EP2473819A1

EP2473819A1 - Vorrichtung zur optischen distanzmessung sowie verfahren zur justierung einer solchen vorrichtung

Info

Publication number: EP2473819A1
Application number: EP10735297A
Authority: EP
Inventors: Martin Sinner-Hettenbach; Peter Wolf; Tatiana Babkina
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-07-11
Also published as: DE102009029026A1; WO2011023484A1; CN102575932A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur optischen Distanzmessung, insbesondere einem handhaltbaren elektro-optischen Entfernungsmesser, mit einer Sendeeinheit (60) zur Aussendung modulierter optischer Strahlung (78) entlang eines Sendepfades (70) auf ein Zielobjekt (14) hin, und mit einer zur optischen Achse (72) der Sendeeinheit (60) beabstandeten Empfangseinheit (62) zum Empfang der vom Zielobjekt (14) rücklaufenden optischen Strahlung (80). Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Sendepfad (70) der Vorrichtung eine Justiereinheit (18) mit zumindest einem Prisma (22, 26, 30, 32) aufweist. Darüber hinaus beschreibt die Erfindung ein Verfahren zur Justage eines handgehaltenen elektro-optischen Entfernungsmessers, bei dem zur Justage des Sendepfades (70) des Entfernungsmessers auf das Gesichtsfeld eines Detektors (64) an der Empfangseinheit (62) der Vorrichtung zumindest ein Prisma (22, 26, 30, 32) einer Justiereinheit (18) der Vorrichtung rotiert wird.

Description

Beschreibung

Titel

Vorrichtung zur optischen Distanzmessung sowie Verfahren zur Justierung einer solchen Vorrichtung

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur optischen Distanzmessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen zur optischen Distanzmessung, insbesondere handgehaltene elektro- optische Entfernungsmesser, wie beispielsweise Laserentfernungsmesser, sind seit vielen Jahren bekannt.

So zeigt beispielsweise die DE 101 24 433 Al eine Vorrichtung zur optischen Distanzmessung mit einer Sendeeinheit zur Aussendung optischer Strahlung, insbesondere von Laserstrahlung in Richtung auf ein Zielobjekt, mit einer Empfangseinheit zum Empfang der vom Zielobjekt reflektierten Strahlung und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit zur Ermittlung der Distanz der Vorrichtung zu einem Zielobjekt, wobei diese Vorrichtung mindestens ein optisches Mittel zur Strahlführung aufweist. Die Vorrichtung der DE 101 24 433 Al benutzt als optisches Mittel zur Strahlführung ein Objektiv im Strahlengang der Sendeeinrichtung bzw. im Strahlengang der Empfangseinrichtung, welches über einen Sensor und eine Steuerelektronik in allen drei Raumrichtungen einstellbar ist.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur optischen Distanzmessung, insbesondere von einem handgehaltenen, elektro-optischen Entfernungsmesser, mit einer Sendeeinheit zur Aussendung modulierter, optischer Strahlung entlang eines Sendepfades hin auf ein Zielobjekt, und mit einer zur optischen Achse der Sendeeinheit beabstandeten Empfangseinheit zum Empfang der vom Zielobjekt rücklaufenden optischen Strahlung. Es wird vorgeschlagen, dass der Sendepfad der Vorrichtung eine Justiereinheit mit zumindest einem Prisma aufweist.

Handhaltbare elektro-optische Entfernungsmesser, beispielsweise Laserentfernungsmesser werden heutzutage standardmäßig zum Messen von Distanzen im Innen- und Außenbereich bis hin zu mehreren einhundert Metern eingesetzt. Ein solcher Laserentfernungsmesser besteht dabei typischerweise aus einem Sende- und einem Empfangspfad. Im Sendepfad wird ein modulierter Laserstrahl emittiert, welcher an einem Zielobjekt reflektiert wird. Der reflektierte Laserstrahl tritt wiederum in das Gerät ein und muss über eine Empfangsoptik auf den Detektor des Entfernungsmessers fokussiert werden. Hierzu muss der Detektor bzw. die Optik des Empfangspfades auf den reflektierten Laserstrahl justiert werden.

In der vorgeschlagenen Erfindung wird der Messstrahl mittels einer im Sendepfad der Vorrichtung befindlichen Justiereinheit, welche zumindest ein Prisma aufweist, in die Mitte des Gesichtsfeldes der Empfangsoptik, bzw. des Detektors des

Empfangspfades justiert. Auf diese Weise ist eine robuste, wenig zeitaufwändige, präzise und platzsparende Justagemethode zur Justierung einer Vorrichtung zur optischen Distanzmessung möglich. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das zumindest ein Prisma zur Justierung des

Sendepfades um die optische Achse der Sendeeinheit rotierbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Justiereinheit kann eine platzsparende Anordnung erreicht werden, die ein einfaches Justieren mit einer hohen Justiergenauigkeit durch Bewegen des Prismas, insbesondere durch ein Verdrehen des Prismas um die optische Achse des Empfangspfades ermöglicht. Auf diese

Weise ist es ermöglicht, dass Justagefehler zumindest reduziert oder zumindest teilweise vermieden werden können.

Besonders vorteilhaft kann dies erreicht werden, wenn die Justiereinheit zumindest ein weiteres, zweites Prisma aufweist, das zur Justierung ebenfalls bewegbar und insbesondere rotierbar gelagert ist. Es wird vorgeschlagen, dass das erste Prisma und das zweite Prisma während der Justierung relativ zueinander bewegbar angeordnet sind. Es kann hierbei eine besonders präzise und insbesondere kostengünstige Justierung des Sendepfades auf das Gesichtsfeld des Empfangsdetektors des erfindungsgemäßen Messgerätes erreicht werden. Dies ermöglicht in einfacher Weise eine mechanische Justage des

Laserstrahls in zwei Richtungen.

Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass zur Justierung die beiden Prismen gemeinsam um einen gleichen Winkel bezüglich einer Drehachse drehbar sind, sodass eine relative Position der beiden Prismen zueinander gleich bleibt und eine

Bewegung lediglich bezüglich einer internen Achse, beispielsweise der optischen Achse der Sendeeinheit, erfolgt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das erste Prisma und/oder das zweite Prisma jeweils von einem Keilprisma gebildet sind. In diesem Zusammenhang soll unter einem „Keilprisma" insbesondere ein Prisma verstanden werden, welches eine keilartige Form, mit insbesondere zwei Seitenflächen, die unter einem spitzen Winkel zusammenlaufen, aufweist. Vorzugsweise ist zumindest eines der beiden Keilprismen scheibenartig und insbesondere mit einer runden Querschnittsfläche ausgebildet, wobei eine Dicke und/oder eine Höhe der Prismenscheibe keilförmig ausgebildet sind. Es kann hiermit ein Lichtstrahl vorteilhaft kreisförmig in eine Richtung um einen Winkel δ abgelenkt werden, wobei der Winkel δ wie folgt bestimmt ist: δ = (/z - l) *α

Hierbei stellt n den Brechdungsindex des Materials des Prismas dar und α den Keilwinkel des Keilprismas, d.h. den Winkel des Keilprismas, den beide Keilflächen bzw. Seitenflächen zueinander bilden.

Vorzugsweise weisen das erste Prisma und/oder das zweite Prisma einen Keilwinkel in einem Bereich zwischen 0 und 15 Grad, besonders vorteilhaft wenigstens in einem Bereich zwischen 0 und 5 Grad und besonders bevorzugt wenigstens in einem Bereich zwischen 0 und 2 Grad auf. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das erste Prisma einen Keilwinkel aufweist, der im Wesentlichen gleich dem Keilwinkel des zweiten Prismas ist, wodurch konstruktiv einfach eine Ablenkung in zumindest zwei Richtungen erreicht werden kann, falls die beiden Prismen relativ zueinander gedreht werden. Als im Wesentlichen gleich sollen hier Winkel angesehen werden, die im Rahmen von normalen, für das jeweilige Material typischen Fertigungstoleranzen liegen. Da der Messstrahl an jedem der Keilprisma ablenkbar ist, bestimmt sich der maximale Ablenkwinkel δ einer Justiereinheit aus zwei Keilprismen zu δ = 2 * (n - l) * α

In diesem Zusammenhang soll unter „im Wesentlichen" gleich insbesondere verstanden werden, dass sich der Keilwinkel des ersten Prismas und der Keilwinkel des zweiten Prismas um maximal 10 Prozent, typischerweise um maximal 5 Prozent unterscheiden.

In vorteilhafter Weise lassen sich ein oder mehrere Prismen mittels Kunststoff- Spritzgussverfahren herstellen. Hierdurch lassen sich auch Klebeflächen und mechanische Angriffspunkte für die Justage und Lagerung der Prismen einfach und kostengünstig direkt in die Prismen der Justiereinheit integrieren. So können beispielsweise Mittel, die es ermöglichen, das Prisma zur Justierung um die optische Achse des Sendepfades zu rotieren, direkt und insbesondere einstückig mit den Prismen ausgebildet sein. Derartige Mittel können beispielsweise eine auf der Umfangsfläche der Prismen umlaufende Zahnkranz- oder Ritzelstruktur sein. Eine vorteilhafte Ausführung einer Justagereparatur besteht dann beispielsweise aus zwei Zahnstangen, die jeweils eines der Keilprismen bzw. in die Ritzelstruktur der Keilprismen eingreifen und es somit ermöglichen, diese solange zueinander zu verdrehen, bis ein Zielkriterium erreicht ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Justiereinheit ist der optische Brechungsindex (nj des ersten Prismas im Wesentlichen gleich dem optischen Brechungsindex (n₂) des zweiten Prismas.

In alternativen Ausführungsformen können aber auch Prismen aus unter- schiedlichem Prismenmaterial und insbesondere Prismen mit unterschiedlichen

Brechungsindizes benutzt werden. Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, in dem zumindest die Sendeeinheit und die Empfangseinheit der Vorrichtung angeordnet sind. Das Gehäuse der Vorrichtung besitzt ein Austrittsfenster zur Aussendung der optischen Messstrahlung, wobei das Austrittsfenster durch zumindest eines der Prismen der

Justiereinheit gebildet ist.

Zudem wird ein Verfahren zur Justage eines Entfernungsmessers, insbesondere eines handgehaltenen elektro-optischen Entfernungsmessers vorgeschlagen, bei dem zur Justage des Sendepfades des Entfernungsmessers auf das Gesichtsfeld des Detektors der Empfangseinheit des Entfernungsmessers zumindest ein Prisma einer Justiereinheit der Vorrichtung rotiert wird.

Es kann ein einfaches Justieren mit einer hohen Justiergenauigkeit durch Bewegung des Prismas, insbesondere einer Drehung, ermöglicht werden, so dass

Justagefehler zumindest reduziert oder zumindest teilweise vermieden werden können. Besonders vorteilhaft kann dies erreicht werden, wenn die Justiereinheit zumindest ein zweites Prisma aufweist, das zur Justierung des Sendepfades auf das Gesichtsfeld des Empfangsdetektors relativ zum ersten Prisma verdreht wird. Vorzugsweise weisen hierzu das erste Prisma und/oder das zweite Prisma Mittel auf, die es ermöglichen, das Prisma bzw. die Prismen zur Justierung um die optische Achse des Sendepfades zu rotieren. Diese Mittel können beispielsweise eine Zahnkranzstruktur (Ritzel) an der Umfangsfläche der vorteilhafterweise als

Kreisscheiben ausgebildeten Prismen, insbesondere Keilprismen sein.

Ein Vorteil ist die einfache Justage durch das Verdrehen der beiden Keilprismen zueinander und relativ zur optischen Achse. Der Kippwinkel der Keilprismen spielt hierbei eine eher untergeordnete Rolle. Der geforderte Justagebereich, d.h. der Winkelbereich, über den das Messsignal gegenüber der optischen Achse des Sendepfades abgelenkt wird, lässt sich dabei über den Keilwinkel der Prismen so vorgeben, dass der gesamte Drehbereich von 360 Grad für die Keilprismen ausgenutzt wird. Dadurch ist eine sehr präzise und kostengünstige Justage möglich. Besonders vorteilhaft wirkt sich dabei aus, dass sich der Keilwinkel gemäß dem maximal benötigten Justagebereich einstellen lässt.

Damit erhält man eine „Untersetzung" der Strahlablenkung über den Keilwinkel, wodurch sich eine mikrometergenaue Justage von Sende- zur Empfangsachse auch bei relativ großen Drehwinkeln erreichen lässt.

Bei der vorgeschlagenen Ausführung des Justageverfahrens wird der emittierte Laserstrahl über zwei Keilprismen derart manipuliert, dass der reflektierte

Laserstrahl genau in der Mitte der Empfangsoptik und somit im Gesichtsfeld des

Detektors abgebildet wird. Um den manipulierten Laserstrahl mit der

Gesichtsfeldsmitte des Detektors in Überdeckung zu bringen, werden die beiden

Keilprismen solange zueinander und relativ zur optischen Achse des Sendepfades gedreht, bis der abgelenkte Laserstrahl und die Detektormittel bis auf die Parallaxe des Systems zur Überdeckung kommen.

Vorteilhafterweise wird das erste Prisma und/oder das zweite Prisma nach der Justierung fixiert, wodurch das erste Prisma und/oder das zweite Prisma in der justierten und/oder angepassten Position befestigt werden, um ein unerwünschtes

Bewegen aus der justierten Position heraus zu verhindern. Vorteilhafterweise erfolgt die Justierung der Justiereinheit und somit die Justierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Distanzmessung während der Produktion des Entfernungsmessers, sodass ein Bewegen der Prismen im Messbetrieb, insbesondere im Messbetrieb des Anwenders, verhindert ist und die Prismen die einmal justierte Position beibehalten.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus den folgenden Zeichnungsbeschreibungen. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Ein Fachmann wird diese Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu weiteren, sinnvollen Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Figur 1 ein Laserentfernungsmessgerät in einer schematischen Darstellung, Figur 2 Sende- und Empfangspfad eines Laserentfernungsmessgerätes in einer stark vereinfachten, schematischen Darstellung,

Figur 3 die erfindungsgemäße Justiereinheit in einer schematisierten

Detaildarstellung,

Figur 4 die Prismen der Justiereinheit in einer alternativen Ansicht,

Figur 5 eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen

Laserentfernungsmessgerätes.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist eine Vorrichtung zur optischen Distanzmessung in Form eines Laserentfernungsmessgerätes 12 dargestellt, welches eine Sendeeinheit und eine Empfangseinheit aufweist, die zusammen ein Messmodul 10 bilden, welches von einem Gehäuse 40 des Laserentfernungsmessgerätes 12 umgeben ist. Das Laserentfernungsmessgerät 12 besitzt des Weiteren eine Anzeigeeinheit 42, die zu einer Ausgabe eines Messergebnisses zum Betrieb des Laserentfernungsmessgerätes 12 vorgesehen ist, sowie eine Eingabeeinheit 44 mit mehreren Eingabetasten, die zu einer Bedienung des Laserentfernungsmessgerätes 12 durch einen Bediener vorgesehen ist, auf.

Die Sendeeinheit 60 des Laserentfernungsmessgerätes 12 umfasst zumindest (Siehe Figur 2) eine Lasererzeugungseinheit, vorzugsweise in Form einer Laserdiode 66, die zu einem Generieren eines Laserstrahls 78, insbesondere eines modulierten Laserstrahls vorgesehen ist.

Im Messbetrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Laserstrahl 78 auf ein anvisiertes Messobjekt 14 („targef) gerichtet und anhand eines von dem Messobjekt 14 reflektierten und von dem Laserentfernungsmessgerät 12 empfangenen Strahls 80 wird die Entfernung zwischen dem Laserentfernungs- messgerät 12 und dem Messobjekt 14 bestimmt. Dazu besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung (Siehe Figur 2) eine Empfangseinheit 62, die zumindest einen elektro-optischen Detektor 64 zur Wandlung des optischen Signals in ein elektrisches Signal aufweist. Figur 2 zeigt in einer ebenfalls schematischen Darstellung den optischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie den optischen Strahlengang zur Vermessung einer Distanz zu einem Messobjekt 14 in seinen für die Erfindung wesentlichen Baukomponenten. Der erfindungsgemäße Laserentfernungsmesser enthält darüber hinaus noch weitere, dem Fachmann bekannte Bauteile, auf deren Funktion hier nicht näher eingegangen werden soll, da diese keinen Einfluss auf die

Erfindung haben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur optischen Distanzmessung weist ein Gehäuse 40 auf, in dem unter anderem eine Sendeeinheit 60 sowie eine Empfangseinheit 62 angeordnet sind. Darüber hinaus weist die Vorrichtung zudem noch eine Auswerteeinheit sowie zumindest eine Ausgabeeinheit auf, die jedoch, der Übersicht halber, in Figur 2 nicht dargestellt sind. Die Sendeeinheit 60 besitzt zumindest eine optische Signalquelle, die im Ausführungsbeispiel der Figur 2 in Form einer Laserdiode 66 ausgebildet ist. Der Laserdiode 66 nachgeschaltet ist eine Strahlformungsoptik 68 zur Erzeugung eines möglichst parallelen, runden

Messstrahlbündels. Die Laserdiode 66 und die Optik 68 definieren den Sendepfad 70 der Sendeeinheit 60 und sind typischerweise auf einer gemeinsamen optischen Achse 72 angeordnet. In analoger Weise definieren der Detektor 64 sowie eine Kollimationslinse 76 den Empfangspfad 74 der Empfangseinheit 62 der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Im Sendepfad 70 der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zudem eine Justiereinheit 18 angeordnet, die dazu dient, die Richtung des ausgesendeten Messstrahls 78 ggf. zu korrigieren. Die Justierung erfolgt typischerweise während der Produktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung, also beispielsweise bei der Herstellung eines erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessgerätes 12, sodass im Nutzungsbetrieb ein bereits justiertes Messgerät zur Verfügung steht.

Die Justiereinheit 18 weist zur Justierung zumindest ein erstes Prisma 22, ein zweites Prisma 26 und zumindest ein Lagermittel 20 auf (siehe Figur 3). Mittels des

Lagermittels 20 sind das erste Prisma 22 und das zweite Prisma 26 zu einer Justierung bewegbar gelagert. Das erste Prisma 22 und das zweite Prisma 26 sind jeweils von einem Keilprisma 30 bzw. 32 gebildet, die im Wesentlichen eine kreisrunde Scheibe umfassen (Siehe auch Figur 4), wobei eine Dicke 54 der Scheibe entlang eines Durchmessers der Scheibe keilförmig ausgebildet ist. Das erste Keilprisma 30 und das zweite Keilprisma 32 weisen jeweils einen Keilwinkel 34 bzw. 36 auf, der typischerweise in einem Bereich zwischen 0 und 15 Grad liegen kann. Vorteilhafterweise können Keilwinkel in einem Bereich zwischen 0 und 5 Grad genutzt werden und besonders bevorzugt sind Keilwinkel in einem Bereich zwischen 0 und 2 Grad. Vorteilhafterweise besitzen die beiden Prismen den gleichen Keilwinkel, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, so dass in speziellen

Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gerätes auch Prismen mit unterschiedlichen Keilwinkeln zu Anwendung kommen können.

Die Keilwinkel 34 bzw. 36 des gezeigten Ausführungsbeispiels entsprechen jeweils einem, von den scheibenartigen, runden Flächen eingeschlossene Winkel der

Keilprismen 30 bzw. 32. Das erste Keilprisma 30 weist dabei einen Keilwinkel 34 auf, der im Wesentlichen gleich einem Keilwinkel 36 des zweiten Keilprismas 32 ist.

Die beiden Keilprismen 30 bzw. 32 sind zumindest teilweise entlang der optischen Achse 72 des Sendepfades nacheinander angeordnet, sodass entlang der optischen Achse 72 eine Überlagerung 82 der beiden Keilprismen 30 bzw. 32 erfolgt, wobei die Überlagerung 82 einen Einstellbereich für die Justierung bildet

(Siehe hierzu insbesondere Figur 4). Figur 3 und Figur 4 zeigen dabei die

Justiereinrichtung 10 in einer Detaildarstellung. Vorteilhafterweise wird der Überlappungsbereich 82 so groß wie möglich gewählt. Hierzu können die Prismen

30 und 32 deckungsgleich hintereinander angeordnet werden, wie dies beispielsweise der Darstellung in Figur 3 zu sehen ist,

Da die optischen Achsen des Sende- und Empfangspfades der erfindungsgemäßen Vorrichtung voneinander beabstandet sind (man spricht in diesem Fall von einem biaxialen optischen System), ist es nicht immer und automatisch gewährleistet, dass eine genügende Menge des am Messobjekt 14 reflektierten Messsignals auf die

Kollimationslinse 76 des Messgerätes trifft und entsprechend auf den Detektor 64 gelangen kann. Daher ist gegebenenfalls eine Justage des emittierten Laserstrahls 78 in das Gesichtsfeld 81 des Detektors 64 erforderlich. Bei der vorgeschlagenen

Ausführung wird der emittierte Laserstrahl 78 mittels der zwei Keilprismen 30 bzw. 32 so manipuliert, dass der reflektierte Laserstrahl möglichst genau in der Mitte der Empfangsoptik 76 abgebildet wird. Um den manipulierten Laserstrahl 78 möglichst genau mit der Gesichtsfeldmitte des Detektors 64 in Überdeckung zu bringen, werden die beiden Keilprismen 30 bzw. 32 solange zueinander und relativ zur optischen Achse 72 der Sendeeinheit 60 gedreht, bis der abgelenkte Laserstrahl 78 und die Detektormitte bis auf die Parallaxe zur Überdeckung kommen.

Bei Verwendung eines Keilprismas mit Keilwinkel α lässt sich ein Lichtstrahl um einen Winkel δ = (n - 1) * α im Wesentlichen kreisförmig ablenken. Hierbei ist n der Brechungsindex des Keilprismas. Typischerweise werden im erfindungsgemäßen Entfernungsmesser Prismen mit einem Brechungsindex von ungefähr n = 1,5 verwendet. Bei Verwendung zweier Keilprismen kann ein Lichtstrahl in zwei Richtungen justiert werden. Der maximale Ablenkwinkel beträgt mit gleichem Keilwinkel und Brechungsindex hierbei δ = 2 * (n - 1) * α . Die beiden Keilprismen sind dazu zumindest teilweise nacheinander angeordnet, sodass sich eine Überlagerung der beiden Keilprismen für den optischen Strahl ergibt (siehe Figur 3). Der Überlagerungsbereich 82 bildet dann auch einen Einstellbereich für die Justierung. Während der Justierung des Messstrahles in das Gesichtsfeld des Detektors sind die beiden Keilprismen 30 bzw. 32 drehbar mittels des Lagermittels 20 bzw. der Lagermittel 20 und 38 gelagert. Zudem sind das erste Keilprisma 30 und das zweite Keilprisma 32 während der Justierung relativ zueinander bewegbar, insbesondere drehbar mittels der Lagermittel 20 und 38 gelagert, sodass beide Keilprismen 30, 32 zur Justierung unabhängig voneinander gedreht werden können. Als Lagermittel 20 bzw. 38 können beispielsweise auch Verstellmittel 21 zur Verdrehung der Prismen, beispielsweise Zahnstangen dienen. In vorteilhafter Weise weisen dazu die Keilprismen 30 bzw. 32 Mittel auf, die es ermöglichen, die Prismen um die optische Achse des Sendepfades 70 zu rotieren.

Eine vorteilhafte Ausführung der Keilprismen sieht eine Herstellung mittels Spritzgussverfahren, insbesondere optischem Spritzgussverfahren vor. Dadurch lassen sich beispielsweise auch Klebeflächen und mechanische Angriffspunkte für die Justage einfach und kostengünstig direkt in die Prismen der Justiereinheit integrieren. Beispielsweise kann eine Zahnkranz- bzw. Ritzelstruktur umfangsseitig ganz oder teilweise an den im Wesentlichen rund ausgestalteten Keilprismen vorhanden sein. Diese Ritzelstruktur lässt sich im Spritzgussverfahren direkt und einstückig mit dem Keilprisma ausbilden. Eine vorteilhafte Ausführung der Justageapparatur besteht dann beispielweise aus zwei Zahnstangen 21, die jeweils an eines der Keilprismen angreifen, diese lagern und ermöglichen, die Prismen solange zueinander zu verdrehen, bis ein Zielkriterium für die Ablenkung des Strahls erreicht ist. Anschließend werden die Verstellmittel 21 und damit die Prismen fixiert.

Andere Lage-, Justage- und Fixiermittel sind aber ebenso möglich. So können die Prismen oder aber auch nur eines der Prismen beispielsweise aus Glas gefertigt ein und in einem Optikträger angeordnet sein, der dann entsprechend im Gehäuse des

Entfernungsmessers drehbar gelagert ist. Auch kann es vorteilhaft sein, dass das Material der Prismen nicht den gleichen Brechungsindex besitzt.

Der geforderte Justage- bzw. Ablenkungsbereich lässt sich über den Keilwinkel der Prismen so vorgeben, dass insbesondere der gesamte Drehbereich der Prismen von 360 Grad ausgenutzt werden kann. Auf diese Weise ist eine sehr präzise und kostengünstige Justage möglich, da zur Erzielung des Ablenkwinkels δ der gesamte Drehbereich der Prismen von 360° genutzt werden kann. In vorteilhafter

Weise erhält man damit insbesondere eine Untersetzung über den Keilwinkel, wodurch sich eine mikrometergenaue Justage von der Sende- zur Empfangsachse auch bei relativ großen Drehwinkeln erreicht lässt. In diesem Fall liegt der Keilwinkel α der Prismen typischerweise in einem Bereich bis 1°.

Sobald die Justierung erfolgt ist und sich die beiden Keilprismen 30 bzw. 32 in einer justierten Position befinden, die sicherstellt, dass der ausgesandte Messstrahl 78 in einer gewünschten Entfernung optimal im Gesichtsfeld des Detektors zu liegen kommt, werden die beiden Keilprismen 30 bzw. 32 fixiert, sodass eine Bewegung der beiden Keilprismen 30 bzw. 32 aus ihrer definierten, justierten Position im

Messbetrieb verhindert wird. Hierzu weist die Justiereinheit 18 ein Fixiermittel auf. Das Fixiermittel kann von einem Klebemittel und/oder von einem Blockiermittel und/oder weiteren, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Mitteln gebildet sein.

Das Fixiermittel ist vorzugsweise zu einer dauerhaften Fixierung der beiden

Keilprismen 30 bzw. 32 vorgesehen. Nach der Justierung des Sendepfades und anschließender Fixierung der beiden Keilprismen 30 bzw. 32 kann dann beispielsweise die Endmontage des Laserentfernungsmessgerätes erfolgen. Figur 5 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur optischen Distanzmessung. Hinsichtlich des Aufbaus des Laserentfernungsmessers gemäß der Ausführungsform der Figur 5 gilt im Wesentlichen das zu Figur 2 Gesagte. Bei dem Laserentfernungsmesser der Figur 5 ist die optische Justiereinrichtung 18 jedoch derart im Gehäuse 40 des

Entfernungsmessers angeordnet, dass zumindest eines der Prismen der Justiereinheit 10 das Austrittsfenster für die optische Messstrahlung aus dem Gehäuse 40 der Vorrichtung bildet. In dieser vorteilhaften Weise kann auf ein weiteres Bauelement als optisches Fenster im Sendepfad der Vorrichtung verzichtet werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das hier zugrunde liegende Justageverfahren ermöglicht in einfacher Weise die mechanische Justage des Sendestrahls des Laserentfernungsmessers in zwei Richtungen. Insbesondere ist dies mit hoher Genauigkeit und ohne großen Zeitaufwand möglich. Durch die

Verdrehung zweier Keilprismen einer Justiereinheit kann der Laserstrahl gleichzeitig in gleicher Präzision in beiden Achsen justiert, gehalten und befestigt werden. Bei der vorgeschlagenen Ausführung wird der emittierte Laserstrahl über die beiden Keilprismen manipuliert, sodass der an einem Messobjekt reflektierte Laserstrahl möglichst genau in der Mitte der Empfangsoptik abgebildet wird.

Prinzipiell möglich ist es ebenso, die Justiereinheit in die Empfangseinheit zu integrieren und den Empfangspfad auf den Sendepfad auszurichten. Aus diesem Grunde gilt das zur Justiereinheit im Sendepfad Gesagte in analoger Weise auch für eine im Empfangspfad angeordnete Justiereinheit mit entsprechendem Aufbau.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur optischen Distanzmessung, insbesondere ein handhaltbarer elektro-optischer Entfernungsmesser, mit einer Sendeeinheit (12) zur Aussendung modulierter, optischer Strahlung (13,20,22) entlang eines Sendepfades auf ein Zielobjekt (15) hin, und mit einer zur optischen Achse (38) der Sendeeinheit (12) beabstandeten Empfangseinheit (14) zum Empfang von vom Zielobjekt (15) rücklaufender optischer Strahlung

(16,49,50), dadurch gekennzeichnet, dass der Sendepfad der Vorrichtung eine Justiereinheit mit zumindest einem Prisma aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Prisma zur Justierung des Sendepfades um die optische Achse der Sendeeinheit rotierbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die

Justiereinheit zumindest ein zweites Prisma aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prisma und das zweite Prisma während der Justierung relativ zueinander bewegbar, insbesondere rotierbar, angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prisma und/oder das zweite Prisma von einem Keilprisma gebildet sind/ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prisma und/oder das zweite Prisma einen

Keilwinkel in einem Bereich von 0° bis 15°, vorteilhafterweise einen

Keilwinkel in einem Bereich von 0° bis 5°, und insbesondere bevorzugt einen Keilwinkel in einem Bereich von 0° bis 2°, aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prisma einen Keilwinkel aufweist, der im Wesentlichen gleich dem Keilwinkel des zweiten Prismas ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Prisma im Kunststoffspritzguss- verfahren hergestellt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Brechungsindex des ersten Prismas im Wesentlichen gleich dem optischen Brechungsindex des zweiten Prismas ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Prisma Mittel aufweist, die es ermöglichen, das Prisma zur Justierung um die optische Achse des Sendepfades zu rotieren.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel einstückig mit dem Prisma ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Gehäuse aufweist, in dem die Sendeeinheit (12) und die Empfangseinheit (14) angeordnet sind, wobei das Gehäuse ein Austrittsfenster zur Aussendung optischer Strahlung besitzt, welches (13,20,22) durch zumindest eines der Prismen der Justiereinheit gebildet ist.

13. Verfahren zur Justage eines handhaltbaren elektro-optischen Entfernungsmessers, nach zumindest einen der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Justage des Sendepfades des Entfernungsmessers auf das Gesichtsfeld eines Detektors der Empfangseinheit, zumindest ein Prisma einer Justiereinheit der Vorrichtung rotiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die

Justiereinheit ein zweites Prisma aufweist, wobei das erste Prisma und das zweite Prisma während der Justierung relativ zueinander bewegt, insbesondere rotiert werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Prisma und/oder das zweite Prisma der Justiereinheit nach der Justierung fixiert werden.