】 マイクロチップレーザを備える放射源から送信される電磁ビ
ームの短いパルスの目標までの及び目標からの伝播時間を測定する電子距離測定
装置であって、前記目標からの反射ビームのための対物光学システム（６；１６
；２１）と、受信されたビームが送られる検出ユニット（９；１３；２０）とを
備える電子距離測定装置において、 前記送信される電磁ビームと前記受信された電磁ビームを同軸にする手段（４
，５；１５）と、 前記受信されたビームを前記検出ユニット（９；１３；２０）上に収束する手
段（６，１０，１２；１４，１６；２１，２２）と、 前記目標上に十分に明瞭に示された放射測定スポットを得るために、前記送信
される電磁ビームを狭くすると共にできるだけコリメートする手段（３）とを備
えることを特徴とする電子距離測定装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、固定の電子的基準により各
送信される電磁パルスの時間を決定する制御手段（２）を備えることを特徴とす
る装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の装置であって、前記目標が遠いレン
ジ又は短いレンジの目標であるとにかかわらず、前記光学システムが前記目標か
ら反射された前記受信されたビームの少なくとも一部を前記検出器手段（９，１
０，１１；１３；２０）上に収束させるようにする目標適合手段（１０，１２；
１４；２２）を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項４】 請求項３に記載の装置であって、前記目標適合手段（１０，
１２）は、前記検出器ユニット（９）における検出器（１１）の前に設けられた
フレキシブルな光ファイバ（１０）を備えることを特徴とする装置。 - 【請求項５】 請求項４に記載の装置であって、前記検出器ユニット（９）
の光受信部分を、前記目標上の測定ポイントが前記光ファイバの外側の端上に収
束させるような位置に移動するアクチュエータ（１２）を備えることを特徴とす
る装置。 - 【請求項６】 請求項３に記載の装置であって、前記目標適合手段（１４）
は、前記受信光学システムの光軸に沿って移動可能で異なる位置では異なる収束
を行う光学システム手段であり、前記目標適合手段は、前記目標からの反射ビー
ムの一部が測定を行うのに十分な大きさで前記検出器ユニット（１３）に到達す
る位置に、手動又は自動的に移動されることを特徴とする装置。 - 【請求項７】 請求項３に記載の装置であって、前記目標適合手段（２１，
２２）は、開口の一部は残りの部分と異なる焦点距離を有し、測定が行われる最
短及び最長の目標レンジの両方からの放射が前記検出器ユニット（２０）上に向
けられる対物光学システムを備えることを特徴とする装置。 - 【請求項８】 請求項７に記載の装置であって、前記目標から反射されて入
射するビームの一部をカバーし、短いレンジの目標に対応する最短の限界から来
るビームを前記対物光学システム（２１）と協同して前期検出器ユニット（２０
）上に向ける付加的な光学システム（２２）を備え、前記付加的な光学システム
（２２）にカバーされない前記対物光学システム（２１）は長いレンジの目標か
ら来るビームを検出器ユニット（２０）上に収束することを特徴とする装置。 - 【請求項９】 請求項１から８のいずれか１項に記載の装置であって、前記
放射源（１，３；１７，１８）は、可視波長域内の放射を出力することを特徴と
する装置。 - 【請求項１０】 請求項１から８のいずれか１項に記載の装置であって、前
記放射源（１７，１８）は実際の測定の前に装置を目標に向けるための調整期間
の間は可視光を出力し、前記放射源（１）は測定の間は可視波長域外の波長の電
磁ビームパルスを出力するように適合されていることを特徴とする装置。 - 【請求項１１】 請求項１から８のいずれか１項に記載の装置であって、距
離測定のための放射を出力する放射源（１）と共に、前記目標に向けて測定ポイ
ント上に可視波長域内の放射を出力する別の光源（１１１）を備えることを特徴
とする装置。 - 【請求項１２】 請求項１から１１のいずれか１項に記載の装置であって、
前記マイクロチップレーザは、能動的に、又は能動的及び受動的にＱスイッチ動
作するマイクロチップレーザであることを特徴とする装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9803162-8 | 1998-09-17 | ||
| SE9803162A SE521173C2 (sv) | 1998-09-17 | 1998-09-17 | Elektronisk distansmätanordning |
| PCT/SE1999/001618 WO2000016122A1 (en) | 1998-09-17 | 1999-09-16 | Electronic distance measuring device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002525582A true JP2002525582A (ja) | 2002-08-13 |
Family
ID=20412631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000570604A Pending JP2002525582A (ja) | 1998-09-17 | 1999-09-16 | 電子距離測定装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6545749B1 (ja) |
| EP (1) | EP1114331A1 (ja) |
| JP (1) | JP2002525582A (ja) |
| SE (1) | SE521173C2 (ja) |
| WO (1) | WO2000016122A1 (ja) |
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| JP2018514791A (ja) * | 2015-05-18 | 2018-06-07 | ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト | 反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置 |
| JP2018514790A (ja) * | 2015-05-18 | 2018-06-07 | ヒルティ アクチエンゲゼルシャフト | 反射型目標物からの距離を光学的に測定する装置 |
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1999
- 1999-09-16 EP EP99951327A patent/EP1114331A1/en not_active Ceased
- 1999-09-16 US US09/787,167 patent/US6545749B1/en not_active Expired - Lifetime
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