DE69804468T2

DE69804468T2 - Puls-licht-entfernungsmessgerät

Info

Publication number: DE69804468T2
Application number: DE69804468T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Yoshida
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: WO1999012052A1; US6226076B1; DE69804468D1; JPH1184003A; EP1012621A1; EP1012621B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Distanzmessgerät zum Messen einer Distanz zu einem Ziel unter Verwendung eines Pulslichts.

Technischer Hintergrund

Es ist bekannt, dass optische Systeme für ein Distanzmessgerät unter Verwendung von Licht grob in zwei Arten klassifiziert sind, d. h. vom biaxialen und koaxialen Typ, abhängig von der Anordnung ihres optischen Pfads für die Lichtübertragung, über den Messpulslicht ausgebreitet wird, sowie des optischen Pfads für den Lichtempfang, über den ein reflektierter Strahl des Messpulslichts ausgebreitet wird. Der optischen Pfads für die Lichtübertragung und der optische Pfad für den Lichtempfang bilden einen optischen Messpfad. Von diesen zwei Typen optischer Systeme ist das koaxiale optische System vorteilhaft, und zwar im Hinblick auf die Punkte Reduzieren der Größe des Geräts, Eliminieren der Parallaxe, und Ausbilden des optischen Lichtübertragungspfads in Übereinstimmung mit einem mit einem Collimations- Optiksystem für die Fokussierung auf ein Target. Es ist auf diese Tatsache zurückzuführen, dass das Koaxial-Optiksystem eine Konfiguration aufweist, bei der die Lichtübertragungsachse für das Übertragungslicht zu dem Target und die Lichtempfangsachse zum Empfangen des reflektierten Strahls von dem Ziel miteinander übereinstimmen.
Weiterhin umfasst diese Art eines Distanzmessgeräts diejenigen, die ein fortlaufendes Modulationssystem einsetzen, bei dem eine Lichtquelle wie eine LED, ein Halbleiterlaser oder dergleichen fortlaufend moduliert wird, wodurch die Distanz zu dem Ziel anhand der Phasendifferenz zwischen dem übertragenen Licht und dem empfangenen Licht bestimmt wird; und diejenigen, die ein Pulssystem umfassen, bei dem ein Halbleiterlaser als Lichtquelle verwendet wird, wodurch die Distanz zu dem Target anhand der Periode der Zeit bestimmt wird, und zwar zwischen der Zeit, zu der das Pulslicht übertragen wird, und der Zeit, zu der ein Teil des derart übertragenen Lichts zurückgeführt wird, nachdem es durch das Target reflektiert ist.
Um eine Antwort auf die Anforderung zum Verbessern des Bereichs mit der Fähigkeit der Distanzmessung zu haben, sowie der Anforderung für die Fähigkeit einer Nicht-Prisma-Messung, bei der Reflektoren wie ein Eckwürfelreflektor nicht bei dem Messpunkt verwendet werden, zum Einsparen von Arbeit und zum Erzielen eines wirksamen Betriebs, ist das Pulssystem ziemlich vorteilhaft, das zum Einsetzen einer großen Spitzenleistung angepasst ist.
Mittlerweile können bei dem Distanzmessgerät unter Verwendung eines Koaxial-Optiksystems dann, wenn die Ausgangsgröße der Lichtquelle im Hinblick auf die Anforderung zum Verbessern des Bereichs mit der Fähigkeit der Distanzmessung sowie der Anforderung für die Fähigkeit einer Nicht-Prisma-Messung intensiviert wird, Reflexionen in dem Gerät - beispielsweise diejenigen bei der Innenseitenfläche einer Objektivlinse und der Fläche eines Objektivtubus - durch eine Lichtempfangseinrichtung als Lichtblitz empfangen werden, wodurch ein großer Fehler bei den Messwerten herbeigeführt wird. Obgleich das Pulssystem für die Anforderung zum Verbessern der Bereichsfähigkeit der Distanzmessung und dergleichen ziemlich vorteilhaft ist, hat das Pulslicht einen größeren Spitzenwert, wodurch sich die Größe des hellen Lichtscheins erhöht, und wodurch ein größerer Fehler bei dem Messwerten in den Pulssystem herbeigeführt wird.
Verfahren zum Eliminieren des Fehlers der Messwerte aufgrund des hellen Lichtscheins sind beispielsweise offenbart in dem US-Patent Nr. 4,113,381 und in der japanischen Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 3-21502. Diese Verfahren nützen eine Konfiguration, bei der das Emissions-Optiksystem und das Lichtempfangs-Optiksystem optisch gegeneinander so getrennt sind, dass sie einen Lichtschein eliminieren.
CH 649 633 offenbart ein Distanzmessgerät unter Erzielung einer Berechnung eines Toleranzbereichs anhand von Werten, die durch das Gerät gemessen werden. Insbesondere ist hierin das Festlegen eines Fensters offenbart, auf der Grundlage des Mittels und der Fehler der Messwerte, erhalten bei mehreren Messbetriebschritten. Es werden Mittel zum Vermeiden eines Detektionsbetriebs außerhalb des Fensters bereitgestellt. EP 0 738 899 offenbart ein Distanzmessgerät mit einer Collimatorlinse, die zum Ändern einer Bildposition eines Messstrahls und zum Vermeiden einer Parallaxe bereitgestellt sind.

Offenbarung der Erfindung

Nach Studium des vorangehenden Stands der Technik haben die Erfinder die folgenden Probleme festgestellt. Insbesondere sind die optischen Systeme nach dem Stand der Technik so konfiguriert, dass ein Objektivtubus mit geringem Durchmesser zum Aufnehmen des Emissions-Optiksystems vor einem Objektivtubus mit größerem Durchmesser zum Aufnehmen des Lichtempfangs-Optiksystems so angeordnet ist, dass sie koaxial gehalten sind. Demnach kann ein Collimations- Optiksystem zum Parallelrichter des Ziels nicht auf derselben Achse angeordnet sein, wie der optischen Achse des Messoptiksystems (einschließlich des Lichtempfangs- Optiksystems und dem Emissions-Optiksystem), da das Collimations-Optiksystem durch den Objektivtubus mit kleinem Durchmesser blockiert ist, der an der Vorderseite hiervon angeordnet ist. Als Konsequenz wird es im Fall insbesondere einer Nicht-Prisma-Messung für einen Messapparat schwierig, den Messpunkt zu erkennen, wodurch ein großer Nachteil bei der Distanzmessung entsteht. Weiterhin kann aufgrund der Tatsache, dass die Lichtquelle an der Vorderseite einer Linse mit großem Durchmesser angeordnet ist, die als Lichtempfangslinse wirkt, die Verdrahtung der Energiequelle zu der Lichtquelle und dergleichen die Lichtempfangslinse behindern, wodurch eindeutig ein strukturelles Problem entsteht, was zu einer Verringerung des Umfangs des empfangenen Lichts führt.
Im Hinblick auf derartige übliche Probleme besteht ein technisches Problem der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung eines hochgenaue Distanzmessgeräts sowie eines Verfahrens zum Verbessern der Bereichsfähigkeit der Distanzmessung, zum Verbessern der Nicht-Prisma- Distanzmessfähigkeit und frei gegenüber dem Einfluss von hellem Lichtschein bzw. eines Lichtblitzes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses technische Problem gelöst durch Bereitstellung eines Distanzmessgeräts und eines Distanzmessverfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 und dem Patentanspruch 5, sowie durch Bereitstellen eines Distanzmessgeräts und eines Distanzmessverfahrens jeweils gemäß dem Patentanspruch 2 und 6.
Weitere Verbesserungen des Distanzmessgeräts und eines Distanzmessverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen abhängig von jedewedgem der vorgenannten Ansprüche spezifiziert.
Bevorzugt kann das Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung zwei Messsysteme enthalten, d. h. eines zum Detektieren ausgehend von Messpulslicht, das in dem Messoptikpfad zu einem Ziel emittiert wird, von Information im Hinblick auf eine von dem Ziel reflektierten Komponente, und ein anderes zum Detektieren von Information im Hinblick auf Referenzpulslicht, emittiert in den Referenzoptikpfad; sowie eine Struktur zum Ermöglichen einer hochgenauen Distanzmessung durch Vergleich der Ergebnisse der Messung, wie sie anhand dieser Messsysteme erhalten wird.
Insbesondere enthält das Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung einen Emitter zum Emittieren von Messpulslicht in einen Messoptikpfad zwischen dem Gerät und einem Ziel; einen Empfänger zum Empfangen eines reflektierten Strahls (Reflexionskomponente) des Messpulslichts, emittiert in dem Messoptikpfad; einen Detektor zum Spezifizieren einer Empfangszeit, zu der der reflektierte Strahl des Messpulslichts empfangen wird; und einen Controller zum Messen der Periode der Zeit zwischen einer Emissionszeit, zu der das Messpulslicht emittiert wird, und der Empfangszeit für den reflektierten Strahl des Messpulslichts, sowie zum Berechnen einer optischen Pfadlänge des Messoptikpfads auf der Grundlage der derart erhaltenen Zeitinformation. Bei dieser Konfiguration sperrt insbesondere dann, wenn der in dem anfänglichen Messbetrieb erhaltene berechnete Wert (Vormessbetrieb) für den Messoptikpfad nicht größer als ein vorgegebener Wert ist, der Controller den Detektor zum Bewirken des Spezifizierbetriebs während einer vorgegebenen Zeitperiode anhand der Emissionszeit des Messpulslichts bei dem nächsten Messbetrieb (Messhauptbetrieb) für den Messoptikpfad.
Das Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner hierin einen Referenzoptikpfad enthalten, der sich von dem Messoptikpfad unterscheidet, und einen Schaltmechanismus zum Bewirken, dass der Empfänger selektiv empfängt, entweder den reflektierten Strahl von dem Messpulslicht, ausgebreitet über den Messoptikpfad, oder Referenzpulslicht, ausgebreitet über den Ref erenzoptikpfad" für ein selektives Messen der jeweiligen Optikpfadlängen des Messoptikpfads und der optischen Pfadlänge des Referenzoptikpfads.
Es sei angenommen, dass von dem in dem Gerät erzeugten unnötigen reflektierten Strahl (Lichtblitz) sich der Teil mit einer hohen Energie (Pulslicht mit einer Energie größer als ein Schwellwert, der zum Eliminieren von Rauschen festgelegt ist) über eine kürzere Distanz ausbreitet, als der reflektierte Strahl von dem Ziel dies tut, wodurch ein Pulsempfangselement schneller erreicht wird, als dies die letztgenannte Komponente tut. Das Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung sperrt hellen Lichtschein bzw. einen Lichtblitz, der fehlerhaft als reflektierter Strahl von dem Ziel angesehen werden kann, gegenüber einem Empfang, und es empfängt sicher den reflektierten Strahl von dem Ziel.
Das durch das Messdistanz-Messgerät mit der obigen Konfiguration realisierte Distanzmessverfahren führt demnach den Vormessbetrieb aus, zum Bestätigen des Auftretens eines hellen Lichtscheins, sowie den Hauptmessbetrieb zum Eliminieren des Einflusses dieses hellen Lichtscheins bzw. Lichtblitz.
Strikt gesprochen referenziert der Messoptikpfad einen Pfad, der sich von einer Pulserzeugungsquelle zu einem Pulsempfangselement mittels einem Ziel erstreckt, das außerhalb dem Gerät positioniert ist, während der Referenzoptikpfad einen Pfad referenziert, der in dem Gerät so angeordnet ist, dass er sich von der Pulserzeugungsquelle zu dem Pulsempfangselement erstreckt. Die Emissionszeit, zu der der Messpuls emittiert wird, betrifft den Zeitpunkt, zu dem ein Steuersignal, das einer Trägerschaltung zum Treiben der Pulserzeugungsquelle zuzuführen ist, generiert wird, während die Empfangszeit, zu der der reflektierte Strahl des Messpulslichts empfangen wird, den Zeitpunkt betrifft, zu dem ein empfangenes Signal, erzeugt bei der Ankunft des Pulslichtes bei dem Pulsempfangselement, detektiert wird.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Aufbauelementen kann das Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ferner einen Collimator enthalten, mit einem optischen System zum Fokussieren eines Bilds des Ziels auf eine vorgegebene Position. In diesem Fall sperrt dann, wenn der Distanzwert von dem Gerät zu dem Ziel gemäß der In-Brennpunktposition des optischen Systems in dem Collimator nicht weniger als ein vorgegebener Wert ist, der Controller den Detektor dahingehend, dass er das Bewirken des Spezifizierbetriebs während einer vorgegebenen Zeitperiode ausgehend von der Emittierzeit bewirkt, zu der das Messpulslicht bei dem Messbetrieb für den Messoptikpfad emittiert wird.
Obgleich es ausreichend ist, das Detektieren des empfangenen Signals zu sperren, lediglich während einer vorgegebenen Zeitperiode ausgehend von der Emittierzeit des Messpulslichts, wie oben erwähnt, und zwar in dem Fall, in dem das Ziel relativ weit entfernt ist, kann es nur möglich sein, zu beurteilen, ob das empfangene Licht der von dem Ziel reflektierte Strahl ist, oder ein Lichtblitz, der in dem Gerät in dem Fall erzeugt wird, indem das Ziel bei einer relativ kurzen Distanz angeordnet ist. Als Konsequenz wird in einem Gerät mit einem Collimator das Optiksystem des Collimators zum Fokussieren des Zielbilds auf eine vorgegebene Position vorab angeglichen, und der Controller bewertet, ob der Betrieb des Detektors während einer vorgegebenen Zeitperiode gesperrt wird oder nicht, wie oben erwähnt, gemäß der Position im Brennpunkt des optischen Systems.
Bei dieser Konfiguration kann ein Grenzschalter zum Detektieren der Position des Optiksystems des Collimators vorgesehen sein (der beispielsweise so konfiguriert ist, dass er dann anschaltet, wenn sich ein vorgegebenes Optikelement des Optiksystems zu einer vorgegebenen Position bewegt), wodurch beurteilt wird, ob das Ziel weit oder nahe vorliegt.
In dem Distanzmessverfahren, das durch das Distanzmessgerät mit einem Collimator realisiert wird, wird der Messbetrieb auf der Grundlage des Ergebnisses ausgeführt, das bei dem Parallelrichtbetrieb erhalten wird.
Bei dem Distanzmessgerät und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben erwähnt, die optische Pfadlänge des Messoptikpfads gemessen, und die Optikpfadlänge des Referenzoptikpfads wird selektiv gemessen. Durch Erhalten der Differenz zwischen der Länge des Messoptikpfads und der Länge des Referenzoptikpfads als Distanz ausgehend von dem Gerät zu dem Ziel ermöglicht das Distanzmessgerät und Verfahren eine hochgenaue Distanzmessung.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:
Fig. 1 eine Konzeptansicht zum Erläutern eines Messverfahrens;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zum Darstellen der Außenseite eines Distanzmessgeräts;
Fig. 3 eine Draufsicht zum Darstellen eines Anzeige DSP des in Fig. 2 gezeigten Distanzmessgeräts;
Fig. 4 ein Blockschaltbild zum Darstellen einer schematischen Konfiguration eines Distanzmessgeräts (Teleskopeinheit TSU) gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine Ansicht zum Darstellen einer Konfiguration eines Optiksystems in dem Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6A bis 6D Zeitablaufdiagramme zum Erläutern eines Messverfahrens unter Verwendung von Pulslicht, derart, dass die Fig. 6A und 6C Zeitabläufe zum Erzeugen eines Emissionsanweissignals SiO&sub2; zeigen, die Fig. 6B einen Zeitablauf zum Erzeugen eines Empfangszeitgebersignals S106 für den Fall zeigt, dass der Referenzoptikpfad gemessen wird, und die Fig. 6D die zeitliche Einteilung zum Erzeugen des Empfangszeit-Einteilungssignals S106 für den Fall zeigt, wenn der Messoptikpfad gemessen wird;
Fig. 7A bis 7D Zeitablaufdiagramme zum Darstellen der Signalerzeugungszeiteinteilungen für den Fall, bei dem die Distanz zwischen dem Ziel und dem Distanzmessgerät kurz ist, derart, dass die Fig. 7A eine Zeiteinteilung zum Erzeugen eines Empfangspulssignals S106 vor Angleichen der Lichtmenge zeigt, Fig. 7B eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des empfangenen Pulssignals S105 nach dem Angleichen der Lichtmenge zeigt, die Fig. 7C eine Zeiteinteilung zum Erzeugen eines Aktiv- Zustandssignals für einen Empfangssignaldetektor 6 zeigt, und die Fig. 7D eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Empfangspulssignals S106 zeigt;
Fig. 8A bis 8D Zeitablaufdiagramme zum Darstellen der Signalerzeugungszeitabläufe für den Fall, dass die Distanz zwischen dem Ziel und dem Distanzmessgerät lang ist, derart, dass die Fig. 8A eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Empfangspulssignals S105 vor dem Angleichen der Lichtmenge zeigt, die Fig. 8B eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Empfangspulssignals S105 nach Angleichen der Lichtmenge zeigt, die Fig. 8C eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Aktiv-Zustandssignals für den Empfangssignaldetektor 6 zeigt, und die Fig. 8D eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Empfangspulssignals S106 zeigt;
Fig. 9A bis 9D Zeitablaufdiagramme zum Darstellen der einzelnen Signalerzeugungszeiteinteilungen dann, wenn ein Lichtblitz in dem Fall ignoriert wird, bei dem die Distanz zwischen dem Ziel und dem Distanzmessgerät lang ist, derart, dass die Fig. 9A eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Empfangspulssignals S105 vor Angleichen der Lichtmenge zeigt, die Fig. 9B eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Empfangspulssignals S105 nach dem Angleichen der Lichtmenge zeigt, die Fig. 9C eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Aktiv- Zustandssignals für den Empfangssignaldetektor 6 zeigt, und die Fig. 9D eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Empfangspulssignals S106 zeigt;
Fig. 10 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Vormessbetriebs in dem Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 11 ein Flussdiagramm zum Erläutern eines Messbetriebs unter Verwendung eines Grenzschalters;
Fig. 12 eine Ansicht zum Darstellen einer Konfiguration eines Empfangssignalsdetektors in dem in Fig. 4 gezeigten Distanzmess;
Fig. 13A bis 13M Zeitablaufdiagramme individueller Signale dann, wenn kein Lichtblitz auftritt, derart, dass die Fig. 13A eine Zeiteinteilung zum Erzeugen eines Pulsauswahlsignals S107 zeigt, die Fig. 13B eine Zeiteinteilung zum Erzeugen eines Pulsauswahlsignals S107A zeigt, die Fig. 13C eine Zeiteinteilung zum Erzeugen eines Emissions- Befehlssignals SiO&sub2; zeigt, die Fig. 13D eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals S601 von einer UND Schaltung 66 zeigt, wie Fig. 13E eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals S602 von einer UND Schaltung 67 zeigt, die Fig. 13F eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals S602A von einem Verzögerungselement 69 zeigt, die Fig. 13 G eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals (Aktiv-Zustandssignal) S603 von einer ODER Schaltung 65 zeigt, die Fig. 13H und 13K Zeiteinteilungen zum Erzeugen des Empfangspulssignals S105 zeigen, die Fig. 13E eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals S604 von einem Komponente 62 zeigt, die Fig. 13J eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals S605 und einer Latch-Schaltung 70 zeigt, die Fig. 13L eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals S105A von einem Verzögerungselement 64 zeigt, und die Fig. 13M eine Zeiteinteilung zum Ausgeben eines Signals S106 vom einem Komponente zeigt;
Fig. 14 ein Flussdiagramm für eine spezifischere Erläuterung des Messbetriebs, der in dem in Fig. 10 gezeigten Flussdiagramm gezeigt ist;
Fig. 15 ein Flussdiagramm für eine spezifischere Erläuterung des Messbetriebs, der in dem in Fig. 11 gezeigten Flussdiagramm gezeigt ist; und
Fig. 16A bis 16M Zeitablaufdiagramme individueller Signale dann, wenn ein Lichtblitz auftritt, derart, dass die Fig. 16A eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Pulsauswahlsignals S107 zeigt, die Fig. 16B eine Zeiteinteilung zum Erzeugen des Pulsauswahlsignals S107A zeigt, die Fig. 16C eine Zeiteinteilung zum Erzeugend es Emissionsbefehlssignals SiO&sub2; zeigt, die Fig. 16D eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals S601 von der UND Schaltung 66 zeigt, die Fig. 16E eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals S602 von der UND Schaltung 67 zeigt, die Fig. 16F eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals S602A von dem Verzögerungselement 69 zeigt, die Fig. 16 G eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals (Aktiv-Zustandssignals) S603 von der ODER Schaltung 65 zeigt, die Fig. 16H und 16K Zeiteinteilungen zum Erzeugen des Empfanspulssignals 8105 zeigen, die Fig. 16I eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals S604 von dem Komponente 62 zeigt, die Fig. 16J eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals S605 von der Latch-Schaltung 70 zeigt, die Fig. 16L eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals S105A von dem Verzögerungselement 64 zeigt, und die Fig. 16M eine Zeiteinteilung zum Ausgeben des Signals S106 von dem Komparator 61 zeigt.

Beste Modi zum Ausführen der Erfindung

Nachfolgend wird das Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, unter Bezug auf die Fig. 1 bis 5, 6A bis 6D, 7A bis 7D, 8A bis 8D, 9A bis 9D, 10 bis 12, 13A bis 13M 14 und 15, und 16A bis 16M. In der Zeichnung erfolgt ein Bezug auf die Teile, die identisch zueinander sind, mit Bezugszeichen oder Ziffern, die identisch zueinander sind, ohne dass deren überlappende Erläuterungen wiederholt werden.
Die Fig. 1 zeigt eine Konzeptionsansicht zum Erläutern eines Messverfahrens. Zunächst wird zum Ausführen der Messung ein Überwachungsinstrument mit einem Distanzmessapparat TS, angebracht an einem Dreifuß bzw. Stativ TP, an einer horizontalen Grundoberfläche HL platziert. Ist die Grundoberfläche HL nicht horizontal, so wird eine nicht gezeigte Angleichschraube so gedreht, dass die zentrale Vertikalachse des Distanzmessgeräts TS orthogonal zu der Horizontalebene wird. Ein derartiger Angleichschraubmechanismus ist beispielsweise in U.S.P Nr. 4,113, 381 offenbart. Das Überwachungsinstrument misst eine Horizontaldistanz HD zu einem zu messenden Punkt P, der auf dem halben Weg auf einem Berg MTN angeordnet ist.
Das Distanzmessgerät TS ist eine sogenannte Totalstation mit einer Präzisions-Theodolit- oder Transitfunktion. Das Gerät TS ist an dem Stativ TP so montiert, dass es um die Vertikalrichtung im Hinblick auf die Bodenoberfläche drehbar ist, und es hat eine Teleskopeinheit TSU, die um die Horizontalrichtung im Hinblick auf die Bodenoberfläche drehbar ist. Deren Drehwinkel werden durch einen Drehcodierer gemessen, wie in dem oben erwähnten U.S.P. Nr. 4,113,381 offenbart.
Die Teleskopeinheit TSU emittiert Messpulslicht. Von dem Pulslicht tritt die Komponente, die bei dem zu messenden Punkt P reflektiert wird, in die Teleskopeinheit TSU ein; Dann wird gemäß der Zeitperiode 2T zwischen dem Zeitpunkt, zu dem Pulslicht emittiert wird, und dem Zeitpunkt, zu dem dessen Reflexionsstrahl (reflektierte Komponente) empfangen wird, und gemäß der Lichtgeschwindigkeit c, die Distanz L von der Teleskopeinheit TSU zu dem zu messenden Punkt P gemessen. Die Horizontaldistanz HD lässt sich anhand des Winkels VA, gebildet zwischen der optischen Achse der Teleskopeinheit TSU und einer Horizontallinie (Bodenoberfläche) und der Distanz L berechnen, und er wird durch eine elektronische Schaltung EC in dem Gerät TS (siehe Fig. 4) erhalten. Insbesondere dann, wenn die später beschriebene Korrektur nicht in der Teleskopeinheit TSU ausgeführt wird, sind die Distanzen L und HD
L = c · T
HD = L · cosVA
Hier kann ein Prisma zum Reflektieren des emittierten Messpulslichts bei dem zu messenden Punkt P angeordnet sein.
Der Horizontaldrehwinkel HA und der Vertikaldrehwinkel VA, gemessen durch den Drehcodierer des Distanzmessgeräts TS, und die Horizontaldistanz HD, erhalten durch den Arithmetikcontroller, werden bei der Anzeige DSP des Distanzmessgeräts TS angezeigt.
Die Fig. 2 zeigt eine Perspektivansicht zum Darstellen des Äußeren des Distanzmessgeräts. In einem Haltegehäuse HSG' mit im wesentlichen U-artiger Form sind eine Batterie und die elektronische Schaltung EC angeordnet. Die Teleskopeinheit TSU mit einer Objektivlinse 305 an ihrer Vorderfläche enthält ein drehbares Gehäuse HSG, während ein Collimator ST an der oberen Fläche des Gehäuses HSG angeordnet ist. Außerhalb des U-förmigen Gehäuses HSG' sind Angleichschrauben S. S' angeordnet, die zum Ändern der Haltung des Gehäuses HSG' verwendet werden. Das Drehgehäuse HSG ist zwischen den einander gegenüberliegenden Außenoberflächen des U-förmigen Gehäuses HSG' angeordnet, und es ist drehbar hierzwischen gehalten. An dem oberen Endabschnitt des U-förmigen Gehäuses HSG' ist ein Griff HAND angebracht. Die Anzeige DSP ist bei dem nächstgelegenen Endabschnitt des U-förmigen Gehäuses HSG' angeordnet.
Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht zum Darstellen der Anzeige DSP. Die Anzeige DSP ist durch ein Flüssigkristall DSP1 und einen Betriebstastaturabschnitt KB gebildet. Die Anzeige DSP ist elektrisch mit der elektronischen Schaltung EC in dem U- artigen Gehäuse HSG' verbunden, und sie zeigt bei ihrer Flüssigkristalleinheit DSP1 den oben erwähnten Horizontaldrehwinkel HA, den Vertikaldrehwinkel VA, die Horizontaldistanz HD, die verbleibende Batterieenergie, und dergleichen, an. Der Tastaturabschnitt KB hat einen Energieschalter bzw. eine Energietaste zum Anschalten der Energie, Funktionsauswahltasten zum Auswählen des Starts einer Distanzmessung und des Starts einer Winkelmessung, eine Enter-Taste zum Bestimmen der ausgewählten Funktion und eine Abbrechtaste zum Abbrechen zahlreicher Befehle. Der Betreiber drückt diese Tasten, wenn erforderlich.
Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild zum Darstellen einer Konfiguration des Distanzmessgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird ein Grundmessbetrieb erläutert. Ein Arithmetikcontroller 1 ist beispielsweise durch eine CPU gebildet, sowie dessen Peripherieschaltungen und dergleichen, und er bewirkt die Ausgabe eines Messbefehlssignals S101 zu einem Signalprozessor 2. Der Signalprozessor 2 ist durch einen Zähler und dergleichen gebildet. In Ansprechen auf das Messbefehlssignal S101 bewirkt der Signalprozessor 2 die Ausgabe eines Emissionsbefehlssignals SiO&sub2; und einen Emitter 3, und er startet das Zählen der Zeit. Das Emissisonsbefehlssignal SiO&sub2; wird auch an einen Empfangssignaldetektor 6 ausgegeben. Bei Empfang des Emissionsbefehlssignals SiO&sub2; bewirkt der Empfangssignaldetektor 6 einen hierin enthaltenen Komparator zum Annahmen eines Signaldetektierzustands (aktiver Zustand).
Der Emitter 3 ist durch eine Halbleiterlaser-Treiberschaltung 31 gebildet, sowie einen Halbleiterlaser 32 als Lichtquelle, und ein Emissionsoptiksystem 33. Das Emissionsoptiksystem 33 bewirkt das selektive Einführen von Pulslicht 103 in einen Messoptikpfad als Messpulslicht 101, gerichtet zu einem Ziel; oder in einen Referenzoptikpfad als Referenzpulslicht 111, wodurch das Pulslicht in jeden Optikpfad übertragen wird.
Das durch das Ziel reflektierte Pulslicht 110a (reflektierter Strahl) in dem Messpulslicht, emittiert in dem Messoptikpfad von dem Emissionsoptiksystem 33, oder das Referenzpulslicht. 111, ausgebreitet über den Referenzoptikpfad, wird durch einen Empfänger 4 empfangen. Der Empfänger 4 ist gebildet durch ein Lichtempfangsoptiksystem 41, eine APD (avalanche photodiode bzw. Lawinen-Photodiode) 42, die eine hochsensitive Lichtempfangseinrichtung darstellt, und eine APD-Treiberschaltung 43. Das über das Lichtempfangs- Optiksystem 41 übertragene Pulslicht 104 (Referenzpulslicht 111 oder reflektierter Strahl 110a des Messpulslichts 110) wird photoelektrisch durch die APD 42 in ein APD- Ausgabesignal S109 umgesetzt, und dieses wird zu einem Empfangssignalverstärker 5 ausgegeben.
Das APD Ausgangssignal S109 wird durch den Empfangssignalverstärker 5 empfangen, und - als Empfangspulssignal S105 mit einer Pulshöhe gemäß der Größe des APD-Ausgangssignals S109 - zu einem Empfangssignaldetektor 6 ausgegeben. Bei Empfang eines Empfangspulssignals S105, das nicht kleiner als ein vorgegebener Schwellwertpegel TL ist, generiert der Empfangssignaldetektor 6 anhand des Empfangspulssignals S105 ein Empfangszeitablaufsignal S106 zum Terminieren des Zeitmessvorgangs, und er gibt das derart erzeugte Signal an den Signalprozessor 2 aus.
Der Arithmetikcontroller 1 bewirkt die Ausgabe eines Pulsauswahlsignals S107 zum Empfangssignaldetektor 6, und er weist an, ob die Aktivierung des Komparators in dem Empfangssignaldetektor 6 zu verzögern ist oder nicht. Insbesondere dann, wenn das Pulsauswahlsignal S107 bei seinem Hochpegel "H" vorliegt, wird die Aktivierung nicht verzögert, wodurch der Empfangssignaldetektor 6 einen aktiven Zustand in demselben Moment einnimmt, zu dem das Emissionsanweisungssignal SiO&sub2; ausgegeben wird. Im Gegensatz hierzu wird dann, wenn das Pulsauswahlsignal S107 bei seinem niedrigen Pegel "L" liegt, die Aktivierung des Komparators um eine vorgegebene Zeitperiode verzögert, wodurch das Pulsauswahlsignal S107 den hohen Pegel "H" annimmt, nachdem eine vorgegebene Zeitperiode nach der Ausgabe des Emissionsanweisungssignals SiO&sub2; verstrichen ist.
Bei Empfang des Empfangszeitablaufsignals S106 terminiert der Signalprozessor 2 den Zeitmessvorgang, und er erfasst die Zeitdaten, die sich von dem Emissionsanweisungssignal SiO&sub2; zu dem Empfangszeitablaufsignal S106 erstrecken. Die derart erhaltenen Zeitdaten werden zu dem Arithmetikcontroller 1 als ein Signal S112 übertragen, und sie werden unter Bezug auf die Lichtgeschwindigkeit in Distanzdaten umgesetzt. Hier betrifft die Zeit, zu der das Pulslicht (Messpulslicht 110 oder Referenzpulslicht 111) emittiert wird, den Ausgabezeitpunkt für das Emissionsanweisungssignal SiO&sub2;, während die Zeit, zu der das Pulslicht (Messpulslicht 110 oder Referenzpulslicht 111) empfangen wird, den Eingabezeitpunkt für das Empfangszeiteinteilsignal S106 betrifft.
Weiterhin ist ein Grenzschalter 330 vorgesehen, zum Detektieren, ob das Ziel weiter als ein vorgegebener Wert vorliegt oder nicht. Insbesondere dann, wenn eine später beschriebene Fokussierlinse 306 zu der weiter beabstandeten Seite (zu der Objektivlinse 305) bewegt wird, um eine Fokussierung auf ein Ziel zu erzielen, das weiter als ein vorgegebener Wert entfernt vorliegt, detektiert der Grenzschalter 330, dass die Fokussierlinse 306 weiter entfernt als ein vorgegebener Wert vorliegt, und sie bewirkt die Ausgabe eines Detektionssignals S108 zum dem Arithmetikcontroller 1.
Die Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild zum Darstellen einer Konfiguration eines Optiksystems in dem Distanzmessgerät gemäß der vorliegenden Erfindung, Das von dem Halbleiterlaser 32 als Lichtquelle emittierte Pulslicht wird in einem Patienten Lichtfluss durch eine Collimatorlinse 310 umgesetzt, und es wird dann bewirkt, dass es bei einem Prisma 303 vorliegt. Das Prisma 303 hat beispielsweise ein Verhältnis der spezifischen Durchlässigkeit T im Hinblick auf das Reflexionsvermögen R von T/R = 1/99 wodurch das zu dem Referenzoptikpfad 350 übertragene Pulslicht in großem Umfang gedämpft wird.
Es wird nun der Fall beschrieben, wo der Referenzoptikpfad durch den Arithmetikcontroller 1 (siehe Fig. 4) ausgewählt ist. Der Arithmetikcontroller 1 setzt einen Referenzoptikpfad-Öffnungszustand und einen Messoptikpfad- Schließzustand mittels einem Optikpfad-Schaltverschluss 321 (angezeigt durch eine durchgezogene Linie in Fig. 5), der eine Optikpfad-Auswahlvorrichtung (einen Schaltmechanismus) bildet.
Das über das Prisma 302 übertragene Pulslicht wird durch einen Spiegel 312 reflektiert. Das reflektierte Pulslicht wird zu einem vorgegebenen Pegel durch ein Filter 313 gedämpft, das bereits zum Zeitpunkt des Zusammenbaus und des Angleichens festgelegt ist, und hierdurch übertragen. Das über das Filter 313 übertragene Pulslicht wird dann über ein Lichtmengenangleichfilter 314 übertragen. Üblicherweise wird die Lichtmenge für den Referenzoptikpfad nicht gedämpft. Das Lichtmengen-Angleichfilter 314 ist so festgelegt, dass es den Signalpegel des Referenzoptikpfads lediglich dann reduziert, wenn der Signalpegel des Messoptikpfads kleiner ist als derjenige des Referenzoptikpfads.
Hiernach wird das über das Lichtmengen-Angleichfilter 314 übertragene Pulslicht durch einen Spiegel 315 reflektiert. Das derart reflektierte Pulslicht wird über den Optikpfad- Schaltverschluss 321 übertragen, festgelegt zu dem Referenzoptikpfad-Öffnungszustand, wodurch es bei einem Prisma 310 vorliegt. Dieses Prisma 310 hat eine Charakteristik äquivalent zu derjenigen des Prismas 312. Das über das Prisma 310 übertragene Pulslicht wird bei der APD 42 vorliegend ausgebildet, die eine Lichtempfangseinrichtung ist, und zwar mittels einer Collimatorlinse 311.
Der lediglich in dem Gerät verlaufende Referenzoptikpfad ist für den Zweck der Korrektur der Schwankung der Verzögerungszeit installiert, und zwar bewirkt durch Veränderungen im Hinblick auf die Temperatur des Empfangssignaldetektors 6 und dergleichen, zum Verbessern der Genauigkeit der Messung, und ein weiterer Zweck ist eine Ausbildung des Referenzpunkts der Distanzmessung - sofern festgelegt auf einen Messpunkt des Geräts - derart, dass er mit dem mechanischen Mittenpunkt übereinstimmt, der auf einer Lotlinie positioniert ist, die diesen Messpunkt passiert.
Es wird der Fall beschrieben, bei dem der Messoptikpfad durch den Arithmetikcontroller 1 ausgewählt wird. Der Arithmetikcontroller 1 setzt einen Messoptikpfad- Öffnungszustand und einen Referenzoptikpfad-Schließzustand mittels einem Optikpfad-Schaltverschluss 321a (angezeigt durch eine strichlierte Linie in Fig. 5), der eine Optikpfad- Auswahlvorrichtung (enen Schaltmechanismus) bildet.
Das durch das Prisma 302 reflektierte Pulslicht wird über eine Collimatorlinse 303 übertragen, und es wird dann in einen dichroitischen Spiegel 304 reflektiert. Der dichroitische Spiegel 304 hat eine solche Charakteristik, dass er Infrarotlicht reflektiert und sichtbares Licht hierdurch überträgt. Das durch den dichroitischen Spiegel 304 reflektierte Pulslicht 351 (Messpulslicht 110) wird über die Objektivlinse 305 übertragen, wodurch es zu dem Ziel emittiert wird.
Der reflektierte Strahl 352 (reflektierter Strahl 110a des Messpulslichts 110) wird durch die Objektivlinse 305 gesammelt. Das durch die Objektivlinse 305 gesammelte Pulslicht (reflektierter Strahl 352) wird über die Fokussierlinse 306 übertragen, und es wird durch einen dichroitischen Spiegel 307 reflektiert, wodurch es bei einer Lichtleitfaser 308 vorliegt. Hier bezeichnet 308a die Eintrittsendfläche der Lichtleitfaser 308.
Das über die Lichtleitfaser 308 ausgebreitete Pulslicht wird in einem parallelen Lichtstrom durch eine Collimatorlinse 309 umgesetzt, und es wird gemäß einem vorgegebenen Umfang über das Lichtmengen-Angleichfilter 314 gedämpft, getrieben durch einen Lichtmengen-Angleichfilter-Antriebsmotor 322, wodurch es bei dem Prisma 310 vorliegt. Da das Optikpfad-Schaltfilter 321a zu einem Messoptikpfad-Öffnungszustand im Zeitpunkt der Auswahl des Optikpfads gesetzt ist, liegt das durch das Prisma reflektierte Pulslicht auf der APD 42 vor, das ein Lichtempfangselement ist, mit Hilfe der Collimatorlinse 311.
Wird das oben erwähnte hoch energetische Pulslicht zu dem Messoptikpfad übertragen, so gibt es beispielsweise Licht, das durch eine Innenfläche 305a der Objektivlinse 305 so reflektiert ist, dass es bei einer Lichtleitfaser 308 vorliegt, mittels dem dichroitischen Spiegel 307. Weiterhin tritt ein nicht nötiger reflektierter Strahl bei der Eintrittsendfläche 308a der Lichtleitfaser 308 auf. Ein derartiger reflektierter Strahl ist ein Lichtblitz mit dem Ergebnis eines Fehlers bei der Messung des Messoptikpfads, wie oben erwähnt.
Der Lichtblitz und das von der Lichtleitfaser 308 ausgehend emittierte reflektierte Pulslicht 352 treten in die APD 52 als Lichtempfangseinrichtung ein, mit einer Zeitdifferenz proportional zu der Distanz der Objektivlinse 305 oder der Distanz zu dem Ziel im Hinblick auf das Messpulslicht 351, das in dem Messoptikpfad emittiert wird.
Vor dem Start der Messung wird die Fokussierlinse 306 entlang der Richtungen von D in der Zeichnung bewegt, während das Ziel über ein Parallel-Optiksystem mit einem Auge 319 des Messapparats beobachtet wird, wodurch das Ziel in den Brennpunkt gebracht wird. Das Collimations-Optiksystem ist gebildet durch ein Okular 318, einer Zielmarke (Mattscheibe) 317, einem Bildumkehrprisma (Porro-Prisma), die Fokussierlinse, anallaktische Linse 306 und die Objektivlinse 305. Der Grenzschalter 330 detektiert, ob das Ziel bei einer Position weiter entfernt als ein vorgegebener Wert platziert ist oder nicht, durch Detektieren der Bewegung der Fokussierlinse 306 zu der Seite weiter entfernt als eine vorgegebene Position (der Objektivlinse 305).
Die Fig. 6A und 6D zeigen Ansichten zum Erläutern eines Distanzmessverfahrens unter Verwendung von Pulslicht. Die Fig. 6A und 6B zeigen eine Beziehung zwischen dem Emissions- Anweisungssignal SiO&sub2; und dem Empfangszeitablaufsignal S106 in dem Fall, in dem das Referenzpulslicht 111 über den Referenz-Optikpfad ausgebreitet wird. Die Fig. 6C und 6D zeigen eine Beziehung zwischen dem Emissionsanweisungssignal SiO&sub2; und dem Empfangszeitablaufsignal S106 in dem Fall, in dem das Messpulslicht 110 über den Messoptikpfad ausgebreitet wird.
Der Referenzoptikpfad ist in dem Gerät angeordnet. Das Referenzpulslicht 111 wird von dem in Fig. 4 gezeigten Stahler 3 emittiert, und es erreicht den Empfänger 4 mittels dem Referenzoptikpfad. Wie oben erwähnt, misst der Signalprozessor 2 die Zeitperiode zwischen dem Emissionsanweisungssignal SiO&sub2;, gezeigt in Fig. 6A, und dem Empfangszeitablaufsignal S106 (gezeigt in Fig. 6B), und der Arithmetikcontroller 1 bestimmt anhand der derart gemessen Zeitperiode und der Lichtgeschwindigkeit eine Messlänge Lref (optische Pfadlänge) des Referenzoptikpfads.
Andererseits emittiert der Strahler 3 Messpulslicht 110 in dem Messoptikpfad zu dem Ziel, und der durch das Ziel reflektierte Strahl 110a erreicht dem Empfänger 4. Hiernach wird anhand des Emissionsanweisungssignals SiO&sub2;, gezeigt in Fig. 6C, und dem Empfangszeitablaufsignal S106, gezeigt in Fig. 6D, in einer Weise ähnlich zu der oben erwähnten, eine gemessene Länge LS (optische Pfadlänge) des Messoptikpfads bestimmt. Anschließend wird auf der Grundlage der Differenz zwischen der Messlänge Ls und der Messlänge Lref die Distanz von dem Gerät zu dem Ziel bestimmt.
Allgemein weist die Elektronikschaltung eine Verzögerungscharakteristik in Abhängigkeit von einer Temperatur und dergleichen auf. Demnach wird die Messlänge Lref es Referenzoptikpfads mit einer bekannten Länge von der Messlänge Ls des Messoptikpfads subtrahiert, wodurch der Fehler der Verzögerung aufgrund der Temperatur und dergleichen gelöscht wird.
Bei der Zeitmessung in dem Messoptikpfad erfolgt die Messung der Zeitperiode zwischen dem Emissionsanweisungssignal SiO&sub2;, gezeigt in Fig. 6C, und dem Empfangszeitablaufsignal S106, gezeigt in Fig. 6D, was anzeigt, dass der Empfangssignaldetektor 6 ein Pulssignal empfangen hat, das nicht kleiner als ein Schwellwert ist.
Zwischenzeitlich wird dann, wenn ein Lichtblitz an der Lichtempfangseinrichtung 42 als relativ starkes Pulslicht vorliegt, das Empfangszeitablaufsignal S106, angezeigt durch die strichlierte Linie in Fig. 6D, durch den Lichtblitz erzeugt, wodurch eine fehlerhaft gemessene Länge LS bestimmt wird.
Weiterhin hat das durch den Lichtblitz bewirkte Pulssignal nicht immer eine Größe, die so hoch wie der Schwellwertpegel ist, der durch den Empfangssignaldetektor 6 detektiert wird. Demnach wird vor der Distanzmessung die Lichtmengenangleichung bewirkt, damit die Empfangslichtmenge des Refelexionsstrahls 110a, ausgebreitet über den Messoptikpfad, und die Empfangslichtmenge für das Referenzpulslicht 111, ausgebreitet über den Referenzoptikpfad, äquivalente Pegel zueinander aufweisen. In dem Fall, in dem die Lichtemenge des reflektierten Strahls 110a aufgrund der Tatsache klein ist, dass die Distanz von dem Gerät zu dem Ziel groß ist, usw., wird der reflektierte Strahl 110a selbst dann nicht gedämpft, wenn die Lichtmengenangleichung bewirkt wird. Als Konsequenz wird ein Lichtblitz nicht gedämpft, wodurch erlaubt wird, dass der Empfangslichtdetektor 6 das Pulssignal detektiert, das durch den Lichtblitz bewirkt wird.
Im Gegensatz hierzu wird in dem Fall, in dem die Lichtmenge des Reflexionsstrahls 110a aufgrund der Tatsache groß ist, dass die Distanz von dem Gerät zu dem Ziel klein ist usw., der Reflexionsstrahl 110a durch die Lichtmengenangleichung gedämpft. Hier kann der Lichtblitz ähnlich gedämpft werden, wodurch der Empfangsignaldetektor 6 fehlerhafter Weise das durch den Lichtblitz bewirkte Pulssignal nicht detektiert.
Hier wird die Lichtmengenangleichung vor der Distanzmessung bewirkt, da die Verzögerungscharakteristik der elektronischen Schaltung sich allgemein in Abhängigkeit von der Energie des hier zugeführten Signals unterscheidet. Das Lichtmengen- Angleichfilter 314 bewirkt die Lichtmengenangleichung derart, dass das mittels dem Referenzoptikpfad empfangene Referenzpulslicht 111 und der reflektierte Strahl 110a des Messpulslichts 110, empfangen über den Messoptikpfad, im Hinblick auf die Energie gleich sind.
Bei dem üblichen oben erwähnten Beispiel ist die Struktur des Optiksystems zum Eliminieren des Lichtblitzes selbst verbessert. Im Ergebnis verringert sich jedoch die Empfangslichtmenge, wodurch ein Fehler beim Erhöhen der messbaren Distanz auftritt.
Demnach wird bei dieser Ausführungsform der Fehler beim Messen aufgrund des Lichtblitzes durch Signalverarbeitung überwunden. Insbesondere wird eine Pulslichtquelle mit der Fähigkeit zum Ausgeben einer großen Spitzenenergie eingesetzt, so dass ein Erhöhen des messbaren Bereichs zugelassen und eine Verbesserung der Nichtprisma- Messfähigkeit erzielt wird. Andererseits sind Einflüsse des sich ergebenden Lichtblitzes, die einen großen Fehler bei der Messung bewirken können, eliminiert, wie nachfolgend erläutert. Hier wird dann, wenn das Referenzpulslicht 111 von dem Sender 3 übereinstimmend bei dem Empfänger 4 mittels dem Referenzoptikpfad ausgebildet wird, kein Lichtblitz durch die Reflexion von der Objektivlinse 305 oder dergleichen bewirkt.
In dem Fall, in dem das Messpulslicht 110 von dem Sender 3 über den Messoptikpfad ausgebreitet wird und dann der hieraus resultierende Reflexionsstrahl 110a - vorliegend bei dem Empfänger 4 - mittels dem Messoptikpfad ausgebildet wird, der Lichtblitz aufgrund der Reflexion von der Objektivlinse 305 oder dergleichen ebenso bei dem Empfänger 4 empfangen. Nachfolgend werden die Einflüsse des Lichtblitzes in zwei Fällen erläutert, d. h. den Fällen, wo das Ziel jeweils nahe und fern liegt.

Fall mit kurzer Distanz zwischen Gerät und Ziel (Fall 1)

In dem Fall 1 ist die Lichtmenge des Reflexionsstrahls 110a, empfangen nach der Ausbreitung über den Messoptikpfad, größer als die Lichtmenge des Referenzpulslichts 111, empfangen nach der Ausbreitung über den Referenzoptikpfad. Es entspricht dem Fall, wo das Ziel relativ nahe liegt.
In diesem Fall dämpft zum Abstimmen der Lichtmenge des Reflexionsstrahls 110a, empfangen nach der Ausbreitung über dem Messoptikpfad, zu der Lichtmenge des Referenzpulslichts 110, empfangen nach der Ausbreitung über den Referenzoptikpfad, das Lichtmengen-Angleichfilter 314 die Lichtmenge des Reflextionsstrahls 110a. Zur selben Zeit wird der Lichtblitz gedämpft, wodurch das Pulssignal, bedingt durch den Lichtblitz, zu einem Pegel unterdrückt wird, der nicht durch den Empfangssignaldetektor 6 detektiert wird.
Die Fig. 7A bis 7D zeigen Zeitablaufdiagramme zum Darstellen der Zeitabläufe zum Erzeugen der Signale in dem Fall, wo die Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel kurz ist. Die Fig. 7A zeigt einen Zeitablauf zum Erzeugen eines Empfangspulssignals S105 vor der Lichtmengen-Angleichung. Da das Ziel nahe liegt, hat das Reflexionspulssignal S81, bewirkt durch den Reflextionsstrahl von dem Ziel, einen Spitzenpegel höher als das Lichtblitzpulssignal S80 bewirkt durch einen Lichtblitz, und beide Signale S80 und S81 übersteigen den Schwellwertpegel TL.
Die Fig. 7B zeigt das Empfangspulssignal S105 nach der Lichtmengen-Angleichung. Die Lichtmengen-Angleichung wird so bewirkt, dass die Lichtmenge des Reflexionspulslichts 110a von dem Ziel gemäß dem maximalen Spitzenpegel des Empfangspulssignals S105 der Lichtmenge des Referenzpulslichts 111 gleicht, ausgebreitet über den Referenzoptikpfad. Zusätzlich wird das Referenzpulslicht 111 durch das Filter so gedämpft, dass sie ungefähr gleich ist zu der Lichtmenge des Reflexionspulslichts von dem Ziel, angeordnet bei einer weiten Distanz. Als Konsequenz wird das Reflexionspulssignal S81 zu dem Pegel des Reflexionspulslichts S83 nach Fig. 7B unterdrückt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Lichtblitzpulssignal S80 ähnlich zu dem Pegel des Lichtblitzpulssignals S82 unterdrückt, und sein Spitzenpegel übersteigt nicht den Schwellwertpegel TL.
Die Fig. 7C zeigt ein Aktivzustandssignal zum Anzeigen, ob der Empfangssignaldetektor 6 in einem aktiven Zustand vorliegt oder nicht. Wie unter Bezug auf die Fig. 4 erläutert, erzielt in Ansprechen auf das Emissionsanweisungssignal SiO&sub2; das Aktivzustandssignal seinen hohen Pegel "H", wodurch der Empfangssignaldetektor 6 aktiviert wird. Wird das Empfangspulssignal S105, das den Schwellwertpegel TL übersteigt, eingegeben, so erzeugt der aktivierte Empfangssignaldetektor 6 ein Empfangszeitablaufsignal S106.
In dem oben erwähnten Fall wird, obgleich das Lichtpulssignal 582 ebenso als das Empfangspulssignal S105 existiert, es wie oben erwähnt - reduziert, wodurch es nicht den oben erwähnten Schwellwertpegel TL erreicht. Demnach wird, wie in Fig. 7D gezeigt, das Empfangszeitablaufsignal S106 lediglich in Ansprechen auf das Reflexionspulssignal S83 erzeugt.
Demnach stimmt die durch den Arithmetikcontroller 1 berechnete Distanz mit der Distanz zu dem Ziel überein. Obgleich ein Lichtblitz empfangen wird, gibt es keinen Fehler bei der Distanzmessung, wie sie durch den Lichtblitz erzeugt wird.

Fall mit langer Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel (Fall 2)

In dem Fall 2 ist die Lichtmenge des Reflextionsstrahls 110a, empfangen nach der Ausbreitung über den Messoptikpfad, gleich oder kleiner als die Lichtmenge des Reflexionspulslichts 111, empfangen nach der Ausbreitung über den Referenzoptikpfad. Insbesondere entspricht er dem Fall, bei dem das Ziel fern ist. In diesem Fall wird selbst dann, wenn die Lichtmengen- Angleichvorrichtung bewirkt, dass die Lichtmenge des Reflextionsstrahls 110a mit der Lichtmenge des Reflexionspulslichts 111 übereinstimmt, das durch einen Lichtblitz bewirkte Pulslicht durch den Empfangssignaldetektor 6 detektiert.
Die Fig. 8A bis 8D zeigen Zeitablaufdiagramme zum Darstellen der Zeitabläufe zum Erzeugen von Signalen in dem Fall, in dem die Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel lang ist. Wie Fig. 7A zeigt Fig. 8A das Empfangspulssignal S105 vor der Lichtmengen-Angleichung. Da das Ziel fern ist, hat das reflektierte Pulssignal von dem Ziel einen niedrigen Signalpegel, der ungefähr derselbe ist wie derjenige des Lichtblitz-Pulssignals S85.
Die Fig. 8B zeigt das Empfangspulssignal S105 nach der Lichtmengen-Angleichung. Das Reflexionspulssignal S86 nach Fig. 8A liegt ursprünglich bei einem niedrigen Pegel, der nahe bei dem Pegel des Empfangspulssignals von dem Referenzoptikpfad mit dem Prisma 302 zum Dämpfen des Pulslichts von dem Halbleiterlaser 32 und dem Filter 313 liegt. Demnach wird die Empfangslichtmenge lediglich geringfügig bei der Lichtmengen-Angleichung reguliert. Als Konsequenz ändert sich die Größe des Lichtblitz-Pulssignals 587 kaum, so dass sie bei einem Pegel verbleibt, der ungefähr dasselbe ist wie derjenige des Reflexionspulssignals S88.
Die Fig. 8D zeigt das Empfangszeitablaufsignal S106. In diesem Fall erzeugt aufgrund der Tatsache, dass das Lichtblitz-Pulssignal S87 eine Größe aufweist, die ungefähr dieselbe ist wie diejenige des Reflexionspulssignals S88, das Empfangszeitablaufsignal S106 auch ein Empfangszeitablaufsignal S89 mit der Zeiteinteilung des Lichtblitz-Pulssignals S87. Die Fig. 8E zeigt einen aktiven Zustand des Empfangspulssignaldetektors 6.
Der Arithmetikcontroller 1 bewirkt eine Zeitmessung gemäß dem Empfangszeitablaufsignal S89, das anfänglich detektiert wird. Im Ergebnis gleicht die für den Messoptikpfad gemessene Zeit im wesentlichen der für den Referenzoptikpfad gemessenen Zeit, wodurch der auf der Grundlage der derart gemessenen Zeit berechnete Messlängenwert L eine sehr kurze Länge wird, d. h. weniger als 1 m. Dies resultiert aus der Tatsache, dass ein Lichtblitz in der Objektivlinse oder dergleichen in dem Gerät erzeugt wird, während die optische Pfadlänge in dem Gerät weniger als 1 m im allgemeinen ist. Die Messlänge von 1 m wird als Referenzwert in Bezug genommen.
Demnach verzögert gemäß dieser Ausführungsform in dem Fall, wo der Messlängen-Wertpegel L weniger als der Referenzwert von 1 m als Ergebnis der Berechnung wird, oder in dem Fall, wo die Messzeit nicht größer als ein Wert ist, bei dem der Messlängenwert L 1 m beträgt, der Arithmetikcontroller 1 während einer vorgegebenen Zeitperiode die zeitliche Einteilung zum Aktivieren des Empfangssignaldetektors 6.
Bei einer anderen Ausführungsform verzögert dann, wenn der Grenzschalter 330 detektiert, dass das Ziel, auf das durch das Fokussieroptiksystem zu fokussieren ist, weiter entfernt als ein vorgegebener Wert vorliegt, der Arithmetikcontroller 1 während einer vorgegebenen Zeitperiode die zeitliche Einteilung zum Aktivieren des Empfangssignaldetektors 6.
Die Fig. 9A bis 9D zeigen Zeitablaufdiagramme für den Fall, wenn die zeitliche Einteilung zum Aktivieren des Empfangssignaldetektors 6 durch einen vorgegebenen Term T1 in dem Fall verzögert ist, bei dem die Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel lang ist. Insbesondere handelt es sich um eine Ausführungsform, bei der das Empfangszeiteinteilungssignal, erzeugt durch einen Lichtblitz, ignoriert wird.
Die Fig. 9A und 9B sind ähnlich zu den Fig. 8A und 8B. Es existiert in Fig. 9B ein Lichtblitzpulssignal S97, das nicht gedämpft wird. Das Aktivzustandssignal für den Empfangssignaldetektor 6 in Fig. 9C wird zu seinem hohen Pegel "H" mit einer Verzögerung gemäß dem vorgegebenen Term t1 festgelegt. Als Ergebnis würde das Empfangszeiteinteilungssignal S106 nicht in Ansprechen auf das Lichtblitzpulssignal S97 erzeugt. Das Empfangszeiteinteilungssignal S106 wird als Pulssignal S99 lediglich bei der zeitlichen Einteilung zum Erzeugen eines Reflexionspulssignals S98 auf der Grundlage eines von dem Ziel reflektierten Strahls erzeugt.
Nachfolgend werden die Distanzmessbetriebsschritte gemäß den Ausführungsformen (Distanzmessverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung) unter Bezug auf die Flussdiagramme erläutert. Die Fig. 10 zeigt ein schematisches Flussdiagramm in dem Fall, in dem beurteilt wird, ob Signale aufgrund eines Lichtblitzes zu ignorieren sind oder nicht, und zwar auf der Grundlage des Messlängenwerts, der bei einer Vormessung mit einem vorläufigen Distanzmessbetrieb erhalten wird.
Wird die Messung gestartet, so wird der Referenzoptikpfad anfänglich gemessen (Schritt ST210). Als eine Konsequenz wird die Optikpfadlänge Lref des Referenzoptikpfads bestimmt. Lref ist üblicherweise weniger als 1 m.
Dann wird der Optikpfad zu einem Messoptikpfad geschaltet, wodurch die Vormessung für eine vorläufige Messung der optischen Pfadlänge des Messoptikpfads bewirkt wird (Schritt- ST220). Dann wird in Abhängigkeit davon, ob die resultierende Messlänge L beispielsweise kürzer als 1 m ist oder nicht, beurteilt, ob ein Lichtblitz zu ignorieren ist oder nicht (Schritt ST230). Ist der durch die Vormessung bestimmte Messlängenwert L kleiner als 1 m, so wird das durch den Lichtblitz bewirkte Signal ignoriert (Schritt ST240). Ist der Messlängenwert L 1 m oder länger, so wird die Verarbeitung des Schritts ST240 nicht ausgeführt. Das durch den Lichtblitz bewirkte Signal wird durch Verzögern des Aktivzustandssignals des Empfangssignaldetektors 6 während t1 verzögert, wie oben erwähnt.
Nachdem beurteilt ist, ob das Signal bedingt durch den Lichtblitz, ignoriert wird oder nicht, wird ein Hauptmessbetrieb für den Messoptikpfad ausgeführt (Schritt ST250). Als Konsequenz hiervon wird in dem Hauptmessbetrieb selbst bei Existieren eines Lichtblitzes das durch den Lichtblitz bewirkte Signal ignoriert, wodurch die Messung auf der Grundlage des Reflexionspulslichts 110a von dem Ziel bewirkt wird.
Die Fig. 11 zeigt ein schematisches Flussdiagramm in dem Fall, in dem beurteilt wird, ob das Ziel weit oder nahe vorliegt, mittels dem Grenzschalter 330, und dann wird die Distanzmessung bewirkt. Der Fall ist im wesentlichen derselbe wie derjenige nach Fig. 10 mit der Ausnahme, dass die später beschriebenen Parallelrichtung bewirkt wird (Schritt ST270), und zwar vor dem Messen des Referenzoptikpfads (Schritt ST280), wodurch beurteilt wird, ob das Ziel weiter oder näher als eine vorgegebenen Position angeordnet ist. Die Parallelrichtung ist ein Betrieb zum Angleichen der Position der Brennlinse entlang dem Optikpfad, wodurch ein Bild des Ziels auf der Zielmarke 317 gebildet wird. Der Grenzschalter 330 ist nahe der Brennlinse angeordnet, wie in Fig. 5 gezeigt, und es wird beurteilt, ob das Ziel weit oder nahe liegt, und zwar auf der Grundlage der Position der Fokussierlinse (Schritt ST290).
In dem Fall, in dem das Ziel weit entfernt liegt, würde ein Lichtblitz nicht bei einer Lichtmengen-Angleichung gedämpft werden. Demnach wird das Aktivzustandssignal des Empfängssignaldetektors 6 so verzögert, dass das durch den Lichtblitz bedingte Signal ignoriert werden kann (Schritt ST300). Liegt das Ziel nahe, so wird aufgrund der Tatsache, dass bei der Lichtmengen-Angleichung ein Lichtblitz gedämpft wird, das durch den Lichtblitz bewirkte Signal nicht ignoriert. Wie im Fall der Fig. 10, wird hiernach die Länge in dem Messoptikpfad (Schritt ST310) gemessen.
Demnach wird selbst in dem Fall, in dem ein Lichtblitz nicht gedämpft wird, der Empfangssignaldetektor 6 später gedämpft als zu dem Zeitpunkt, zu dem der Lichtblitz empfangen wird. Demnach lässt sich die Distanz zu dem Ziel ohne Einfluss durch einen Lichtblitz dämpfen. Insbesondere würde kein Fehler bei dem Messlängenwert aufgrund des Lichtblitz auftreten.
Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild zum Darstellen einer Konfiguration des Empfangssignaldetektors 6 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Fig. 13A bis 13M zeigen Zeitablaufdiagramme für die Messung eines Referenzoptikpfads und eines Messoptikpfads, der frei von Einflüssen eines Lichtblitzes ist. Die Fig. 14 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern der Messbetriebsschritte für eine Vormessung gemäß dieser Ausführungsform. Unter Referenz auf diese Zeichnungen werden Messbetriebsschritte gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, frei von Einflüssen eines Blitzlichts, detaillierter erläutert.
Zunächst wird der Referenzoptikpfad ausgewählt. Dieser Betrieb entspricht den Schritten ST211 bis ST213 in dem Messflussdiagramm nach Fig. 14. Indem bei dem Schritt ST211 festgelegten Referenzoptikpfad breitet sich das Reflexionspulslicht 111 nicht über die Objektivlinse 305 aus, wodurch kein Lichtblitz auftritt. Bei Auswählen des Referenzoptikpfads setzt die CPU des Arithmetikcontrollers 1 das Pulsauswahlsignal 107 (Fig. 13A) zu seinem hohen Pegel "H" (Schritt ST212). Hier nehmen dann, wenn das Emissionsanweisungssignal SiO&sub2; (Fig. 13C) des Signalprozessors 2 zu seinem hohen Pegel "H" wird, das Ausgangssignal S601 (Fig. 13D) der UND-Schaltung 66 und hiernach das Ausgangssignal S603 (Fig. 13 G) der ODER- Schaltung 65 ihre hohen Pegel "H," an, wodurch der Komparator 62 in seinen betriebsbereiten Zustand platziert wird. Die Fig. 13A bis 13C zeigen Zeitablaufdiagramme für diese Betriebsschritte. Die Fig. 13B und 13F zeigen jeweils. Signale S107A und S602A.
Die Ausgangsgröße S603 der ODER-Schaltung 65 nach Fig. 13 G ist das Aktivzustandssignal für den Empfangssignaldetektor 6, wie oben erwähnt. Liegt das Pulsauswahlsignal S107 nach Fig. 13A bei seinem hohen Pegel "H,", so nimmt das Aktivzustandssignal S603 nach Fig. 130 seinen hohen Pegel "H" zusammen mit dem Emissions-Anweisungssignal SiO&sub2; nach Fig. 13C an.
Bei der Messung bei dem Schritt ST213 wird das Pulslicht 104 (Reflexionspulslicht 111), das nach der Ausbreitung über den Referenzoptikpfad empfangen wird, photoelektrisch durch die APD 42 umgesetzt, und das sich ergebende Signal wird in den Empfangssignalverstärker 5 zugeführt. Das von dem Empfangssignalverstärker 5 ausgegebene Empfangspulssignal S105 (Fig. 13H) wird dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 62 zugeführt. Der invertierende Eingangsanschluss des Komparators 62 wurde zu einem vorgegebenen Pegel vorab festgelegt. Dessen Zweck ist das Vermeiden eines Auftretens fehlerhafter Betriebsschritte aufgrund von Schaltungsrauschen und dergleichen.
Erfolgt die Eingabe des Empfangspulssignals S105 bei dem oben erwähnten vorgegebenen Pegel oder höher, so bewirkt der Komparator 62 eine Ausgabe eines Pulssignals S604 (Fig. 131). Bei der ansteigenden Flanke des Pulssignals S604 hält die Latch-Schaltung 70 das Pulssignal S604, und die Ausgabe S605 (Fig. 13 J) der Latch-Schaltung 70 ermöglicht einem Komparator 61, der eine Empfangszeitablauf-Bestimmungsvorrichtung bildet, den Betrieb. Das Empfangspulssignal S105 (Fig. 13K) wird dem nicht-invertierenden Eingangsanschluss des Komparators 61 zugeführt, während das Signal S105A (Fig. 13L), das dann erhalten wird, wenn ein Verzögerungselement 64 mit einer vorgegebenen Verzögerungsgröße das Empfangspulssignal S105 verzögert, dem invertierenden Eingangsanschluss zugeführt wird.
Als Konsequenz hiervon wird die Ausgangsgröße des Komparators 61 ein Pulssignal S106 (Fig. 13H), das seinen hohen Pegel "H" bei dem ansteigenden Teil des Empfangspulssignals S105 annimmt, und seinen niedrigen Pegel "L" bei dem Kreuzungspunkt zwischen dem Empfangspulssignal S105 und dem verzögerten Signal S105A, und es wird zu dem Signalprozessor 2 übertragen. Der Signalprozessor 2 detektiert die fallende .Flanke des Pulssignals S106. Als Ergebnis wird der Messwert Lref in dem Referenzoptikpfad bestimmt (Schritt ST213). Die Fig. 13H bis 13M zeigen die Zeitabläufe für die vorangehenden Betriebsschritte.
Weiterhin detektiert die CPU des Arithmetikcontrollers 1 den Spitzenpegel des Empfangspulssignals S105 mittels einer Spitzendetektionsschaltung 63 in dem Empfangssignaldetektor 6. Er ist zum Steuern des Lichtmengen-Angleichfilter- Treibermotors 322 erforderlich, der zum Treiben des Lichtmengen-Angleichfilters 314 verwendet wird.
Dann wird die Messung des Optikpfads ausgewählt. Hier wird, während das Pulsauswahlsignal S107 bei seinem hohen Pegel "H" gehalten wird, der Messoptikpfad festgelegt (Schritt ST221 ach Fig. 14). Dann wird ein Lichtmengen-Angleichbetrieb bewirkt (Schritt ST222), und es wird eine Vormessung ausgeführt (Schritt ST223 und ST224).

Fall mit kurzer Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel

In dem Fall, in dem die Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel kurz ist, ist die Lichtmenge des Reflextionsstrahls 110a von dem Ziel so groß, dass die Ausgangsgröße der Spitzendetektionsschaltung 63 bei dem Pegel des Reflextionsstrahls 110a liegt. Als Konsequenz bewegt sich das Lichtmengen-Angleichfilter 314 zu der dichteren Seite bei der Lichtmengen-Angleichung, wodurch ein Lichtblitz zusammen mit dem Signallicht gedämpft wird. Demnach gibt es keinen wesentlichen Einfluss des Lichtblitzes.
Als Konsequenz wird das Ergebnis L der Messwertberechnung (Schritt ST224) im Hinblick auf die Vormessung (Schritt ST223) die optische Länge des Messoptikpfads, wodurch der Messwert L 1 m oder länger ist. Demnach wird das Aktivzustandssignal nicht zum Ignorieren des durch einen Lichtblitz bedingten Signals verzögert, und der Ablauf verschiebt sich zu der Hauptmessung (Schritt ST252).

Fall mit langer Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel

In dem Fall, in dem die Distanz zwischen dem Gerät und dem Ziel lang ist, weist der Reflexionsstrahl 110a von dem Ziel eine geringe Lichtmenge auf, wodurch die Ausgangsgröße der Spitzendetektionsschaltung 63 bei dem Pegel des Signals liegt, das durch einen Lichtblitz bewirkt wird. Als Konsequenz bewegt sich das Lichtmengen-Angleichfilter 314 kaum bei dem Lichtmengen-Angleichvorgang, wodurch die Zeitmessung mit dem durch einen Lichtblitz bewirkten Signal ausgeführt wird.
Ist die Länge L, die als Ergebnis der Vormessung berechnet wird, weniger als 1 m, sogleicht die optische Pfadlänge, gemessen für den Messoptikpfad, im wesentlichen gleich der optischen Pfadlänge, die für den Referenzoptikpfad gemessen wird, wodurch die Messung als mit einem Lichtblitz ausgeführt bewertet wird (Schritt ST230). Dann wird das Pulsauswahlsignal S107 zu seinem niedrigen Pegel "L" festgelegt (Schritt ST241), es wird ein Lichtmengen- Angleichbetrieb ausgeführt (Schritt ST251), und dann verschiebt sich der Ablauf zu einem Hauptmessbetrieb (Schritt- ST252). Ist die Länge L 1 m oder länger (Schritt ST230), so verschiebt sich der Ablauf direkt zu dem Messbetrieb (Schritt ST252), wie oben erwähnt.
Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird beurteilt, ob das durch Lichtblitz bewirkte Signal zu ignorieren ist oder nicht, und zwar: nicht gemäß dem Ergebnis der Messung in der Vormessung, sondern gemäß dem Detektionssignal von dem Grenzschalter 330, das in Ansprechen auf den Fokussierbetrieb eines Collimators erhalten wird.
Die Fig. 15 zeigt ein Flussdiagramm in dem Fall unter Verwendung des Grenzschalters 330 synchron zu einem Collimator. Dieses Flussdiagramm ist im wesentlichen dasselbe wie das Flussdiagramm gemäß der in Fig. 14 gezeigten Vormessung mit der Ausnahme, dass der Grenzschalter 330 bewertet, ob das Ziel weiter oder näher als eine vorgegebene Position angeordnet ist, und zwar gemäß dieser Ausführungsform.
Insbesondere detektiert bei dem Parallelrichtschritt (Schritt 5T270) vor der Messung im Hinblick auf den Referenzoptikpfad (Schritte ST281 bis ST283), wenn die Fokussierlinse 306 des Fokussieroptiksystems zu der Seite der längeren Distanz bewegt wird (zu der Objektivlinsen 305 Seite des Grenzschalters 330), der Grenzschalter 330, dass das Ziel fern liegt (Schritt ST290), und er setzt das Pulsauswahlsignal S107 zu seinem niedrigen Pegel "L" (Schritt ST301). Dann wird die Lichtmengen-Angleichlung bewirkt (Schritt ST311), und der Ablauf schreitet zu einem Messbetrieb voran (Schritt ST312). Gibt es kein Signal von dem Grenzschalter 330, so schreitet der Ablauf selbstverständlich direkt zu dem Messbetrieb voran.
Die Fig. 16A bis 16M zeigen Zeitablaufdiagramme für die Hauptteile des Empfangssignaldetektors 6 in dem Fall, in dem ein Lichtblitz in die Messoptikpfade detektiert wird. Der Fall, wo der Messwert L bei der Vormessung geringer als 1 m ist, wird detailliert unter Bezug auf die Fig. 12 und 16A bis 16M erläutert. Die CPU in dem Arithmetikcontroller 1 setzt das Pulsauswahlsignal S107 (Fig. 16A) zu seinem niedrigen Pegel "L". Als Konsequenz nimmt das Ausgabesignal S107A (Fig. 16B) der Invertierschaltung 68, das mit dem Pulsauswahlsignal 5107 zugeführt wird, seinen hohen Pegel "H." an. Da das Eingabesignal S107 bei dem niedrigen Pegel "L," liegt, behält das Ausgabesignal S601 (Fig. 16D) der UND-Schaltung 66 seinen niedrigen Pegel "L", unabhängig von dem Emissionsanweisungssignal SiO&sub2; (Fig. 16C). Die Fig. 16A bis 16D zeigen diese Zeitablaufdiagramme.
Weiterhin hängt aufgrund der Tatsache, dass das Signal S107A bei dem hohen Pegel "H," liegt, das Ausgangssignal S602 (Fig. 16E) der UND-Schaltung 67 von dem Sendeanweisesignal SiO&sub2; ab, das das andere Eingabesignal ist. Ferner hängt aufgrund der Tatsache, dass das Eingabesignal S601 bei dem niedrigen Pegel "L," liegt, das Eingabesignal S603 (Fig. 16 G) der ODER- Schalter 65 von dem anderen Eingangssignal S602A (Fig. 16F) ab. Das Signal S602A ist ein Signal, das dann erhalten wird, wenn das Signal S602 um eine vorgegebene Größe t1 verzögert wird. Diese Verzögerungsgröße wird durch das Verzögerungselement 69 bereitgestellt. Dieses Signal S602A passiert über die ODER-Schaltung 65, wodurch es das Aktivzustandssignal S603 wird.
Demnach nimmt in dem Fall, in dem das Pulsauswahlsignal S107 nach Fig. 16A bei dem niedrigen Pegel "L," liegt, selbst dann, wenn das Sendeanweisungssignal SiO&sub2; den hohen Pegel "H," annimmt, das Aktivzustandssignal S603 nach Fig. 16 G nicht seinen hohen Pegel "H" zusammen hiermit an, sondern nach dem Verzögerungsterm t1, bewirkt durch das Verzögerungselement 69. Als Konsequenz lässt sich das Signal, das durch den während dem Verzögerungsterm t1 auftretenden Lichtblitz bewirkt wird, ignorieren.
Die Verzögerungsgröße, die durch das Verzögerungselement 69 bewirkt wird, wird zu einer zeitlichen Einteilung festgelegt, gemäß der sich das Signal S602A von dem niedrigen Pegel "L" zu dem hohen Pegel "H" dann ändert, wenn der Messwert L mehrere 10 m beträgt. Die Fig. 16E bis 16 G zeigt die vorangehenden Zeitablaufdiagramme.
In jedem der vorangehend erwähnten Fälle lässt sich in Abhängigkeit von der Konfiguration des Verzögerungselements 69 die oben erwähnte Verzögerungsgröße durch die CPU in einer programmierbaren Weise festlegen, Als eine Konsequenz lässt sich in diesem Fall, in dem das von einem Objekt reflektierte Licht, das innerhalb der Distanz gemäß derjenigen der festgelegten Verzögerungsgröße existiert, als Lichtblitz empfangen wird, dessen Einfluss eliminieren.
Demnach wird dann, wenn das durch einen Lichtblitz bewirkte Empfangspulssignal S105X existiert, wie in Fig. 16H gezeigt, die Aktivierung des Empfangssignaldetektors 6 durch das Verzögerungselement 69 verzögert, wodurch dieses Signal nicht als das Empfangszeitablaufsignal S106 detektiert würde. Dann werden nach dem durch das Verzögerungselement 69 bewirkten Verzögerungsterm t1 die Komparatoren 61, 62 aktiviert, wodurch das Empfangszeitablaufsignal S106 für das Empfangspulssignal S105Y, bewirkt durch das von dem Ziel reflektierte Pulslicht, detektiert wird, wie in Fig. 16M gezeigt. Hier zeigen die Fig. 16I, 16J, 16K und 16L jeweils das Ausgangssignal S604 von dem Komparator 62, das Ausgangssignal S605 von der Latch-Schaltung 70, das Empfangspulssignal S105 identisch zu demjenigen, das in Fig. 16H gezeigt ist, und das Ausgangssignal S105A des Verzögerungselements 34.
Demnach wird das durch ein Blitzlicht bewirkte Empfangspulssignal S105X nicht für die Zeitmessung verwendet. Als eine Konsequenz wird die Zeitmessung nicht durch das Blitzlicht beeinflusst. Wie vorangehend erläutert, können diese Ausführungsformen ein hochgenaues Distanzmessgerät erzielen, ohne Beeinflussung durch Lichtblitz-Pulssignale, die durch einen Lichtblitz bewirkt werden.
Die vorangehende Erläuterung zeigt beispielhaft ein Distanzmessgerät mit einem Koaxialoptiksystem, bei dem eine hohe Wahrscheinlichkeit des Empfangs eines Lichtblitzes besteht. Obgleich ein Distanzmessgerät mit einem Biaxial- Optiksystem keinen durch das Gerät selbst erzeugten Lichtblitz empfängt; kann es das reflektierte Licht als Lichtblitz von den Objekten anders als dem Ziel empfangen. Wird die vorliegende Erfindung auf ein Distanzmessgerät mit einem Biaxial-Optiksystem angewandt, lassen sich Einflüsse eines derartigen Lichtblitzes eliminieren.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Wie vorangehend erläutert, erfolgt gemäß der vorliegenden Erfindung eine Bewertung dahingehend, ob das Empfangslicht durch einen Lichtblitz bewirkt ist oder nicht, gemäß einem Messlängenwert, der berechnet wird. Ist das Empfangslicht durch einen Lichtblitz bewirkt, so wird dann die Aktivierung so verzögert, dass sich der Empfangssignaldetektor in einem inaktiven Zustand befindet, wenn er einen Lichtblitz empfängt, um die Einflüsse hiervon zu eliminieren, und die Messung wird erneut bewirkt. Demnach wird, während eine hohe Genauigkeit der Messung ohne Einfluss durch einen Lichtblitz realisiert wird, der Messbereich verbessert, was die Verbesserung der Nichtprisma-Messfähigkeit ermöglicht.
Weiterhin lässt sich ein Distanzmessbetrieb ohne Fehler schnell in einfacher Konfiguration in dem Fall bewirken, in dem - zur selben Zeit, zu der das Collimations-Optiksystem zu der Position im Brennpunkt festgelegt ist - detektiert wird, dass das Ziel weiter als eine vorgegebene Position entfernt ist, und die zeitliche Einteilung zum Aktivieren des Empfangssignaldetektors verzögert ist.

Claims

1. Eine Distanzmessvorrichtung, umfassend:

einen Emitter (3) zum Aussenden von Messimpulslicht (110) in einen optischen Messpfad zwischen der Vorrichtung (TS) und einem Ziel (P);

einen Empfänger (4) zum Empfangen einer reflektierten Komponente (110a) des in den optischen Messpfad ausgesendeten Messimpulslichts (110);

einen Detektor (6) zum Bestimmen einer Empfangszeit, zu der die reflektierte Komponente (110a) des Messimpulslichts (110) empfangen wird;

einen Steuerer (1) zum Steuern eines Hauptmessbetriebsvorgangs und eines Vor- Messbetriebsvorgangs, der vor dem Hauptmessbetriebsvorgang durchgeführt wird, wobei jeder die Zeitperiode zwischen einer Aussendezeit, zu der das Messimpulslicht (110) ausgesendet wird, und der Empfangszeit der reflektierten Komponente (110a) des Messimpulslichts (110) misst, und eine Länge des optischen Messpfads berechnet, auf Grundlage der so erhaltenen Zeitinformation, wobei der Steuerer, wenn der berechnete Wert, der in dem Vor-Messbetriebsvorgang erhalten wird, nicht größer als ein vorgegebener Wert (im) ist, verhindert, dass der Detektor (6) den Bestimmungsbetriebsvorgang für eine vorgegebene Zeitperiode von der Aussendezeit des Messimpulslichts (110) in dem Hauptmessbetriebsvorgang bewirkt.

2. Eine Entfernungsmessvorrichtung, umfassend:

einen Kollimator mit einem optischen System (305, 306 316) zum Fokussieren eines Bildes des Ziels (P) auf eine vorgegebene Position (317); und

einen Steuerer eines Messbetriebsvorgangs zur Messung der Zeitperiode zwischen einer Aussendezeit, zu der das Messimpulslicht (110) ausgesendet wird, und der Empfangszeit der reflektierten Komponente (110a) des Messimpulslichts (110) und Berechnen einer Länge des optischen Messpfads auf der Grundlage der so erhaltenen Zeitinformation, wobei der Steuerer, wenn ein Entfernungswert von der Vorrichtung (TS) zu dem Ziel (P) entsprechend einer In-Fokusposition des optischen Systems in dem Kollimator, nicht weniger als ein vorgegebener Wert ist, verhindert, dass der Detektor (6) den Bestimmungsbetriebsvorgang für eine vorgegebene Zeitperiode (T1) von der Aussendezeit des Messimpulslichts (110) in dem Messbetriebsvorgang bewirkt.

3. Die Entfernungsmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend:

einen optischen Referenzpfad (350), der sich von dem optischen Messpfad unterscheidet; und

einen Schaltmechanismus (321a) zum Bewirken, dass der Empfänger (4) selektiv die reflektierte Komponente (110a) des Messimpulslichts (110), hindurchgelaufen durch den optischen Messpfad, oder Referenzimpulslicht (111), hindurchgelaufen durch den optischen Referenzpfad (350), empfängt:

4. Die Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, weiter umfassend:

einen Begrenzungsschalter (330) zum Bestimmen der In- Fokusposition des optischen Systems (305, 306, 316) in dem Kollimator, um so zu beurteilen, ob der Entfernungswert von der Vorrichtung (TS) zum dem Ziel (P) entsprechend der In-Fokusposition des optischen Systems den vorgegebenen Wert überschreitet oder nicht.

5. Ein Entfernungsmessverfahren zum Messen einer Entfernung von einem Ziel (P) zu einer Entfernungsmessvorrichtung (TS) unter Verwendung von Impulslicht, wobei das Verfahren umfasst:

einen ersten Schritt zum Bewirken eines Vor- Messungsbetriebsvorgangs zur Messung einer Länge eines optischen Messpfades zwischen dem Ziel (TS) und einer Impulserzeugungsquelle (3), und umfassend:

einen ersten Unterschritt zum Aussenden von Messimpulslicht in den optischen Messpfad,

einen zweiten Schritt zum Empfangen eines reflektierten Strahles des Messimpulslichts, ausgesendet in den optischen Messpfad,

einen dritten Schritt zum Bestimmen einer Empfangszeit, zu der der reflektierte Strahl des Messimpulslichts empfangen wird, und

einen vierten Unterschritt zum Messen der Zeitperiode zwischen einer Aussendezeit, zu der das Messimpulslicht ausgesendet wird, und der Empfangszeit des reflektierte Strahl des Messimpulslichts, und Berechnen der Länge des optischen Messpfades auf der Grundlage der so erhaltenen Zeitinformation; und

einen zweiten Schritt, bewirkt nachfolgend zum ersten Schritt, zum Ausführen eines Messungsbetriebsvorgangs, zur Messung einer Länge des optischen Pfades zwischen dem Ziel (P) und der Pulserzeugungsquelle (3), und umfassend:

einen zweiten Unterschritt zum Empfangen einer reflektierten Komponente des Messimpulslichts, ausgesendet in den optischen Messpfad,

einen dritten Unterschritt zum Bestimmen einer Empfangszeit, zu der die reflektierte Komponente des Messimpulslichts empfangen wird, und

einen vierten Unterschritt zum Messen der Zeitperiode zwischen einer Aussendezeit, zu der das Messimpulslicht ausgesendet wird, und der Empfangszeit der reflektierten Komponente des Messimpulslichts, und Berechnen der Länge des optischen Messpfades auf der Grundlage der so erhaltenen Zeitinformation;

wobei der Messbetrieb, bewirkt in dem zweiten Schritt nachfolgend dem ersten Schritt, in einem Zustand ausgeführt wird, in dem, wenn der berechnete Wert, der in dem Vormessbetriebsvorgang erhalten wird, nicht größer als ein vorgegebener Wert ist, der dritte Unterschritt in dem zweiten Schritt für eine vorgegebene Zeitperiode von der Aussendezeit des Messimpulslichts verhindert wird.

6. Ein Entfernungmessverfahren zum Messen einer Distanz von einem Ziel (P) zu einer Entfernungsmessvorrichtung (TS), ausgestattet mit einem Kollimator mit einem optischen System (305, 306, 316) zum Fokussieren eines Bildes des Ziels auf eine vorgegebene Position (317), wobei das Verfahren umfasst:

einen ersten Schritt zum Einstellen des optischen Systems, um so ein Bild des Ziels auf die vorgegebene Position zu fokussieren, wodurch ein Abstand von dem Kollimator zu dem Ziel entsprechend einer In- Fokusposition es optischen Systems erhalten wird; und

einen zweiten Schritt zum Bewirken eines Messbetriebsvorgangs, wobei der Messbetriebsvorgang umfasst:

einen ersten Unterschritt zum Aussenden von einem Messimpulslicht in den optischen Messpfad,

einen dritten Unterschritt zum Bestimmen einer Empfangszeit, zu der die reflektierten Komponente des Messimpulslichts empfangen wird, und

einen vierten Unterschritt zum Messen der Zeitperiode zwischen einer Aussendezeit, zu der das Messimpulslicht ausgesendet wird, und der Empfangszeit der reflektierten Komponente des Messimpulslichts, und Berechnen der Länge des optischen Messpfades auf der Grundlage der so erhaltenen Zeitinformation,

wobei, wenn ein Entfernungswert, der in dem ersten Schritt erhalten wird, nicht geringer als sein vorgegebener Wert ist, der dritte Unterschritt für eine vorgegebene Zeitperiode nach der Aussendezeit des Messimpulslichts verhindert wird.

7. Das Entfernungsmessverfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei eine Aussendung des Messimpulslichts in den optischen Messpfad und eine Aussendung eines Referenzimpulslichts in einen optischen Referenzpfad, der sich von dem optischen Messpfad unterscheidet, selektiv umgeschaltet wird, um so die jeweiligen Längen des optischen Messpfades und des optischen Referenzpfades zu messen.