DE19856106A1 - Reflektor zur Entfernungsmessung - Google Patents
Reflektor zur EntfernungsmessungInfo
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Description
Ein elektrischer Entfernungsmesser wird weitläufig zum Messen des Abstandes
zweier Positionen eingesetzt. Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip eines solchen
Systems. Um den Abstand zweier Positionen P1 und P2 zu erfassen, ist ein elek
trischer Entfernungsmesser 110 an der einen Position P1 angeordnet. Ferner
befindet sich an der anderen Position P2 eine Reflektoreinheit 120 mit einem Re
flektor 121, z. B. einem Prisma. Der elektrische Entfernungsmesser 110 gibt mo
duliertes Licht (Infrarotlicht) an die Reflektoreinheit 120 ab. Dieses Licht wird an
dem Reflektor 121 reflektiert und kehrt zu dem elektrischen Entfernungsmesser
110 zurück. Dieser erfaßt den Phasenunterschied des ausgesandten und des re
flektierten Lichtes, um den Abstand zwischen den Positionen P1 und P2 zu be
rechnen. Ein solcher elektrischer Entfernungsmesser kann mit einem Goniometer
(z. B. einem elektronischen Theodoliten) gekoppelt sein, um ein Meßsystem zu
bilden, das auch als Gesamtstation bezeichnet wird.
Fig. 2A und 2B zeigen die Vorderansicht und den Schnitt der konventionellen Re
flektoreinheit 120. Diese enthält den Reflektor 121, der an einem U-förmigen
Träger 134 gehalten ist. Der Reflektor 121 ist ein sogenannter Winkelreflektor,
der das einfallende Licht parallel zur Einfallsrichtung reflektiert. Die Reflektorein
heit 120 enthält ferner eine Nivellierplatte 140 auf einem Dreibein und einen Tisch 137,
der auf der Nivellierplatte 140 einstellbar ist. Der U-förmige Träger 134 ist an
dem Tisch 137 mit einer Achse 135 gelagert.
Wie Fig. 1 zeigt, muß das von dem elektrischen Entfernungsmesser 110 abge
gebene Licht auf die Reflektoreinheit 120 ausgerichtet sein. Hierzu hat der elek
trische Entfernungsmesser 110 ein Teleskop 111, mit dem ein Benutzer die Re
flektoreinheit 120 anvisieren kann. Er kann damit den elektrischen Entfer
nungsmesser 110 genau auf die Reflektoreinheit 120 richten, während er diese
durch das Teleskop 111 betrachtet.
Um das Teleskop 111 auf die Reflektoreinheit 120 zu fokussieren, enthält es im
allgemeinen eine Autofokuseinheit, die mit Phasenerfassung arbeitet, wie sie all
gemein in einer einäugigen Spiegelreflexkamera Anwendung findet.
Beim Betrieb der Autofokuseinheit kann das Teleskop 111 jedoch auch auf ein
virtuelles Bild des elektrischen Entfernungsmessers 110 fokussiert werden, das
an dem Reflektor 121 reflektiert wird. In diesem Fall ist die Reflektoreinheit 120
defokussiert und kann vom Benutzer nicht erkannt werden. Somit kann dieser den
elektrischen Entfernungsmesser 110 nicht genau auf die Reflektoreinheit 120
ausrichten.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Reflektor anzugeben, der mit der Autofokus
einheit eines elektrischen Entfernungsmessers stets genau fokussiert werden
kann.
Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, 10
oder 19. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Wird bei Einsatz eines Reflektors nach der Erfindung die Autofokuseinheit mit
Licht des zweiten Wellenlängenbereichs beaufschlagt, so wird das Teleskop nicht
auf ein virtuelles Bild des elektrischen Entfernungsmessers (reflektiert an dem
Reflexionselement) fokussiert, da dieses Licht das Reflexionselement des
Reflektors nicht erreicht. Das Teleskop wird daher auf den Reflektor selbst fo
kussiert. Der Benutzer kann deshalb das Teleskop auf den Reflektor genau aus
richten. Der elektrische Entfernungsmesser kann die Entfernung mit dem Licht
des ersten Wellenlängenbereichs messen, da dieses an dem Reflexionselement
reflektiert wird und zum Entfernungsmesser zurückkehrt. Vorzugsweise ist das
Licht des ersten Wellenlängenbereichs Infrarotlicht, während das Licht des
zweiten Wellenlängenbereichs sichtbares Licht ist.
Mit einer Anzeigemarke nach Anspruch 4 oder 5 kann der Benutzer die Ausrich
tung des elektrischen Entfernungsmessers einstellen, indem diese Marke durch
das Teleskop hindurch beobachtet wird.
Bei der Weiterbildung nach Anspruch 6 oder 7 erübrigt sich ein Fixierelement für
das selektive Übertragungselement an dem Reflexionselement.
Der gemäß Anspruch 8 vorgesehene Winkelreflektor hat drei zueinander senk
rechte Flächen. Er hat den Vorteil, daß das einfallende Licht parallel zur Einfalls
richtung reflektiert wird.
Bei der Lösung der gestellten Aufgabe nach Anspruch 10 wird für die Autofokus
einheit Licht des zweiten Wellenlängenbereichs verwendet, und dann ist das
Teleskop nicht auf ein virtuelles Bild des elektrischen Entfernungsmessers fokus
siert, da das Licht durch die selektive Reflexionsfläche fällt und an der Absorpti
onsfläche absorbiert wird. Dies bedeutet, daß das Teleskop auf den Reflektor fo
kussiert wird. Ferner kann der elektrische Entfernungsmesser die Entfernung mit
dem Licht des ersten Wellenlängenbereichs messen, da dieses an der selektiven
Reflexionsfläche reflektiert wird und zu dem Entfernungsmesser zurückkehrt.
Bei der Lösung der gestellten Aufgabe nach Anspruch 19 wird das Teleskop nicht
auf ein virtuelles Bild des Entfernungsmessers fokussiert (obwohl das sichtbare
Licht an dem Reflexionselement reflektiert wird), wenn die zu messende Entfer
nung ausreichend kurz ist. Deshalb kann die Autofokuseinheit das Teleskop auf
die Anzeigemarke (z. B. ein Fadenkreuz) auf der Glasplatte fokussieren. Da die
Anzeigemarke gut erkennbar ist, kann der Benutzer die Ausrichtung des Entfer
nungsmessers auf den Reflektor einstellen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin
zeigen:
Fig. 1 schematisch den allgemeinen Aufbau eines elektrischen Entfer
nungsmessers und einer Reflexionseinheit,
Fig. 2A und 2B
die Vorderansicht und den Schnitt einer bekannten Reflektoreinheit,
Fig. 3 die Vorderansicht eines elektrischen Entfernungsmessers,
Fig. 4 die Seitenansicht des Entfernungsmessers nach Fig. 3,
Fig. 5 schematisch das optische System des Entfernungsmessers nach
Fig. 3,
Fig. 6A und 6B
die Vorderansicht und den Schnitt einer Reflektoreinheit als erstes
Ausführungsbeispiel,
Fig. 7A und 7B
eine perspektivische und eine schematische Darstellung eines
Winkelreflektors,
Fig. 8 die Anordnung eines elektrischen Entfernungsmessers und einer
Reflektoreinheit,
Fig. 9A und 9B
die Vorderansicht und den Schnitt einer Reflektoreinheit als zweites
Ausführungsbeispiel,
Fig. 10A und 10B
die Vorderansicht und den Schnitt einer Reflektoreinheit als drittes
Ausführungsbeispiel, und
Fig. 10C den Schnitt der Reflektoreinheit zur Darstellung einer Anzeigemarke.
Fig. 3 zeigt die Vorderansicht eines elektrischen Entfernungsmessers 10. Fig. 4
zeigt die Seitenansicht in Blickrichtung IV in Fig. 3. Der Entfernungsmesser 10 hat
eine Nivellierplatte 4 auf einem nicht dargestellten Dreibein, auf der ein Tisch 3
befestigt ist. Auf dem Tisch 3 befindet sich ein Träger 2. Dieser hat einen
U-förmigen Teil 2a, in dem ein beweglicher Teil 1 drehbar gelagert ist.
Ein Teleskop 1a ist an dem beweglichen Teil 1 befestigt und dient zum Anvisieren
eines Reflektors, der noch zu beschreiben ist. Das Teleskop 1a hat ein Okular 1b
und ein Objektivsystem 1c an seinen beiden Enden. Es enthält auch ein optisches
System zur Entfernungsmessung. Das Teleskop 1a kann moduliertes Licht
abgeben und reflektiertes Licht empfangen.
Der bewegliche Teil 1 ist an einer Drehachse 6 gelagert, die den U-förmigen Teil
2a des Trägers 2 horizontal überbrückt. Der bewegliche Teil 1 kann also vertikal
um die Drehachse 6 geschwenkt werden. Um den vertikalen Schwenkwinkel zu
erfassen, ist ein Schrittcodierer 7 an einem Ende der Drehachse 6 vorgesehen.
Wie Fig. 4 zeigt, ist der Träger 2 an dem Tisch 3 mit einer vertikalen Achse 9 be
festigt. Diese befindet sich am unteren Teil des Trägers 2, so daß dieser hori
zontal relativ zu dem Tisch 3 drehbar ist. Um den horizontalen Drehwinkel des
Trägers 2 zu erfassen, ist ein Schrittcodierer 10 am oberen Ende der vertikalen
Achse 9 vorgesehen.
Eine erste Einstellschraube 2b befindet sich an der Rückseite des Trägers 2 und
dient zum Feineinstellen der vertikalen Drehposition des beweglichen Teils 1 an
dem Träger 2. Eine zweite Einstellschraube 2c ist am unteren Teil des Trägers 2
vorgesehen und dient zum Feineinstellen der horizontalen Drehposition des Trä
gers 2 relativ zu dem Tisch 3.
In dem Träger 2 befindet sich eine Steuerschaltung, die den Betrieb des Entfer
nungsmessers 10 steuert. Zwei Flüssigkristallanzeigefelder 12a und 12b sind
hinten und vorn an dem Träger 2 vorgesehen. Sie werden jeweils mit Lichtquellen
14a und 14b in dem Träger 2 beleuchtet. Unter den LCD-Anzeigefeldern 12a und
12b befindet sich ein Bedienteil 13 (Fig. 3) zur Eingabe verschiedener Daten und
Betriebsbefehle in die Steuereinheit.
Ein Handgriff 11 ist oben an dem Träger 2 derart angeordnet, daß er den U-förmi
gen Teil 2a des Trägers 2 überbrückt. Er kann von dem Träger 2 entfernt werden,
so daß er den Strahlengang des Teleskops 1a nicht stört.
Die Nivellierplatte 4 besteht aus einer oberen und einer unteren Platte 4a und 4b.
Um sie horizontal auszurichten, sind drei Nivellierschrauben 8 zwischen den
Platten 4a und 4b vorgesehen. Durch Einstellen des vorstehenden Abschnitts der
Nivellierschrauben 8 kann die Neigung der oberen Platte 4a gegenüber der
unteren Platte 4b eingestellt werden.
Bei diesem Gerät kann der bewegliche Teil 1 in jede Richtung relativ zu der
Brücke 3 orientiert werden. Ferner wird diese Orientierung mit den Codierern 7
und 10 erfaßt.
Der Tisch 3 ist an der Oberseite der Nivellierplatte 4 horizontal verschiebbar. Er
ist an der oberen Platte 4a mit einer Schraube 4c befestigt. Um die vertikale
Achse 9 in eine zu messende Position zu bringen, ist ein Zentrierteleskop 2d an
dem Träger 2 vorgesehen. Das Okular des Zentrierteleskops 2d steht seitlich von
dem Träger 2 ab, und ein zugehöriges Objektivsystem (nicht dargestellt) ist nach
unten gerichtet. Die optische Achse des Objektivsystems (in Fig. 4 strichpunktiert
dargestellt) verläuft vertikal und ist auf die zentrale Achse der vertikalen Achse 9
ausgerichtet. Der Benutzer kann die Position des Tisches 3 auf eine Meßposition
einrichten, indem er das Zentrierteleskop 2d benutzt.
Das optische System des Teleskops 1a wird im folgenden an Hand der Fig. 5 be
schrieben. Das Teleskop 1a hat eine Objektivlinse 66. Ferner enthält es ein
dichroitisches Prisma 68, eine Fokussierlinse 70, einen Strahlenteiler 72, eine
Fokussierplatte 74, ein Abdeckglas 76 und ein Okularsystem 78 auf der optischen
Achse der Objektivlinse 66. Das dichroitische Prisma 68 hat eine Grenzfläche
68a, die unter 45° gegenüber der optischen Achse der Objektivlinse 66 geneigt
ist. Diese Fläche 68a reflektiert Infrarotlicht zu 100%, während sie sichtbares
Licht zu 100% durchläßt.
In der Fokussierposition der Objektivlinse 66 auf der optischen Achse, die an der
Grenzfläche 68a umgelenkt wird, befindet sich eine Leuchtdiode 60. Diese gibt
moduliertes Infrarotlicht L1 mit einer Wellenlänge von 750 bis 900 nm ab. Ein
Prisma 64 befindet sich im Strahlengang zwischen der Leuchtdiode 60 und dem
dichroitischen Prisma 68. Dieses erhält das Infrarotlicht der Leuchtdiode 60. Fer
ner reflektiert das Prisma 64 das Licht L2 aus dem dichroitischen Prisma 68 (mit
90°) zu einem Lichtaufnahmeelement 62.
Bei dieser Anordnung wird das modulierte Licht L1 der Leuchtdiode 60 von dem
Prisma 68 teilweise gesperrt, und das restliche Licht fällt auf das dichroitische
Prisma 68 und wird an der Grenzfläche 68a zur Objektivlinse 66 reflektiert. Das
reflektierte modulierte Licht L1 durchläuft die Objektivlinse 66 und trifft auf die
Reflektoreinheit (Fig. 6A und 6B) als paralleles Licht. Das rückkehrende Licht L2
passiert die Objektivlinse 66 und wird an der Grenzfläche 68a des dichroitischen
Prismas 68 auf das Prisma 64 reflektiert. Es wird an diesem reflektiert und fällt auf
das Lichtaufnahmeelement 62. Die Steuerung mißt den Phasenunterschied abge
gebenen Lichtes L1 und des zurückkehrenden Lichtes L2 und bestimmt daraus
den Abstand der beiden Positionen. Das Prinzip einer solchen Entfernungsmes
sung ist allgemein z. B. aus EP 0 348 900 B1 bekannt.
Die Fokussierlinse 70 ist eine Negativlinse und wird mit einem nicht dargestellten
Antrieb längs der optischen Achse der Objektivlinse 66 bewegt. Die Fokussierlin
se 70 und die Objektivlinse 66 bilden ein Objektivsystem, das das sichtbare Licht
L3, welches an der Reflexionsfläche 68a durchgelassen wurde, ein Bild an einer
Fläche (Fokussierebene 76a) der Fokussierplatte 76 erzeugt. Der Strahlenteiler
72 hat eine Grenzfläche 72a, die mit 45° gegenüber dem einfallenden Licht ge
neigt ist und dieses teilweise reflektiert, während ein anderer Teil durchgelassen
wird.
Das sichtbare Licht L4 aus dem Strahlenteiler 72 fällt durch die Fokussierplatte 74
auf eine Okularlinse 78. Der Benutzer kann das auf einer Fokussierebene 74a der
Oberfläche der Fokussierplatte 74 erzeugte Bild betrachten. Eine noch zu be
schreibende Anzeigemarke ist in der Fokussierebene 74a der Fokussierplatte 74
vorgesehen und mit dem Abdeckglas 76 abgedeckt. Der Benutzer kann die An
zeigemarke und das ihr überlagerte Bild betrachten.
Das an dem Strahlenteiler 72 reflektierte sichtbare Licht L5 läuft durch eine der
Fokussierebene 74a äquivalente Ebene 80 und fällt durch eine Blende 82 auf ei
ne Autofokus-Sensoreinheit 81. Diese erfaßt den Betrag und die Richtung einer
Bewegung der Fokussierlinse 70 (zum Erzeugen des Bildes auf der äquivalenten
Fokussierebene 80) nach dem Phasendifferenzverfahren. Das sichtbare Licht L5
durchläuft eine Kondensorlinse 85, eine Blende 86 und eine Trennlinse 88, so
daß es in zwei Lichtflüsse geteilt wird, die Bilder in zwei Bereichen eines
CCD-Elements 90 erzeugen. Diese beiden Bilder werden in Bilddaten umgesetzt und
einer nicht dargestellten Steuerung zugeführt. Diese berechnet den Betrag und
die Richtung für eine Bewegung der Fokussierlinse 70 aus dem Unterschied der
Bilddaten des CCD-Elements 90. Die Fokussierlinse 70 wird dann entsprechend
dieser Berechnung so bewegt, daß das Bild in der Fokussierebene 74a entsteht.
Als erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6A die Reflektoreinheit 15
in einer Vorderansicht dargestellt. Fig. 6B zeigt den Schnitt VI-VI aus Fig. 6A.
Die Reflektoreinheit 15 enthält einen Reflektor 18, einen U-förmigen Träger 34,
einen Tisch 37 für den Träger 34 und eine Nivellierplatte 14 auf einem nicht dar
gestellten Dreibein. Der Reflektor 18 enthält einen Winkelreflektor 21, einen
Prismenhalter 22 und ein Filter 30 an einer Lichteintrittsfläche des Winkelreflek
tors 21. Ein Fixierring 26 befestigt das Filter 30 an der Oberfläche des Winkelre
flektors 21.
Die Form des Winkelreflektors 21 ist in Fig. 7A dargestellt. Er hat eine Tetraeder
form, die von der Ecke eines Würfels abgeschnitten ist. Der Winkelreflektor 21
hat also drei zueinander senkrechte Reflexionsflächen 21b und eine dazu winkli
ge Lichteintrittsfläche 21a. Das hier eintretende Licht wird an drei Flächen 21b
reflektiert und in der in Fig. 7 gezeigten Weise von der Lichteintrittsfläche 21a
wieder abgegeben. Der Winkelreflektor 1 reflektiert also einfallendes Licht paral
lel entgegen der Einfallsrichtung. Er wird durch die Umfangsfläche eines zylindri
schen Körpers geschnitten, so daß die Lichteintrittsfläche 21a rund ist.
Wie Fig. 6A und 6B zeigen, ist der Prismenhalter 22 undurchsichtig und hat eine
Aussparung für den Winkelreflektor 21. Dieser paßt in die Aussparung derart, daß
die Lichteintrittsfläche 21a nach außen freiliegt. Die zentrale Achse des Pris
menhalters 22 ist auf die Mittellinie des Winkelreflektors 21 ausgerichtet.
Das Filter 30 besteht aus einem Infrarotlicht durchlassenden und sichtbares Licht
sperrenden Material. Das Filter 30 hat Scheibenform einer bestimmten Dicke. Ei
ne Kante 22b ist an dem Prismenhalter 22 ausgebildet und umgibt die Lichtein
trittsfläche 21a des Winkelreflektors 21, der an dem Prismenhalter 22 befestigt ist.
Die Tiefe der Kante 22b stimmt im wesentlichen mit der Dicke des Filters 30
überein. Ist das Filter 30 an der Kante 22b befestigt, so sind das Filter 30 und die
Lichteintrittsfläche 21a einander angepaßt. Eine Kreuzlinie 32 mit einer Maßein
teilung ist außen an dem Filter 30 mit weißer Farbe angebracht. Seine Mitte ist
auf die Mittellinie des Winkelreflektors 21 ausgerichtet und läuft durch dessen
Spitze.
Ein Fixierring 26 dient zum Halten des Filters 30 an dem Prismenhalter 22. Er
besteht aus zwei Ringen, nämlich einem Umfangsring 26b, der dem Außenum
fang des Prismenhalters 22 angepaßt ist, und einem Frontring 26a, der an der
Seitenfläche des Prismenhalters 22 anliegt. Der Umfangsring 26b ist an dem
Prismenhalter 22 mit einer Schraube 28 oben befestigt. Der Frontring 26a hat ei
nen ringförmigen Vorsprung 26c, in dem das Filter 30 gehalten ist. Die Tiefe des
ringförmigen Vorsprungs 26c stimmt mit der Dicke des Filters 30 überein.
Wenn der Fixierring 26 am Außenumfang des Prismenhalters 22 mit der Schrau
be 28 befestigt ist, paßt der ringförmige Vorsprung 26c in die Kante 22b des
Prismenhalters 22, so daß das Filter 30 die Lichteintrittsfläche 21a des
Winkelreflektors 21 berührt. Ferner kann das Filter 30 durch Lockern der
Schraube 28 gelöst und der Fixierring 26 von dem Prismenhalter 22 entfernt
werden. Der Fixierring 26 hat eine Farbe, die einen scharfen Kontrast mit dem
Filter 30 erzeugt, so daß das Filter 30 und der Fixierring 26 durch das Teleskop
1a hindurch leicht erkannt werden.
Wie Fig. 6A zeigt, hat der Prismenhalter 22 zwei horizontale Lagerachsen 33.
Diese sind in Lageröffnungen 34a an dem U-förmigen Träger 34 gelagert. Der
Prismenhalter 22 wird also mit dem U-förmigen Träger 34 so gehalten, daß seine
Neigung vertikal einstellbar ist. Der Fixierring 26 hat an seinen beiden Seiten zwei
geradlinige Nuten, so daß der Umfangsring 26b und der Frontring 26a die
Lagerachsen 33 nicht stören. Ferner ist eine vertikale Achse 35 unten mittig an
dem U-förmigen Träger 34 vorgesehen und an dem Tisch 37 befestigt. Damit
kann der U-förmige Träger 34 horizontal gedreht werden. Die Lagerachsen 33
und die vertikale Achse 35 stehen rechtwinklig zueinander, so daß der Prismen
halter 22 in jeder Richtung ausgerichtet werden kann.
Die Nivellierplatte 14 hat eine Bodenplatte 44 und eine obere Platte 40. Drei Ni
vellierschrauben 42 sind zwischen den beiden Platten 40 und 44 angeordnet.
Durch Einstellen der vorstehenden Abschnitte der Nivellierschrauben 42 kann die
Neigung der oberen Platte 40 gegenüber der unteren Platte 44 eingestellt
werden. Dadurch kann die Ausrichtung der vertikalen Achse 35 auf die Vertikale
mit den Nivellierschrauben 42 eingestellt werden. Eine Libelle 38 befindet sich auf
der oberen Platte 40 der Nivellierplatte 14. Sie dient zum Erfassen der Lage der
oberen Platte 40 während der Einstellung.
Um die Reflektoreinheit 15 genau an einer zu messenden Position zu lokalisieren,
ist an dem Tisch 37 ein Zentrierteleskop 36 befestigt. Das Okular des Zen
trierteleskops 36 steht seitlich von dem Tisch 37 ab. Ein nicht dargestelltes Objek
tivsystem des Zentrierteleskops 36 ist abwärts gerichtet, so daß die optische
Achse (strichpunktiert dargestellt) des Objektivsystems auf die Mittellinie der ver
tikalen Achse 35 ausgerichtet ist. Der Benutzer kann die Position des Tisches 37
auf eine Meßposition einstellen.
Im folgenden wird die Arbeitsweise bei der Messung beschrieben. Wie Fig. 8
zeigt, sind der elektrische Entfernungsmesser 10 und die Reflektoreinheit 15 auf
Dreibeinen S1 und S2 montiert. Der Benutzer positioniert den elektrischen Entfer
nungsmesser 10 und die Reflektoreinheit 15 an den Stellen P1 und P2, deren
gegenseitige Entfernung zu messen ist. Er nivelliert den Entfernungsmesser 10
und die Reflektoreinheit 15 mit den Nivellierschrauben 8 und 42. Ferner stellt der
Benutzer die Positionen des Entfernungsmessers 10 und der Reflektoreinheit 15
genau auf die Positionen P1 und P2 ein, wozu die oben beschriebenen Teleskope
2c und 36 dienen.
Dann dreht der Benutzer die Reflektoreinheit 18 vertikal und horizontal derart,
daß die Lichteinfallsfläche 21a des Winkelreflektors 21 auf den Entfernungsmes
ser 10 ausgerichtet wird. Ferner richtet er das Teleskop 1a auf die Reflektorein
heit 15 und schaltet die Autofokus-Sensoreinheit 81 ein (Fig. 5). Dadurch wird die
Fokussierlinse 70 (Fig. 5) so bewegt, daß ein Bild in der Fokussierebene 74a
erzeugt wird (Fig. 5). Bei Betrachtung dieses Bildes durch das Teleskop 1a stellt
der Benutzer die Richtung des Teleskops 1a so ein, daß die Reflektoreinheit 15 in
das Sichtfeld kommt. Dann stellt er die Richtung des Teleskops 1a so ein, daß die
Kreuzlinie 32 des Filters 30 (Fig. 6A) mit der Kreuzlinie auf der Fokussierebene
74a (Fig. 5) des Teleskops 1a zusammenfällt.
Da das auf den Reflektor 15 fallende sichtbare Licht mit dem Filter 30 gesperrt
wird, erreicht es die Reflexionsfläche des Winkelreflektors 21 nicht. Dieser ist da
her für die Autofokus-Sensoreinheit 81 unsichtbar. Deshalb kann das Teleskop
nicht auf ein virtuelles Bild des Entfernungsmessers 10 fokussiert werden, das an
dem Winkelreflektor 21 reflektiert wird. Andererseits kann die Kreuzlinie 32 des
Filters 30 (oder dessen Umfang) von der Autofokus-Sensoreinheit 81 erkannt
werden. Dadurch wird das Teleskop auf die Kreuzlinie 32 des Filters 30 (oder auf
den Umfang des Filters 30) fokussiert. Der Benutzer kann deshalb die Richtung
des Teleskops 1a so einstellen, daß Kreuzlinie 32 des Filters 30 auf die Kreuzli
nie der Fokussierebene 74a ausgerichtet wird. Die optische Achse der Objektiv
linse 66 des Teleskops 1a wird dadurch auf den Winkelreflektor 21 so ausgerich
tet, daß das von dem Teleskop 1a abgegebene Licht in ihn eintritt.
Dann startet der Benutzer die Entfernungsmessung. Das von dem Teleskop 1a
abgegebene modulierte Licht erreicht die Reflektoreinheit 15, wo es das Filter 30
und den Winkelreflektor 21 durchläuft. Nach zweimaliger Reflexion durchläuft das
Licht das Filter 30 und kehrt zu dem Entfernungsmesser 10 zurück. Durch Erfas
sen der Phasendifferenz des abgegebenen und des rückkehrenden Lichtes kann
die Entfernung der Positionen P1 und P2 berechnet werden. Bei dieser Rechnung
wird die Prismenkonstante so korrigiert, daß die Dicke des Filters 30 kompensiert
wird.
Durch das Filter 30 an der Lichteintrittsfläche 21a des Winkelreflektors 21 wird
vermieden, daß das Teleskop auf ein virtuelles Bild des Entfernungsmessers 10
fokussiert wird, das an dem Winkelreflektor 21 reflektiert wird. Somit kann der Be
nutzer die Richtung des Entfernungsmessers 10 so einstellen, daß die Kreuzlinie
32 des Filters 30 (Fig. 6A) auf die entsprechende Kreuzlinie in der Fokussierebe
ne 14a (Fig. 5) des Teleskops 1a ausgerichtet wird. Deshalb kann die Richtung
des Entfernungsmessers 10 zur Reflexionseinheit 15 genau eingestellt werden.
Da das Filter 30 auswechselbar ist, kann es auch an einem Reflektor bisheriger
Art montiert werden.
An Hand der Fig. 9A und 9B wird nun ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin
dung beschrieben. Mit dem ersten Ausführungsbeispiel gleichartige Elemente
haben in Fig. 9A und 9B dieselben Bezugszeichen und werden nicht weiter erläu
tert. Fig. 9A zeigt eine Vorderansicht der Reflektoreinheit, Fig. 9B einen Schnitt
IX-IX aus Fig. 9A.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Winkelreflektor in einer Ausspa
rung des Prismenhalters 22 so befestigt, daß seine Lichteintrittsfläche nach
außen weist. Ein Filter 30' ist scheibenförmig. Seine Oberfläche stimmt mit der
Lichteintrittsfläche 21a des Winkelreflektors 21 überein. Ferner ist das Filter 30'
an der Aussparung des Prismenhalters 22 so befestigt, daß seine Innenseite an
der Lichteintrittsfläche 21a des Winkelreflektors 21 anliegt. Das Filter 30' ist direkt
auf der Lichteintrittsfläche 21a des Winkelreflektors 21 ausgebildet. Es kann aber
auch an der Lichteintrittsfläche 21a befestigt sein. Das Filter 30' besteht aus ei
nem das sichtbare Licht absorbierenden und Infrarotlicht durchlassenden Materi
al. Ferner ist eine Kreuzlinie 32 auf die Oberfläche des Filters 30' mit weißer
Farbe aufgebracht.
Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist es auch hier unmöglich, daß das
Teleskop 1a (Fig. 4) auf ein virtuelles Bild des Entfernungsmessers 10 fokussiert
wird, das an dem Winkelreflektor 21 reflektiert wird. Dadurch kann die Richtung
des Entfernungsmessers 10 zum Reflektor genau eingestellt werden. Da das
Filter 30 ohne ein besonderes Element an dem Prismenhalter 22 befestigt ist,
ergibt sich eine geringere Teilezahl.
Die alternative Anordnung des Filters 30 (30') des ersten und des zweiten Ausfüh
rungsbeispiels wird nun beschrieben. Die Anordnung ist auf kurze Entfernungs
messungen beschränkt. Eine Glasscheibe ist anstelle des Filters 30 (30') des er
sten und des zweiten Ausführungsbeispiels vorgesehen. An ihrer Außenseite
trägt sie eine Kreuzlinie. Die Glasscheibe ist an dem Prismenhalter 22 ähnlich wie
bei dem ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 6B) befestigt.
Ist die zu messende Entfernung kurz, so wird das Teleskop 1a (Fig. 4) möglicher
weise nicht auf ein virtuelles Bild des Entfernungsmessers 10 fokussiert, auch
wenn es an dem Winkelreflektor 20 reflektiert wird. Somit kann die Autofokusein
heit 81 (Fig. 5) des Teleskops 1a auf die Kreuzlinie der Glasscheibe fokussiert
werden. Da dieses durch das Teleskop klar beobachtet werden kann, kann der
Benutzer die Ausrichtung des Entfernungsmessers einstellen, bis die Kreuzlinie
auf der Glasplatte mit demjenigen in der Fokussierebene 14a zusammenfällt (Fig.
5).
Das dritte Ausführungsbeispiel wird im folgenden an Hand der Fig. 10A und 10B
erläutert. Mit den vorherigen Ausführungsbeispielen gleichartige Elemente tragen
dieselben Bezugszeichen und werden nicht weiter erläutert. Fig. 10A zeigt die
Vorderansicht der Reflektoreinheit. Fig. 10B zeigt den Schnitt X-X auf Fig. 10A.
Fig. 10C zeigt den Schnitt XI-XI des in Fig. 10B gezeigten Prismenhalters 22'.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird ein zylindrischer Strahlenteiler 46 ver
wendet. Dieser hat drei selektive Reflexionsflächen 46b, die rechtwinklig zuein
ander in einer Spitze zusammenlaufen, die auf der Mittellinie des zylindrischen
Strahlenteilers 46 liegt. Eine Seitenfläche des Strahlenteilers 46 liegt nach außen
frei und dient als Lichteintrittsfläche 46a. Eine andere Seitenfläche des Strahlen
teilers 46 gegenüber der Lichteintrittsfläche 46a ist schwarz gefärbt, so daß sie
kein Licht reflektiert.
Die selektive Reflexionsfläche 46b reflektiert Infrarotlicht zu 100% und läßt sicht
bares Licht zu 100% durch. Durch die Lichteintrittsfläche 46a eintretendes Infra
rotlicht wird an drei selektiven Reflexionsflächen 46b reflektiert und durch die
Lichteintrittsfläche 46a abgegeben. Das sichtbare Licht durchläuft die selektive
Reflexionsfläche 46b und trifft auf die nicht reflektierende Fläche 46c.
Eine Kreuzlinie 32 mit einer Einteilung ist auf einer Außenfläche des Strahlentei
lers 46 mit weißer Farbe aufgebracht. Ein Prismenhalter 22' des dritten Ausfüh
rungsbeispiels hat eine zylindrische Aussparung, in die der Strahlenteiler 46 ein
gesetzt ist. Der Prismenhalter 22' hat eine Farbe mit einem starken Kontrast ge
genüber der Lichteintrittsfläche 46a.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel stimmt der Meßprozeß mit demjenigen der
vorherigen Ausführungsbeispiele überein. Der Benutzer richtet das Teleskop auf
die Reflektoreinheit 15 und schaltet die Autofokus-Sensoreinheit 81 (Fig. 5) ein.
Die Fokussierlinse 7 (Fig. 5) wird so bewegt, daß das Teleskop 1a (Fig. 4) auf die
Kreuzlinie 32 an der Lichteintrittsfläche 46a fokussiert wird.
Das sichtbare Licht durchläuft die selektive Reflexionsfläche 46b und gelangt auf
die nicht reflektierende Fläche 46c, wo es absorbiert wird. Da das sichtbare Licht
nicht reflektiert wird, kann das Teleskop 1a nicht auf ein virtuelles Bild des Entfer
nungsmessers 10 fokussiert werden. Die Kreuzlinie 32 auf der Lichteintrittsfläche
46a des Strahlenteilers 46 kann von der Autofokus-Sensoreinheit 81 erkannt wer
den. Somit wird das Teleskop auf die Kreuzlinie 32 fokussiert. Der Benutzer kann
die Kreuzlinie auf der Lichteintrittsfläche 46a des Strahlenteilers 46 genau erken
nen, so daß er das Teleskop genau auf die Kreuzlinie 32 des Strahlenteilers 46
ausrichten kann und diese mit der Kreuzlinie in der Fokussierebene (Fig. 5) zu
sammenfällt.
Nach der genauen Ausrichtung des Entfernungsmessers 10 auf die Reflektorein
heit 17 wird die Messung gestartet. Das modulierte Licht (Infrarotlicht) des Ent
fernungsmessers 10 tritt in den Strahlenteiler 46 durch die Lichteintrittsfläche 46a.
Das modulierte Licht wird an den selektiven Reflexionsflächen 46b dreimal re
flektiert und an der Lichteintrittsfläche 46a wieder abgegeben, so daß es zu dem
Entfernungsmesser 10 zurückkehrt. Die Entfernung der Positionen P1 und P2
wird aus dem Phasenunterschied des abgegebenen und des zurückkehrenden
Lichtes berechnet.
Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird auch hier verhindert, daß das
Teleskop 1a (Fig. 4) auf ein virtuelles Bild des Entfernungsmessers 10 fokussiert
wird. Dadurch ist ein genaues Ausrichten des Entfernungsmessers 10 auf den Re
flektor möglich.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel wird das Licht nicht an der Fläche 46c re
flektiert. Es ist praktisch jedoch möglich, daß hier ein geringer Lichtanteil reflek
tiert wird. Ferner kann eine Kreuzlinie auch auf der nicht reflektierenden Fläche
46c des Strahlenteilers 46 und nicht auf der Lichteintrittsfläche 46a mit weißer
Farbe aufgebracht sein.
Es sind zahlreiche Abwandlungen der vorstehend beschriebenen Ausführungs
beispiele möglich. Beispielsweise kann die auf die Lichteintrittsfläche des Filters
30, 30' oder des Strahlenteilers 46 aufgebrachte Kreuzlinie 32 durch eine Figur,
Marke, Linie oder ein anderes Muster ersetzt sein, das die Position der Mitte der
Lichteintrittsfläche angibt.
Auch ist es möglich, keine Kreuzlinie auf die Lichteintrittsfläche des Filters 30, 30'
oder des Strahlenteilers 46 aufzubringen. Auch in diesem Fall kann die Auto
fokuseinheit 81 (Fig. 5) auf den Fixierring 26 des Prismenhalters 22, 22' fokussiert
werden, der eine Farbe mit starkem Kontrast zum Filter 30, 30' oder dem
Strahlenteiler 46 hat. Somit kann der Benutzer die Mitte des Filters 30, 30' oder
des Strahlenteilers 46 auf die Kreuzlinie der Fokussierebene 14a (Fig. 5) einstel
len, obwohl sie nicht markiert ist.
Anstelle von Infrarotlicht kann auch Licht jeder anderen Wellenlänge neben dem
sichtbaren Licht zur Messung verwendet werden.
Claims (20)
1. Reflektor für ein Entfernungsmeßsystem mit elektrischem Entfernungsmes
ser, mit einem einfallendes Licht parallel zur Einfallsrichtung reflektierenden
Reflexionselement und einem selektiven, an der Lichteintrittsfläche des Re
flexionselements angeordneten Übertragungselement, das Licht eines er
sten Wellenlängenbereichs durchläßt und Licht eines zweiten Wellenlän
genbereichs sperrt.
2. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische
Entfernungsmesser ein Teleskop mit einer Autofokuseinrichtung enthält.
3. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Licht des
ersten Wellenlängenbereichs Infrarotlicht ist, während das Licht des zweiten
Wellenlängenbereichs sichtbares Licht ist.
4. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertra
gungselement an der Lichteintrittsfläche mit einer Anzeigemarke versehen
ist.
5. Reflektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige
marke eine Kreuzlinie ist.
6. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertra
gungselement an dem Reflexionselement lösbar befestigt ist.
7. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertra
gungselement direkt an dem Reflexionselement befestigt ist.
8. Reflektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexions
element ein Winkelreflektor mit drei zueinander rechtwinkligen Flächen ist.
9. Reflektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Befestigungselement
zum Befestigen des Übertragungselements an dem Reflexionselement,
wobei die Farben des Befestigungselements und des Reflexionselements
zueinander einen starken Kontrast haben.
10. Reflektor mit einer selektiven Reflexionsfläche zur Reflexion von Licht eines
ersten Wellenlängenbereichs und zum Durchlassen des Lichts eines zwei
ten Wellenbereichs und mit einer Absorptionsfläche zur Absorption des
durchgelassenen Lichts.
11. Reflektor nach Anspruch 10 für ein elektrisches Entfernungsmeßsystem,
dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmesser ein Teleskop mit
Autofokuseinheit enthält.
12. Reflektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Wel
lenlängenbereich Infrarotlicht und der zweite Wellenlängenbereich sichtba
res Licht ist.
13. Reflektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive
Reflexionsfläche mit einer Anzeigemarke versehen ist.
14. Reflektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige
marke eine Kreuzlinie ist.
15. Reflektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorpti
onsfläche mit einer Anzeigemarke versehen ist.
16. Reflektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die selektive
Reflexionsfläche drei zueinander rechtwinklige Flächen umfaßt.
17. Reflektor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorpti
onsfläche aus schwarzer Farbe gebildet ist.
18. Reflektor nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Prisma, auf dem die
selektive Reflexionsfläche ausgebildet ist, ein Befestigungselement, an dem
das optische Element befestigt ist, und einen scharfen Kontrast der Farbe
des optischen Elements und des Befestigungselements.
19. Reflektor mit einem einfallendes Licht parallel zur Einfallsrichtung reflektie
renden Reflexionselement, das an der Lichteintrittsfläche mit einer Anzeige
marke versehen ist.
20. Reflektor nach Anspruch 15 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die An
zeigemarke eine Kreuzlinie ist.
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