專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)量機(jī)的光軸自動(dòng)調(diào)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及測(cè)量機(jī)中的光軸調(diào)節(jié)。
光傳送光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)光軸被預(yù)先調(diào)節(jié)，從而使該光軸與觀察光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)光軸相重合。因此，從測(cè)量機(jī)發(fā)出的光經(jīng)光傳送光學(xué)系統(tǒng)到達(dá)信號(hào)目標(biāo)上的觀察點(diǎn)。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量。即，能夠準(zhǔn)確地測(cè)量一個(gè)距離、一個(gè)角、和水平高度。
然而，光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸偶爾會(huì)由于溫度或濕度的改變而相對(duì)于觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸而發(fā)生移動(dòng)。在此情況下，光所達(dá)到的點(diǎn)不與觀察點(diǎn)相重合，因而不能進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量。為了使兩個(gè)光軸相符合，需要手動(dòng)地調(diào)節(jié)作為光傳送光學(xué)系統(tǒng)的一部分而設(shè)置的一個(gè)反射鏡的位置。然而，這種調(diào)節(jié)對(duì)一個(gè)用戶來(lái)說(shuō)是非常麻煩的且非常困難的。
根據(jù)本發(fā)明的一種測(cè)量機(jī)包括用于觀察一個(gè)對(duì)象的一種觀察光學(xué)系統(tǒng)和一種光傳送光學(xué)系統(tǒng)。例如，諸如一個(gè)反射片或一個(gè)反射棱鏡等的一個(gè)信號(hào)目標(biāo)被用作所要觀察的對(duì)象，并被設(shè)置在一個(gè)站上。該觀察光學(xué)系統(tǒng)具有例如一個(gè)物鏡、一個(gè)聚焦玻璃和一個(gè)直立的光學(xué)部件(諸如一個(gè)直立棱鏡)和一個(gè)目鏡。光傳送光學(xué)系統(tǒng)把從一個(gè)光源發(fā)出的用于測(cè)量的一個(gè)光束傳送至該對(duì)象。而當(dāng)該測(cè)量機(jī)是一個(gè)矯平機(jī)或一個(gè)電子/光學(xué)經(jīng)緯儀時(shí)，用于觀察的光束(諸如一個(gè)激光束)得到發(fā)射和傳送。當(dāng)該測(cè)量機(jī)是一個(gè)電子轉(zhuǎn)速計(jì)或電子距離儀時(shí)，一個(gè)用于測(cè)量測(cè)量機(jī)與對(duì)象之間的距離的光束得到發(fā)射和傳送。
本發(fā)明的測(cè)量機(jī)包括一個(gè)偏離探測(cè)器和一個(gè)光軸調(diào)節(jié)器。該偏離探測(cè)器探測(cè)一個(gè)間隙，即觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸與光傳送光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)光軸之間的一個(gè)偏離。當(dāng)通過(guò)該光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光束未沿著觀察光學(xué)系統(tǒng)的該光軸而向著觀察點(diǎn)行進(jìn)時(shí)，發(fā)生了偏離。該偏離探測(cè)器通過(guò)探測(cè)其中光束未到達(dá)觀察光學(xué)系統(tǒng)所觀察的點(diǎn)的情況，而探測(cè)這種偏離。以下，該觀察光學(xué)系統(tǒng)的該光軸被指定為“第一光軸”且光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸被指定為第二光軸”。
該光軸調(diào)節(jié)器自動(dòng)調(diào)節(jié)該第一光軸和該第二光軸中的至少一個(gè)，以對(duì)該偏離進(jìn)行校正。例如，該光軸調(diào)節(jié)器對(duì)第二光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使光束沿著第一光軸向著觀察點(diǎn)行進(jìn)，或者該光軸調(diào)節(jié)器對(duì)第一光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)從而使第一光軸沿著該光束的行進(jìn)方向，該方向?qū)?yīng)于第二光軸。
由于偏離得到自動(dòng)探測(cè)并被自動(dòng)校正，因而利用該測(cè)量機(jī)獲得了準(zhǔn)確的距離、準(zhǔn)確的高度、或準(zhǔn)確的角度。
為了保持觀察光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，即不改變第一光軸，優(yōu)選地，該光軸調(diào)節(jié)器在不調(diào)節(jié)第一光軸的情況下對(duì)第二光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般地，該光透射光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)反射光學(xué)部件和一個(gè)折射光學(xué)部件中的至少一個(gè)。在此情況下，該光軸調(diào)節(jié)器包括一個(gè)位置改變器，它改變?cè)摲瓷涔鈱W(xué)部件的位置或該折射光學(xué)部件的位置。為了對(duì)該偏離進(jìn)行補(bǔ)償，該光軸調(diào)節(jié)器通過(guò)根據(jù)該偏離來(lái)改變?cè)摲瓷浠蛘凵涔鈱W(xué)部件的位置而對(duì)第二光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
當(dāng)該測(cè)量機(jī)是一個(gè)電子轉(zhuǎn)速計(jì)或一個(gè)數(shù)字距離計(jì)時(shí)，在該測(cè)量機(jī)中設(shè)置了一個(gè)距離探測(cè)器。該距離檢測(cè)器通過(guò)接收從對(duì)象反射的光束，而測(cè)量該測(cè)量機(jī)與對(duì)象之間的距離。
為了盡可能地利用現(xiàn)有的測(cè)量機(jī)的構(gòu)造來(lái)探測(cè)該偏離，優(yōu)選地，該偏離探測(cè)器根據(jù)來(lái)自對(duì)象的、通過(guò)觀察光學(xué)系統(tǒng)的反射光而對(duì)該偏離進(jìn)行探測(cè)。即，該偏離探測(cè)器從第一光軸與包括在來(lái)自對(duì)象的反射光中的光束的行進(jìn)方向之間的差來(lái)探測(cè)該偏離。為了以兩維信息的形式探測(cè)該偏離，優(yōu)選地，該偏離探測(cè)器包括一個(gè)兩維偏離探測(cè)器，它接收該光束并探測(cè)由在一個(gè)焦平面上定義的兩維坐標(biāo)表示的該偏離。該兩維偏離探測(cè)器根據(jù)光束的入射位置和與第一光軸相應(yīng)的一個(gè)預(yù)定的基本位置，來(lái)探測(cè)該偏離。
在電子轉(zhuǎn)速計(jì)或數(shù)字距離儀的情況下，在該觀察光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)置了一個(gè)特定區(qū)域反射光學(xué)部件。該特定區(qū)域反射光學(xué)部件具有一個(gè)反射區(qū)和一個(gè)透射區(qū)。該反射區(qū)有選擇地被反射光反射至該距離探測(cè)器。該透射區(qū)使所有反射光傳送。因此，距離和偏離兩者都根據(jù)通過(guò)觀察光學(xué)系統(tǒng)的光束而得到探測(cè)。
例如，特定區(qū)域反射光學(xué)部件由一個(gè)單個(gè)的部件構(gòu)成-其中反射區(qū)和透射區(qū)被形成在一個(gè)體中，或者特定區(qū)域反射光學(xué)部件由多個(gè)部件構(gòu)成-其中反射區(qū)和透射區(qū)被分開(kāi)形成。
為了利用通過(guò)觀察光學(xué)系統(tǒng)的光束探測(cè)偏離，優(yōu)選地，一個(gè)可選的反射光學(xué)部件或一個(gè)可選的透射光學(xué)部件被設(shè)置在該觀察光學(xué)系統(tǒng)中。該可選的反射光學(xué)部件通過(guò)對(duì)來(lái)自反射光的光束進(jìn)行反射而對(duì)該光束進(jìn)行分割，而可選的透射光學(xué)部件通過(guò)允許該光束通過(guò)而對(duì)該反射光進(jìn)行分割。例如，該可選的反射光學(xué)部件具有一個(gè)第一分色表面，它只反射具有與該光束相應(yīng)的波長(zhǎng)區(qū)域的光。另一方面，該可選的透射光學(xué)部件具有一個(gè)第二分色表面，它只讓具有與該光束相應(yīng)的波長(zhǎng)區(qū)域的光通過(guò)。
為了利用以該觀察光學(xué)系統(tǒng)的元件之一的形式制成的一種光學(xué)部件來(lái)探測(cè)偏離，一種可選的透射光學(xué)部件得到采用，它是一種具有一個(gè)第二分色表面的正棱鏡。該正棱鏡是作為觀察光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)而提供的，以使對(duì)象的圖象為正立。因此，在沒(méi)有用于探測(cè)觀察光學(xué)系統(tǒng)中的偏離的一個(gè)新的光學(xué)部件的情況下，偏離得到了探測(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種測(cè)量機(jī)的一種自動(dòng)光軸調(diào)節(jié)設(shè)備具有一個(gè)偏離探測(cè)器和一個(gè)光軸調(diào)節(jié)器。該測(cè)量機(jī)具有用于觀察一個(gè)對(duì)象的一個(gè)觀察光學(xué)系統(tǒng)和用于透射測(cè)量光束的光傳送光學(xué)系統(tǒng)。該光束從一個(gè)光源被輻射至該對(duì)象。該偏離探測(cè)器探測(cè)與該觀察光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一光軸與同該光傳送光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二光軸之間的偏離。該光軸調(diào)節(jié)器對(duì)該第一光軸和第二光軸中的至少一個(gè)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以校正該偏離。
圖4是示意圖，顯示了一個(gè)第一反射鏡和一個(gè)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置；圖5是根據(jù)一個(gè)第二實(shí)施例的設(shè)置在一個(gè)電子轉(zhuǎn)速計(jì)中的一個(gè)透鏡筒的框圖；圖6是顯示一個(gè)第二反射鏡的立體圖；圖7是根據(jù)一個(gè)第三實(shí)施例的在一個(gè)電子轉(zhuǎn)速計(jì)中設(shè)置的一種透鏡筒的框圖；圖8是根據(jù)一個(gè)第四實(shí)施例的設(shè)置一個(gè)矯平機(jī)中設(shè)置的一種透鏡筒的框圖；最佳實(shí)施例的描述以結(jié)合附圖描述本發(fā)明的最佳實(shí)施例。


圖1是根據(jù)一個(gè)第一實(shí)施例的設(shè)置在一種電子轉(zhuǎn)速計(jì)中的一種透鏡筒的框圖。圖2是一種特定區(qū)域反射鏡的正視圖。圖3是一種正立光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)立體圖。該電子轉(zhuǎn)速計(jì)能夠測(cè)量一個(gè)觀察的對(duì)象(諸如一個(gè)信號(hào)目標(biāo)或角立方體)與該電子轉(zhuǎn)速計(jì)之間的距離，并進(jìn)一步地能夠測(cè)量一個(gè)角度-諸如一個(gè)水平角或一個(gè)仰角等等。在透鏡筒10中，設(shè)置了一個(gè)觀察光學(xué)系統(tǒng)和一個(gè)光傳送光學(xué)系統(tǒng)。在此實(shí)施例中，一個(gè)信號(hào)目標(biāo)ST(它是一個(gè)反射片)被設(shè)置在一個(gè)站。
透鏡筒10具有一個(gè)物鏡11。信號(hào)目標(biāo)ST是經(jīng)過(guò)物鏡11觀察的，且用于測(cè)量該距離的光經(jīng)過(guò)物鏡11而被傳送到該信號(hào)目標(biāo)。透鏡筒10受到一個(gè)支持部件(未顯示)的支持并可繞一個(gè)水平軸和一個(gè)縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
用于觀察信號(hào)目標(biāo)ST的該觀察光學(xué)系統(tǒng)由物鏡11、一個(gè)特定區(qū)域反射鏡12、一個(gè)聚焦調(diào)節(jié)透鏡13、一個(gè)正立光學(xué)系統(tǒng)14、一個(gè)聚焦玻璃15、以及一個(gè)目鏡16構(gòu)成。正立光學(xué)系統(tǒng)14在此是一個(gè)正立棱鏡。
進(jìn)入物鏡11的光被引向特定區(qū)域反射鏡12，其中，如將要在后面描述的，只有特定的光成分被反射，而其他的光成分被引向聚焦調(diào)節(jié)透鏡13。
聚焦調(diào)節(jié)透鏡13沿著觀察光學(xué)系統(tǒng)的一個(gè)光軸E移動(dòng)，以調(diào)節(jié)一個(gè)焦點(diǎn)位置。通過(guò)聚焦調(diào)節(jié)透鏡13的光經(jīng)過(guò)正立光學(xué)系統(tǒng)14而到達(dá)聚焦玻璃15，從而使一個(gè)對(duì)象圖象被形成在聚焦玻璃15上。因此，因此，用戶能夠通過(guò)目鏡16對(duì)該對(duì)象圖象即信號(hào)目標(biāo)ST的象進(jìn)行觀測(cè)。
在聚焦玻璃15中，形成了一個(gè)交叉線，從而通過(guò)目鏡16觀測(cè)到一個(gè)交叉的圖象。該交叉線的中心對(duì)應(yīng)于聚焦玻璃15的中心。因此，連接物鏡11的中心和該交叉線的中心的一條線與觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸E相重合。
在透鏡筒10中，提供了一種光源20。在此實(shí)施例中，該光源20是一個(gè)光發(fā)射器件，諸如一個(gè)LED(發(fā)光二極管)或一個(gè)LD(激光二極管)，它發(fā)射可見(jiàn)光區(qū)域中的一種窄波長(zhǎng)調(diào)制光以測(cè)量距離。在此實(shí)施例中，該調(diào)制光的波長(zhǎng)接近于紅外光的波長(zhǎng)。以下，從光源20發(fā)射的光被稱(chēng)為“測(cè)量光束”。
該測(cè)量光束經(jīng)過(guò)該光傳送光學(xué)系統(tǒng)而被傳送到信號(hào)目標(biāo)ST。該光傳送光學(xué)系統(tǒng)由一個(gè)準(zhǔn)直透鏡21、一個(gè)遠(yuǎn)焦透鏡22、一個(gè)第一反射鏡23、一個(gè)第二反射鏡24、以及物鏡11構(gòu)成。
從光源20發(fā)出的測(cè)量光束由準(zhǔn)直透鏡21準(zhǔn)直并被引向遠(yuǎn)焦透鏡22。遠(yuǎn)焦透鏡22調(diào)節(jié)測(cè)量光束的寬度。通過(guò)遠(yuǎn)焦透鏡22的測(cè)量光束在第一反射鏡23和第二反射鏡24上被反射，并從電子轉(zhuǎn)速計(jì)經(jīng)物鏡11而被輻射出去。
從電子轉(zhuǎn)速計(jì)輻射出去的該測(cè)量光束到達(dá)信號(hào)目標(biāo)ST上的一個(gè)觀察點(diǎn)SP，并被該觀察點(diǎn)SP所反射。另一方面，日光在該觀察目標(biāo)上被反射。因此，包括測(cè)量光束的反射光進(jìn)入物鏡11。
該反射光經(jīng)一個(gè)測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)而被引向一個(gè)光電器件32(諸如一個(gè)光電二極管)。該測(cè)量光學(xué)系統(tǒng)由物鏡11、特定區(qū)域反射鏡12、一個(gè)光接收光學(xué)部件30、以及一個(gè)光纖束31。
通過(guò)物鏡11的反射光被引向特定區(qū)域反射鏡12。如圖2所示，特定區(qū)域反射鏡12由一個(gè)盤(pán)形成，并具有形成在特定區(qū)域反射鏡12的一個(gè)中心周?chē)囊粋€(gè)反射區(qū)12X和沿著該反射區(qū)12X的圓周而形成的一個(gè)透射區(qū)12Y。反射區(qū)12X只反射具有一種窄波長(zhǎng)的光，其中心對(duì)應(yīng)于測(cè)量光束的譜線峰。即，反射區(qū)12X只反射反射光中的測(cè)量光束，并使得其他的光成分透射。透射區(qū)12Y使得反射光直接穿過(guò)。即，透射區(qū)12Y使反射光透射至聚焦調(diào)節(jié)透鏡13。
反射區(qū)12X所反射的測(cè)量光束被引向光接收光學(xué)部件30。該測(cè)量光束在光接收光學(xué)部件30上得到反射并進(jìn)入光纖束31的一個(gè)入射表面。該測(cè)量光束通過(guò)該光纖束31并到達(dá)光電器件32。在該光電器件32中，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生電信號(hào)，該電信號(hào)被饋送到一個(gè)系統(tǒng)控制電路40。
系統(tǒng)控制電路40對(duì)透鏡筒10進(jìn)行控制，并通過(guò)利用相位調(diào)制測(cè)量方法來(lái)計(jì)算該距離。在系統(tǒng)控制電路40中，用于控制光源20的發(fā)射時(shí)序的基信號(hào)被輸出至光源20。測(cè)量光束根據(jù)該基信號(hào)而從光源20被發(fā)射出。在系統(tǒng)控制電路40中，根據(jù)來(lái)自光電器件32的電信號(hào)與該基信號(hào)之間的相位差，該距離得到計(jì)算。該距離被顯示在該測(cè)量機(jī)上設(shè)置的一個(gè)監(jiān)視器(未顯示)上。
另一方面，通過(guò)特定區(qū)域反射鏡12的反射光被引向正立光學(xué)部件14。如圖3所示，正立光學(xué)部件14具有一個(gè)選擇反射表面141，它對(duì)應(yīng)于一個(gè)分色鏡。該選擇反射表面141只讓具有與該測(cè)量光束對(duì)應(yīng)的一個(gè)窄波長(zhǎng)的光穿過(guò)。因此，該測(cè)量光束被引向一個(gè)定位探測(cè)器41。該選擇反射表面141反射除了測(cè)量光束之外的光，而測(cè)量光束被引向聚焦玻璃15。
在此實(shí)施例中，定位探測(cè)器41是一個(gè)CCD(電荷耦合器件)，并對(duì)測(cè)量光束具有高靈敏度。多個(gè)光電二極管被兩維排列在定位探測(cè)器41的光接收區(qū)上。當(dāng)測(cè)量光束到達(dá)該光接收區(qū)時(shí)，接收該光束的一個(gè)光電二極管的位置作為該測(cè)量光束的入射位置而得到探測(cè)。
定位探測(cè)器41被設(shè)置在透鏡筒10中，從而使定位探測(cè)器41的位置相對(duì)于距選擇反射表面141的距離在光學(xué)上等價(jià)于聚焦玻璃15的位置。因此，包括定位探測(cè)器41的該光接收區(qū)的一個(gè)平面在光學(xué)上對(duì)應(yīng)于一個(gè)焦平面。在該光接收區(qū)上，預(yù)先定義了一個(gè)基準(zhǔn)位置-它對(duì)應(yīng)于聚焦玻璃15中的交叉線的中心并對(duì)應(yīng)于觀察點(diǎn)SP。定位探測(cè)器41探測(cè)該入射位置與光接收區(qū)上的該基準(zhǔn)位置之差。
當(dāng)測(cè)量光束從第二反射鏡24沿著觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸E經(jīng)物鏡11行進(jìn)至信號(hào)目標(biāo)ST，即光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸L與觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸E相重合時(shí)，在觀察點(diǎn)SP上反射的測(cè)量光束到達(dá)定位探測(cè)器41的光接收區(qū)上的與交叉線的中心對(duì)應(yīng)的基準(zhǔn)位置。在此情況下，不產(chǎn)生該差。當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)給定的差時(shí)，該差作為光軸L與光軸E之間的偏離而得到探測(cè)。因此，該偏離由兩維坐標(biāo)信息表示。與該偏離相應(yīng)的一個(gè)探測(cè)信號(hào)被饋送到系統(tǒng)控制電路40。
在系統(tǒng)控制電路40中，用于控制第一反射鏡23的位置的一個(gè)控制信號(hào)被饋送到一個(gè)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置43。該鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置43對(duì)第一反射鏡23的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸L。即，第一反射鏡23的姿態(tài)得到調(diào)節(jié)，從而使光軸L與光軸E相重合。
應(yīng)該注意的是，光軸的調(diào)節(jié)是根據(jù)一個(gè)給定的操作而進(jìn)行的。在透鏡筒10中，在電子轉(zhuǎn)速計(jì)上設(shè)置了一個(gè)調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，它與系統(tǒng)控制電路40相連。當(dāng)該調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)通過(guò)用戶的操作而被接通時(shí)，光軸的調(diào)節(jié)得到進(jìn)行。應(yīng)該注意的是，光軸的調(diào)節(jié)可以在電子轉(zhuǎn)速計(jì)中的透鏡筒10被操作的任何時(shí)間進(jìn)行。
圖4是示意圖，顯示了第一反射鏡23和鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置43。鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置43具有一個(gè)第一致動(dòng)器51和一個(gè)第二致動(dòng)器52，并使第一反射鏡23繞一個(gè)第一軸X1和一個(gè)第二軸X2轉(zhuǎn)動(dòng)，而這兩個(gè)軸彼此垂直。該第一和第二致動(dòng)器51和52分別是步進(jìn)馬達(dá)，它們根據(jù)從系統(tǒng)控制電路40饋送來(lái)的控制信號(hào)而工作。
第一反射鏡23具有一個(gè)鏡231和一個(gè)鏡保持部件232。鏡231是一個(gè)平板形的鏡，它反射從光源20送來(lái)的測(cè)量光束。鏡231被緊固地連接在鏡保持部件232上。鏡保持部件232被緊固地連接到致動(dòng)器51的一個(gè)輸出軸511上并受到一個(gè)鏡支持部件53的可轉(zhuǎn)動(dòng)支持。
第一致動(dòng)器51被緊固地連接到鏡支持部件53上，并繞第一軸X1轉(zhuǎn)動(dòng)鏡231和鏡保持部件232，即轉(zhuǎn)動(dòng)第一反射鏡23。當(dāng)?shù)谝恢聞?dòng)器51被驅(qū)動(dòng)時(shí)，輸出軸511繞第一軸X1轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使鏡231繞第一軸X1轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)該注意的是，第一軸X1處于平分鏡231的反射區(qū)的一條線上。
鏡支持部件53被緊固地連接至第二致動(dòng)器52的輸出軸521上。第二致動(dòng)器52連接到透鏡筒10的內(nèi)表面上。當(dāng)?shù)诙聞?dòng)器52被驅(qū)動(dòng)時(shí)，鏡支持部件53繞第二軸X2轉(zhuǎn)動(dòng)。應(yīng)該注意的是，第二軸X2通過(guò)鏡231的中心并與第一軸X1相交叉。第二軸X2不相對(duì)于透鏡筒10的內(nèi)表面移動(dòng)。即，第二軸X2的方向相對(duì)于內(nèi)表面沒(méi)有改變。類(lèi)似地，第一軸X1相對(duì)于鏡支持部件53沒(méi)有改變。
第一反射鏡23繞第一和第二軸X1和X2轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸L改變。繞第一和第二軸X1和X2的轉(zhuǎn)動(dòng)量分別根據(jù)兩維坐標(biāo)所表示的偏離而確定。
以此方式，在觀察光學(xué)系統(tǒng)中提供了特定區(qū)域反射鏡12和具有選擇反射表面141的正立光學(xué)系統(tǒng)14(棱鏡)。當(dāng)光軸E與光軸L之間的偏離根據(jù)入射位置與對(duì)應(yīng)于光軸E的基準(zhǔn)位置之間的差而得到探測(cè)時(shí)，第一反射鏡23的位置被改變，以對(duì)該偏離進(jìn)行校正，從而使光軸L與觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸E相重合。
該定位探測(cè)器可由其他檢測(cè)器構(gòu)成-該檢測(cè)器能夠探測(cè)光接收位置。例如，一種PDS(位置檢測(cè)器二極管)可被用來(lái)代替CCD。
應(yīng)該注意的是，具有一個(gè)反射表面的一個(gè)棱鏡可被用來(lái)代替第一反射鏡23或第二反射鏡24。
在此實(shí)施例中，反射區(qū)12X和透射區(qū)12Y被形成在一個(gè)整體中。然而，反射區(qū)12X和透射區(qū)12Y可以被分別形成。例如，透射區(qū)12Y被緊固地連接在透鏡筒10的內(nèi)表面上，且反射區(qū)12X被這樣設(shè)置，即使得反射區(qū)12X能夠沿著光軸E移動(dòng)。
應(yīng)該注意的是，一個(gè)遠(yuǎn)焦透鏡22(它是一個(gè)折射透鏡)的位置可以被改變，從而使光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸L與代替第一反射鏡23的觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸E相重合。
用于只測(cè)量一個(gè)距離的電子距離計(jì)可以作為測(cè)量機(jī)而得到應(yīng)用。
結(jié)合圖5和6，對(duì)一個(gè)第二實(shí)施例的一個(gè)電子轉(zhuǎn)速計(jì)進(jìn)行說(shuō)明。該第二實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同，在于光傳送光學(xué)系統(tǒng)中的另一光學(xué)部件發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸。由于第二實(shí)施例的其余部分與第一實(shí)施例的類(lèi)似，其標(biāo)號(hào)相同。
圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的電子轉(zhuǎn)速計(jì)中的一個(gè)透鏡筒的框圖。圖6是顯示一個(gè)第二反射鏡的立體圖。
一個(gè)鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置44被設(shè)置在透鏡筒10中并與第二反射鏡24和系統(tǒng)控制電路40相連。在該系統(tǒng)控制電路40中，根據(jù)光接收位置與基準(zhǔn)位置之差，用于調(diào)節(jié)第二反射鏡24的位置的姿態(tài)的一個(gè)控制信號(hào)被饋送到鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置44。鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置44根據(jù)控制信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)第二反射鏡24的位置。
如圖6所示，第二反射鏡24能夠繞彼此垂直的一個(gè)第三軸X3和一個(gè)第四軸X4轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)該控制信號(hào)，鏡轉(zhuǎn)動(dòng)裝置44通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)反射鏡24而改變光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸L。應(yīng)該注意的是，鏡裝置44的構(gòu)造基本上與第一實(shí)施例中的鏡裝置43的構(gòu)造相同。
以此方式，在第二實(shí)施例中，偏離得到探測(cè)且光軸L得到調(diào)節(jié)，從而使光軸L與觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸E相重合，這與第一實(shí)施例中相類(lèi)似。
結(jié)合圖7，對(duì)一個(gè)第三實(shí)施例進(jìn)行描述。該第三實(shí)施例與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的不同，在于觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸而不同光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸得到調(diào)節(jié)。由于第三實(shí)施例的其余部分與第一和第二實(shí)施例的相同，它們的標(biāo)號(hào)也相同。
圖7是根據(jù)第三實(shí)施例的電子轉(zhuǎn)速計(jì)的一個(gè)透鏡筒的框圖。
一個(gè)光學(xué)部件轉(zhuǎn)動(dòng)裝置45被設(shè)置在透鏡筒10中并與特定區(qū)域反射鏡12和系統(tǒng)控制電路40相連。該光學(xué)部件轉(zhuǎn)動(dòng)裝置45使特定區(qū)域反射鏡12相對(duì)于光軸E傾斜，從而使對(duì)應(yīng)于交叉線的中心的觀察點(diǎn)SP與在信號(hào)目標(biāo)ST上的一個(gè)點(diǎn)相重合，而從電子轉(zhuǎn)速計(jì)輻射來(lái)的測(cè)量光束到達(dá)該信號(hào)目標(biāo)ST。應(yīng)該注意的是，光學(xué)部件轉(zhuǎn)動(dòng)裝置45可使聚焦透鏡15沿著與光軸E垂直的一個(gè)平面發(fā)生移動(dòng)。
結(jié)合圖8，描述一個(gè)第四實(shí)施例的一個(gè)電子轉(zhuǎn)速計(jì)。該第四實(shí)施例與第一、第二和第三實(shí)施例的不同，在于一種矯平機(jī)被用作該測(cè)量機(jī)。由于該第四實(shí)施例的其余部分與第一和第二實(shí)施例的相同，其標(biāo)號(hào)也相同。
圖8是根據(jù)第四實(shí)施例的該矯平機(jī)中的一個(gè)透鏡筒的框圖。
在該矯平機(jī)的一個(gè)透鏡筒60中，設(shè)置了一個(gè)光源20’以發(fā)射用于觀察的光束。在此，該光束是激光。定位檢測(cè)器41被設(shè)置在光接收鏡30之下。特定區(qū)域反射鏡12反射與用于觀察的光束相應(yīng)的具有一個(gè)特定波長(zhǎng)區(qū)域的光。光接收鏡30接收用于觀察的光，并把該光束引向定位探測(cè)器41。
第一反射鏡23的位置根據(jù)從定位探測(cè)器41輸出的一個(gè)探測(cè)信號(hào)而受到系統(tǒng)控制電路40的調(diào)節(jié)。第一反射鏡23受到轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使光傳送光學(xué)系統(tǒng)的光軸L與觀察光學(xué)系統(tǒng)的光軸E相重合。
應(yīng)該注意的是，用于測(cè)量一個(gè)水平角和一個(gè)高度角的一種電子/光學(xué)經(jīng)緯儀可取代矯平機(jī)而被用作測(cè)量機(jī)。
第一實(shí)施例顯示的具有選擇反射表面141的正立棱鏡14可被設(shè)置在該觀察光學(xué)系統(tǒng)中。在此情況下，該定位探測(cè)器可被設(shè)置在正立棱鏡14之下，且特定區(qū)域反射鏡12和光接收鏡30可被除去。
最后，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，以上的描述是對(duì)本設(shè)備的最佳實(shí)施例而進(jìn)行的，且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行各種改變和修正。
本公開(kāi)與日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2001-172161和第2002-036300(2001年6月7日和2002年2月14日遞交)的內(nèi)容有關(guān)，且這些申請(qǐng)?jiān)诖吮蝗囊谩?br> 權(quán)利要求
1.一種對(duì)光軸進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的測(cè)量機(jī)，包括一個(gè)觀察光學(xué)系統(tǒng)，用于觀察一個(gè)對(duì)象；一個(gè)光傳送光學(xué)系統(tǒng)，它把從一個(gè)光源發(fā)出的一個(gè)用于測(cè)量的光束傳送至所述對(duì)象；一個(gè)偏離探測(cè)器，它探測(cè)與所述觀察光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一光軸和與所述光傳送光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二光軸之間的一個(gè)偏離；以及一個(gè)光軸調(diào)節(jié)器，它對(duì)所述第一光軸和所述第二光軸中的至少一個(gè)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以對(duì)所述偏離進(jìn)行校正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量機(jī)，其中所述光傳送光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)反射光學(xué)部件和一個(gè)折射光學(xué)部件中的至少一個(gè)，且所述光軸調(diào)節(jié)器包括一個(gè)位置改變器，該位置改變器改變所述反射光學(xué)部件與所述折射光學(xué)部件中的至少一個(gè)的位置，所述先軸調(diào)節(jié)器通過(guò)根據(jù)所述偏離改變?cè)撐恢枚鴮?duì)所述第二光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量機(jī)，進(jìn)一步包括一個(gè)距離探測(cè)器，它通過(guò)接收來(lái)自所述對(duì)象的反射光中包括的所述光束而測(cè)量所述測(cè)量機(jī)與所述對(duì)象之間的距離；以及一個(gè)特定區(qū)域反射光學(xué)部件，它被設(shè)置在所述觀察光學(xué)系統(tǒng)中并具有一個(gè)反射區(qū)和一個(gè)透過(guò)區(qū)，所述反射區(qū)有選擇地反射所述反射光中的所述光束以把所述光束引向所述距離探測(cè)器，所述透過(guò)區(qū)使得所述反射光的全部都能夠穿過(guò)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的測(cè)量機(jī)，其中所述特定區(qū)域反射光學(xué)部件由一個(gè)單個(gè)的部件構(gòu)成，其中所述反射區(qū)和所述透過(guò)區(qū)被形成在一個(gè)整體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的測(cè)量機(jī)，其中所述特定區(qū)域反射光學(xué)部件由多個(gè)部件構(gòu)成，其中所述反射區(qū)和透過(guò)區(qū)被單獨(dú)形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量機(jī)，其中所述光束是與用于觀察的光對(duì)應(yīng)的一個(gè)觀察光束和與用于測(cè)量所述測(cè)量機(jī)與所述對(duì)象之間的距離的光對(duì)應(yīng)的一個(gè)測(cè)量光束中的一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量機(jī)，其中所述偏離探測(cè)器包括一個(gè)可選的反射光學(xué)部件-該部件被設(shè)置在所述觀察光學(xué)系統(tǒng)中并通過(guò)反射所述光束而對(duì)來(lái)自所述對(duì)象的反射光中的所述光束進(jìn)行分割。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量機(jī)，其中所述偏離探測(cè)器包括一個(gè)可選透射光學(xué)部件，該透射光學(xué)部件被設(shè)置在所述觀察光學(xué)系統(tǒng)中并通過(guò)使所述光束能夠穿過(guò)而對(duì)來(lái)自所述對(duì)象的反射光中的所述光束進(jìn)行分割。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的測(cè)量機(jī)，其中所述可選的反射光學(xué)部件具有一個(gè)第一分色表面，該表面只反射具有與所述光束對(duì)應(yīng)的一個(gè)波長(zhǎng)的光。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的測(cè)量機(jī)，其中所述可選透射光學(xué)部件具有一個(gè)第二分色表面，該表面只使得具有與所述光束對(duì)應(yīng)的一個(gè)波長(zhǎng)的光能夠穿過(guò)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的測(cè)量機(jī)，其中所述可選透射光學(xué)部件是一個(gè)正立棱鏡，該正立棱鏡具有一個(gè)第二分色表面，該第二分色表面只讓具有與所述光束對(duì)應(yīng)的一個(gè)波長(zhǎng)的光能夠穿過(guò)，所述正立棱鏡作為所述觀察光學(xué)系統(tǒng)之一而得到提供以使一個(gè)對(duì)象圖象正立。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量機(jī)，其中所述偏離探測(cè)器從所述第一光軸與來(lái)自所述對(duì)象的、通過(guò)所述觀察光學(xué)系統(tǒng)的反射光中包括的所述光束的一個(gè)行進(jìn)方向之間的一個(gè)差來(lái)探測(cè)所述偏離。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的測(cè)量機(jī)，其中所述偏離探測(cè)器包括一個(gè)兩維偏離探測(cè)器，該偏離探測(cè)器接收所述光束并探測(cè)由在一個(gè)焦平面中定義的兩維坐標(biāo)所表示的所述偏離，所述兩維偏離探測(cè)器根據(jù)所述光束的入射位置和與所述第一光軸對(duì)應(yīng)的一個(gè)預(yù)定的基準(zhǔn)位置來(lái)探測(cè)所述偏離。
14.一種測(cè)量機(jī)的一種自動(dòng)光軸調(diào)節(jié)設(shè)備，所述測(cè)量機(jī)具有一個(gè)觀察光學(xué)系統(tǒng)，用于觀察一個(gè)對(duì)象；以及，一個(gè)光傳送光學(xué)系統(tǒng)，它把從一個(gè)光源發(fā)出的一個(gè)用于測(cè)量的光束傳送至所述對(duì)象，所述自動(dòng)光軸調(diào)節(jié)設(shè)備包括一個(gè)偏離探測(cè)器，它探測(cè)與所述觀察光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一光軸和與所述光傳送光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二光軸之間的一個(gè)偏離；以及一個(gè)光軸調(diào)節(jié)器，它對(duì)所述第一光軸和所述第二光軸中的至少一個(gè)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以對(duì)所述偏離進(jìn)行校正。
全文摘要
一種測(cè)量機(jī)，它對(duì)一個(gè)光軸進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，包括用于觀察一個(gè)對(duì)象的一個(gè)觀察光學(xué)系統(tǒng)；一個(gè)光傳送光學(xué)系統(tǒng)，它把從一個(gè)光源發(fā)出的一個(gè)光束傳送至所述對(duì)象；一個(gè)偏離探測(cè)器；以及，一個(gè)光軸調(diào)節(jié)器。該偏離探測(cè)器，它探測(cè)與所述觀察光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第一光軸和與所述光傳送光學(xué)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的一個(gè)第二光軸之間的一個(gè)偏離。該光軸調(diào)節(jié)器，它對(duì)所述第一光軸和所述第二光軸中的至少一個(gè)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)以對(duì)所述偏離進(jìn)行校正。
文檔編號(hào)G01C15/00GK1391085SQ02108710
公開(kāi)日2003年1月15日 申請(qǐng)日期2002年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月7日
發(fā)明者上野政幸, 高山抱夢(mèng) 申請(qǐng)人:旭精密株式會(huì)社