DE19727988A1 - Vermessungsinstrument mit Autofokuseinrichtung - Google Patents

Vermessungsinstrument mit Autofokuseinrichtung

Info

Publication number
DE19727988A1
DE19727988A1 DE19727988A DE19727988A DE19727988A1 DE 19727988 A1 DE19727988 A1 DE 19727988A1 DE 19727988 A DE19727988 A DE 19727988A DE 19727988 A DE19727988 A DE 19727988A DE 19727988 A1 DE19727988 A1 DE 19727988A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
light
measuring
distance
telescope
focus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19727988A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19727988C2 (de
Inventor
Koji Tsuda
Shinichi Suzuki
Ryota Ogawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP17112296A external-priority patent/JP3609901B2/ja
Priority claimed from JP17112196A external-priority patent/JPH1019560A/ja
Application filed by Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd filed Critical Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Publication of DE19727988A1 publication Critical patent/DE19727988A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19727988C2 publication Critical patent/DE19727988C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/08Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • G01C15/002Active optical surveying means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B7/00Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/28Systems for automatic generation of focusing signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/48Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
    • G01S7/481Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
    • G01S7/4811Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver
    • G01S7/4812Constructional features, e.g. arrangements of optical elements common to transmitter and receiver transmitted and received beams following a coaxial path

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Description

Bei einem Vermessungsinstrument mit Entfernungsmeßfunktion, z. B. einem optischen Entfernungsmesser oder einer Gesamtsta­ tion usw., wird ein Teleskop auf einen Zielpunkt ausgerichtet und ein Scharfstellknopf manuell gedreht, um das Teleskop auf den Zielpunkt scharf einzustellen.
Die manuelle Scharfeinstellung behindert aber den Benutzer bei der Konzentration auf die Zielbeobachtung, wodurch die zur Scharfeinstellung erforderliche Zeit verlängert wird.
Bei einem Vermessungsinstrument mit Entfernungsmeßfunktion, z. B. einem optischen Entfernungsmesser oder einer Gesamtsta­ tion usw., wird das von einer Lichtquelle wie einer Leuchtdi­ ode (LED) oder einer Laserdiode (LD) auf ein zu messendes Objekt abgegebene Licht an dem Objekt reflektiert, wonach es wieder empfangen wird, um die Entfernung zwischen dem Vermessungsinstrument und dem Objekt zu bestimmen. Die Entfernung wird nach dem Phasendifferenzverfahren ermittelt, bei dem ein Phasenunterschied oder Zeitunterschied des ausge­ sandten Lichtes und des empfangenen Lichtes erfaßt wird. Ein bekannter optischer Entfernungsmesser hat ein Beobachtungste­ leskop, mit dem das Meßlicht genau auf das zu messende Objekt ausgerichtet wird.
Bei den bisherigen optischen Entfernungsmessern (einem opti­ schen Sucher oder einem elektronischen Entfernungsmesser) ist der Austrittswinkel des Meßlichtes (Erfassungsstrahl) so be­ grenzt, daß die Entfernung eines Objekts im Bereich zwischen nah und fern, beispielsweise 1 km oder mehr, erfaßt wird. Wenn das Objekt aus der Mitte des Sichtfeldes des Teleskops auswandert, erreicht das Meßlicht das Objekt nicht oder nur unzureichend, wodurch sich eine ungenaue Messung oder eine Fehlmessung ergibt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Vermessungsinstrument mit Autofokuseinrichtung anzugeben, das eine stets genaue Entfer­ nungsmessung ermöglicht.
Die Erfindung führt zu einem Vermessungsinstrument mit einem optischen Makrometer (Entfernungsmesser) und einem Beobach­ tungsteleskop. Dieses Instrument ermöglicht ein leichtes und genaues Ausrichten des Meßlichtes auf einen Zielpunkt.
Gemäß einem der wichtigsten Merkmale der Erfindung wird eine Fokussierlinsengruppe des Teleskops in eine Scharfstellposi­ tion gebracht, bei der das Teleskop auf den Meßpunkt des Ver­ messungsinstruments fokussiert ist, der durch eine Entfer­ nungsmeßfunktion (Makrometerfunktion) erfaßt wird. Die Erfin­ dung sieht hierzu ein Vermessungsinstrument mit einem Tele­ skop mit Fokussierlinsengruppe vor, die zur Scharfeinstellung eines zu messenden Objekts bewegbar ist. Das Instrument ent­ hält ferner eine Entfernungsmeßvorrichtung zum Messen der Entfernung zum Objekt. Die Fokussieroperation des Teleskops ermöglicht eine Bewegung der Fokussierlinsengruppe in eine Scharfstellposition des Objekts abhängig von der Entfernung zwischen Objekt und Vermessungsinstrument, die mit der Ent­ fernungsmeßvorrichtung erfaßt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ein Ver­ messungsinstrument eine optische Entfernungsmeßeinheit, die Meßlicht aussendet und dieses nach Reflexion an dem Objekt wieder aufnimmt, um die Objektentfernung zu messen. Eine Au­ tofokuseinrichtung steuert den Scharfstellpunkt des Teleskops derart, daß dieses auf das Objekt fokussiert wird, welches sich in der Entfernung befindet, die mit der Entfernungsmeß­ vorrichtung gemessen wird.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Teleskop eine Objektlinse, ein dichroitisches Prisma, welches sichtbares Licht durchläßt, ein Fokussierlinsensy­ stem, ein Bildaufrichtesystem, eine Fokussierplatte und ein Okularsystem, die in dieser Reihenfolge von der Objektseite her gesehen angeordnet sind. Die optische Entfernungsmeßein­ heit kann einen Lichtsender enthalten, der das Meßlicht aus­ sendet, das dann nach Reflexion an dem zu messenden Objekt von einem Lichtempfänger aufgenommen wird, so daß das von dem Lichtsender ausgesandte Meßlicht an dem dichroitischen Prisma reflektiert, durch die Objektivlinse abgegeben und an dem Ob­ jekt reflektiert, dann durch die Objektivlinse aufgenommen, an dem dichroitischen Prisma reflektiert, dann an dem Spiegel reflektiert und dann von dem Lichtempfänger empfangen wird.
Die Erfindung kann auch als eine Entfernungsmeßvorrichtung mit einem optischen Beobachtungssystem angesehen werden. Das Meßlicht wird durch das Beobachtungssystem gebündelt und auf das zu messende Objekt gerichtet. Nach Reflexion an dem Ob­ jekt wird es empfangen, um die Objektentfernung zu bestimmen. Dabei ist eine Vorrichtung zum Einstellen des Divergenzwin­ kels des von der Lichtquelle abgegebenen Meßlichtes vorgese­ hen.
Diese Vorrichtung kann durch eine Vorrichtung zum Ändern des Strahldurchmessers des abgegebenen Meßlichtes ersetzt sein. Der Beleuchtungsbereich an dem Objekt durch das Meßlicht kann also eingestellt bzw. variiert werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 das Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines optischen Makrometers, und
Fig. 2 das Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbei­ spiels eines optischen Makrometers.
Ein optisches Makrometer, das mit Lichtstrahlen arbeitet, be­ steht aus einem Lichtsender 11, der Meßlicht aussendet, einem dichroitischen Prisma 13, welches das Meßlicht reflektiert, einer Objektivlinse 15, die nicht nur als Lichtabgabelinse zur Abgabe des Meßlichtes auf ein Ziel (zu messendes Objekt), sondern auch als Lichtempfangslinse zur Aufnahme des am Ob­ jekt reflektierten Lichtes dient, einem Spiegel 17, der das von der Objektivlinse 15 empfangene und an dem dichroitischen Prisma 13 reflektierte Meßlicht reflektiert, einem Lichtemp­ fänger 19, der das an dem Spiegel 17 reflektierte Licht emp­ fängt, und einer Entfernungsmeßeinheit 21, die den Lichtsen­ der 11 und den Lichtempfänger 19 steuert und die Objektent­ fernung feststellt. Der Lichtsender 11 enthält eine Licht­ quelle, die eine Leuchtdiode (LED) oder eine Laserdiode (LD) usw. enthalten kann, oder eine Lichtabgabeeinheit mit einem optischen System, das eine LED oder eine LD enthält.
Das dichroitische Prisma 13 reflektiert das Meßlicht und läßt natürliches (sichtbares) Licht durch. Als Meßlicht wird Licht mit einer Wellenlänge außerhalb des sichtbaren Bereichs ver­ wendet, beispielsweise Infrarotlicht. Ein Würfel oder ein Spiegel usw. kann als zu messendes Objekt (Ziel) vorgesehen sein. Die Oberfläche des zu messenden Objekts, an der das Meßlicht reflektiert wird, dient bei einem optischen Makrome­ ter ohne Prisma als Ziel.
Die Entfernungsmeßeinheit 21 berechnet die Entfernung zum Ziel mit dem von dem Lichtsender 11 abgegebenen Meßlicht, das von dem Lichtempfänger 19 empfangen wird. Hierzu wird ein be­ kannter Algorithmus in einem Phasendifferenzmeßsystem oder einem optischen Radarsystem verwendet, das an sich bekannt ist. Die so festgestellte Entfernung wird auf einer Anzeige 22 dargestellt.
Das optische Makrometer enthält, von der Objektseite her ge­ sehen, die Objektivlinse 15, das dichroitische Prisma 13, ei­ ne Fokussierlinse 31, ein Bildaufrichtungsprisma 33, eine Fo­ kussierplatte 35 und eine Okularlinse 37. Es dient als ein Beobachtungsteleskopsystem (Fluchtfernrohr) zum Ausrichten des Makrometers auf das zu messende Objekt. Das Teleskop und die Entfernungsmeßeinheit sind einheitlich in einem (nicht dargestellten) Gehäuse angeordnet, das auf einer Grundplatte so montiert ist, daß der Azimutwinkel und der Elevationswin­ kel (Neigungswinkel) gegenüber der vertikalen bzw. der hori­ zontalen Achse eingestellt werden kann.
Das auf die Objektivlinse 15 fallende (sichtbare) Licht wird von dem dichroitischen Prisma 13 durchgelassen und auf die Fokussierplatte 35 oder in deren Nachbarschaft konvergiert, um ein reales aufgerichtetes Bild über die Fokussierlinse 31 und das Bildaufrichteprisma 33 zu erzeugen. Der Benutzer kann das vergrößerte Bild über das Okular 37 betrachten. Die Fo­ kussierplatte 35 hat eine Meßmarke, die als Referenz für die Abgabe des Meßlichtes dient, und ein für die Messung erfor­ derliches Kreuz. Der Benutzer steuert den Azimutwinkel und den Neigungs- bzw. Elevationswinkel des Teleskops, während er das Bild des Ziels und die darauf liegende Meßmarke betrach­ tet, derart, daß das Ziel auf der Meßmarke liegt, d. h. das Meßlicht erreicht das Ziel.
Im folgenden wird das wesentliche Merkmal der Erfindung er­ läutert. Die Entfernungsmeßeinheit 21 bewegt die Fokussier­ linse 31 abhängig von der berechneten Objektentfernung, so daß das Teleskop auf das zu messende Objekt (Ziel) fokussiert wird, das sich in der Objektentfernung befindet.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird entsprechend der mit der Entfernungsmeßeinheit 21 bestimmten Objektentfer­ nung die Position der Fokussierlinse 31, bei der das Bild des Objekts (Ziels) in der Objektentfernung auf der Fokussier­ platte 35 erzeugt wird, mit einer Recheneinheit 23 berechnet. Ein Antrieb 27 mit einem Motor o. ä. wird mit einer Positions­ steuerung 25 entsprechend den Positionsdaten, die aus der Re­ cheneinheit 23 erhalten werden, und entsprechend den Linsen­ positionsdaten der Fokussierlinse 31, die mit einer Positi­ onserfassung 29 erzeugt werden, betätigt, um die Fokussier­ linse in die Scharfeinstellung zu bringen.
Die vorstehend beschriebene Messung der Objektentfernung und die Fokussieroperation werden wiederholt, um das Teleskop ge­ nau auf das Ziel zu fokussieren. Der Benutzer kann also die Kollimation mit dem Teleskop ausführen, das genau auf das Ziel fokussiert ist, womit auch das optische Makrometer genau auf das Ziel ausgerichtet wird. Das Meßlicht trifft daher ge­ nau auf das Ziel, und die Meßgenauigkeit ist höher.
Der Zusammenhang der berechneten Objektentfernung und der Po­ sition der Fokussierlinse 31, die auf das Ziel fokussiert ist (d. h. die Position, in der ein Bild des Objekts in der Ob­ jektentfernung auf der Fokussierplatte 35 erzeugt wird), ist beispielsweise folgendermaßen festgelegt.
Der Zusammenhang ergibt sich zuvor durch eine Rechnung ent­ sprechend dem Konstruktionswert des optischen Systems oder der aktuellen Messung der Objektentfernung zum Ziel und ist für eine Anzahl unterteilter Zonen in einer Tabelle enthal­ ten, die in einem Speicher, beispielsweise einem ROM, vorhan­ den ist. Die der mit der Entfernungsmeßeinheit 21 berechneten Objektentfernung entsprechende Linsenposition ergibt sich aus dieser Tabelle. Alternativ ist es möglich, eine Formel zu speichern, die den Zusammenhang der Objektentfernung und der Position der Fokussierlinse 31 in einem Speicher (ROM usw.) für jede Objektentfernung bei Fokussierung auf das Objekt an­ gibt. Bei dieser Alternative kann die Linsenposition mit der Formel nach Messen der Objektentfernung bestimmt werden.
Die Positionserfassung 29, mit der die Position der Fokus­ sierlinse 31 erfaßt wird, kann eine Codeplatte in Bewegungs­ richtung der Fokussierlinse 31 mit einer Absolutpositions-Er­ fassungsvorrichtung, die Positionscodes mit einem Codeleser von der Codeplatte abliest, oder eine Relativpositions-Erfas­ sungsvorrichtung sein, die die Zahl der Umdrehungen des Mo­ tors des Fokussierlinsenantriebs 27 zählt, um die Verstellung der Fokussierlinse 31 gegenüber einer Referenzposition zu er­ fassen. Es ist auch möglich, die ungefähre Position der Fo­ kussierlinse 31 mit der Absolutpositions-Erfassungsvorrich­ tung und dann die genaue Position mit der Relativpositions- Erfassungsvorrichtung zu bestimmen.
Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel die Objektiv­ linse des Teleskops als Lichtabgabe- und Lichtaufnahmelinse für das Meßlicht dient, ist es auch möglich, eine Lichtab­ gabe- und eine Lichtaufnahmelinse separat zur Objektivlinse vorzusehen. Das hier beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein nicht einschränkendes Beispiel, und der Aufbau des optischen Systems oder des Steuersystems usw. in dem optischen Makrome­ ter ist darauf nicht beschränkt.
Die Erfindung wird in dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwar bei einem optischen Makrometer eingesetzt, sie ist dar­ auf jedoch nicht beschränkt und kann allgemein auf ein Ver­ messungsinstrument angewendet werden, das eine Entfernungsme­ ßeinrichtung und ein optisches Ziel enthält, beispielsweise eine Gesamtstation.
Im folgenden wird die Einstellung des Strahldurchmessers an Hand der Fig. 2 erläutert. Darin haben die der Anordnung nach Fig. 1 entsprechenden Elemente gleichartige Bezugszeichen und werden daher im folgenden nicht nochmals beschrieben. Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist eine Einstellvorrichtung 41 für den Lichtaustrittswinkel vorgesehen, die den Divergenz­ winkel des aus der Objektivlinse 15 austretenden Meßlichtes einstellt. Diese Einstellvorrichtung 41 hat eine manuelle Be­ tätigungsvorrichtung 43, die der Benutzer so betätigt, daß der Divergenzwinkel des von dem Lichtsender 11 abgegebenen Meßlichtes verändert wird. Der Konvergenzwinkel des aus der Objektivlinse 15 austretenden Meßlichtes nimmt zu, wenn der Austrittswinkel des Meßlichtes am Lichtsender 11 zunimmt (in Fig. 2 gestrichelt dargestellt). Die Einstellung der Diver­ genz des Meßlichtes erleichtert das Ausrichten des Meßlicht­ strahls auf das Ziel.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Po­ sition der Fokussierlinse 31, bei der das Objektbild auf der Fokussierplatte 35 erzeugt wird, mit der Recheneinheit 23 ab­ hängig von der mit der Entfernungsmeßeinheit 21 berechneten Objektentfernung bestimmt. Die Positionssteuerung 25 betätigt den Fokussierlinsenantrieb 27, der einen Motor o.a. enthält, entsprechend den mit der Recheneinheit 23 berechneten Linsen­ positionsdaten und den mit der Positionserfassung 25 abgege­ benen Positionsdaten der Fokussierlinse 31, um diese in die Scharfeinstellung zu bringen.
Ist das Teleskop nicht genau auf das Ziel fokussiert, so kann das Meßlicht das Ziel möglicherweise nicht erreichen. Der Be­ nutzer betätigt dann die manuelle Betätigungsvorrichtung 43 und stellt den Austrittswinkel des Meßlichtes mit der Ein­ stellvorrichtung 41 größer. Das Meßlicht trifft dann auf das Ziel, so daß das Teleskop genau darauf entsprechend der Ent­ fernungsmessung und der automatischen Fokussierung scharf eingestellt werden kann. Wird das Zielbild scharf, so kann die Richtung des Teleskops genau eingestellt werden, und da­ her wird die Betätigungsvorrichtung 43 dann so betätigt, daß der Austrittswinkel des Meßlichtes kleiner wird. Ist der Aus­ trittswinkel verkleinert, so werden die Dichte und die Inten­ sität des Meßlichtstrahls erhöht, was zu einer genaueren Mes­ sung der Objektentfernung führt. Es ist möglich, die Ein­ stellvorrichtung 41 für den Austrittswinkel so zu konstruie­ ren, daß der Austrittswinkel bei der Anfangsstellung minimal ist und ausgehend von dieser Stellung automatisch vergrößert wird, wenn keine Objektentfernung erhalten wird.
Der Austrittswinkel des Meßlichtes ist derart, daß er das ge­ samte Sichtfeld des Teleskops einnimmt. Allgemein ist eine automatische Fokussierung für eine Objektentfernung von mehr als 100 m erforderlich, da der Scharfstellpunkt des Teleskops sich bei diesen großen Entfernungen nicht wesentlich ändert. Bei einer Objektentfernung von mehr als 100 m kann der Scharfstellpunkt bei einer bestimmten Objektentfernung zwi­ schen 100 m und unendlich eingestellt werden. Somit kann das Teleskop auf ein Objekt zwischen der geringstmöglichen Ent­ fernung und unendlich weitgehend fokussiert werden.
Der Zusammenhang der gemessenen Objektentfernung und der Po­ sition der Fokussierlinse 31, bei dem diese auf das Objekt in der gemessenen Objektentfernung fokussiert ist (d. h. die Po­ sition, bei der das Bild des Objektes mit der Objektentfer­ nung auf der Fokussierplatte 35 erzeugt wird), ergibt sich zuvor durch eine Rechnung entsprechend dem Konstruktionswert des optischen Systems oder der tatsächlichen Messung der Ob­ jektentfernung des Ziels und wird als eine Anzahl unterteil­ ter Zonen in einer Tabelle dargestellt, die in einem Speicher wie z. B. einem ROM gespeichert ist. Die Linsenposition ent­ sprechend der mit der Entfernungsmeßeinheit 21 berechneten Objektentfernung ergibt sich dann aus der gespeicherten Ta­ belle. Alternativ ist es auch möglich, eine Formel zu spei­ chern, die den Zusammenhang der Objektentfernung und der Po­ sition der Fokussierlinse 31 bei Fokussierung auf das Objekt für jede Objektentfernung angibt und in einem Speicher (ROM usw.) vorliegt. Bei dieser Alternative kann die Linsenpositi­ on mit der Formel nach Messen der Objektentfernung bestimmt werden.
Die Positionserfassung 29, die die Position der Fokussierlin­ se 31 feststellt, kann eine Codeplatte in Bewegungsrichtung der Fokussierlinse 31 und eine Absolutpositions-Erfassungs­ vorrichtung sein, die Positionscodes auf der Codeplatte mit einem Codeleser erfaßt, oder es kann eine relative Positions­ erfassung vorgesehen sein, die die Zahl der Umdrehungen des Motors des Fokussierlinsenantriebs 27 zählt, um die Verstel­ lung der Fokussierlinse 31 gegenüber einer Referenzposition zu erfassen. Es ist auch möglich, die ungefähre Position der Fokussierlinse 31 mit der Absolutpositions-Erfassungsvorrich­ tung festzustellen und danach die genaue Position mit der Re­ lativpositions-Erfassungsvorrichtung festzustellen.
Selbstverständlich ist das hier beschriebene Ausführungsbei­ spiel nicht einschränkend zu verstehen, und der Aufbau des optischen Systems oder Steuersystems usw. in dem optischen Makrometer ist nicht auf das dargestellte Beispiel be­ schränkt. Die Erfindung wird bei dem beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel zwar auf ein optisches Makrometer angewendet, ist darauf jedoch nicht beschränkt und kann allgemein auch in einem Vermessungsinstrument angewendet werden, das eine Ent­ fernungsmeßvorrichtung und ein optisches Ziel enthält, z. B. eine Gesamtstation.
Obwohl der Divergenzwinkel des Meßlichtes bei dem beschriebe­ nen Ausführungsbeispiel mit der Einstellvorrichtung 41 einge­ stellt wird, ist dies auch durch Ändern der optischen Weglän­ ge zwischen dem Lichtabgabeelement (nicht dargestellt) des Lichtsenders 11 und der Objektivlinse 15 oder durch Einfügen einer Linse vor dem Lichtabgabeelement oder durch Bewegen ei­ ner Linse vor dem Lichtabgabeelement in Richtung der opti­ schen Achse möglich. Wird ein Laserstrahl als Meßlicht ver­ wendet, so kann der Divergenzwinkel des Laserstrahls mit ei­ nem optischen System zum Einstellen der Strahlaufweitung ge­ steuert werden.
Der Lichtsender 11 ist dann eine Laserdiode (Halbleiterlaser) mit einer Sammellinse und einem optischen System zum Ändern des Laserstrahlquerschnitts mit zwei anamorphen Prismen und einem Strahlaufweiter (z. B. Galileo-Typ) mit einer ersten und einer zweiten Linsengruppe. Die erste Linsengruppe verändert bei Bewegung längs der optischen Achse die Strahlaufweitung oder den Strahldurchmesser. Damit ändert sich die Divergenz des Laserstrahls.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, muß der Be­ nutzer die Fokussierung nicht manuell einstellen, da dies ab­ hängig von den Entfernungsdaten aus dem optischen Makrometer geschieht. Somit kann sich der Benutzer auf die Vermessungs­ operation konzentrieren, wodurch deren Wirkung verbessert wird. Da bei der Erfindung die Entfernungsmeßfunktion des Vermessungsinstruments genutzt wird, wird nicht nur die An­ zahl der Einzelteile verringert, sondern das Vermessungsin­ strument kann auch klein und leicht gebaut werden.

Claims (14)

1. Vermessungsinstrument mit einem Teleskop mit einer Fokus­ sierlinsengruppe, die zum Fokussieren eines zu messenden Objekts bewegbar ist, und mit einer Entfernungsmeßeinheit zum Messen des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Ver­ messungsinstrument, wobei eine Fokussieroperation des Te­ leskops die Fokussierlinsengruppe abhängig von der mit der Entfernungsmeßeinheit gemessenen Objektentfernung be­ wegt.
2. Vermessungsinstrument nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine optische Entfernungsmeßeinheit, die Meßlicht aussendet und nach Reflexion an dem Objekt zur Entfer­ nungsmessung zwischen Objekt und Vermessungsinstrument wieder aufnimmt, wobei eine automatische Fokussierein­ richtung die Fokussieroperation des Teleskops so steuert, daß dieses auf das Objekt fokussiert wird.
3. Vermessungsinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fokussiereinrichtung einen Antrieb für die Fokussierlinsengruppe des Teleskops, eine Positions­ erfassung für die Position der Fokussierlinsengruppe, ei­ ne Recheneinheit zum Bestimmen der Scharfstellposition der Fokussierlinsengruppe bei Fokussierung des Teleskops auf das Objekt und eine Positionssteuerung zum Bewegen der Fokussierlinsengruppe in die mit der Recheneinheit bestimmte Scharfstellposition enthält.
4. Vermessungsinstrument nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Teleskop eine Objektivlinse, ein dichroitisches Prisma zum Durchlassen sichtbaren Lichtes, ein Fokussierlinsensystem, ein Bildaufrichtesystem, eine Fokussierplatte und ein Okularsystem in dieser Reihenfol­ ge von der Objektseite her gesehen enthält, und daß die optische Entfernungsmeßeinheit einen Spiegel enthält, der das mit einem Lichtsender auf das dichroitische Prisma und das zu messende Objekt abgegebene und durch die Ob­ jektlinse austretende sowie dann an dem Objekt reflek­ tierte Licht auf einen Lichtempfänger reflektiert.
5. Vermessungsinstrument nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Entfer­ nungsmeßeinheit ein optischer Sucher ist.
6. Vermessungsinstrument mit einem Lichtsender zur Abgabe von Meßlicht auf ein zu messendes Objekt, einem Lichtemp­ fänger zur Aufnahme des an dem Objekt reflektierten Meß­ lichtes, einer Entfernungsmeßvorrichtung zum Messen der Entfernung des Objekts mit dem an dem Lichtempfänger emp­ fangenen Meßlicht und mit einer Vorrichtung zum Einstel­ len des Divergenzwinkels des Meßlichtes bei Abgabe durch den Lichtsender.
7. Vermessungsinstrument nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung zum Einstellen des Diver­ genzwinkels manuell betätigbar ist, um den Divergenzwin­ kel des Meßlichtes zu ändern.
8. Vermessungsinstrument nach Anspruch 6 oder 7, gekenn­ zeichnet durch ein Teleskop mit einer Fokussierlinsen­ gruppe, die zur Fokussierung des zu messenden Objekts be­ wegbar ist.
9. Vermessungsinstrument nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Einstellung des Divergenzwinkels den Divergenzwinkel des Meßlichtes aus­ gehend von einem Wert, der weitgehend dem Feldwinkel des Teleskops entspricht, einstellt.
10. Vermessungsinstrument nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einstel­ len des Divergenzwinkels den Strahldurchmesser des Meß­ lichtes verändert.
11. Vermessungsinstrument nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Meßlicht ein Laserstrahl ist.
12. Vermessungsinstrument nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung zum Einstellen des Diver­ genzwinkels die Strahlaufweitung des Laserstrahls ein­ stellt.
13. Vermessungsinstrument nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Einstellen des Divergenzwinkels ein Richtsystems ist, welches das von dem Lichtsender abgegebene Meßlicht kollimiert.
14. Vermessungsinstrument mit einem Teleskop mit einer Fokus­ sierlinsengruppe, die zur Fokussierung eines zu messenden Objekts bewegbar ist, einer Entfernungsmeßvorrichtung zum Messen des Abstandes zwischen dem Objekt und dem Vermes­ sungsinstrument, einem Lichtsender zur Abgabe von Meß­ licht auf das zu messende Objekt, einem Lichtempfänger zum Empfang des an dem Objekt reflektierten Meßlichtes, einer Entfernungsmeßvorrichtung zum Messen der Entfernung zwischen dem Objekt und dem Vermessungsinstrument mit dem von dem Lichtempfänger empfangenen Meßlicht und mit einer Vorrichtung zum Einstellen des Divergenzwinkels des Meß­ lichtes bei Abgabe von dem Lichtsender, wobei eine Fokus­ sierungsoperation des Teleskops ausgeführt wird, um das Objekt entsprechend der mit der Entfernungsmeßvorrichtung gemessenen Entfernung scharfzustellen.
DE19727988A 1996-07-01 1997-07-01 Vermessungsinstrument mit Autofokuseinrichtung Expired - Fee Related DE19727988C2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP17112296A JP3609901B2 (ja) 1996-07-01 1996-07-01 測距装置
JP17112196A JPH1019560A (ja) 1996-07-01 1996-07-01 自動焦点調節装置を備えた測量機

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19727988A1 true DE19727988A1 (de) 1998-01-08
DE19727988C2 DE19727988C2 (de) 2001-12-13

Family

ID=26493939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19727988A Expired - Fee Related DE19727988C2 (de) 1996-07-01 1997-07-01 Vermessungsinstrument mit Autofokuseinrichtung

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5923468A (de)
DE (1) DE19727988C2 (de)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19926706C2 (de) * 1998-06-11 2002-06-20 Asahi Optical Co Ltd Autofokus-Vermessungsinstrument und hierfür bestimmte Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Fokussierlinse
US6411371B1 (en) 1998-09-02 2002-06-25 Leica Geosystems Ag Device for optical distance measurement
DE19921118B4 (de) * 1998-05-08 2005-01-20 Pentax Corp. Fernrohrsystem
DE19921119B4 (de) * 1998-05-08 2005-04-21 Pentax Corp. Vermessungsinstrument mit automatischer Scharfeinstellung
DE19921117B4 (de) * 1998-05-08 2005-05-25 Pentax Corp. Optisches Strahlteilersystem für eine automatische Scharfstelleinrichtung
DE10122935B4 (de) * 2000-05-11 2006-04-20 Pentax Corp. Vermessungsinstrument mit optischem Entfernungsmesser
DE19918570B4 (de) * 1998-04-23 2007-12-27 Pentax Corp. Vermessungsinstrument
DE19916048B4 (de) * 1998-04-10 2008-06-26 Pentax Corp. Vermessungsinstrument
WO2009094687A3 (de) * 2008-01-31 2009-11-19 Swarovski-Optik Kg. Beobachtungsgerät mit entfernungsmesser
DE102013205589A1 (de) 2013-03-28 2014-10-02 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen Messung einer Distanz zu einem reflektierenden oder streuenden Zielobjekt
EP2998698A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-23 Leica Geosystems AG Vermessungsgerät mit Funktion zur Kalibrierung distanzabhängig einzustellender Fokussieroptikpositionen
EP3096157A1 (de) 2015-05-18 2016-11-23 HILTI Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
EP3096158A1 (de) 2015-05-18 2016-11-23 HILTI Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
EP3096156A1 (de) 2015-05-18 2016-11-23 HILTI Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
EP3839429A1 (de) * 2019-12-16 2021-06-23 Hilti Aktiengesellschaft Verfahren zum bestimmen eines abstandes zwischen einem lasersystem und einer projektionsfläche

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3559452B2 (ja) 1998-06-23 2004-09-02 ペンタックス株式会社 自動焦点検出測量機の遮光構造
JP4023572B2 (ja) * 1998-09-18 2007-12-19 株式会社トプコン 自動測量機
JP3752126B2 (ja) 2000-03-10 2006-03-08 ペンタックス株式会社 Af測距光学系
DE10020986B4 (de) * 2000-04-28 2010-02-04 Trimble Jena Gmbh Fernrohr für geodätische Geräte, insbesondere für Videotachymeter
JP2001317938A (ja) 2000-05-01 2001-11-16 Asahi Optical Co Ltd 光波距離計を有する測量機
JP3723721B2 (ja) 2000-05-09 2005-12-07 ペンタックス株式会社 光波測距儀及びaf機能を有する光波測距儀
JP3713185B2 (ja) 2000-05-11 2005-11-02 ペンタックス株式会社 Af測量機
JP2001324327A (ja) * 2000-05-12 2001-11-22 Asahi Optical Co Ltd 分岐光学系を用いたaf測量機
JP3634719B2 (ja) 2000-05-25 2005-03-30 ペンタックス株式会社 Af機能を有する光波測距儀
JP3881498B2 (ja) 2000-05-25 2007-02-14 ペンタックス株式会社 光波測距儀
JP3718411B2 (ja) * 2000-05-30 2005-11-24 ペンタックス株式会社 Af測量機
US6469777B2 (en) * 2000-06-12 2002-10-22 Asahi Kogaku Kogyo Kabushiki Kaisha Surveying instrument having an optical distance meter
US6734410B2 (en) * 2000-08-30 2004-05-11 Pentax Precision Co., Ltd. Surveying instrument having an optical distance meter and an autofocus system, and a surveying instrument having a detachable autofocus system
DE10124433A1 (de) * 2001-05-18 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur optischen Distanzmessung
JP3892704B2 (ja) 2001-10-30 2007-03-14 ペンタックス株式会社 光波測距儀
US8060344B2 (en) * 2006-06-28 2011-11-15 Sam Stathis Method and system for automatically performing a study of a multidimensional space
JP5166087B2 (ja) * 2008-03-21 2013-03-21 株式会社トプコン 測量装置及び測量システム
JP2010091289A (ja) * 2008-10-03 2010-04-22 Topcon Corp 光波距離測定装置
JP5469843B2 (ja) * 2008-10-09 2014-04-16 株式会社トプコン レーザ測量装置及び距離測定方法
CN104345316B (zh) * 2013-07-26 2017-08-29 南京德朔实业有限公司 激光测距仪
CN108008372B (zh) * 2017-12-12 2021-10-22 北京航天计量测试技术研究所 一种调焦式激光测距接收光学***
JP6548754B2 (ja) * 2018-01-09 2019-07-24 キヤノン株式会社 光学装置、それを備える車載システム及び移動装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE322920B (de) * 1968-12-19 1970-04-20 Aga Ab
US4041505A (en) * 1975-12-31 1977-08-09 Bell & Howell Company Automatic electronic rangefinder
DE3377814D1 (en) * 1982-06-05 1988-09-29 Olympus Optical Co An optical system focus-state detector
US4542986A (en) * 1983-03-07 1985-09-24 Texas Instruments Incorporated Scanner position sensor for an integrated laser/FLIR rangefiner
JPH04355390A (ja) * 1991-06-03 1992-12-09 Nissan Motor Co Ltd 距離計測装置
JP3708991B2 (ja) * 1994-12-28 2005-10-19 ペンタックス株式会社 インナーフォーカスの望遠鏡

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19916048B4 (de) * 1998-04-10 2008-06-26 Pentax Corp. Vermessungsinstrument
DE19918570B4 (de) * 1998-04-23 2007-12-27 Pentax Corp. Vermessungsinstrument
DE19921118B4 (de) * 1998-05-08 2005-01-20 Pentax Corp. Fernrohrsystem
DE19921119B4 (de) * 1998-05-08 2005-04-21 Pentax Corp. Vermessungsinstrument mit automatischer Scharfeinstellung
DE19921117B4 (de) * 1998-05-08 2005-05-25 Pentax Corp. Optisches Strahlteilersystem für eine automatische Scharfstelleinrichtung
DE19926706C2 (de) * 1998-06-11 2002-06-20 Asahi Optical Co Ltd Autofokus-Vermessungsinstrument und hierfür bestimmte Vorrichtung zum Erfassen der Position einer Fokussierlinse
US6411371B1 (en) 1998-09-02 2002-06-25 Leica Geosystems Ag Device for optical distance measurement
DE19840049C5 (de) * 1998-09-02 2007-11-08 Leica Geosystems Ag Vorrichtung zur optischen Distanzmessung
DE10122935B4 (de) * 2000-05-11 2006-04-20 Pentax Corp. Vermessungsinstrument mit optischem Entfernungsmesser
US9410803B2 (en) 2008-01-31 2016-08-09 Swarovski-Optik Kg. Observation device with a range finder
US9593946B2 (en) 2008-01-31 2017-03-14 Swarovski-Optik Kg. Observation device with a distance meter
US8441621B2 (en) 2008-01-31 2013-05-14 Swarovski-Optik Kg. Observation device with range finder
US8525978B2 (en) 2008-01-31 2013-09-03 Swarovski-Optik Kg. Observation device with a distance meter
US11460296B2 (en) 2008-01-31 2022-10-04 Swarovski-Optik Kg Observation device with a distance meter
DE112009000212B4 (de) * 2008-01-31 2020-07-16 Swarovski-Optik Kg. Beobachtungsgerät mit Entfernungsmesser
US8953150B2 (en) 2008-01-31 2015-02-10 Swarovski-Optik Kg. Observation device with range finder
US9146102B2 (en) 2008-01-31 2015-09-29 Swarovski-Optik Kg. Observation device with range finder
US10520306B2 (en) 2008-01-31 2019-12-31 Swarovski-Optik Kg. Observation device with a distance meter
WO2009094687A3 (de) * 2008-01-31 2009-11-19 Swarovski-Optik Kg. Beobachtungsgerät mit entfernungsmesser
AT506437B1 (de) * 2008-01-31 2011-08-15 Swarovski Optik Kg Beobachtungsgerät mit entfernungsmesser
US9719780B2 (en) 2008-01-31 2017-08-01 Swarovski-Optik Kg. Observation device with a range finder
US9791566B2 (en) 2013-03-28 2017-10-17 Hilti Aktiengesellschaft Device for the optical measurement of the distance from a reflecting or scattering target object
DE102013205589A1 (de) 2013-03-28 2014-10-02 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen Messung einer Distanz zu einem reflektierenden oder streuenden Zielobjekt
WO2014154685A1 (de) 2013-03-28 2014-10-02 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen messung einer distanz zu einem reflektierenden oder streuenden zielobjekt
US9674423B2 (en) 2014-09-17 2017-06-06 Leica Geosystems Ag Surveying apparatus with function for calibrating focusing optical unit positions to be set in a distance-dependent manner
EP2998698A1 (de) * 2014-09-17 2016-03-23 Leica Geosystems AG Vermessungsgerät mit Funktion zur Kalibrierung distanzabhängig einzustellender Fokussieroptikpositionen
EP3096157A1 (de) 2015-05-18 2016-11-23 HILTI Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
EP3096158A1 (de) 2015-05-18 2016-11-23 HILTI Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
WO2016184733A1 (de) 2015-05-18 2016-11-24 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
EP3096156A1 (de) 2015-05-18 2016-11-23 HILTI Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
WO2016184734A1 (de) 2015-05-18 2016-11-24 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
US10788581B2 (en) 2015-05-18 2020-09-29 Hilti Aktiengesellschaft Device for optically measuring the distance from a reflective target object
US10816645B2 (en) 2015-05-18 2020-10-27 Hilti Aktiengesellschaft Device for optically measuring the distance from a reflective target object
US10908284B2 (en) 2015-05-18 2021-02-02 Hilti Aktiengesellschaft Device for optically measuring the distance from a reflective target object
WO2016184735A1 (de) 2015-05-18 2016-11-24 Hilti Aktiengesellschaft Vorrichtung zur optischen distanzmessung zu einem reflektierenden zielobjekt
EP3839429A1 (de) * 2019-12-16 2021-06-23 Hilti Aktiengesellschaft Verfahren zum bestimmen eines abstandes zwischen einem lasersystem und einer projektionsfläche

Also Published As

Publication number Publication date
US5923468A (en) 1999-07-13
DE19727988C2 (de) 2001-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19727988C2 (de) Vermessungsinstrument mit Autofokuseinrichtung
EP1395853B1 (de) Vorrichtung zur optischen distanzmessung
EP2810020B1 (de) Vermessungsgerät mit scanfunktionalität und einzelpunktmessmodus
DE69734623T2 (de) Vermessungssystem
EP1321777B1 (de) Verfahren zur Aufnahme eines Objektraumes
EP2238407B9 (de) Beobachtungsgerät mit entfernungsmesser
EP2201330B1 (de) Distanzmessendes verfahren für ein referenzlinienprojizierendes gerät und ebensolches gerät
EP2835613B1 (de) Geodätisches Vermessungsgerät mit Mikrolinsenarray
DE19549048B4 (de) Teleskop mit Innenfokussierung
DE112008003988B4 (de) Abstandsmesssystem
EP0709705A2 (de) Zielfernrohr
DE102009040837A1 (de) Vorrichtungen und Verfahren zur Positionsbestimmung und Oberflächenvermessung
DE10121288A1 (de) Vermessungsinstrument mit optischem Entfernungsmesser
DE10122358A1 (de) Elektronischer Entfernungsmesser
DE10122934A1 (de) Vermessungsinstrument
DE10122936A1 (de) Vermessungsinstrument mit einer Phasendifferenz-Schärfenerfassungsvorrichtung und einer Strahlteileroptik
CH656216A5 (de) Verfahren und anordnung zur pruefung der uebereinstimmung von visier- und ziellinien.
DE10214164B4 (de) Vermessungsgerät und Einrichtung zur automatischen Achseneinstellung
EP3502617B1 (de) Vermessungsgerät mit messstrahlhomogenisierung
DE19726581C2 (de) Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage einer optoelektronischen Vorrichtung
DE3936966A1 (de) Verfahren und anordnung zur automatischen zielerfassung, insbesondere mit einem theodoliten
FI89583C (fi) Foerfarande och anordning foer maetning av boejningsgraden hos en glasskiva
DE10128484A1 (de) Vermessungsinstrument mit optischem Entfernungsmesser
EP0808447A1 (de) Vorrichtung für nivellierzwecke
EP0258588B1 (de) Optisch arbeitendes Oberflächenprüfgerät

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: PENTAX CORP., TOKIO/TOKYO, JP

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: HOYA CORP., TOKIO/TOKYO, JP

8339 Ceased/non-payment of the annual fee
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20110201