距離測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種距離測(cè)量系統(tǒng)（1）包括：輻射源（2）、輻射探測(cè)器（3）、測(cè)量透鏡系統(tǒng)（4a、4b、4c、4d）、第一阻尼濾光鏡（5）、第二阻尼濾光鏡（6；6a、6b）和致動(dòng)器（7）。輻射源（2）被構(gòu)建為發(fā)射光學(xué)輻射并且輻射探測(cè)器（3）被構(gòu)建為檢測(cè)光學(xué)輻射。測(cè)量透鏡系統(tǒng)（4a、4b、4c、4d）被設(shè)計(jì)成將由輻射源（2）發(fā)射的光學(xué)輻射（S1）投射到對(duì)象（200）并將由對(duì)象（200）反射的光學(xué)輻射（S2）引導(dǎo)到輻射探測(cè)器（4a）。第一阻尼濾光鏡（5）具有恒定阻尼并且可布置在輻射源（2）與測(cè)量透鏡系統(tǒng)（4a、4b、4c、4d）之間的光束路徑中。第二阻尼濾光鏡（6；6a、6b）具有可調(diào)節(jié)阻尼并且可布置在測(cè)量透鏡系統(tǒng)（4a、4b、4c、4d）與輻射探測(cè)器（3）之間的光束路徑中。致動(dòng)器（7）機(jī)械地耦接到第一阻尼濾光鏡且也連接到第二阻尼濾光鏡（5、6；5、6a、6b）并且被構(gòu)建為共同移動(dòng)第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡。
【專利說(shuō)明】距離測(cè)量系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種適合于測(cè)量對(duì)象與系統(tǒng)的距離的距離測(cè)量系統(tǒng)，且特別涉及這種系統(tǒng)的緊湊、輕型和經(jīng)濟(jì)的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]多種技術(shù)可用于測(cè)定對(duì)象與距離測(cè)量系統(tǒng)的距離。
[0003]這些技術(shù)通常包括在對(duì)象方向上輻射(例如，光學(xué)輻射、超聲波和雷達(dá))的發(fā)射和從對(duì)象反射回的輻射的一部分的接收。通過(guò)本【技術(shù)領(lǐng)域】技術(shù)人員熟悉的多種方法中的一種確定從系統(tǒng)到對(duì)象的距離；因此，將省略詳細(xì)的描述。在文檔US4，113，381、US5, 241，360、US6, 765，653或US2004/0246461中描述了少數(shù)范例。例如，一些系統(tǒng)通過(guò)確定在發(fā)射到對(duì)象的輻射與從對(duì)象接收的經(jīng)反射輻射之間的相位差來(lái)計(jì)算從系統(tǒng)到對(duì)象的距離，然而另一方面，其它系統(tǒng)測(cè)量在系統(tǒng)上到對(duì)象的輻射的發(fā)射之間與在經(jīng)反射輻射的接收之間的時(shí)間差。例如，距離的測(cè)量可通過(guò)將由對(duì)象反射的經(jīng)調(diào)制微波載波信號(hào)或經(jīng)調(diào)制光學(xué)載波信號(hào)發(fā)射而發(fā)生。接著例如可通過(guò)發(fā)射和接收多個(gè)頻率并且通過(guò)針對(duì)每個(gè)頻率確定到對(duì)象的波長(zhǎng)的整數(shù)部分來(lái)確定距離。
[0004]對(duì)象可以是對(duì)特定輻射具有相當(dāng)?shù)偷姆瓷渎实乃^“非合作對(duì)象”(建筑物的墻、石頭、樹木或環(huán)境中的另一對(duì)象)。該非合作對(duì)象也指定為“DR (直接反射)對(duì)象”?；蛘撸瑢?duì)象可以是對(duì)特定輻射具有相當(dāng)高的反射率的所謂的“合作對(duì)象”(例如，棱鏡或反射鏡)。該合作對(duì)象也指定為“PR (棱鏡反射)對(duì)象”。
[0005]通常使用光學(xué)輻射的距離測(cè)量系統(tǒng)包括:輻射源；輻射探測(cè)器和測(cè)量透鏡系統(tǒng)，以用于將由輻射源發(fā)射的光學(xué)輻射投射到對(duì)象并將由對(duì)象反射的光學(xué)輻射引導(dǎo)到輻射探測(cè)器。為了調(diào)節(jié)輻射探測(cè)器以改變從不同對(duì)象反射并且由輻射探測(cè)器接收的光學(xué)輻射的強(qiáng)度，系統(tǒng)經(jīng)常還包括可變阻尼器以用于調(diào)節(jié)入射在輻射探測(cè)器上的光學(xué)輻射的強(qiáng)度。由于具有光學(xué)輻射內(nèi)增強(qiáng)(放大)的輻射探測(cè)器經(jīng)受特定溫度漂移，所以系統(tǒng)經(jīng)常還包括參考透鏡/參考光學(xué)器件和光學(xué)開關(guān)以用于將由輻射源生成并且經(jīng)由先前已知的參考延伸/參考距離引導(dǎo)的光學(xué)輻射直接引導(dǎo)到輻射探測(cè)器且因此使關(guān)于增強(qiáng)和漂移的輻射探測(cè)器的標(biāo)定成為可能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種具有可經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)的特別緊湊和輕型的結(jié)構(gòu)的距離測(cè)量系統(tǒng)。
[0007]距離測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施方式包括:輻射源、輻射探測(cè)器、測(cè)量透鏡系統(tǒng)(測(cè)量光學(xué)器件)、第一阻尼濾光鏡、第二阻尼濾光鏡和致動(dòng)器。輻射源被設(shè)計(jì)成發(fā)射光學(xué)輻射。在本文檔中，術(shù)語(yǔ)光學(xué)輻射表示具有波長(zhǎng)為300nm至1，600nm的電磁輻射。因此,在本文檔中，概念“光學(xué)福射”除包括從約380nm至780nm的可見(jiàn)光外,還包括從300nm至380nm的近紫外線輻射以及從780nm至l，600nm的近紅外線輻射的部分范圍。輻射探測(cè)器被設(shè)計(jì)成檢測(cè)光學(xué)輻射。測(cè)量透鏡系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成將由輻射源發(fā)射的光學(xué)輻射投射到對(duì)象并將由對(duì)象反射的光學(xué)輻射引導(dǎo)到輻射探測(cè)器作為測(cè)量的輻射。測(cè)量透鏡系統(tǒng)例如可包括多個(gè)光學(xué)透鏡、偏轉(zhuǎn)兀件(例如諸如鏡子)、濾光鏡和光導(dǎo)(例如諸如光纖棒或光波導(dǎo))。第一阻尼濾光鏡具有恒定阻尼并且可布置在輻射源與測(cè)量透鏡系統(tǒng)之間的光束路徑中。因此，第一阻尼濾光鏡用于調(diào)節(jié)經(jīng)由測(cè)量透鏡系統(tǒng)投射到對(duì)象的輻射的強(qiáng)度。例如，第一阻尼濾光鏡允許將輻射強(qiáng)度調(diào)節(jié)為使用的對(duì)象(合作對(duì)象或非合作對(duì)象)的類型。第二阻尼濾光鏡具有可調(diào)節(jié)阻尼并且可布置在測(cè)量透鏡系統(tǒng)與輻射探測(cè)器之間的光束路徑中。第二阻尼濾光鏡用于調(diào)節(jié)入射在輻射探測(cè)器上的光學(xué)輻射的強(qiáng)度。術(shù)語(yǔ)“可調(diào)節(jié)阻尼”意指可(例如，通過(guò)使用液晶濾光鏡或可傾斜全息圖濾光鏡)用電改變第二阻尼濾光鏡的阻尼或阻尼濾光鏡包括(例如，通過(guò)使用可經(jīng)由濾光鏡面連續(xù)或逐漸改變的濾光鏡動(dòng)作的漸變?yōu)V光鏡(例如諸如楔形濾光鏡))沿濾光鏡的延伸方向包括不同透射率的區(qū)域。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第二阻尼濾光鏡是通過(guò)印刷或通過(guò)照相底片的光學(xué)照射產(chǎn)生的全息圖濾光鏡。
[0008]上述結(jié)構(gòu)減小了距離測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度、重量和制造成本。
[0009]致動(dòng)器同時(shí)機(jī)械耦接到第一阻尼濾光鏡以及第二阻尼濾光鏡以共同移動(dòng)第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡。
[0010]由于將可在輻射源前面布置的第一阻尼濾光鏡以及可在輻射探測(cè)器前面布置的第二阻尼濾光鏡耦接到致動(dòng)器，所以可以用單個(gè)致動(dòng)器共同致動(dòng)兩個(gè)阻尼濾光鏡。因此，無(wú)需為每個(gè)阻尼濾光鏡提供其自身的致動(dòng)器。因此，減小了距離測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度、重量和制造成本。
[0011]根據(jù)實(shí)施例，輻射源是發(fā)光二極管(LED)、激光器和尤其是激光二極管。光學(xué)輻射例如可被調(diào)制且尤其具有載波信號(hào)。
[0012]根據(jù)實(shí)施例，輻射源可被設(shè)計(jì)成可調(diào)節(jié)。
[0013]根據(jù)實(shí)施例，輻射探測(cè)器是光電倍增器或光電二極管且尤其是雪崩光電二極管。
[0014]根據(jù)實(shí)施例，輻射探測(cè)器具有集成探測(cè)器濾光鏡。
[0015]根據(jù)實(shí)施例，致動(dòng)器是電機(jī)且尤其是旋轉(zhuǎn)電機(jī)或線性電機(jī)。
[0016]根據(jù)實(shí)施例，由共同載體攜載第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡，所述載體耦接到致動(dòng)器。因此，阻尼濾光鏡與致動(dòng)器的耦接不會(huì)直接發(fā)生但相反經(jīng)由共同載體間接發(fā)生。載體的使用允許在距離測(cè)量系統(tǒng)中致動(dòng)器更靈活的布置。
[0017]此外，強(qiáng)調(diào)了載體以及第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡例如可以是單獨(dú)元件或可以單片制造。
[0018]根據(jù)實(shí)施例，載體是可移動(dòng)支撐的片狀固體。
[0019]根據(jù)實(shí)施例，在致動(dòng)器和載體之間提供傳送和/或齒條與齒輪驅(qū)動(dòng)器。
[0020]根據(jù)實(shí)施例，距離測(cè)量系統(tǒng)還包括參考透鏡系統(tǒng)(參考光學(xué)器件)，其用于將由距離測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)的輻射源發(fā)射的光學(xué)輻射引導(dǎo)到輻射探測(cè)器作為內(nèi)部參考輻射。因此，由參考透鏡系統(tǒng)引導(dǎo)的參考輻射從輻射源延伸到輻射探測(cè)器超過(guò)給定距離而不會(huì)離開距離測(cè)量系統(tǒng)。參考透鏡系統(tǒng)機(jī)械耦接到致動(dòng)器。因此，參考透鏡系統(tǒng)通過(guò)致動(dòng)器與第一阻尼透鏡和第二阻尼透鏡共同移動(dòng)。由于參考透鏡系統(tǒng)的光束路徑的長(zhǎng)度是恒定的并且是預(yù)先已知的，所以可能借助于參考透鏡系統(tǒng)檢測(cè)和補(bǔ)償部件(例如諸如距離測(cè)量系統(tǒng)中使用的輻射探測(cè)器)的溫度漂移。[0021]根據(jù)實(shí)施例，在參考透鏡系統(tǒng)與輻射探測(cè)器之間的光束路徑中沒(méi)有光學(xué)透鏡。因此，還減小了距離測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度、重量和制造成本。
[0022]根據(jù)實(shí)施例，具有恒定阻尼的參考濾光鏡布置在輻射源與參考透鏡系統(tǒng)之間的光束路徑中和/或在參考透鏡系統(tǒng)的光束路徑中或在參考透鏡系統(tǒng)與輻射探測(cè)器之間的光束路徑中?？赡苄枰@個(gè)參考濾光鏡以將通過(guò)參考透鏡系統(tǒng)從輻射源引導(dǎo)到輻射探測(cè)器的內(nèi)部參考輻射的強(qiáng)度調(diào)節(jié)為使用的輻射探測(cè)器的測(cè)量范圍。
[0023]根據(jù)實(shí)施例，參考透鏡系統(tǒng)包括至少一對(duì)鏡面，該鏡面沿通過(guò)鏡面彎曲的光束路徑相對(duì)地成對(duì)布置。鏡面圍成在70°與110°之間且尤其在80°與100°且此外尤其是90°的角度。每對(duì)鏡面的第一鏡面可布置在由輻射源限定的光束路徑中，并且每對(duì)鏡面的第二鏡面同時(shí)可布置在由輻射探測(cè)器限定的光束路徑中。在最簡(jiǎn)單情況下，參考透鏡系統(tǒng)可因此僅由兩個(gè)鏡面兼一個(gè)參考濾光鏡組成。參考濾光鏡可布置在這些鏡面之間或在這些鏡面中的一個(gè)鏡面前面。
[0024]根據(jù)實(shí)施例，距離測(cè)量系統(tǒng)還包括與致動(dòng)器機(jī)械斷開的菱形棱鏡，該菱形棱鏡的入射面永久地部分布置在由輻射源限定的光束路徑中。此外，參考透鏡系統(tǒng)包括至少一對(duì)鏡面，該鏡面沿通過(guò)鏡面彎曲的光束路徑相對(duì)地成對(duì)布置并且圍成在70°與110°之間且尤其在80°與100°且此外尤其是90°的角度，其中每對(duì)鏡面之一的第一鏡面可布置在由菱形棱鏡的出射面限定的光束路徑中，并且每對(duì)鏡面之一的第二鏡面同時(shí)可布置在由輻射探測(cè)器限定的光束路徑中。菱形棱鏡引起入射光束和出射光束的平行偏移。
[0025]根據(jù)實(shí)施例，菱形棱鏡的入射面僅延伸到由輻射源限定的光束路徑中由菱形棱鏡抵充由輻射源發(fā)射的光學(xué)輻射的15%以下且尤其是10%以下且此外尤其是5%以下的這個(gè)程度。
[0026]根據(jù)實(shí)施例，鏡面是單片光纖棒的部件。例如，可采用注射模制方法而經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)這些光纖棒。在光纖棒的材料和形狀的適當(dāng)選擇情況下，鏡面可用于光纖棒的邊界面上的全反射。
[0027]根據(jù)實(shí)施例，至少一個(gè)光纖棒由聚碳酸酯組成。
[0028]根據(jù)實(shí)施例，參考透鏡系統(tǒng)中的至少一個(gè)元件通過(guò)耦接到致動(dòng)器的共同載體與第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡共同攜載。因此，參考透鏡系統(tǒng)到致動(dòng)器的耦接不會(huì)直接發(fā)生而是相反經(jīng)由共同載體間接發(fā)生。載體的使用允許距離測(cè)量系統(tǒng)中致動(dòng)器更靈活的布置。
[0029]根據(jù)實(shí)施例，距離測(cè)量系統(tǒng)還包括檢測(cè)在載體上提供的定位銷存在的光遮斷器，其中定位銷指示參考透鏡系統(tǒng)是否布置在輻射源與輻射探測(cè)器之間的光束路徑中。以此方式，可以可靠地確保甚至當(dāng)使用具有低準(zhǔn)確度的致動(dòng)器時(shí)，參考透鏡系統(tǒng)位于在輻射源與輻射探測(cè)器之間的光束路徑中。
[0030]根據(jù)實(shí)施例，載體是包括中心旋轉(zhuǎn)軸的圓盤，其中所述旋轉(zhuǎn)軸耦接到致動(dòng)器。
[0031]根據(jù)實(shí)施例，第一阻尼濾光鏡延伸超過(guò)載體的圓周的180°或160°至180°并且第二阻尼濾光鏡延伸超過(guò)載體的圓周的360°或320°至360°。第二阻尼濾光鏡可徑向地布置在第一阻尼濾光鏡內(nèi)側(cè)或外側(cè)。
[0032]根據(jù)實(shí)施例，距離測(cè)量系統(tǒng)恰好包括耦接到第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡的一個(gè)致動(dòng)器。[0033]根據(jù)實(shí)施例，距離測(cè)量系統(tǒng)恰好包括一個(gè)輻射源。
[0034]根據(jù)實(shí)施例，第二阻尼濾光鏡具有沿由致動(dòng)器產(chǎn)生的阻尼濾光鏡的相同移動(dòng)方向改變透射率的第一區(qū)段和第二區(qū)段。在第一區(qū)段中，透射率沿移動(dòng)方向從高透射性向低透射性變化。在第二區(qū)段中，透射率沿移動(dòng)的相同方向從高透射性向低透射性變化。在這個(gè)第二阻尼濾光鏡中，最小透射性的區(qū)域布置成與最大透射性的區(qū)域相鄰(其中參考透鏡系統(tǒng)可在這些區(qū)域之間提供)。如果測(cè)量開始于第二阻尼濾光鏡的位置處(在此處阻尼濾光鏡的兩個(gè)區(qū)段之間的區(qū)域布置在測(cè)量透鏡系統(tǒng)與光探測(cè)器之間的光束路徑中)，那么最大透射性值(其有利于開始非合作對(duì)象的測(cè)量)以及最小透射性值(其有利于開始合作對(duì)象的測(cè)量)可通過(guò)僅輕微程度移動(dòng)第二阻尼濾光鏡而極快地實(shí)現(xiàn)/使用。因此，用于執(zhí)行測(cè)量所需要的時(shí)間可明顯減小。此外，可使用慢速致動(dòng)器用于移動(dòng)第二阻尼濾光鏡，因此可保持低制造成本。
[0035]根據(jù)實(shí)施例，第二阻尼濾光鏡包括沿由致動(dòng)器產(chǎn)生的阻尼濾光鏡的移動(dòng)的相同方向的改變透射率的第一區(qū)段和第二區(qū)段:第一區(qū)段，其中透射率沿移動(dòng)方向從高透射性向低透射性變化；和第二區(qū)段，其中透射率沿移動(dòng)方向從低透射性向高透射性變化。在這個(gè)第二阻尼濾光鏡中，最小透射性的區(qū)域布置成與最小透射性的區(qū)域相鄰和/或最大透射性的區(qū)域布置成與最大透射性的區(qū)域相鄰(其中參考透鏡系統(tǒng)可在這些區(qū)域之間提供)。
[0036]具有改變透射率的至少兩個(gè)區(qū)段的第二阻尼濾光鏡的使用具有這些區(qū)段之一可用于測(cè)量非合作對(duì)象和其它區(qū)段用于測(cè)量合作對(duì)象的進(jìn)一步優(yōu)勢(shì)。
[0037]測(cè)量?jī)x器的實(shí)施例包括外殼，其中外殼包括前述的距離測(cè)量系統(tǒng)。測(cè)量?jī)x器例如可以是電子測(cè)距儀。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0038]需指出在本文中，本說(shuō)明書和權(quán)利要求書中使用的概念“包括”、“具有”、“包含”和“具備”及其語(yǔ)法修改通常理解成特征(例如諸如方法步驟、裝置、區(qū)域、大小等等)的非決定性列舉且決不排除其它或額外特征的存在或者其它或額外特征的分組。
[0039]本發(fā)明的其它特征源于示例性實(shí)施例結(jié)合權(quán)利要求書以及附圖的下列描述。在附圖中，用相同或類似參考數(shù)字指定相同或類似元件。需指出本發(fā)明不限于描述的示例性實(shí)施例的實(shí)施例而相反由隨附專利權(quán)利要求書的范圍確定。特定來(lái)說(shuō)，個(gè)別特征可在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中以除下文中指示的實(shí)例中的數(shù)字和組合外的另一數(shù)字和組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的示例性實(shí)施例的如下說(shuō)明中對(duì)附圖作出參考。
[0040]圖1示出了根據(jù)第一實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)和光學(xué)對(duì)象的示意圖；
[0041]圖2A、圖2B示意地示出了具有第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡且可用于圖1的距離測(cè)量系統(tǒng)的載體的透視圖和俯視圖；
[0042]圖3A、圖3B示意地示出了具有第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡且可用于圖5的距離測(cè)量系統(tǒng)的替代載體的透視圖和俯視圖；
[0043]圖4A、圖4B示意地示出了具有第一阻尼濾光鏡和第二阻尼濾光鏡且可用于圖6的距離測(cè)量系統(tǒng)的替代載體的透視圖和俯視圖；
[0044]圖5示出了根據(jù)第二實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)的示意圖；以及
[0045]圖6示出了根據(jù)第三實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0046]下文描述的示例性實(shí)施例包括功能和結(jié)構(gòu)類似并且盡量通過(guò)類似參考數(shù)字標(biāo)示的元件。因此，應(yīng)考慮本發(fā)明的其它實(shí)施例和摘要的描述以便理解特定實(shí)施例的個(gè)別部件的特征。
[0047]采用下文參考圖1的第一實(shí)施例的實(shí)例描述距離測(cè)量系統(tǒng)I的一般結(jié)構(gòu)和一般操作方式。
[0048]圖1以橫截面示意性示出的距離測(cè)量系統(tǒng)I包括以激光二極管2的形式的輻射源、以雪崩光電二極管3的形式的輻射探測(cè)器、由物鏡4a以及兩面鏡4c和4d以符號(hào)表示的測(cè)量透鏡系統(tǒng)(測(cè)量光學(xué)器件)、以中性密度濾光鏡5的形式的第一阻尼濾光鏡、以彼此相鄰布置的兩個(gè)楔形濾光鏡6a、6b的形式的第二阻尼濾光鏡6和以線性電機(jī)7的形式的致動(dòng)器。
[0049]激光二極管2發(fā)射光學(xué)輻射，其穿過(guò)中性密度濾光鏡5，通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的第一鏡面4c彎曲并且經(jīng)由測(cè)量透鏡系統(tǒng)的物鏡4a投射到光學(xué)對(duì)象200。
[0050]在所示出的實(shí)施例中，光學(xué)對(duì)象200是反射鏡且因此是對(duì)入射光學(xué)輻射SI具有高反射率的合作光學(xué)對(duì)象。
[0051]然而，未規(guī)定合作光學(xué)對(duì)象200的使用。當(dāng)使用對(duì)光學(xué)輻射具有低反射率的非合作對(duì)象時(shí)，由激光二極管2發(fā)射的光學(xué)輻射不會(huì)在通過(guò)第一鏡面4c彎曲之前穿過(guò)中性密度濾光鏡5。為此，如仍將示出的，中性密度濾光鏡5移出由激光二極管2設(shè)置的光束路徑。
[0052]由光學(xué)對(duì)象200反射的光學(xué)輻射S2通過(guò)物鏡4a包束(bundle)，通過(guò)測(cè)量透鏡系統(tǒng)的第二鏡面4彎曲，并且經(jīng)由第二阻尼濾光鏡6提供到被構(gòu)建用于檢測(cè)光學(xué)輻射的雪崩光電二極管3。
[0053]在圖1的實(shí)施例中，通過(guò)由輻射不可滲透塑料組成的共同載體7a攜載中性密度濾光鏡5和第二阻尼濾光鏡6的兩個(gè)楔形濾光鏡6a、6b。
[0054]從圖2A和圖2B可更佳地識(shí)別載體7a上濾光鏡5、6a、6b的布置。載體7a具有矩形形式。沿載體7a的縱向側(cè)布置中性密度濾光鏡5。中性密度濾光鏡5延伸超過(guò)縱向側(cè)長(zhǎng)度的一半并且具有超過(guò)其整個(gè)范圍的恒定阻尼。兩個(gè)楔形濾光鏡6a和6b布置成沿相對(duì)的另一縱向側(cè)彼此相鄰。個(gè)別楔形濾光鏡6a、6b延伸超過(guò)縱向側(cè)長(zhǎng)度的一半。楔形濾光鏡6a、6b以一個(gè)楔形濾光鏡6a的透射率沿載體7a的縱向側(cè)從高透射性到低透射性變化并且相鄰的另一楔形濾光鏡6b的透射率沿載體7a的縱向側(cè)從高透射性向低透射性變化的這種方式固定在載體7a上。因此,兩個(gè)楔形濾光鏡6a、6b以一個(gè)楔形濾光鏡6a的低透射性區(qū)域鄰接在另一楔形濾光鏡6b的高透射性的區(qū)域的這種方式布置在載體7a上。
[0055]載體7a耦接到可沿方向M線性地來(lái)回移動(dòng)載體7a與固定在其上的濾光鏡5、6a、6b的線性電機(jī)7。在圖1中，載體7a的移動(dòng)移出圖像平面和移入圖像平面。
[0056]由于激光二極管2和雪崩光電二極管3是固定的，所以沿載體7a的縱向側(cè)的區(qū)段可通過(guò)線性電機(jī)7選擇性地布置在激光二極管2的光束路徑中，其中布置中性密度濾光鏡5，或沒(méi)有中性密度濾光鏡5的沿著載體7a的縱向側(cè)的區(qū)段可通過(guò)線性電機(jī)7選擇性地布置在激光二極管2的光束路徑中。同時(shí)，相關(guān)的楔形濾光鏡6a、6b的透射率是可調(diào)節(jié)的。由于中性密度濾光鏡5延伸超過(guò)載體7a的縱向側(cè)的整個(gè)長(zhǎng)度(類似相對(duì)布置的楔形濾光鏡6a)，所以在同時(shí)使用中性密度濾光鏡5的同時(shí)可通過(guò)移動(dòng)載體7a調(diào)節(jié)楔形濾光鏡6a的整個(gè)調(diào)節(jié)范圍。
[0057]在所示實(shí)施例中，載體7a還攜載具有整體上呈矩形的橫截面的聚碳酸酯光纖棒(光波導(dǎo))8。光纖棒8橫向地布置到在縱向側(cè)中間中的載體7a的縱向側(cè)且因此從中性密度濾光鏡5的端區(qū)段延伸到在相鄰楔形濾光鏡6a與6b之間的區(qū)域。
[0058]光纖棒8包括彼此圍成90°角的兩個(gè)相對(duì)布置的鏡面8d、8e。在鏡面8d、8e的區(qū)域中，光纖棒8具有用于光學(xué)輻射的入射面。具有恒定阻尼的參考中性密度濾光鏡Sc布置在鏡面8d的區(qū)域中的入射面之前。經(jīng)由參考中性密度濾光鏡8c進(jìn)入到光纖棒8中的輻射通過(guò)光纖棒8的第一鏡面8d (該第一鏡面在圖左側(cè))耦接，并且作為光學(xué)參考輻射S3引導(dǎo)到相對(duì)的第二鏡面Se (該第二鏡面在圖右側(cè))。隨后，參考輻射S3通過(guò)第二鏡面Se以其平行于輻射入射到光纖棒8中的方向離開光纖棒8的這種方式彎曲。
[0059]現(xiàn)可以通過(guò)利用線性電機(jī)7移位載體7a以將光纖棒8的兩個(gè)鏡面8d、8e的第一鏡面8d布置在由激光二極管2限定的光束路徑中并且同時(shí)將兩個(gè)鏡面8d、8e的第二鏡面8e布置在由雪崩光電二極管3限定的光束路徑中。以此方式，由激光二極管2產(chǎn)生的光學(xué)輻射直接經(jīng)由參考中性密度濾光鏡8c和光纖棒8提供到雪崩光電二極管3作為光學(xué)參考輻射S3。由于光束路徑的長(zhǎng)度取決于距離測(cè)量系統(tǒng)I的部件的幾何形狀且因此是恒定的并且可測(cè)定，所以可采用這個(gè)光學(xué)參考輻射S3以檢測(cè)并補(bǔ)償所使用的結(jié)構(gòu)部件的溫度偏移。
[0060]為了光學(xué)參考輻射S3不受經(jīng)由物鏡4a通過(guò)干擾輻射入射的負(fù)面影響，由載體7a攜載的光不可滲透塑料組成的快門7f布置在光纖棒8的鏡面8e下。
[0061]從其中光纖棒8的鏡面8d、8e分別布置在激光二極管2或雪崩光電二極管3的光束路徑中的位置開始，可以通過(guò)使用線性電機(jī)7移位載體7a以直接選擇性地進(jìn)入用于測(cè)量合作對(duì)象的操作狀態(tài)(中性密度濾光鏡5布置在激光二極管2的光束路徑中)或進(jìn)入用于測(cè)量非合作對(duì)象的操作狀態(tài)(中性密度濾光鏡5不布置在激光二極管2的光束路徑中)。
[0062]在下文中，根據(jù)參考圖3A、3B和5的第二實(shí)施例描述距離測(cè)量系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)和操作方法。特定來(lái)說(shuō)，論述與上述第一實(shí)施例的區(qū)別并且另外還參考前述第一實(shí)施例。
[0063]如從圖3A和圖3B顯而易見(jiàn)，在這個(gè)實(shí)施例中，攜載中性密度濾光鏡5以及兩個(gè)楔形濾光鏡6a和6b的載體7b不是矩形而是相反被構(gòu)建為圓盤。
[0064]中性密度濾光鏡5延伸超過(guò)載體7b的圓周的180°并且兩個(gè)楔形濾光鏡6a和6b徑向地布置在中性密度濾光鏡5內(nèi)側(cè)且共同延伸幾乎超過(guò)載體7b的圓周的360°。正如所見(jiàn)，中性密度濾光鏡5以及兩個(gè)楔形濾光鏡6a和6b每個(gè)具有圓弧的形式。
[0065]如前述的第一實(shí)施例，楔形濾光鏡6a和6b以一個(gè)楔形濾光鏡6a的低透射性區(qū)域鄰接在另一楔形濾光鏡6b的高透射性的區(qū)域上的這種方式布置在載體7b上。此外，一個(gè)楔形濾光鏡6a的高透射性的區(qū)域鄰接在另一楔形濾光鏡6b的低透射性的區(qū)域上。在載體7b的圓周方向上，楔形濾光鏡6a、6b的透射率因此在第一區(qū)段中從高透射性向低透射性變化并且也在鄰接的第二區(qū)段中從高透射性向低透射性變化。
[0066]在其中兩個(gè)楔形濾光鏡6a和6b彼此鄰接的區(qū)域中，經(jīng)布置使得其跨過(guò)彼此的兩個(gè)光纖棒8a、8b固定在載體7b上。如在圖5中示出的，光纖棒8a、8b可布置在一個(gè)平面中。可選地，光纖棒可布置在相互躺臥的兩個(gè)平面中。
[0067]在該第二實(shí)施例中描述的光纖棒8a、8b與第一實(shí)施例中描述的光纖棒8區(qū)別尤其在于參考中性密度濾光鏡8c不布置在光纖棒8a、8b的光入射面的區(qū)域中而是在光出射面的區(qū)域中。如在前述第一實(shí)施例中，光纖棒8a、8b的光出射面布置在楔形濾光鏡6a、6b的區(qū)域中并且光入射面布置在中性密度濾光鏡5的區(qū)域中。
[0068]因此，可以通過(guò)圍繞其幾何中心旋轉(zhuǎn)載體7b以選擇性地將中性密度濾光鏡5布置在激光二極管2的光束路徑中。此外，甚至光纖棒8a、8b中的一個(gè)的光入射面可布置在激光二極管2的光束路徑中并且同時(shí)攜載參考中性密度濾光鏡8c的各個(gè)光纖棒8a、8b的光出射面可布置在雪崩光電二極管3的光束路徑中。此外，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)載體7b調(diào)節(jié)可布置在雪崩光電二極管3前面的楔形濾光鏡6a、6b的阻尼濾光鏡。
[0069]圖3A和圖3B所示的結(jié)構(gòu)例如可用于測(cè)量圖5所示的距離測(cè)量系統(tǒng)I’。
[0070]圖5所示的距離測(cè)量系統(tǒng)I’與圖3A和圖3B所示的結(jié)構(gòu)的區(qū)別僅在于參考中性密度濾光鏡8c不布置在光纖棒8a、8b的光出射面上而相反在光纖棒8a、8b內(nèi)部。
[0071]此外，圖5的實(shí)施例中的載體7b額外攜載布置在光纖棒8a、8b的光出射面下面的快門7f。
[0072]如從圖5顯而易見(jiàn)，載體7b此外在其幾何中心具有耦接到旋轉(zhuǎn)電機(jī)7的旋轉(zhuǎn)軸7e。因此，旋轉(zhuǎn)電機(jī)7取代第一實(shí)施例的線性電機(jī)。
[0073]此外,載體7b具有與距離測(cè)量系統(tǒng)I’的光遮斷器9合作以用來(lái)確定光纖棒8a、8b中的一個(gè)的光入射面和光出射面是否布置在分別由激光二極管2與雪崩光電二極管3限定的光束路徑中的定位銷7d。
[0074]在圖5所示的距離測(cè)量系統(tǒng)I’中，透鏡2a布置在激光二極管2前面。測(cè)量透鏡系統(tǒng)除具有圖1所示的物鏡4a外的另一物鏡4b。此外，提供目鏡12并且示出了外殼10。
[0075]在圖5中，旋轉(zhuǎn)載體7b使得由激光二極管2發(fā)射的光學(xué)輻射SI在光纖棒8a、8b附近經(jīng)過(guò)。因此，由對(duì)象反射的光學(xué)輻射S2在快門7f附近經(jīng)過(guò)。
[0076]下文參考圖4A、圖4B和圖6描述根據(jù)第三實(shí)施例的距離測(cè)量系統(tǒng)I的結(jié)構(gòu)和操作方法。特定來(lái)說(shuō)，論述與前述的第一、第二實(shí)施例的區(qū)別并且另外參考前述實(shí)施例。
[0077]與第二實(shí)施例不同，在第三實(shí)施例中，僅使用一個(gè)光纖棒8。如在圖4A、4B或如在圖6的光纖棒8內(nèi)側(cè)示出的，參考中性密度濾光鏡8c可布置在光纖棒8的光入射面的區(qū)域中?？扉T7f布置在光纖棒8的光出射面下。與前述實(shí)施例不同,光纖棒8的光出射面和光入射面均布置在楔形濾光鏡6a、6b的區(qū)域中。此外,楔形濾光鏡6a和6b以一個(gè)楔形濾光鏡6a的高透射性的區(qū)域鄰接在另一楔形濾光鏡6b的高透射性的區(qū)域上的這種方式并且以一個(gè)楔形濾光鏡6a的低透射性的區(qū)域鄰接在另一楔形濾光鏡6b的低透射性的區(qū)域上的對(duì)應(yīng)方式布置在載體7c上。因此,楔形濾光鏡6a、6b是以一個(gè)楔形濾光鏡6a的透射率沿載體7c的圓周方向從低透射性向高透射性變化和另一相鄰楔形濾光鏡6b的透射率沿載體7c的圓周方向從高透射性向低透射性變化的這種方式固定在載體7c上。
[0078]此外，根據(jù)該第四實(shí)施例，提供了未耦接到載體7c的聚碳酸酯的固定菱形棱鏡8f，其入射面永久地和部分地布置在由激光二極管2限定的光束路徑中并且其出射面提供在雪崩光電二極管2的方向上由激光二極管2發(fā)射的光學(xué)輻射的一部分的平行偏移。
[0079]因此，可通過(guò)旋轉(zhuǎn)載體7c以將光纖棒8的入射面布置在由菱形棱鏡8f的出射面限定的光束路徑中并且同時(shí)將光纖棒8的出射面布置在由雪崩光電二極管3限定的光束路徑中。[0080]菱形棱鏡8f的入射面僅投射到激光二極管2的光束路徑中菱形棱鏡僅抵充由激光二極管發(fā)射的光學(xué)輻射的5%的這個(gè)程度。因此，在這個(gè)實(shí)施例中，正如在其它實(shí)施例中的，還可消除參考中性密度濾光鏡Sc。強(qiáng)調(diào)了本發(fā)明不限于抵充由激光二極管發(fā)射的光學(xué)輻射的5%的菱形棱鏡。甚至可抵充輻射的5%以上或以下。
[0081]在圖6中，旋轉(zhuǎn)載體7c使得光纖棒8的入射面布置在由菱形棱鏡8f的出射面限定的光束路徑中，并且光纖棒8的出射面布置在由雪崩光電二極管3限定的光束路徑中。因此，旋轉(zhuǎn)載體7c使得由對(duì)象反射并由鏡面4d朝向雪崩光電二極管3彎曲的光學(xué)輻射S2阻擋在光纖棒8的出射面以下布置的快門7f。
[0082]此外，圖6示出了由三角架11攜載的容納距離測(cè)量系統(tǒng)的外殼10。
【權(quán)利要求】
1.一種距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其包括: 輻射源(2); 輻射探測(cè)器(3); 測(cè)量透鏡系統(tǒng)(4a、4b、4c、4d)，其用于將由所述輻射源(2)發(fā)射的光學(xué)輻射(SI)投射到對(duì)象(200)且用于將由所述對(duì)象(200)反射的光學(xué)輻射(S2)引導(dǎo)到所述輻射探測(cè)器(4a)； 第一阻尼濾光鏡(5)，其具有恒定阻尼并且可布置在所述輻射源(2)與所述測(cè)量透鏡系統(tǒng)(4a、4b、4c、4d)之間的光束路徑中， 第二阻尼濾光鏡(6 ;6a、6b)，其具有可調(diào)節(jié)阻尼并且可布置在所述測(cè)量透鏡系統(tǒng)(4a、4b、4c、4d)與所述輻射探測(cè)器(3)之間的光束路徑中；和 致動(dòng)器(7)，其機(jī)械地耦接到所述第一阻尼濾光鏡以及所述第二阻尼濾光鏡(5、6 ;5、6a、6b)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中由共同載體(7a；7b ;7c)攜載所述第一阻尼濾光鏡和所述第二阻尼濾光鏡(5、6 ;5、6a、6b)，所述載體(7a ；7b ;7c)耦接到所述致動(dòng)器(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其還包括:參考透鏡系統(tǒng)(8;8a、8b)，所述參考透鏡系統(tǒng)(8 ;8a、8b)用于將由所述距離測(cè)量系統(tǒng)內(nèi)的所述輻射源(2)發(fā)射的光學(xué)輻射引導(dǎo)到所述輻射探測(cè)器(4a)； 其中所述參考透鏡系統(tǒng)(8 ;8a、8b)機(jī)械地耦接到所述致動(dòng)器(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中在所述參考透鏡系統(tǒng)(8;8a、8b)與所述輻射探測(cè)器(3 )之間的光束路徑中沒(méi)有光學(xué)透鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中具有恒定阻尼的參考濾光鏡(Sc)布置在所述輻射源(2)與所述參考透鏡系統(tǒng)(8 ;8a、8b)之間的光束路徑中或在所述參考透鏡系統(tǒng)(8 ;8a、8b)的光束路徑中或在所述參考透鏡系統(tǒng)(8 ;8a、8b)與所述輻射探測(cè)器(3)之間的光束路徑中。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中所述參考透鏡系統(tǒng)(8;8a、8b)包括至少一對(duì)鏡面(8d、8e)，所述鏡面(8d、8e)沿通過(guò)所述鏡面(8d、8e)彎曲的光束路徑相對(duì)地成對(duì)布置并且圍成在70°與110°之間且尤其在80°與100°之間且此外尤其是90°的角度，其中每對(duì)鏡面(8d、8e)的第一鏡面(8d)可布置在由所述輻射源(2)限定的光束路徑中，并且每對(duì)鏡面(8d、8e)的第二鏡面(Se)同時(shí)可布置在由所述輻射探測(cè)器(3)限定的光束路徑中。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(I)，其還包括與所述致動(dòng)器機(jī)械地?cái)嚅_的菱形棱鏡(8f)，該菱形棱鏡的入射面永久地部分布置在由所述輻射源(2)限定的光束路徑中， 其中所述參考透鏡系統(tǒng)(8 ;8a、8b)包括至少一對(duì)鏡面(8d、8e)，該鏡面(8d、8e)沿由所述鏡面(8d、8e)彎曲的光束路徑相對(duì)地成對(duì)布置并且圍成在70°與110°之間且尤其在80°與100°之間且此外尤其是90°的角度，其中每對(duì)鏡面(8d、8e)的第一鏡面(8d)可布置在由所述菱形棱鏡的出射面限定的光束路徑中，并且每對(duì)鏡面(8d、8e)的第二鏡面(Se)同時(shí)可布置在由所述輻射探測(cè)器(3 )限定的光束路徑中。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(I)，其中所述鏡面(8d、8e)是單片光纖棒的部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求3至8中的一項(xiàng)所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中所述參考透鏡系統(tǒng)(8；8a、8b)中的至少一個(gè)元件通過(guò)共同載體(7a ；7b ;7c)而與所述第一阻尼濾光鏡和所述第二阻尼濾光鏡(5、6 ;5、6a、6b)共同攜載，所述載體(7a;7b ;7c)耦接到所述致動(dòng)器(7)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(I)，其還包括檢測(cè)在所述載體(7a ；7b ；7c)上提供的定位銷(7d)的存在的光遮斷器(9)，其中所述定位銷(7d)指示所述參考透鏡系統(tǒng)(8 ;8a、8b)是否布置在所述輻射源(2)與所述輻射探測(cè)器(3)之間的光束路徑中。
11.根據(jù)權(quán)利要求2、9或10所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中所述載體(7a；7b)是包括中心旋轉(zhuǎn)軸(7e)的圓盤，所述旋轉(zhuǎn)軸(7e)耦接到所述致動(dòng)器(7)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中所述第一阻尼濾光鏡(5)延伸超過(guò)所述載體(7b)的圓周的180° ;并且所述第二阻尼濾光鏡(6a、6b)延伸超過(guò)所述載體(7b)的圓周的360°。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(1)，其中所述距離測(cè)量系統(tǒng)(I)恰好包括耦接到所述第一阻尼濾光鏡和所述第二阻尼濾光鏡(5、6a、6b)的一個(gè)致動(dòng)器(7)和/或其中所述距離測(cè)量系統(tǒng)(I)恰好包括一個(gè)輻射源(2)。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的距離測(cè)量系統(tǒng)， 其中所述第二阻尼濾光鏡(6a、6b)包括沿由所述致動(dòng)器(7)產(chǎn)生的所述阻尼濾光鏡(6a、6b)的移動(dòng)(M)的相同方向來(lái)改變透射率的第一區(qū)段和第二區(qū)段(6a、6b):第一區(qū)段(6a)，其中所述透射率沿所述移動(dòng)(M)的方向從高透射性向低透射性變化；和第二區(qū)段(6b)，其中所述透射率沿所述移動(dòng)(M)的方向從高透射性向低透射性變化；或 其中所述第二阻尼濾光鏡(6a、6b)包括沿由所述致動(dòng)器(7)產(chǎn)生的所述阻尼濾光鏡(6a、6b)的移動(dòng)(M)的相同方向來(lái)改變透射率的第一區(qū)段和第二區(qū)段(6a、6b):第一區(qū)段(6a)，其中所述透射率沿所述移動(dòng)(M)的方向從高透射性向低透射性變化；和第二區(qū)段(6b )，其中所述透射率沿所述移動(dòng)(M)的方向從低透射性向高透射性變化。
15.一種測(cè)量?jī)x器，其包括: 外殼(10)； 其中所述外殼(10)容納根據(jù)權(quán)利要求1至14中的一項(xiàng)所述的距離測(cè)量系統(tǒng)(I)。
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【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月9日
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