專利名稱：距離測量儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測量儀器，借助于該測量儀器可以通過將距離測量光投射到要測量的對象并且通過接收來自要測量的對象的反射光來測量到要測量的對象的距離。
背景技術(shù)：
作為通過電子距離測量儀器測量到要測量的對象的距離的方法，存在兩種方法。 一種方法是使用棱鏡的測量方法，其中將棱鏡安裝在測量位置處，通過將該棱鏡用作對象而接收由該棱鏡反射的距離測量光，并且測量該距離。另一種方法是不使用棱鏡的非棱鏡模式的測量方法，其中直接將距離測量光投射到要測量的對象并且通過接收來自要測量的對象的反射光而測量所述距離。在通過使用棱鏡來執(zhí)行測量的情況下，棱鏡的反射率高，并且獲得具有高光量的反射光。因此，測量可以在長距離上執(zhí)行。形成對照的是，在非棱鏡模式的情況下，無需每次在測量位置處安裝棱鏡，并且可以簡單地執(zhí)行距離測量，但是反射的光量較低，并且不可能測量長距離。因此，更優(yōu)選地，應(yīng)當這樣設(shè)計，使得測量模式可以被恰當?shù)剡x擇以便適合測量的場合。接下來，在使用棱鏡的測量模式下，如圖4中所示，如果距離測量光軸1偏離棱鏡 2的棱鏡光軸3，或者如果距離測量光軸1偏離棱鏡2的中心，那么由棱鏡反射的距離測量光(此后稱為“反射的距離測量光”)偏離距離測量光軸1。出于這個原因，在用于接收反射的距離測量光的光電檢測單元4處，光接收位置偏離標準位置(即與距離測量光軸相應(yīng)的位置)的量為“d”。當從制造的觀點來看時，光電檢測單元4在光接收表面的總表面上并不一定具有均勻的靈敏度或響應(yīng)度，并且該靈敏度或響應(yīng)度依照光接收表面上的每一點而不同。出于這個原因，當距離測量光軸1偏離棱鏡光軸3時，存在來自光電檢測單元4的光電檢測信號的響應(yīng)度可能依照光接收表面如的光接收位置而不同的情況。當光電檢測信號的響應(yīng)度不同時，響應(yīng)度之差作為在測量距離時測量的距離值的誤差而出現(xiàn)。因此，距離測量光軸1與棱鏡光軸3的偏離變成測量結(jié)果中的誤差因素。同時，作為其中棱鏡光軸3偏離距離測量光軸1的情況，存在其中距離測量儀器具有自動瞄準功能并且在順序地執(zhí)行瞄準時造成瞄準誤差的情況，其中測量長距離時在大氣中存在熱霾的情況，其中存在由勘測操作員造成的瞄準誤差的情況以及其他情況。另一方面，可能存在來自客戶方的請求，即使當距離測量光軸1偏離棱鏡光軸3時，距離測量精度也必須在預(yù)定值處或者更低，直到距離測量光軸1與棱鏡光軸3之間的偏離量達到預(yù)定值。在過去，當存在來自客戶方的這樣的請求時，實施的是選擇具有光接收表面如的高質(zhì)量的光電檢測單元4，并且即使當存在距離測量光軸1與棱鏡光軸3之間的偏離時，也應(yīng)當維持預(yù)定的測量精度。因此，光電檢測單元4上的產(chǎn)率是低的，并且需要較高的成本。在過去，在能夠進行棱鏡測量和非棱鏡測量的距離測量儀器中，來自要測量的對象的反射光的量可能彼此大為不同。因此，已經(jīng)實施的是在距離測量光投射光學(xué)系統(tǒng)上提供光量調(diào)節(jié)器并且調(diào)節(jié)距離測量的光量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種距離測量儀器，其可以簡單地執(zhí)行棱鏡測量和非棱鏡測量，并且即使當距離測量光軸與棱鏡光軸之間可能出現(xiàn)偏離時，也可以通過簡單的方法防止這樣的誤差。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種距離測量儀器，該距離測量儀器包括用于發(fā)射距離測量光的發(fā)光單元，用于接收并且檢測來自要測量的對象的反射的距離測量光以及作為內(nèi)部參考光的從發(fā)光單元發(fā)射的距離測量光的一部分的光電檢測單元，用于電學(xué)上調(diào)節(jié)光電檢測單元的光電檢測靈敏度的靈敏度調(diào)節(jié)單元，以及用于基于來自光電檢測單元的反射的距離測量光的光電檢測信號并且基于內(nèi)部參考光的光電檢測信號來計算測量的距離的控制算術(shù)單元，其中該控制算術(shù)單元可以通過選擇棱鏡模式測量和非棱鏡模式測量來測量距離，并且進行控制，使得光電檢測單元的光電檢測靈敏度通過靈敏度調(diào)節(jié)單元響應(yīng)于選擇的測量模式而改變。再者，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中控制算術(shù)單元選擇棱鏡模式測量，并且控制算術(shù)單元根據(jù)棱鏡模式測量中測量的距離通過靈敏度調(diào)節(jié)單元改變光電檢測單元的光電檢測靈敏度。此外，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中棱鏡模式測量具有短距離測量模式和長距離測量模式，并且預(yù)先分別針對短距離測量模式和長距離測量模式設(shè)置光電檢測單元的光電檢測靈敏度。再者，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中控制算術(shù)單元基于閾值來改變短距離測量模式和長距離測量模式，并且從短距離測量模式改變?yōu)殚L距離測量模式時的閾值不同于從長距離測量模式改變?yōu)槎叹嚯x測量模式時的閾值。此外，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中靈敏度調(diào)節(jié)單元將偏置電壓施加到光電檢測單元并且調(diào)節(jié)光電檢測單元的光電檢測靈敏度，并且設(shè)置偏置電壓以便成為比S/N特性的最大值更低的值，所述S/N特性是在響應(yīng)于偏置電壓的增大或減小而增大或減小的光電檢測單元的信號強度除以響應(yīng)于偏置電壓的增大或減小而增大或減小的噪聲強度時獲得的。再者，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中在棱鏡模式測量中，靈敏度調(diào)節(jié)單元減小光電檢測單元的光電檢測靈敏度，使得在距離測量光的距離測量光軸相對于棱鏡光軸偏離了預(yù)定量的情況下，測量誤差將等于預(yù)定值或者更低。此外，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中偏置電壓介于與所述最大值對應(yīng)的偏置電壓的70%和95%之間。再者，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中偏置電壓以這樣的方式設(shè)置，使得在距離測量光軸偏離了預(yù)定量的情況下，誤差將是距離測量儀器具有的關(guān)于在距離測量光軸與棱鏡的光軸一致的條件下獲得的測量值的測量精度的1/2。此外，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中當棱鏡安裝在50米的距離處時，距離測量光軸的偏離為士 1分的偏離。本發(fā)明提供了一種距離測量儀器，該距離測量儀器包括用于發(fā)射距離測量光的發(fā)光單元，用于接收并且檢測來自要測量的對象的反射的距離測量光以及作為內(nèi)部參考光的從發(fā)光單元發(fā)射的距離測量光的一部分的光電檢測單元，用于電學(xué)上調(diào)節(jié)光電檢測單元的光電檢測靈敏度的靈敏度調(diào)節(jié)單元，以及用于基于來自光電檢測單元的反射的距離測量光的光電檢測信號并且基于內(nèi)部參考光的光電檢測信號來計算測量的距離的控制算術(shù)單元， 其中該控制算術(shù)單元可以通過選擇棱鏡模式測量和非棱鏡模式測量來測量距離，并且進行控制，使得光電檢測單元的光電檢測靈敏度通過靈敏度調(diào)節(jié)單元響應(yīng)于選擇的測量模式而改變。結(jié)果，可以提供一種距離測量儀器，借助于該距離測量儀器可以僅僅通過簡單的電處理在棱鏡模式測量與非棱鏡模式測量之間轉(zhuǎn)換，并且在簡單的配置中且以較低的成本執(zhí)行棱鏡模式測量和非棱鏡模式測量。再者，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中控制算術(shù)單元選擇棱鏡模式測量，并且控制算術(shù)單元根據(jù)棱鏡模式測量中測量的距離通過靈敏度調(diào)節(jié)單元改變光電檢測單元的光電檢測靈敏度。結(jié)果，即使當沒有在距離測量光投射光學(xué)系統(tǒng)中提供光量調(diào)節(jié)裝置時，也可以執(zhí)行棱鏡模式測量。此外，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中棱鏡模式測量具有短距離測量模式和長距離測量模式，并且預(yù)先分別針對短距離測量模式和長距離測量模式設(shè)置光電檢測單元的光電檢測靈敏度。結(jié)果，即使當反射的距離測量光的光量在短距離測量與長距離測量之間不同時，也可以在不調(diào)節(jié)距離測量光的光量的情況下處理所述問題。再者，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中控制算術(shù)單元基于閾值改變短距離測量模式和長距離測量模式，并且從短距離測量模式改變?yōu)殚L距離測量模式時的閾值不同于從長距離測量模式改變?yōu)槎叹嚯x測量模式時的閾值。結(jié)果，即使當要測量的對象在所述閾值中的任一個附近存在時，也可以穩(wěn)定地執(zhí)行測量。此外，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中靈敏度調(diào)節(jié)單元將偏置電壓施加到光電檢測單元并且調(diào)節(jié)光電檢測單元的光電檢測靈敏度，并且設(shè)置偏置電壓以便成為比S/N特性的最大值更低的值，所述S/N特性是在響應(yīng)于偏置電壓的增大或減小而增大或減小的光電檢測單元的信號強度除以響應(yīng)于偏置電壓的增大或減小而增大或減小的噪聲強度時獲得的。結(jié)果，即使當在測量的環(huán)境條件中可能發(fā)生變化時或者當在電路中可能出現(xiàn)漂移時，也可以穩(wěn)定地執(zhí)行測量。再者，本發(fā)明提供了如上面所描述的距離測量儀器，其中在棱鏡模式測量中，靈敏度調(diào)節(jié)單元減小光電檢測單元的光電檢測靈敏度，使得在距離測量光的距離測量光軸相對于棱鏡光軸偏離了預(yù)定量的情況下，測量誤差將等于預(yù)定值或者更低。結(jié)果，即使當距離測量光軸偏離棱鏡時也可以執(zhí)行具有高精度的測量，并且即使在不使用高質(zhì)量的光電檢測單元的情況下也可以實現(xiàn)所需的精度，并且可以降低制造成本。


圖1為示出依照本發(fā)明實施例的距離測量儀器的一般特征的示意圖2為該實施例中的光電檢測單元的圖形表示，其示出要施加到光電檢測單元上的偏置電壓、光電檢測信號強度、噪聲強度以及光電檢測信號強度與噪聲強度之比的關(guān)系；
圖3(A)-圖3(F)中的每幅圖表示示出響應(yīng)于距離測量光軸相對于棱鏡的偏離而產(chǎn)生的測量誤差與要施加到光電檢測單元上的偏置電壓之間的關(guān)系的表格；以及圖4為解釋其中在使用棱鏡的測量方法中距離測量光軸偏離棱鏡中心的情況的示意圖。
具體實施例方式下面將參照附圖給出對于本發(fā)明實施例的描述。參照圖1，下面將給出對于依照本發(fā)明實施例的距離測量儀器的一般特征的描述。在圖1中，附圖標記11代表距離測量儀器，附圖標記12代表用作要測量的對象的棱鏡，附圖標記13代表諸如激光二極管之類的發(fā)光單元，附圖標記14代表諸如雪崩光電二極管(APD)等等之類的光電檢測單元，附圖標記15代表具有距離測量光軸1 (參見圖4)的測量光路，并且附圖標記16代表距離測量光軸1內(nèi)部形成的并且在其中距離測量光的一部分分支為內(nèi)部參考光的內(nèi)部參考光路。光路轉(zhuǎn)換裝置17被提供以便跨過測量光路15和內(nèi)部參考光路16。借助于光路轉(zhuǎn)換裝置17，可替換地選擇光路，并且選擇是反射的距離測量光經(jīng)由測量光路15進入光電檢測單元14，還是內(nèi)部參考光經(jīng)由內(nèi)部參考光路16進入光電檢測單元14。光量調(diào)節(jié)裝置18設(shè)置在測量光路15上，并且調(diào)節(jié)反射的距離測量光的光量，使得內(nèi)部參考光的光量和反射的距離測量光的光量相同或者近似相同。光量調(diào)節(jié)裝置18是密度濾光器，其中密度在圓盤上在圓周方向上逐漸變化。光量調(diào)節(jié)裝置18可以被設(shè)計成使得內(nèi)部參考光的透射位置通過旋轉(zhuǎn)圓盤而改變并且可以調(diào)節(jié)光量，或者提供具有不同開口面積的多個孔，并且選擇其中反射的距離測量光穿過的孔。發(fā)光單元13通過光發(fā)射驅(qū)動單元20而被發(fā)射。光的發(fā)射由光發(fā)射驅(qū)動單元20 控制。來自光電檢測單元14的光電檢測信號輸入到信號處理單元21。然后，光通過諸如放大、A/D轉(zhuǎn)換等等之類的必要處理進行放大和處理，并且光電檢測信號輸入到控制算術(shù)單元22?？刂扑阈g(shù)單元22由CPU 24、存儲單元25等等配置。操作單元沈連接到控制算術(shù)單元22。用作靈敏度調(diào)節(jié)單元的偏置設(shè)置單元23電連接到光電檢測單元14。偏置設(shè)置單元23將偏置電壓施加到光電檢測單元14上，使得光電檢測單元14可以具有所需的光電檢測靈敏度。從光電檢測單元14輸出的光電檢測信號響應(yīng)于所施加的偏置電壓而改變。當偏置電壓增大時，光電檢測信號的強度增大。特別地，其被設(shè)計成使得光電檢測單元14的靈敏度隨著偏置電壓的增大而增大。另一方面，從光電檢測單元14輸出的光電檢測信號中包含的噪聲具有這樣的特性，即噪聲隨著施加到光電檢測單元14上的偏置電壓更接近擊穿電壓而迅速增大。在這里，擊穿電壓表示光電檢測單元14變成飽和狀態(tài)所處的電壓。圖2示出了在其中光電檢測單元14為雪崩光電二極管的情況下相對于施加的偏置電壓的光電檢測信號和噪聲的產(chǎn)生條件。在圖2中，曲線S代表信號曲線，曲線N代表噪聲曲線，并且曲線S/N為曲線S除以曲線N時獲得的信噪比的曲線。如該圖中所示，在曲線 S/N達到擊穿電壓(Vbr)之前，曲線S/N達到最大值(此后，與最大值匹配的偏置電壓設(shè)置為 “最佳偏置電壓值”)。在達到最大值之后，曲線S/N突然下降并且喪失了作為光電檢測單元 14的功能。當正常使用光電檢測單元14時，最佳偏置電壓值可能由于諸如環(huán)境溫度、電路漂移等等之類的原因而變化。通過考慮穩(wěn)定性，施加稍低于所述最大值的偏置電壓。在正常使用中，90%的電壓施加到擊穿電壓。如上面所描述的，在光電檢測單元14處，靈敏度或響應(yīng)度依照偏置電壓而變化。 此外，光電檢測單元14的光接收表面具有預(yù)定的面積，即有限的面積。就光接收表面的微小尺寸部分而言，在光接收表面的總面積上，光接收表面并不具有相同的光電檢測靈敏度、 光電檢測靈敏度/偏置電壓特性和響應(yīng)度(在這里，措辭“光電檢測靈敏度/偏置電壓特性” 表示與偏置的變化關(guān)聯(lián)的光電檢測靈敏度的變化，即S/N曲線)。因此，當偏置電壓改變時，光接收表面上的光電檢測靈敏度或響應(yīng)度的分布改變。 稍后將給出對于光電檢測靈敏度和響應(yīng)度的分布的改變的更加詳細的描述。如稍后將描述的，在當前實施例中，其基于以下事實光電檢測單元14的靈敏度與偏置電壓相關(guān)，并且光接收表面上的光電檢測信號的響應(yīng)度的分布在偏置電壓改變時改變。當偏置電壓增大時，光電檢測單元14的光接收表面上的響應(yīng)度變得均勻一致?？刂扑阈g(shù)單元22控制光發(fā)射驅(qū)動單元20并且也通過光發(fā)射驅(qū)動單元20控制發(fā)光單元13的發(fā)光條件?？刂扑阈g(shù)單元22依照光電檢測單元14接收的反射的距離測量光和內(nèi)部參考光測量到要測量的對象的距離。此外，控制算術(shù)單元22向偏置設(shè)置單元23發(fā)出控制信號，控制從偏置設(shè)置單元23施加到光電檢測單元14上的偏置電壓并且設(shè)置或調(diào)節(jié)光電檢測單元14的靈敏度。在存儲單元25中，存儲了以下程序用于在棱鏡模式下執(zhí)行測量的棱鏡模式測量程序，用于在非棱鏡模式下執(zhí)行測量的非棱鏡模式測量程序，用于當測量在棱鏡模式下執(zhí)行時測量短距離的短距離測量模式程序，用于測量長距離的長距離測量模式程序，用于當偏置設(shè)置單元23施加偏置電壓時控制偏置電壓的偏置電壓控制程序以及其他程序。此外，設(shè)置為使用光電檢測單元14而預(yù)先獲得的曲線S和曲線N，或者曲線S/N或曲線S以及曲線N和曲線S/N且將其輸入到存儲單元25中，并且設(shè)置和輸入閾值，當在棱鏡模式下執(zhí)行測量時，該閾值在短距離測量模式和長距離測量模式中發(fā)生變化?，F(xiàn)在，將給出對于當前實施例的操作的描述。在依照當前實施例的距離測量儀器中，測量可以在兩種模式下執(zhí)行非棱鏡模式測量和棱鏡模式測量。首先，將給出對于非棱鏡模式測量的描述。測量模式通過操作單元 26被設(shè)置為非棱鏡模式測量。當沒有棱鏡安裝到要測量的對象上時，來自要測量的對象的反射光的光量為低。 因此，當設(shè)置為非棱鏡模式測量時，控制算術(shù)單元22向偏置設(shè)置單元23給出指示，使得測量最大偏置電壓應(yīng)當施加到光電檢測單元14上。測量最大偏置電壓表示要用于測量的最大偏置電壓，并且測量最大偏置電壓為如上面所描述的擊穿電壓的90%的電壓。距離測量光從發(fā)光單元13發(fā)射，并且距離測量光的一部分被分裂為內(nèi)部參考光。 通過光路轉(zhuǎn)換裝置17，選擇性地轉(zhuǎn)換測量光路15和內(nèi)部參考光路16。由要測量的對象直接反射的所述反射的距離測量光和內(nèi)部參考光選擇性地進入光電檢測單元14。內(nèi)部參考光由光量調(diào)節(jié)裝置18調(diào)節(jié)，使得內(nèi)部參考光具有與反射的距離測量光的光量相同或者與其相等的光量。如果反射的距離測量光的光量由于到要測量的對象的距離的原因以及由于反射率的原因等等而廣泛變化，那么調(diào)節(jié)偏置電壓并且調(diào)節(jié)光電檢測單元14的光電檢測靈敏度以便適合測量的條件。
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在信號處理單元21處對光電檢測信號執(zhí)行信號處理，并且將該光電檢測信號輸入到控制算術(shù)單元22。在控制算術(shù)單元22處，依照反射的距離測量光和內(nèi)部參考光來確定到要測量的對象的距離。接下來，將給出對于其中在棱鏡模式測量下執(zhí)行距離測量的情況的描述。當通過棱鏡模式測量執(zhí)行距離測量時，由操作單元26將測量模式設(shè)置為棱鏡模式測量。在棱鏡模式測量中，光電檢測單元14的靈敏度，即要施加到光電檢測單元14上的偏置電壓依照預(yù)先設(shè)置的測量的距離(閾值)而改變。取決于該測量的距離，可以想到改變偏置電壓的各種類型的處理。例如，如果測量的距離長于預(yù)設(shè)的距離(即如果反射的距離測量光的光量較低)，那么設(shè)置較高的偏置電壓Va。如果測量的距離更接近預(yù)設(shè)的距離(即如果反射的距離測量光的光量較高)，那么設(shè)置較低的偏置電壓Vb。當將較高的偏置電壓Va施加到光電檢測單元14上時，光電檢測單元14的靈敏度增大。當將較低的偏置電壓Vb施加到光電檢測單元14上時，光電檢測單元14的靈敏度減如上面所描述的，光電檢測/信號輸出特性的分布在光電檢測單元14的光接收表面的總面積上并不相同，并且存在光電檢測單元14的個體差異。此外，當距離測量光軸相對于棱鏡12的光軸在角度方面具有偏離時，或者如果距離測量光軸偏離棱鏡2的中心，反射的距離測量光偏離距離測量光軸(參見圖4)。結(jié)果，反射的距離測量光也在偏離光電檢測單元14的中心的位置進入。由于光電檢測單元14的光接收位置偏離中心，距離測量誤差因為光電檢測單元14的光電檢測信號中響應(yīng)度分布的不一致而出現(xiàn)。圖3示出了當作為實例測量50米的距離時的誤差條件。如果將50米距離的容許誤差設(shè)置為0. 8mm，那么其表明，在作為距離測量光軸相對于棱鏡的偏離(偏離角度[分]) 的一分處，誤差要求為容許誤差的1/2或者更低。在圖3所示的每個表格中，當中心方形與距離測量光軸一致時測量值被認為是標準值，并且測量誤差在這種情況下被認為是0。此外，圖3示出對于每個方形其偏離一分，并且矩陣的上-下方向與豎直方向相應(yīng)，左-右方向與水平方向相應(yīng)。中心方形具有在豎直方向和水平方向都為0的偏離角度，并且誤差在這種情況下設(shè)置為0。方形中的每個數(shù)值表示當距離測量光軸與棱鏡光軸一致(相同)時的測量值的誤差，這里使用的單位為mm。圖3所示的每個表格示出了當施加到光電檢測單元14上的偏置電壓減小到低于最佳偏置電壓值時與距離測量光軸的偏離相對應(yīng)的誤差條件。圖3(A)示出了擊穿電壓 (RV)的89%，圖3(B)示出了擊穿電壓(RV)的85%，圖3(C)示出了擊穿電壓(RV)的83%，圖 3(D)示出了擊穿電壓(RV)的81%，圖3(E)示出了擊穿電壓(RV)的79%，并且圖3(F)示出了擊穿電壓(RV)的77%。如圖3㈧中所示，當偏置電壓為擊穿電壓的89%時(即當其處于正常使用條件下時)，在有陰影的方形中，誤差超過所要求的誤差(士 0.4mm)。例如，在圖3(A)中，對于水平角度一分(角度)的偏離和豎直角度一分(角度)的偏離，造成0. 64mm的誤差。接下來，示出當分別將要施加的偏置電壓設(shè)置為擊穿電壓的85%、83%、81%、79%和 77%時相對于距離測量光軸的偏離的誤差發(fā)生條件。在所有這些情況下，誤差不超過所要求的誤差。例如，在圖3(B)中，當水平角度的偏離為一分并且豎直角度的偏離為一分時，誤差為0. ^mm,并且該誤差滿足要求的誤差。換言之，通過減小偏置電壓，可以滿足要求的精
即使當偏置電壓減小時，該現(xiàn)象也不改變，并且關(guān)于距離測量光軸的偏離的誤差不超過要求的誤差。然而，光電檢測單元14的靈敏度減小并且可測量距離將更短，看起來偏置電壓的極限在實踐中可能為擊穿電壓的70%。因此，即使在正常使用條件下不滿足要求的誤差的光電檢測單元14的情況下，光電檢測單元14通過調(diào)節(jié)偏置電壓而變成可使用的條件。此外，存在光電檢測單元14的個體差異，并且所述最大值和偏置電壓不必處于恒定水平。因此，要施加的偏置電壓應(yīng)當選擇為足夠的偏置電壓值，該值介于最佳偏置電壓的 95%與75%之間。作為實際的偏置電壓值，應(yīng)當預(yù)先獲取要安裝到距離測量儀器11上的光電檢測單元14的數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)存儲到存儲單元25中。結(jié)果，將用于長距離測量的偏置電壓VL 和用于短距離測量的偏置電壓VS存儲到存儲單元25中。然后，控制算術(shù)單元22控制偏置設(shè)置單元23，使得棱鏡模式測量被執(zhí)行并且偏置電壓與短距離測量模式和長距離測量模式相對應(yīng)。接下來，下面將給出對于棱鏡模式測量下短距離測量模式與長距離測量模式之間的轉(zhuǎn)換的描述。當在短距離測量模式與長距離測量模式之間轉(zhuǎn)換時，存在各種不同的可想到的因素。作為一個因素，可以通過光電檢測單元14接收的所述反射的距離測量光的光接收光量判斷該轉(zhuǎn)換，或者可以通過距離判斷該轉(zhuǎn)換。此外，在其中該轉(zhuǎn)換由于測量的距離而執(zhí)行的情況下，如果距離測量儀器具有聚焦機構(gòu)，那么可以根據(jù)該聚焦機構(gòu)的聚焦條件而獲得到要測量的對象的距離。下面將給出對于距離測量儀器測量的距離測量結(jié)果用作短距離測量模式與長距離測量模式之間的轉(zhuǎn)換的因素的情況的描述。在本實施例中，存在兩個測量的距離從短距離測量模式轉(zhuǎn)換到長距離測量模式的情況下的測量的距離(第一閾值)，以及從長距離測量模式轉(zhuǎn)換到短距離測量模式的情況下的測量的距離(第二閾值)。閾值在其中從短距離測量模式轉(zhuǎn)換到長距離測量模式的情況與其中從長距離測量模式轉(zhuǎn)換到短距離測量模式的情況之間變化。因此，當要測量的對象存在于更接近閾值的位置處時，可以改善測量的穩(wěn)定性。第一閾值和第二閾值中的任何一個可以大于另一個。簡而言之，如果第一閾值和第二閾值彼此不同，這就足夠了。本發(fā)明可以適用于例如相位差模式或脈沖模式下的距離測量儀器，在所述模式下，光電檢測單元的光接收表面的響應(yīng)度可以施加影響。
權(quán)利要求
1.一種距離測量儀器，包括用于發(fā)射距離測量光的發(fā)光單元，用于接收并且檢測來自要測量的對象的反射的距離測量光以及作為內(nèi)部參考光的從所述發(fā)光單元發(fā)射的距離測量光的一部分的光電檢測單元，用于電學(xué)上調(diào)節(jié)所述光電檢測單元的光電檢測靈敏度的靈敏度調(diào)節(jié)單元，以及用于基于來自所述光電檢測單元的反射的距離測量光的光電檢測信號并且基于內(nèi)部參考光的光電檢測信號來計算測量的距離的控制算術(shù)單元，其中所述控制算術(shù)單元能夠通過選擇棱鏡模式測量和非棱鏡模式測量來測量距離，并且進行控制，使得所述光電檢測單元的光電檢測靈敏度通過所述靈敏度調(diào)節(jié)單元響應(yīng)于選擇的測量模式而改變。
2.依照權(quán)利要求1的距離測量儀器，其中所述控制算術(shù)單元選擇所述棱鏡模式測量， 并且所述控制算術(shù)單元根據(jù)所述棱鏡模式測量中測量的距離通過所述靈敏度調(diào)節(jié)單元改變所述光電檢測單元的光電檢測靈敏度。
3.依照權(quán)利要求2的距離測量儀器，其中所述棱鏡模式測量具有短距離測量模式和長距離測量模式，并且預(yù)先分別針對短距離測量模式和長距離測量模式設(shè)置所述光電檢測單元的光電檢測靈敏度。
4.依照權(quán)利要求3的距離測量儀器，其中所述控制算術(shù)單元基于閾值來改變短距離測量模式和長距離測量模式，并且從短距離測量模式改變?yōu)殚L距離測量模式時的閾值不同于從長距離測量模式改變?yōu)槎叹嚯x測量模式時的閾值。
5.依照權(quán)利要求1或2的距離測量儀器，其中所述靈敏度調(diào)節(jié)單元將偏置電壓施加到所述光電檢測單元并且調(diào)節(jié)所述光電檢測單元的光電檢測靈敏度，并且設(shè)置所述偏置電壓以成為比S/N特性的最大值更低的值，所述S/N特性是在響應(yīng)于所述偏置電壓的增大或減小而增大或減小的所述光電檢測單元的信號強度除以響應(yīng)于所述偏置電壓的增大或減小而增大或減小的噪聲強度時獲得的。
6.依照權(quán)利要求1、2或5的距離測量儀器，其中在所述棱鏡模式測量中，所述靈敏度調(diào)節(jié)單元減小所述光電檢測單元的光電檢測靈敏度，使得在距離測量光的距離測量光軸相對于棱鏡光軸偏離了預(yù)定量的情況下，測量誤差將等于預(yù)定值或者更低。
7.依照權(quán)利要求4、5或6的距離測量儀器，其中所述偏置電壓介于與所述最大值相對應(yīng)的偏置電壓的70%和95%之間。
8.依照權(quán)利要求6的距離測量儀器，其中所述偏置電壓以這樣的方式設(shè)置，即在所述距離測量光軸偏離了預(yù)定量的情況下，誤差將是所述距離測量儀器具有的關(guān)于在所述距離測量光軸與所述棱鏡的光軸一致的條件下獲得的測量值的測量精度的1/2。
9.依照權(quán)利要求8的距離測量儀器，其中當所述棱鏡安裝在50米的距離處時，所述距離測量光軸的偏離為士1分的偏離。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種距離測量儀器，包括用于發(fā)射距離測量光的發(fā)光單元(13)，用于接收并且檢測來自要測量的對象的反射的距離測量光以及作為內(nèi)部參考光的從發(fā)光單元發(fā)射的距離測量光的一部分的光電檢測單元(14)，用于電學(xué)上調(diào)節(jié)光電檢測單元的光電檢測靈敏度的靈敏度調(diào)節(jié)單元(23)，以及用于基于來自光電檢測單元的反射的距離測量光的光電檢測信號并且基于內(nèi)部參考光的光電檢測信號來計算測量的距離的控制算術(shù)單元(22)，其中該控制算術(shù)單元可以通過選擇棱鏡模式測量和非棱鏡模式測量來測量距離，并且進行控制，使得光電檢測單元的光電檢測靈敏度通過靈敏度調(diào)節(jié)單元響應(yīng)于選擇的測量模式而改變。
文檔編號G01C3/00GK102445182SQ20111020634
公開日2012年5月9日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者永井勝之 申請人:株式會社拓普康