[发明专利]具有用于校准要按照距离相关的方式设置的聚焦光学单元位置的功能的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括在对准(targeting)单元中集成的同轴相机的测量装置(surveying apparatus)，特别是视频经纬仪或视频测速仪(tachymeter)。

背景技术

为了测量目标点，自古以来已知多种大地测量方法和大地测量装置。在这种情况中，对从测量装置到要测量的目标点的距离和角度进行记录，具体地，对测量装置的位置与可能存在的参考点一起进行检测，作为空间标准数据。

这种测量装置或大地测量装置的一个普遍公知的示例是经纬仪、测速仪或全站仪，其也被指定为电子测速仪或计算机测速仪。例如，在公开文献EP 1 686 350中描述了现有技术中的一种这样的大地测量测量装置。这种装置具有基于电传感器的角度和距离测量功能，所述角度和距离测量功能使得能够针对选择的目标来确定方向和距离。在这种情况中，在该装置的内部参考系统中确定角度和距离变量，并且如果适当的话，则还必须将所述角度和距离变量与用于绝对位置确定的外部参考系统结合。

现代的全站仪具有用于数字化地进一步处理并且存储检测的测量数据的微处理器。该装置通常具有紧凑且集成的设计，其中，同轴测距系统以及角度测量元件、计算、控制和存储单元通常被集成在一个装置中。根据全站仪的发展阶段，集成有用于使对准光学单元机动化的装置、用于无反射器(reflectorless)距离测量的装置、用于自动目标搜寻和目标追踪的装置、以及用于远程控制整个装置的装置。从现有技术已知的全站仪还具有用于建立到外围组件的无线电链路的无线电数据接口(诸如，例如数据获取装置)，其能够被具体地设计为手持数据记录器、现场(field)计算机、笔记本计算机、微型计算机或PDA。借助于数据接口，能够输出由全站仪获取并存储的测量数据以在外部进一步处理，能够读取在外部获取的测量数据以在全站仪中进行存储和/或进一步处理，能够输入或输出远程控制信号以对全站仪或者特别是在现场移动使用的另外的外部组件进行远程控制，并且能够将控制软件传送到全站仪中。

可在测量处理期间实现的测量精度根据要测量的目标点的实现而改变。例如，如果目标点由为测量而特别设计的目标反射器(诸如全向棱镜)组成，则例如针对房屋墙上的要被测量的点，能够实现比无反射器测量的情况显著更精确的测量结果。除其它因素以外，这归因于这样的事实：发射的光学测量光束具有平面的光束横截面，而不是点状的光束横截面，因此，不仅接收到在实际要测量的目标点处分散的测量辐射，而且接收到来自由测量辐射也撞击(impinge)到的、目标点的中间视场环境中的点的测量辐射。通过示例的方式，要测量的点的表面的粗糙度以已知的方式影响无反射器测量的精度。

为了瞄准(sighting)或对准要测量的目标点，大地测量类型的测量装置具有对准装置(诸如望远镜)。在一个简单的实施形式变型中，瞄准装置被例如实现为望远镜瞄准器。现代的装置能够附加地具有用于检测图像的相机，所述相机被集成在望远镜瞄准器中，其中，所检测的图像能够在全站仪的显示器上和/或在用于远程控制的外围装置(诸如数据记录器)的显示器上被具体地显示为实时图像。

除直接观看通道之外而设置的同轴相机(例如，具有CCD或CMOS区域传感器)能够被布置在望远镜光学单元中提供的另外的图像平面中，为此，能够提供部分光束经由分束器的耦合输出，使得可借助于相机通过物镜来记录图像。

对准装置的光学系统或光学观看通道尤其包含物镜组、聚焦透镜组(聚焦光学单元)以及目镜，它们从物体侧按这个顺序而布置。在这种情况中，聚焦光学单元具有位置测量装置和位置传送器(电机)。

精确地瞄准目标的先决条件是在集成相机的显示器上以及在望远镜的目镜处这二者的视场的清晰成像。

在一个非常简单的实施方式中，可以通过手动聚焦(例如，用于改变聚焦光学单元的位置的调整螺钉)来实现聚焦。手动聚焦(即，聚焦光学单元的可手动设置的位置)总是取决于用户的个人清晰度感知，并且取决于观测装置(例如，目镜、相机显示器)。

因此，瞄准装置的相机具有自动聚焦单元，其中，聚焦光学单元的调整例如通过伺服电机来实现，并且例如借助于CMOS传感器的特定阵列上的对比度评估或者通过相位比较来进行控制。例如从DE 19710722、DE 19926706或者DE 19949580知道大地测量装置的望远镜瞄准器的自动聚焦装置。相机自动聚焦利用对到达相机传感器上的光束的评价而运行。在基于对比度的自动聚焦的情况中，利用所发现的对比度最大值来得到聚焦光学单元的位置。