DE19740390A1 - Lasertheodolit - Google Patents
LasertheodolitInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ver
besserung bei einem Lasertheodoliten, welcher in der
Lage ist, einen Laserstrahl in einer Kollimations
richtung zu emittieren.
Eine optische Struktur wie die in Fig. 1 gezeigte ist
als ein Lasertheodolit bekannt. Eine Objektivlinse
50, eine Fokussierlinse 51, ein Fadenkreuz 52 und ein
Okular 53 sind innerhalb des Objektivtubus' des Kol
limations-Teleskops des Lasertheodoliten vorgesehen.
Es ist auch ein Halbspiegel 54 zwischen der Fokus
sierlinse 51 und dem Fadenkreuz 52 vorgesehen. Bei
dieser Anordnung wird ein Laserstrahl von einer Heli
um-Neon-Laserlichtquelle 55 in einer Kollimations
richtung reflektiert. Weiterhin sind eine bewegbare
Laserstrahl-Fokussierlinse 56, ein vollständig re
flektierender Spiegel 57 und eine bewegbare Laser
strahl- Fokussierlinse 58 zwischen der Helium-Neon-
Laserlichtquelle 55 und dem Halbspiegel 54 vorgese
hen. Wenn die bewegbaren Linsen 56 und 58 in der
Richtung der optischen Achse bewegt werden, wird ein
Laserstrahl von der Helium-Neon-Laserlichtquelle 55
an der Position Q fokussiert und ein reales Bild wird
erzeugt. Eine Linse 59 ist zwischen der bewegbaren
Linse 58 und dem Halbspiegel 54 vorgesehen. Die
Brennweite der Linse 59 ist größer als der Abstand
von der Position der Linse 59 zu der Position Q. Das
virtuelle Bild Q' an der Position Q, welches durch die
Linse 59 und das Fadenkreuz 52 gebildet ist, ist mit
Bezug auf den Halbspiegel 54 konjugiert.
Jedoch reflektiert bei diesem herkömmlichen Laser
theodoliten der Halbspiegel 54 einen Teil des Laser
strahls in einer Kollimationsrichtung und läßt den
restlichen Teil durch aufgrund seiner wesentlichen
Beschaffenheit. Auch reflektiert der Halbspiegel 54
einen Teil des parallel gerichteten Lichts, welches
von einem in der Kollimationsrichtung bestehenden
Kollimationspunkt zu dem Kollimationssystem des Kol
limationsteleskops hin auftrifft, und zur selben Zeit
läßt er den restlichen Teil durch. Aufgrund der Exi
stenz des Halbspiegels 54 wird ein Teil des parallel
gerichteten Lichts reflektiert und das Sehfeld wird
dunkel, und folglich hat dieser herkömmliche Laser
theodolite den Nachteil, daß es schwierig ist, den
Vermessungsvorgang genau und schnell durchzuführen.
Auch wird, wenn der Laserstrahl von der Helium-Neon-
Laserlichtquelle 55 durch den Halbspiegel 54 in der
Kollimationsrichtung reflektiert wird, ein Teil des
Laserstrahls von dem Halbspiegel 54 durchgelassen.
Aus diesem Grund ist die Lichtmenge des Laserstrahls,
welche von dem Halbspiegel 54 zu dem Kollimations
punkt reflektiert wird, verringert. In ähnlicher Wei
se wird ein Teil des von dem Kollimationspunkt re
flektierten Laserstrahls durch den Halbspiegel 54
reflektiert, und der reflektierte Laserstrahl, wel
cher zu dem Fadenkreuz 52 durchgelassen wird, ist in
seiner Menge reduziert. Folglich besteht der Nach
teil, daß der von dem Kollimationspunkt reflektierte
Laserstrahl auch schwierig parallel zu richten ist.
Weiterhin wird der Laserstrahl, der in der Kollima
tionsrichtung durchgelassen wird, ohne von dem Halb
spiegel 54 reflektiert zu werden, leicht ein Stör
bild. Beispielsweise hat in dem Fall, in welchem
sichtbares Laserlicht mit roter Farbe verwendet wird,
der herkömmliche Lasertheodolite den Nachteil, daß
das gesamte Sehfeld rötlich aussieht.
Es ist dem gemäß die Aufgabe der vorliegenden Erfin
dung, einen Lasertheodoliten zu schaffen, welcher in
der Lage ist, ein Sehfeld zu erhellen und einen an
einem Kollimationspunkt reflektierten Laserstrahl
leicht zu erkennen.
Um die vorgenannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung
zu lösen, weist ein Lasertheodolit gemäß der vorlie
genden Erfindung auf: ein Kollimations-Teleskop, eine
Fokussierlinse und ein Fadenkreuz, die in dem Kolli
mations-Teleskop vorgesehen sind, einen Polarisa
tions-Strahlenteiler, der auf einer optischen Achse
zwischen der Fokussierlinse und dem Fadenkreuz vor
gesehen ist, um einen Laserstrahl in einer Kollima
tionsrichtung zu reflektieren, und einen Laserstrahl-
Lichtquellenbereich zum emittieren des Laserlichts zu
dem Polarisations-Strahlenteiler hin. Der Laser
strahl-Lichtquellenbereich und das Fadenkreuz sind
mit Bezug auf den Polarisations-Strahlenteiler kon
jugiert.
Der Laserstrahl-Lichtquellenbereich emittiert eine
Laserstrahl zu dem Polarisations-Strahlenteiler hin.
Der Polarisations-Strahlenteiler reflektiert den La
serstrahl in der Kollimationsrichtung und läßt den
reflektierten Laserstrahl von einem Kollimations
punkt, der in der Kollimationsrichtung vorliegt, zu
dem Fadenkreuz hin durch.
In einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfin
dung ist eine polarisierende Vorrichtung zwischen dem
Polarisations-Strahlenteiler und der Laserstrahlen-
Lichtquelle vorgesehen, welche den Laserstrahl, der
durch den Polarisations-Strahlenteiler in der Kolli
mationsrichtung reflektiert wird, durchläßt.
Bei einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Er
findung ist das Kollimations-Teleskop in einem Paar
von Stutzbereichen vorgesehen, so daß es drehbar ist,
und ein Antriebsleistungs-Zufuhrungsbereich für den
Laserstrahl-Lichtquellenbereich ist in einem von dem
Paar von Stützbereichen vorgesehen, so daß elektri
sche Leistung von dem Antriebsleistungs-Zuführungs
bereich über einen Schleifring zu dem Laserstrahl-
Lichtquellenbereich geliefert wird.
Bei einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Er
findung ist ein Lichtquellen-Gehäusebereich zur Auf
nahme des Lasersrahl-Lichtquellenbereichs in dem Kol
limations-Teleskop derart vorgesehen, daß er von dem
Kollimations-Teleskop vorsteht.
Bei einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Er
findung dient der Lichtquellen-Gehäusebereich als ein
Strahlungsbereich, welcher von dem Halbleiterlaser
erzeugte Wärme abstrahlt.
Bei einer fünften Ausgestaltung der vorliegenden Er
findung ist ein Sternbeleuchtungsbereich zum Durch
führen einer Grobkollimation auf der Oberseite des
Lichtquellen-Gehäusebereichs vorgesehen.
Bei einer sechsten Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung ist ein Batteriepaket in dem anderen des
Paares von Stützbereichen vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den
Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher er
läutert. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht des optische Systems
eines herkömmlichen Lasertheodolits,
Fig. 2 eine Vorderansicht eines Lasertheodolits gemäß
der vorliegenden Erfindung,
Fig. 3(a) eine schematische Ansicht des optischen
Systems des Lasertheodolits gemäß der vorliegenden
Erfindung,
Fig. 3(b) eine schematische Ansicht, welche verwendet
wird zur Erläuterung, wie ein Laserstrahl von dem
optischen System zu einem Kollimationspunkt in einer
Kollimationsrichtung hinemittiert wird,
Fig. 3(c) eine schematische Ansicht, welche verwendet
wird zur Erläuterung, wie ein von einem Kollimations
punkt kommender parallel gerichteter Strahl fokus
siert wird, und
Fig. 4 eine schematische Ansicht, die verwendet wird
zur Erläuterung, wie der Halbleiterlaser des Laser
theodolits gemäß der vorliegenden Erfindung betrieben
wird, und die die Anordnung und die Verbindungsbezie
hung zwischen dem Halbleiterlaser, einer Leistungs
quelle, und einem Lasertreiberbereich illustriert.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in welcher ein
Lasertheodolit entsprechend einem bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiel nach der vorliegenden Erfindung gezeigt
ist. In der Figur bezeichnen die Bezugszahlen 1 und 2
die Basis bzw. den Hauptkörper des Lasertheodoliten.
Der Hauptkörper 2 ist in einer horizontalen Ebene mit
Bezug auf die Basis 1 drehbar. Der Hauptkörper 2 hat
einen Anzeigesteuerbereich 3 und ein Paar von Stütz
bereichen 4. Der Anzeigesteuerbereich 3 ist mit einem
Schirm 3a und Steuerknöpfen 3b versehen. Ein Griff 5
stellt eine Brücke zwischen dem Paar von Stützberei
chen 4 dar.
Ein Teleskopbereich 6 ist in dem Zwischenbereich des
Hauptkörpers 2 zwischen dem Paar von Stützbereichen 4
so vorgesehen, daß der Teleskopbereich 6 in einer
vertikalen Ebene drehbar ist. In dem Spiegeltubus 7
des Teleskopbereichs 6 ist ein optisches Kollima
tionssystem 8 vorgesehen.
Das optische Kollimationssystem 8 besitzt eine Objek
tivlinse 9, eine Fokussierlinse 10, ein Bildum
kehrprisma 11, ein Fadenkreuz 12 und ein Okular 13,
wie in den Fig. 3(a) bis 3(c) gezeigt ist. Durch
Bewegen der Fokussierlinse 10 entlang der optische
Achse O des optischen Kollimationssystems 8 wird ein
Bild an einem Kollimationspunkt, der vorwärts in ei
ner Kollimationsrichtung besteht, auf dem Fadenkreuz
12 gebildet, während das Laserlicht von dem Bild auf
dem Fadenkreuz 12 fokussiert ist.
Ein Polarisations-Strahlenteiler 13 ist zwischen der
Fokussierlinse 10 und dem Bildumkehrprisma 11 vorge
sehen. Der Polarisations-Strahlenteiler 13' spielt
eine bedeutende Rolle bei der Reflektion eines Laser
strahls s1 zu einem Kollimationspunkt hin, wie später
beschrieben wird.
Der Laserstrahl s1 wird durch einen Halbleiterlaser
14 erzeugt, und gewöhnlich ist das Laserlicht s1, das
von dem Halbleiterlaser 14 emittiert wird, ein li
near polarisiertes Licht. Bei diesem Ausführungsbei
spiel wird angenommen, daß der Laserlichtstrahl s1
S-polarisiertes Licht ist. Der Laserlichtstrahl s1 wird
durch eine Sammellinse 15 fokussiert und zu dem Pola
risations-Strahlenteiler 13' geleitet. Der Polarisa
tions-Strahlenteiler 13 hat eine Oberfläche 13'a,
welche S-polarisiertes Licht reflektiert und P-pola
risiertes Licht durchläßt.
Die Position, an der der Halbleiterlaser 14 angeord
net ist, befindet sich innerhalb der Brennweite der
Sammellinse 15. Der Lichtemissionspunkt des Halblei
terlasers 14 und das Fadenkreuz 12 sind mit Bezug auf
die Fokussierlinse 10 konjugiert.
Der Halbleiterlaser 14 und die Sammellinse 15 insge
samt bilden einen Laserstrahl-Lichtquellenbereich
16. Der Laserstrahl-Lichtquellenbereich 16 ist in
einem Lichtquellen-Gehäusebereich 16a aufgenommen,
der in Fig. 2 gezeigt ist. Der Lichtquellen-Gehäusebe
reich 16a ist so ausgebildet, daß er von dem Spiegel
tubus 7 vorsteht und als ein Strahlungsbereich dient,
welcher die von dem Halbleiterlaser 14 erzeugte Wärme
abstrahlt. Ein Sternbeleuchtungsbereich 16b zum
durchführen einer Grobkollimation ist auf der Ober
seite des Lichtstrahlen-Gehäusebereichs 16a vorgese
hen.
Ein von der Laserstrahl-Lichtquelle 16 emittierter
Laserstrahl p1 wird zuerst zu Depolarisations-Strah
lenteiler 13 geleitet, während er sich ausbreitet wie
in Fig. 3(b) gezeigt ist. Danach wird der Laserstrahl
p1 durch die reflektierende Oberfläche 13a' reflek
tiert und durch die Fokussierlinse 10 geführt. Der
Laserstrahl p1 wird weiterhin durch die Fokussierlin
se 10 ausgebreitet und ein fokussiertes Bild wird
durch die Objektivlinse 9 an einem Kollimationspunkt
gebildet.
Das von dem Kollimationspunkt zu der Objektivlinse 9
gelangende parallel gerichtete Licht passiert zuerst
die Fokussierlinse 10 und geht durch den Polarisa
tions-Strahlenteiler 13 und das Bildumkehrprisma 11
hindurch, wie in Fig. 3(c) gezeigt ist. Danach wird
das parallel gerichtete Licht auf das Fadenkreuz 12
fokussiert, und ein parallel ausgerichtetes Bild wird
auf dem Fadenkreuz 12 gebildet. Daher kann die ver
messende Person das auf dem Fadenkreuz 12 gebildete
parallel gerichtete Bild durch das Okular 13 betrach
ten. Das Laserlicht, das an dem Kollimationspunkt
reflektiert wurde und auf den Teleskopbereich 6
fällt, geht in gleicher Weise durch die Objektivlinse
9 und die Fokussierlinse 10 hindurch und wird zu dem
Polarisations-Strahlenteiler 13' geleitet.
Das reflektierte Licht des Laserlichts, das an dem
Kollimationspunkt fokussiert wird, hat eine P-polari
sierte Lichtkomponente, bei der die Polarisations
richtung gedreht wird, wenn sie am Kollimationspunkt
reflektiert wird. Daher geht das reflektierte Licht
durch den Polarisations-Strahlenteiler 13' hindurch
und wird zum Fadenkreuz 12 geleitet. Da der Licht
emissionspunkt des Halbleiterlasers 14 und das Faden
kreuz 12 mit Bezug auf die Fokussierlinse 10 konju
giert sind, wird der reflektierte Punkt des Laser
lichts von dem Kollimationspunkt auf dem Fadenkreuz
12 gebildet. Daher kann die vermessende Person den
Teleskopbereich 6 so einstellen, daß das Bild auf dem
Kollimationspunkt und dem reflektierten Punkt des
Laserlichts einander überlagert sind.
Der Halbleiterlaser 14 wird durch einen Lasertreiber
bereich 15' betrieben, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der
Lasertreiberbereich 15' ist in einem der Stützberei
che 4 aufgenommen. Der andere Stützbereich 4 enthält
ein Batteriepaket 16' (als eine Hauptkörper-Lei
stungszuführung). Der Lasertreiberbereich 15' und das
Batteriepaket 16' sind durch eine Leistungszufüh
rungsleitung 17' miteinander verbunden. Da der Laser
treiberbereich 15' und das Batteriepaket 16' getrennt
in dem in Bezug auf den Teleskopbereich 6 einander
gegenüberliegendem Paar von Stützbereichen 4 angeord
net sind, ist der Gewichtsausgleich in dem Hauptkör
per 2 günstig.
Der Lasertreiberbereich 15' weist einen Betätigungs
schalter 18 und ein Lichtmengen-Einstellvolumen 19
auf. Der Betätigungsschalter 18 und das Lichtmengen-
Einstellvolumen 19 sind an der Seitenfläche eines der
Stützbereiche 4 befestigt. Ein Schleifring 20 ist in
dem einen Stützbereich 4 vorgesehen, so daß die elek
trische Leistung des Laserantriebsbereichs 15' über
den Schleifring 20 zu dem Halbleiterlaser 14 gelie
fert wird.
Wenn der Betätigungsschalter 18 eingeschaltet wird,
wird der Halbleiterlaser 14 in Betrieb gesetzt. Wenn
das Lichtmengen-Einstellvolumen 19 eingestellt wird,
wird der Treiberstrom zu dem Halbleiterlaser 14 ver
ändert. Der Halbleiterlaser 14 ist viel kleiner als
ein Helium-Neon-Laser, so daß der Drehvorgang des
Teleskopbereichs 6 in einer vertikalen Ebene leicht
ist und die Antriebskraft viel kleiner ist als die
des Helium-Neon-Lasers.
Während ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vor
liegenden Erfindung beschrieben wurde, kann ein Pola
risationsfilter zwischen dem Halbleiterlaser 14 und
dem Polarisations-Strahlenteiler 13' vorgesehen sein,
da der Halbleiterlaser 14 einige unterschiedlich po
larisierte Lichtkomponenten enthält. Zum Beispiel
kann, in dem ein Polarisationsfilter vorgesehen ist,
so daß P-polarisiertes Licht durchgelassen wird, der
Durchgang von übermäßigem S-polarisiertem verhindert
werden, und das Auftreten eines Störbildes kann ver
mieden werden.
Da der Lasertheodolit gemäß der vorliegenden Erfin
dung wie vorbeschrieben ausgebildet ist, hat er den
Vorteil, daß das Sehfeld erhellt werden kann und daß
der von dem Kollimationspunkt reflektierte Laser
strahl leicht erkannt werden kann.
Zusätzlich ist, da die Antriebsleistung für den Halb
leiterlaser durch einen Schleifring zugeführt wird,
das Teleskop frei drehbar.
Weiterhin kann, da der Gehäusebereich für den Halb
leiterlaser eine Gestalt besitzt, durch welche Wärme
leicht abgestrahlt wird, der Einfluß der Wärme des
Halbleiterlasers auf das Teleskop minimiert werden,
und die Genauigkeit bei der Kollimation des Teleskops
kann garantiert werden.
Claims (10)
1. Lasertheodolit, gekennzeichnet durch
ein Kollimations-Teleskop (6),
eine Fokussierlinse (10) und ein Fadenkreuz (12), die in dem Kollimations-Teleskop (6) vorgesehen sind,
einen Polarisations-Strahlenteiler (13'), der auf einer optischen Achse (O) zwischen der Fokussier linse (10) und dem Fadenkreuz (12) vorgesehen ist, um einen Laserstrahl (s1) in einer Kollimations richtung zu reflektieren, und
einen Laserstrahl-Lichtquellenbereich (16) zum Emittieren des Laserstrahls zu dem Polarisations- Strahlenteiler (13') hin, wobei der Laserstrahl- Lichtquellenbereich (16) und das Fadenkreuz (12) mit Bezug auf den Polarisations-Strahlenteiler (13') konjugiert sind.
eine Fokussierlinse (10) und ein Fadenkreuz (12), die in dem Kollimations-Teleskop (6) vorgesehen sind,
einen Polarisations-Strahlenteiler (13'), der auf einer optischen Achse (O) zwischen der Fokussier linse (10) und dem Fadenkreuz (12) vorgesehen ist, um einen Laserstrahl (s1) in einer Kollimations richtung zu reflektieren, und
einen Laserstrahl-Lichtquellenbereich (16) zum Emittieren des Laserstrahls zu dem Polarisations- Strahlenteiler (13') hin, wobei der Laserstrahl- Lichtquellenbereich (16) und das Fadenkreuz (12) mit Bezug auf den Polarisations-Strahlenteiler (13') konjugiert sind.
2. Lasertheodolit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Laserstrahl-Lichtquellenbereich
(16) einen Halbleiterlaser (14) aufweist, der ei
nen Laserstrahl von linear polarisiertem Licht
emittiert.
3. Lasertheodolit nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Laserstrahl-Lichtquellenbereich
(16) und der Polarisations-Strahlenteiler (13') so
angeordnet sind, daß der Laserstrahl des linear
polarisierten Lichts in der Kollimationsrichtung
reflektiert wird.
4. Lasertheodolit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine Polarisationsvorrichtung zwi
schen dem Polarisations-Strahlenteiler (13') und
dem Laserstrahl-Lichtquellenbereich (16) vorgese
hen ist, welche den Laserstrahl, der durch den
Polarisations-Strahlenteiler (13') in der Kollima
tionsrichtung reflektiert wird, polarisiert.
5. Lasertheodolit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kollimations-Teleskop (6) dreh
bar in einem Paar von Stützbereichen (4) vorgese
hen ist, und daß ein Hauptkörper (2) des Laser
theodoliten so mit einem Leistungszuführungsbe
reich (15') für den Laserstrahl-Lichtquellenbe
reich (16) versehen ist, daß elektrische Leistung
von dem Leistungszuführungsbereich (15') zu dem
Laserstrahl-Lichtquellenbereich (16) über einen
Schleifring (20) geliefert wird.
6. Lasertheodolit nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Kollimations-Teleskop (6) so
durch ein Paar von Stützbereichen (4) gestützt
ist, daß es drehbar ist, und daß ein Leistungszu
führungsbereich (15') für den Laserstrahl-Licht
quellenbereich (16) in einem von dem Paar von
Stützbereichen (4) so vor gesehen ist, daß elek
trische Leistung von dem Leistungszuführungsbe
reich (15') zu dem Laserstrahl-Lichtquellenbereich
(16') über einen Schleifring (20) geliefert wird.
7. Lasertheodolit nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Lichtquellen-Gehäusebereich
(16a) zur Aufnahme des Laserstrahl-Lichtquellenbe
reiches (16) so in dem Kollimations-Teleskop (6)
vorgesehen ist, daß er aus dem Kollimations-Tele
skop (6) heraussteht.
8. Lasertheodolit nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Lichtquellen-Gehäusebereich
(16a) als ein Strahlungsbereich dient, welcher von
dem Halbleiterlaser (14) erzeugte Wärme abstrahlt.
9. Lasertheodolit nach Anspruch 7 oder 8, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Sternbeleuchtungsbereich
zum Durchführen einer Grobkollimation auf einer
Oberseite des Lichtquellen-Gehäusebereichs (16a)
vorgesehen ist.
10. Lasertheodolit nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Batteriepaket (16') in dem an
deren von dem Paar von Stützbereichen (4) vorge
sehen ist.
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