專利名稱：光電的測量儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照獨立權(quán)利要求前序部分所述的光電的測量儀器。
背景技術(shù)：
具有發(fā)射路徑或者說接收路徑的雙軸系統(tǒng)的光電的測量儀器例如 作為非接觸的距離測量儀器應(yīng)用并且作為這些儀器是很久時間以來商 業(yè)上可買到的。該儀器通過發(fā)射路徑發(fā)射出調(diào)制的測量信號，該測量 信號在要求出到儀器的距離的目標物體的表面上反射或者說散射。反 射或者說散射的測量射線的一部分重新到達測量儀器并且在那里由接 收單元探測到。由測量信號的運行時間或者說由與運行時間相關(guān)的在發(fā)射的測量信號和探測到的返回的測量信號之間的相位偏移可以推斷出目標物體到測量儀器的距離。發(fā)射路徑與接收路徑間隔開布置的雙軸測量系統(tǒng)的優(yōu)點是，它不需要昂貴的射線分離系統(tǒng)用于選擇返回的測量信號，這樣例如可以很 大部分地抑制從發(fā)射路徑直接進入接收路徑的光學(xué)串擾。另一方面雙軸測量儀器要求用于補償在發(fā)射路徑和接收路徑之間 的視差的措施。對大的目標距離，目標物體在接收器的探測表面上的 成像還清楚地處在接收器上，而隨著測量距離的變短更加從接收路徑 的光軸游離并且此外得到射線橫截面在接收器平面內(nèi)的變化。這造成，在儀器上沒有附加的措施時，在近區(qū)域探測中，也就是 說對在期望的目標物體和測量儀器之間的小的距離，測量信號可能接 近零。由現(xiàn)有技術(shù)已知不同的措施用于雙軸測量系統(tǒng)的視差補償，它一 方面涉及接收器的結(jié)構(gòu)，或者說另一方面涉及接收光學(xué)件的結(jié)構(gòu)。由DE 43 16 348 Al公開了 一種利用由半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的可見 的測量射線束進行距離測量的裝置，它的接收裝置包括具有連接在后 面的光電轉(zhuǎn)換器的光導(dǎo)體。到光導(dǎo)體的纖維中的光線進入表面布置在 這個儀器的接收物鏡的成像平面內(nèi)用于大的物距并且由這個位置出發(fā)，可以橫向于光軸移動。以這種方式可以，DE 43 16 348 Al的裝置 將在短的物距時更加傾斜地入射到接收物鏡中的測量射線對空間上不 可變化的探測器通過光學(xué)纖維的追蹤引導(dǎo)到探測器的光線敏感的表面 上。作為替代方式，DE 43 16 348 Al為了解決雙軸測量儀器的視差問 題建議，光導(dǎo)體進入表面固定地布置并且通過光學(xué)換向元件在較短的 物距時，將測量射線束的成像位置向接收物鏡的光軸轉(zhuǎn)向。此外DE 43 16 348 Al建議應(yīng)用棱鏡或者衍射的光學(xué)元件，它們 布置在接收物鏡的附近。由DE 198 60 464 Al公開了 一種用于大的測量范圍的、具有互相 平行地布置的發(fā)射通道和接收通道的激光距離測量儀器，其中接收物 鏡是修改了的單透鏡，它由帶有平行于光學(xué)發(fā)射軸定向的初級光學(xué)接 收軸的初級透鏡區(qū)域以及帶有相對于初級光學(xué)接收軸傾斜角度a的次 級光學(xué)接收軸的次級透鏡區(qū)域組成，這樣產(chǎn)生了初級焦點和次級焦點。由WO 92/05455公開了 一種同軸的光學(xué)距離測量裝置，它的接收 光學(xué)件具有不同焦距的區(qū)域元件。借助這個特殊的接收光學(xué)件，來自 不同的物距的光線通過成像光學(xué)件的相應(yīng)所屬的區(qū)域元件最優(yōu)地聚焦 在接收器上。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的光電的測量儀器具有帶有至少一個用于發(fā)射測量信 號的光學(xué)發(fā)射器的發(fā)射路徑以及帶有至少一個用于將測量信號朝接收 器的方向集束的接收光學(xué)件的接收路徑。發(fā)射路徑和接收路徑的光軸 互相間隔開地布置，這樣根椐本發(fā)明的光電的測量儀器構(gòu)成雙軸系統(tǒng)。 為了這種雙軸光學(xué)系統(tǒng)的視差補償，根據(jù)本發(fā)明的光電的測量儀器此 外具有光學(xué)的近區(qū)域元件。用于視差補償?shù)慕鼌^(qū)域元件以有利的方式關(guān)于接收路徑的光軸旋 轉(zhuǎn)對稱地構(gòu)造。光電的測量儀器例如設(shè)計成雙軸系統(tǒng)的非接觸的距離測量儀器典 型地優(yōu)化到確定的測量范圍，也就是說距離范圍上。從這個最優(yōu)的距 離范圍中，例如在目標物體上反射或者散射的測量信號通過測量儀器 的成像光學(xué)件最優(yōu)地集束并且聚焦到測量儀器的接收器上。測量儀器 的接收器離開接收光學(xué)件典型地處于接收光學(xué)件的焦距的距離內(nèi)，這樣看起來從無限遠處來的測量信號可以有效地集束到接收器上。目標 物體在集成在儀器中的測量接收器的接收器表面上的成像對大的目標 距離還清楚地處在接收器上，而隨著測量距離的變短，測量信號更加 從接收路徑的光軸游離，這樣對測量儀器和目標物體之間的特殊的短 的距離存在這種危險，即在近區(qū)域探測中，也就是說對在目標物體和 測量儀器之間的小的距離，測量信號可能接近零?，F(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明的近區(qū)域元件導(dǎo)致在小的測量距離的區(qū)域內(nèi)也有 足夠的光線打在測量接收器上。根據(jù)本發(fā)明的近區(qū)域元件以有利的方 式設(shè)計成關(guān)于接收路徑的光軸旋轉(zhuǎn)對稱的。這可以以有利的方式獲得用于光電的測量儀器的視差補償?shù)慕鼌^(qū) 域元件的簡單并由此成本經(jīng)濟的實現(xiàn)。相對由現(xiàn)有技術(shù)已知的近區(qū)域元件，根據(jù)本發(fā)明的裝置的近區(qū)域 元件具有此優(yōu)點，即利用相對簡單的透鏡和標準接收器可以實現(xiàn)有效 的視差補償。根據(jù)本發(fā)明的測量儀器的有利的實施方案和改進方案由在從屬權(quán) 利要求中舉出的特征給出。根據(jù)本發(fā)明的測量儀器的近區(qū)域元件以有利的方式設(shè)計成與接收 光學(xué)件同心的。在這種情況下可以在特別有利的實施方式中將近區(qū)域 元件與接收光學(xué)件也設(shè)計成一體的。在這種情況下接收光學(xué)件和近區(qū)域元件在一種有利的實施方式中 構(gòu)成旋轉(zhuǎn)對稱的、特別是圓對稱的多焦點透鏡，它的設(shè)計成旋轉(zhuǎn)對稱 的近區(qū)域部分對短的物距產(chǎn)生有效的視差補償。該多焦點透鏡以有利的方式具有一個第一區(qū)域，它具有非球面的 表面曲率。多焦點透鏡的這個第一區(qū)域承擔(dān)通常的接收光學(xué)件的任務(wù)，測;信號i接收器上的非常好的集束和聚焦。 P 1在根據(jù)本發(fā)明的測量儀器的第 一 實施方式中，該多焦點透鏡具有 一個第二區(qū)域，它具有連續(xù)變化的表面曲率并且用作近區(qū)域元件。由 于多焦點透鏡的第二區(qū)域的連續(xù)變化的表面曲率，該區(qū)域不具有確定 的焦距，而是對應(yīng)"可變焦點"透鏡。該連續(xù)曲率的區(qū)域在接收器的 平面內(nèi)不產(chǎn)生清晰的物體圖像，而是相反地產(chǎn)生垂直于接收路徑的軸 的相對大的橫截面的擴散的區(qū)域。由此這個擴散的區(qū)域的測量信號可以以有利的方式使用，以在短的物距時也還保證在接收器的有效表面 上有足夠的測量信號強度。因此對在發(fā)射器和接收器之間具有視差的 光學(xué)系統(tǒng)，這樣的多焦點透鏡很好地適合于使足夠的信號在短的距離 時也可以落到接收器上。在根據(jù)本發(fā)明的測量儀器的一種作為替代方案的實施方式中，多 焦點透鏡的第二區(qū)域也可以具有恒定的例如球面的表面曲率。對于根據(jù)本發(fā)明的測量儀器，多焦點透鏡的第二區(qū)域以有利的方 式環(huán)形地包圍笫一區(qū)域。在作為替代方案的實施方式中，近區(qū)域元件可以具有衍射的結(jié)構(gòu)， 例如衍射光柵，特別是全息的衍射光柵，它對短的物距可以使返回的 測量射線以相應(yīng)的方式轉(zhuǎn)向到測量儀器的接收器的探測表面上。在此 近區(qū)域元件可以設(shè)計成純衍射的元件、折射的元件或者也可以設(shè)計成 帶有附加的衍射結(jié)構(gòu)的折射元件。在一種有利的變型方案中，該透鏡可以制成近似平-凸透鏡，這樣首先只有 一個透鏡表面具有強烈的曲率，而另 一 個設(shè)計成非常接近 平的。衍射的結(jié)構(gòu)有利地在此施加在近似平的透鏡背面，其中在此考 慮對數(shù)字全息常用的方法，如光學(xué)平版印刷的結(jié)構(gòu)化技術(shù)(特別對玻 璃透鏡意義重大)以及壓印技術(shù)(對由較軟的材料如塑料制成的透鏡)。在根據(jù)本發(fā)明的近區(qū)域元件的 一種有利的實施方式中，在此使用 所謂的擴散全息結(jié)構(gòu)或者所謂的射線分離器(射束分裂器)全息結(jié)構(gòu) 作為對近區(qū)域有效的結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致，原來在焦平面內(nèi)的一個焦點分成 在不同位置的多個單個焦點，或者說導(dǎo)致，空間窄小的焦點在焦平面 內(nèi)轉(zhuǎn)變成較寬的、通過全息結(jié)構(gòu)預(yù)先給定的圖像模式。在一種有利的實施方案中，射線分離結(jié)構(gòu)的衍射元件在此這樣設(shè)計，即在透鏡的焦平面內(nèi)的多個焦點中的一個具有角度偏移，它正好 補償在雙軸系統(tǒng)下對于給定的距離由于視差產(chǎn)生的角度移位。在另外一種有利的實施方案中，近區(qū)域元件的衍射結(jié)構(gòu)這樣設(shè)計， 即兩個區(qū)域是不同的。在例如環(huán)形地包圍中心透鏡區(qū)域的第一區(qū)域內(nèi) 可以例如在平的透鏡側(cè)施加擴散全息圖用于視差依賴性的優(yōu)化。在例 如布置在透鏡的中心區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域內(nèi)可以與之相反加入衍射的結(jié) 構(gòu)，它用于在那里例如制成球面的透鏡前側(cè)的透鏡誤差的光學(xué)修正。 由此通過合適的這樣的結(jié)構(gòu)可以對第二區(qū)域?qū)崿F(xiàn)例如塑料的折射系數(shù)對透鏡的工作波長的溫度補償，或者例如有利地抑制球面的光行差。通過在近區(qū)域元件的兩個區(qū)域內(nèi)在透鏡上實現(xiàn)兩種不同類型的衍射結(jié)構(gòu)，可以由此有利地同時達到兩個目的 一方面可以獲得中心的、 對遠區(qū)域有利的透鏡區(qū)域的成像特性的改善。另一方面可以由此成功 地達到透鏡關(guān)于視差問題的特性的附加優(yōu)化。在此近區(qū)域元件以及接收光學(xué)件可以由塑料制成。接收光學(xué)件和 近區(qū)域元件以有利的方式一體地由塑料例如以注塑^支術(shù)成型。這對根 據(jù)本發(fā)明的光電的測量儀器可以簡單和成本經(jīng)濟地實現(xiàn)視差補償?shù)某?像光學(xué)件。由此例如注塑模具組件能夠通過純旋轉(zhuǎn)過程制造。塑料零 件的噴塑也由于近區(qū)域元件和成像光學(xué)件的對稱性、特別是旋轉(zhuǎn)對稱 性可以精確地實現(xiàn)。近區(qū)域元件的衍射結(jié)構(gòu)必要時可以直接在組合的 光學(xué)件的噴塑過程中一起構(gòu)成。其它的優(yōu)點由根據(jù)本發(fā)明的測量儀器的說明給出。


在附圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的光電的測量儀器的實施例。說明書、 附圖以及權(quán)利要求書包含很多特征組合。本領(lǐng)域的技術(shù)人員也可以單 個考慮這些特征并且總結(jié)出其它有意義的組合。圖中示出圖1是作為根據(jù)本發(fā)明的測量儀器的實施例的非接觸的距離測量器的透視總圖，圖2是按照圖1的距離測量器的光學(xué)結(jié)構(gòu)的示意圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明的近區(qū)域元件連同所屬的成像光學(xué)件的實施例的示意圖，圖4是按照圖3的光學(xué)元件沿著平面AA，的剖面圖，圖5是在應(yīng)用用于將測量信號集束到接收器上的標準透鏡時在短 的物距的情況下在接收器表面上的測量信號分布，圖6是在應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的近區(qū)域元件的情況下在具有視差的光 學(xué)系統(tǒng)的接收器平面內(nèi)的相應(yīng)的測量信號分布。
具體實施方式
圖1示出了設(shè)計成距離測量儀器IO的測量儀器。該測量儀器具有 殼體12、用于打開或者關(guān)閉測量儀器以及用于起動或者說設(shè)置測量過 程的操作元件14。此外在測量儀器10的殼體12中設(shè)有用于描述信息和特別是描述測量儀器的測量結(jié)果的顯示器16。在測量儀器10的殼體12內(nèi)的支承元件18上布置有設(shè)計成激光二 極管的用于產(chǎn)生調(diào)制的光學(xué)的發(fā)射信號的發(fā)射單元20、光線通道22、 用于發(fā)射測量信號換向到參考通道上的換向單元24以及設(shè)計成光電二 極管特別是設(shè)計成APD(雪崩光電二極管)的、用于接收接收測量信號 的接收單元26。圖2再次在示意圖中示出了距離測量儀器的光學(xué)部件。為了測量距離測量儀器IO到遠離的物體11的距離，在距離測量 儀器10的工作中由發(fā)射單元20沿著通過發(fā)射光學(xué)件30的路徑28發(fā) 射出發(fā)射測量信號。由遠離的物體ll的表面反射的或者說散射的發(fā)射 測量信號通過接收光學(xué)件32作為接收單元26的接收測量信號接收。 儀器的發(fā)射路徑28的光軸72在這種情況下與接收路徑29、的光軸74 間隔開，這樣該測量儀器構(gòu)成了雙軸系統(tǒng)。由在發(fā)射測量信號和接收測量信號之間進行的相位比較可以求出 發(fā)射器和接收器之間的光線運行時間，這樣通過已知的光速的值可以 確定測量儀器IO和遠離的物體11之間的要求出的距離。為了補償與距離無關(guān)的并且例如在產(chǎn)生發(fā)射測量信號時和/或在 處理接收測量信號時產(chǎn)生的運行時間，在距離測量之前要進行參考測 量。在這種情況下發(fā)射測量信號由換向單元24換向并通過已知的參考 通道沿著參考路徑34直接對準接收單元26。通過具有激光二極管40形式的光源的發(fā)射單元20,調(diào)制的測量信 號沿著發(fā)射路徑28發(fā)射出。該發(fā)射單元此外包括用于激光二極管40 的觸發(fā)以及特別是調(diào)制的控制器44。借助在圖2中只作為簡單的透鏡 示意示出的發(fā)射光學(xué)件30，產(chǎn)生了平行的射線束46并通過安裝在裝置 的殼體12中的窗口 48從測量儀器IO輸出。調(diào)制的測量信號46，在要測量的物體11上反射，這樣得到返回的 射線束50，它通過窗口 52部分地重新到達測量儀器中。沿著接收路徑29經(jīng)過的測量信號通過接收光學(xué)件32集束到接收 單元26例如光電二極管或者CCD裝置的有效表面62上。接收單元26 通過電連接元件54與計算和分析單元56連接，該計算和分析單元56 例如由發(fā)射出的測量信號46和返回的測量信號50之間的相位關(guān)系求 出物體11到測量儀器10的參考點的距離。此外根據(jù)本發(fā)明的測量儀器附加地具有例如可以設(shè)計成顯示器形式的輸出裝置58，并且該輸出裝置除了顯示相應(yīng)的測量結(jié)杲外還可以 為使用者求出其它的信息，例如關(guān)于儀器的狀態(tài)的信息。在要測量的物體11到距離測量儀器10的物距短的情況下，返回 的射線束50，在與接收路徑29的光軸74成角度a的情況下進入儀器， 如它在圖2中所標明的。為了將這種來自近區(qū)域的測量信號50，也引到接收單元26的有效 表面62上，由此也可以對測量儀器和要測量的物體之間的短的距離進 行距離測量，根據(jù)本發(fā)明的測量儀器具有光學(xué)的近區(qū)域元件60,它設(shè) 計成關(guān)于接收路徑29的軸74旋轉(zhuǎn)對稱的，并且在圖2的實施例中一 體地并且與接收光學(xué)件32同心地布置。近區(qū)域元件60除了對為大的 物距產(chǎn)生的返回的射線束50進行聚焦，還由于在與接收路徑29的光 軸74成角度的情況下進入儀器10的射線束50，對接收元件26的有效 表面62造成散射的照射。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于雙軸的距離測量器的視差補償?shù)慕?區(qū)域元件的實施例。在按照圖3的實施例中，近區(qū)域元件60與接收光 學(xué)件32設(shè)計成同心的。近區(qū)域元件60特別在該實施方式中與接收光 學(xué)件一體地例如由塑料成型。接收光學(xué)件32以有利的方式優(yōu)化成非球面的透鏡，這樣對于從視 覺無限遠處來的射線束50在接收單元26的有效表面上產(chǎn)生盡可能小 的斑點。這樣的非球面的透鏡可以按照下面的公式描述在此"d"稱為所謂的"矢距"，也就是說在透鏡的對稱軸和透鏡 表面之間的線段的長度，如它在圖4中、即通過圖3的軸AA，的剖面圖 標示的那樣。R。表示半徑常數(shù)，e是透鏡曲率的非球面校正，以及R指可變的半徑。對于根據(jù)本發(fā)明的測量儀器，優(yōu)化到無限遠的成像光學(xué)件32以及 近區(qū)域元件組合成單個的元件76，這樣在該實施例中產(chǎn)生了圓對稱的 多焦點透鏡76。該多焦點透鏡76特別是"可變焦點透鏡"。對所謂的"可變焦點透鏡"，非球面的透鏡的半徑常數(shù)R。從一個 確定的過渡半徑R,起通過一個變量代替。對于根據(jù)本發(fā)明的多焦點透 鏡，由此得到其中fl《變量所述多焦點透鏡由此具有中心的第一區(qū)域78，它具有非球面的表 面曲率并且特別包含非球面的透鏡校正。此外這個多焦點透鏡具有第 二區(qū)域80,它具有連續(xù)變化的表面曲率并由此具有相應(yīng)變化的焦距。在圖3和4的實施例中，多焦點透鏡76的非球面地修正的第一區(qū) 域78中心地布置并且用作近區(qū)域元件60的第二區(qū)域80環(huán)形地包圍著 非球面的第一區(qū)域。這樣的透鏡76可以如在圖4中所示在兩個穿越側(cè)具有相應(yīng)的曲 率，或者也可以只在一側(cè)具有相應(yīng)的曲率。這樣根據(jù)本發(fā)明的透鏡76 也可以近似制成平-凸透鏡，其中它特別對塑料透鏡可能是有利的， 近似平面的透鏡側(cè)以小的固定的曲率成型。這樣的多焦點透鏡76的效 果特別是旋轉(zhuǎn)對稱的近區(qū)域元件60的效果接下來要借助圖5和6的示 意圖說明。圖5以示意的方式示出了在使用標準透鏡時對具有視差的光學(xué)系 統(tǒng)在接收器平面82中的強度分布。對于短的物距只有非常少的光線達 到有效探測面62上。因為測量信號隨著物距的變短更加傾斜地入射到 成像光學(xué)件上，所以導(dǎo)致在圖5中示出的、集束的測量信號斑點從探 測表面62沿箭頭64的方向移動。此外由于短的物距產(chǎn)生了測量射線 束在探測平面82中的不完全的聚焦。測量射線束在探測平面中的強度 分布在圖5中通過測量射線束66的不同密度的陰影線標明。只有在強 度分布66與接收單元26的有效表面62的重疊區(qū)域86中，測量信號 才被接收單元26探測到。圖6示出了在使用根據(jù)本發(fā)明的多焦點透鏡78時在其余和在圖5 中相同的前提下的強度分布。由于非球面修正的接收光學(xué)件，在接收元件26的接收平面中得到了較好地聚焦的測量信號束68。不過這個強烈集束的測量信號處于接 收單元26的有效表面62的外部。同心地繞著非球面修正的接收光學(xué) 件32構(gòu)造的、并且具有連續(xù)變化的表面曲率的近區(qū)域元件60導(dǎo)致相 對加寬的擴散的區(qū)域70,它也掃過了接收元件26的有效表面62,這 樣對于短的物距的區(qū)域也有足夠的光線入射到接收元件26的有效表面 62上。根椐本發(fā)明的近區(qū)域元件60由此與接收光學(xué)件32 —起產(chǎn)生了 很好地聚焦的測量射線束68，它被擴散的區(qū)域70包圍。根據(jù)本發(fā)明的近區(qū)域元件60以有利的方式與接收光學(xué)件32 —起 一體地特別由塑料制成。這個多焦點透鏡78可以例如通過注塑過程成型。在此噴塑由于元件的對稱性、特別是由于它們的旋轉(zhuǎn)對稱性或者 說圓對稱性可以比至今為止的近區(qū)域元件更精密。這樣的光學(xué)元件的 注塑模具組件能夠容易地通過純旋轉(zhuǎn)過程以高的精度制造。在這里要說明，為了視差補償，只需要一個扇形的近區(qū)域元件， 如在圖3中以附圖標記84所示的。這個部分元件84關(guān)于雙軸光學(xué)系 統(tǒng)的兩個光軸72或者說74的連接軸86對稱地布置。不過近區(qū)域元件 60的根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)對稱的結(jié)構(gòu)使得這個元件的加工可以得到簡 化，這樣能容忍，不使用透鏡表面的部分，特別是近區(qū)域元件的表面 的部分。如果需要，近區(qū)域元件的這些未使用的部分可以例如通過掩模隱 去或者說遮蓋，以抑制不希望的散射光線份額。根據(jù)本發(fā)明的多焦點元件可以對于在接收器和發(fā)射器之間具有視 差的光學(xué)系統(tǒng)例如對于光電的距離測量器，即使在測量儀器到要測量 的物體的距離短的情況下也可以將足夠的信號轉(zhuǎn)向到接收單元的有效 表面上。根據(jù)本發(fā)明的測量儀器不限于在圖中示出的實施例。它們只用于 說明本發(fā)明的可行的實施方式。根椐本發(fā)明的測量儀器不限于折射的近區(qū)域元件的應(yīng)用。該近區(qū) 域元件也可以例如是衍射的元件，或者是折射和衍射的元件的組合。 特別還可以，在折射的近區(qū)域元件上或內(nèi)構(gòu)造附加的衍射結(jié)構(gòu)。除了透鏡76的折射結(jié)構(gòu)，該透鏡或者例如僅僅是根據(jù)本發(fā)明的近 區(qū)域元件也可以具有杏1"射的結(jié)構(gòu)88，如在圖4中通過在近區(qū)域元件60 或者說80的區(qū)域中的虛線88示意標明的。在一種有利的實施方案中，近區(qū)域元件的這種衍射結(jié)構(gòu)這樣設(shè)計， 即兩個區(qū)域是不同的。在例如環(huán)形地包圍中心透鏡區(qū)域的第一區(qū)域內(nèi) 可以例如在平的透鏡側(cè)施加擴散全息圖用于視差依賴性的優(yōu)化。在例 如布置在透鏡的中心區(qū)域內(nèi)的第二區(qū)域內(nèi)可以與之相反加入衍射的結(jié) 構(gòu)，它用于在那里例如制成球面的透鏡前側(cè)的透鏡誤差的光學(xué)修正。 通過合適的這樣的結(jié)構(gòu)可以這樣對第二區(qū)域?qū)崿F(xiàn)例如塑料的折射系數(shù) 對透鏡的工作波長的溫度補償，或者例如有利地抑制球面的光行差。通過在近區(qū)域元件的兩個區(qū)域中在透鏡上實現(xiàn)兩種不同類型的衍射結(jié)構(gòu)，可以這樣有利地同時達到兩個目的 一方面可以獲得中心的、 對遠區(qū)域有利的透鏡區(qū)域的成像特性的改善。另一方面可以由此成功 地達到透鏡關(guān)于視差問題的特性的附加優(yōu)化。根據(jù)本發(fā)明的測量儀器特別不限于光電的距離測量儀器，例如激 光距離測量器。由此根據(jù)本發(fā)明的近區(qū)域元件例如也可以在按照三角 測量原理的光學(xué)系統(tǒng)中應(yīng)用，或者也可以在潛入式探測器 (Intrusionsdetektor )中應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.光電的測量儀器，特別是用于非接觸的距離測量的手持式儀器(10)，其帶有具有至少一個用于發(fā)射測量信號的光學(xué)發(fā)射器(20)的具有第一光軸(72)的光學(xué)發(fā)射路徑(28)，以及帶有具有至少一個用于將測量信號朝接收器(26)的方向集束的接收光學(xué)件(32)的具有與第一光軸(72)間隔開的第二光軸(74)的接收路徑(29)，以及帶有用于視差補償?shù)墓鈱W(xué)的近區(qū)域元件(60)，其特征在于，所述近區(qū)域元件(60)設(shè)計成關(guān)于第二光軸(74)旋轉(zhuǎn)對稱的。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量儀器，其特征在于，所述近區(qū)域元 件(60)設(shè)計成與接收光學(xué)件(32)同心的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量儀器，其特征在于，所述近區(qū) 域元件(60)設(shè)計成與接收光學(xué)件(32) —體的。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的測量儀器，其特征在于，所 述近區(qū)域元件(60 )與接收光學(xué)件(32 )構(gòu)成圓對稱的多焦點透鏡(76 )。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的測量儀器，其特征在于，所述多焦點透 鏡(76)具有第一區(qū)域08)，該第一區(qū)域具有非球面的表面曲率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的測量儀器，其特征在于，所述多焦 點透鏡(76)具有第二區(qū)域(80),該第二區(qū)域具有連續(xù)變化的表面 曲率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的測量儀器，其特征在于，所述多焦 點透鏡(76)具有第二區(qū)域(80),該第二區(qū)域具有恒定的表面曲率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5和6或者說5和7所迷的測量儀器，其特征在 于，所述第二區(qū)域(80)環(huán)形地包圍第一區(qū)域(78)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的測量儀器，其特征在于， 所述近區(qū)域元件(60)具有衍射的結(jié)構(gòu)(88)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3至9中任意一項所述的測量儀器，其特征在 于，所述接收光學(xué)件(32)與近區(qū)域元件(60)由塑料制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3至10中任意一項所述的測量儀器，其特征在 于，所述接收光學(xué)件(32)與近區(qū)域元件(60) —起用注塑技術(shù)成型。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的測量儀器，其特征在于， 所述測量儀器是激光距離測量儀器(10)。
13. 用于根據(jù)權(quán)利要求1至12中任意一項所述的雙軸的光學(xué)測量儀器的多焦點透鏡，特別是接收透鏡(32)，其特征在于，所述透鏡 (76)具有附加的衍射結(jié)構(gòu)(88)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的多焦點透鏡，其特征在于，所述衍射 結(jié)構(gòu)(88)作為全息結(jié)構(gòu)構(gòu)造在透鏡(76)內(nèi)或上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的多焦點透鏡，其特征在于，所 述衍射結(jié)構(gòu)(88)設(shè)計成擴散結(jié)構(gòu)或者射線分離結(jié)構(gòu)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13至15中任意一項所述的多焦點透鏡，其特 征在于，所述透鏡(76)具有全息的結(jié)構(gòu)用于透鏡誤差的修正。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電的測量儀器，特別是用于非接觸的距離測量的手持式儀器(10)，其帶有具有至少一個用于發(fā)射測量信號的光學(xué)發(fā)射器(20)的具有第一光軸(72)的光學(xué)發(fā)射路徑(28)，以及帶有具有至少一個用于將測量信號朝接收器(26)的方向集束的接收光學(xué)件(32)的具有與第一光軸(72)間隔開的第二光軸(74)的接收路徑(29)，以及帶有用于視差補償?shù)墓鈱W(xué)的近區(qū)域元件(60)。在此建議，所述近區(qū)域元件(60)設(shè)計成關(guān)于第二光軸(74)旋轉(zhuǎn)對稱的。
文檔編號G01S7/481GK101263401SQ200680033485
公開日2008年9月10日 申請日期2006年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者B·哈塞, C·帕休德, C·舒爾特, G·弗林斯帕克, J·斯蒂爾勒, K·倫茨, P·沃爾夫, U·斯庫爾特蒂-貝茨 申請人:羅伯特·博世有限公司