專利名稱：激光測距傳感器系統(tǒng)光學(xué)適配器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
實(shí)施方式涉及使用基于視頻的檢查系統(tǒng)和坐標(biāo)測量機(jī)的光學(xué)計(jì)量，以及 在生產(chǎn)和質(zhì)量控制中對形式、尺寸和位置進(jìn)行測量的多傳感器坐標(biāo)計(jì)量的領(lǐng) 域。在US專利第6,518,996號中描述了這種視頻檢查系統(tǒng)的示例，在此以引 證的方式并入該公開的內(nèi)容。該'996專利申請公開了包括具有成像光學(xué)裝置 的緊湊型Y-Z-X測量軸系統(tǒng)和安裝在垂直的Z平移軸上的攝像機(jī)的視頻檢查 裝置。這個垂直成像系統(tǒng)可以采用在X-Y工作臺上方設(shè)有共享物鏡，物鏡后 有變焦光學(xué)系統(tǒng)，變焦光學(xué)系統(tǒng)后有CCD攝像機(jī)的方式。在一些系統(tǒng)中，可 以用激光測距傳感器系統(tǒng)來共享物鏡，以提供對于由攝像機(jī)所觀看的同一物 體的通過鏡頭(Through the Lens, TTL)激光測距測量能力。因此，更具體地， 實(shí)施方式涉及與光學(xué)計(jì)量系統(tǒng)一起使用的TTL激光測距傳感器系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可以采用通過鏡頭的激光測距傳感器系統(tǒng)的兩個實(shí)例包括基于美國專利 第4，595，829號所包含的原理的三角激光測距傳感器和美國專利第5,953,137 號中所教導(dǎo)的錐光偏振全息傳感器，在這里以引證的方式并入上述公開的內(nèi) 容。TTL三角測距傳感器產(chǎn)品是由Rochester, NY的Quality Vision International, Inc.，公司所生產(chǎn)的，用于該公司的檢査和測量系統(tǒng)及其附屬設(shè)備。通常，在該 TTL三角傳感器中，通過物鏡的入射光瞳的一半將激光引導(dǎo)到物體或表面。
6這里，由于光是從激光測距傳感器入射的，所以我們所指的是物鏡的"入射" 光瞳。如將在下面所見到的，同樣的光瞳還可以用作"出射"光瞳。 一旦光 到達(dá)物體或者表面，光被反射并散射，并且由于光瞳變?yōu)榉祷氐接糜跈z測的 激光測距傳感器的散射光和反射光的出射光瞳，散射光和反射光通過物鏡之
前的入射光瞳的另一半傳遞回來。在諸如位于以色列耶路撒冷的Optimet或 Optical Metrology, Ltd公司所銷售的錐光偏振傳感器產(chǎn)品中，在檢測過程中使 用通過現(xiàn)在作為出射光瞳的整個物鏡而傳遞回來的光。由于存在TTL傳感器 使用物鏡孔徑及其相關(guān)的光瞳的不同方式，我們涉及激光測距傳感器光學(xué)系 統(tǒng)出射光瞳對物鏡入射光瞳進(jìn)行填充的需要。針對在這里所陳述和定義的， 物鏡入射光瞳是如通過從激光測距傳感器入射的光所"看到"的物鏡孔徑光 闌的圖像。由于光束應(yīng)當(dāng)填充光瞳的程度取決于所使用的特定的TTL傳感器，
激光測距傳感器輻射光束的直徑或經(jīng)反射和散射的返回光束的直徑都不必代 表光瞳的確切直徑。還應(yīng)該注意，并不是所有的TTL傳感器系統(tǒng)都對它們所 使用的輻射進(jìn)行準(zhǔn)直。
由于光從激光測距傳感器入射，通常將TTL激光探頭設(shè)計(jì)為適用于特定 的物鏡入射光瞳尺寸。在圖1中示出了使用TTL激光探頭設(shè)備110的典型的 檢査和/或測量系統(tǒng)100。該測量系統(tǒng)100通常包括經(jīng)由分束器106等向系統(tǒng) 100提供照明輻射的照射光源105。探頭系統(tǒng)110向光學(xué)系統(tǒng)120發(fā)射激光束 111，該光學(xué)系統(tǒng)120可以包括分束器121、變焦鏡頭系統(tǒng)122、和將輻射聚 焦在待檢查的物體或表面124的物鏡123。測量系統(tǒng)還可以包括將從待檢查的 物體或表面124反射的光聚焦在傳感器130上的圖像傳感器鏡頭125。傳感器 130可以是CCD攝像機(jī)140的傳感器。
如圖1所示，直徑為d的光束111優(yōu)選地與TTL激光探頭110的出射光 瞳尺寸相等，并且優(yōu)選地被設(shè)計(jì)為填充直徑D的物鏡入射光瞳，其中為了最 優(yōu)的性能，必須由來自探頭的輻射和返回的反射光和散射光來適當(dāng)?shù)靥畛湮?鏡入射光瞳。對于填充入射光瞳的性能靈敏程度取決于所使用的特定激光探頭。如果要使用具有從激光測距傳感器入射的不同的入射光瞳的不同物鏡， 則激光傳感器將以低于其最優(yōu)性能的方式來工作，特別是在高度測量靈敏度、 范圍、分辨率和準(zhǔn)確度方面。為了實(shí)現(xiàn)針對給定物鏡的最優(yōu)性能，應(yīng)該將激 光測距傳感器進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，以與物鏡的新直徑和所得到的新入射光瞳尺寸 匹配。當(dāng)每次從激光測距傳感器入射的物鏡入射光瞳發(fā)生變化時對激光探頭 進(jìn)行重新設(shè)計(jì)是昂貴和麻煩的。因此存在對于可以適用于多于一個物鏡光瞳 尺寸的更靈活的TTL激光探頭的需求。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施方式提供了將擴(kuò)展/收縮光學(xué)系統(tǒng)用作適配器以適當(dāng)?shù)靥畛湮镧R入射
光瞳而改變TTL傳感器輻射出射光瞳尺寸的方法，其中沒有針對物鏡入射光 瞳對TTL傳感器進(jìn)行設(shè)計(jì)。盡管可以使用開普勒光學(xué)設(shè)備，但是優(yōu)選的適配 器是基于伽利略光學(xué)系統(tǒng)的。在安裝了適配器后，可以在不改變激光探頭的 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的情況下，實(shí)現(xiàn)激光探頭在高度靈敏度、范圍、分辨率和準(zhǔn)確 度方面的最優(yōu)性能，并且節(jié)省時間和金錢。實(shí)施方式將按照需要針對準(zhǔn)直或 非準(zhǔn)直的TTL傳感器系統(tǒng)輻射對TTL傳感器系統(tǒng)輻射進(jìn)行擴(kuò)展或收縮。


圖1示出了使用TTL激光測距傳感器的典型檢査和測量系統(tǒng)以及共享物 鏡的光學(xué)變焦成像系統(tǒng)的示意圖。
圖2示出了使用TTL激光測距傳感器的檢查和測量系統(tǒng)以及共享物鏡的 光學(xué)變焦成像系統(tǒng)的示意圖，該檢查和測量系統(tǒng)具有根據(jù)實(shí)施方式的激光測 距傳感器光學(xué)適配器。
圖3示出了根據(jù)實(shí)施方式的擴(kuò)束器的示意圖。
圖4示出了根據(jù)實(shí)施方式的收束器的示意圖。
圖5示出了根據(jù)實(shí)施方式的擴(kuò)束器的示意圖。圖6示出了根據(jù)實(shí)施方式的收束器的示意圖。
圖7示出了用于非準(zhǔn)直光束的根據(jù)實(shí)施方式的擴(kuò)束器的示意圖。 圖8示出了根據(jù)實(shí)施方式并且包括將適配器"折疊"為更緊湊形式的反 射鏡的適配器的示意圖。
圖9示出了使用TTL激光測距傳感器和圖8中的折疊適配器的計(jì)量系統(tǒng) 的示意圖。
圖IO示出了根據(jù)實(shí)施方式的可調(diào)適配器的示意圖。
圖11示出了根據(jù)實(shí)施方式的可適用于非準(zhǔn)直輻射的可調(diào)適配器的示意圖。
圖12示出了根據(jù)實(shí)施方式的使TTL激光測距傳感器探頭的輸出適用于變 焦透鏡系統(tǒng)的物鏡的方法的示意圖，其中沒有針對變焦透鏡系統(tǒng)對該探頭進(jìn) 行設(shè)計(jì)。
具體實(shí)施例方式
如在圖2中示意性地示出的，計(jì)量系統(tǒng)200可以包括照射光源205，該照 射光源205的輻射被引導(dǎo)向照射分束器206等，照射分束器206等將輻射轉(zhuǎn) 向光學(xué)系統(tǒng)220。計(jì)量系統(tǒng)200還可以包括TTL激光測距傳感器探頭210，該 TTL激光測距傳感器探頭210通過照射分束器206被引導(dǎo)到達(dá)光學(xué)系統(tǒng)220。 如圖1中所示的典型系統(tǒng)一樣，來自照射光源205和/或TTL探頭210的輻射 經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)220的主分束器221和物鏡223被引導(dǎo)到待測表面224。從物體 或表面224反射和散射的照射光的部分穿過分束器221并且到達(dá)變焦透鏡 222，該變焦透鏡222將輻射通過傳感器透鏡225傳送到諸如CCD攝像機(jī)240 的傳感器的圖像傳感器230。反射和散射的照射光的另一部分返回到TTL探 頭210。
如參照圖1中的典型設(shè)備所描述的，為了獲得最優(yōu)的測量分辨率和準(zhǔn)確 度，物鏡223具有必須用從TTL探頭系統(tǒng)210中的激光所發(fā)出的輻射光束211來進(jìn)行適當(dāng)填充的入射光瞳直徑D'。然而，當(dāng)針對不同于安裝在系統(tǒng)200 中的物鏡來設(shè)計(jì)TTL激光探頭210時，探頭210發(fā)射和采集其尺寸不適于入 射光瞳直徑D'的傳感器輻射直徑d'的輻射211。從TTL探頭發(fā)出的光的入 射物鏡光瞳變?yōu)閺奈矬w224反射和散射的輻射的返回光束的出射光瞳。返回 光束傳播通過"對于它"來說是用于在激光測距傳感器中進(jìn)行檢測的物鏡出 射光瞳。
實(shí)施方式在TTL探頭系統(tǒng)210和物鏡223之間設(shè)置了激光測距傳感器光 學(xué)適配器250。優(yōu)選地，將適配器250設(shè)置在TTL探頭系統(tǒng)210和要與探頭 210—起使用的光學(xué)系統(tǒng)220的入口點(diǎn)之間。適配器250包括對從直徑d'的 出射光瞳發(fā)出的輻射進(jìn)行擴(kuò)展或收縮的光學(xué)裝置251，以填充直徑D'的物鏡 入射光瞳。在實(shí)施方式中，如圖3所示，適配器光學(xué)裝置251可以包括對TTL 系統(tǒng)210生成的輻射211進(jìn)行發(fā)散的第一透鏡252。第二透鏡253接收經(jīng)發(fā)散 的輻射212并以期望的入射光瞳直徑D'來分辨輻射。如圖3所示，第一透 鏡252可以是被限定為負(fù)焦距透鏡的發(fā)散透鏡，并可以擴(kuò)展TTL系統(tǒng)輻射211 以與如圖2所示的較大的物鏡223匹配?；蛘撸鐖D4所示，第一透鏡252 可以是被限定為正焦距透鏡的會聚透鏡，并且第二分辨透鏡253可以是被限 定為負(fù)焦距透鏡的發(fā)散透鏡，從而對TTL輻射進(jìn)行收縮以與較小的物鏡入射 光瞳的直徑匹配。如圖5和圖6所示，例如，除了具有透鏡252、 253的伽利 略型設(shè)備之外，實(shí)施方式可以采用開普勒型的擴(kuò)束器或收束器。在這種設(shè)備 中，采用了被限定為正焦距透鏡的兩個會聚透鏡252' 、 253'，在兩個透鏡 之間具有中間焦點(diǎn)。雖然開普勒設(shè)備消除了在適配器光學(xué)裝置251中設(shè)置發(fā) 散透鏡的需要，但中間焦點(diǎn)通常不期望地使光學(xué)裝置變長。因此，在期望使 用更短或更緊湊的光學(xué)裝置時，應(yīng)當(dāng)使用圖3和圖4所示的Galileo設(shè)備。應(yīng) 當(dāng)注意，例如，如圖7所示，實(shí)施方式完全適用于非準(zhǔn)直變型的TTL激光測 距傳感器。
為了進(jìn)一步減小適配器250的尺寸，可以采用反射鏡來獲得例如圖8和
10圖9中所示的折疊適配器850。在圖8中，第一透鏡852將輻射傳送到第一反 射鏡854，第一反射鏡854將輻射引導(dǎo)到第二反射鏡855，第二反射鏡855將 輻射通過第二分辨透鏡853傳送到適配器850之外。利用這種激光測距傳感 器適配器250的折疊構(gòu)造，可以減小適配器的體積和長度。另外，如圖9所 示，由于適配器850以直角有效地折射TTL系統(tǒng)210的輻射211，所以折疊 適配器850可用于使TTL傳感器系統(tǒng)210實(shí)現(xiàn)更緊湊的結(jié)構(gòu)。對于給定的TTL 傳感器系統(tǒng)和計(jì)量硬件，可以按照期望的或者適合的方式采用更多或更少的 反射鏡來改變適配器的尺寸和輻射的入射和出射之間的角度。
此外，實(shí)施方式可以包括具有可調(diào)光學(xué)系統(tǒng)1051的可調(diào)適配器1050，其 優(yōu)選地是無焦變焦系統(tǒng)，在圖IO中示出了其非常簡單的示例。這種可調(diào)系統(tǒng) 1051可以利用第一和第二正透鏡1052、 1053來擴(kuò)展或收縮準(zhǔn)直光束，但是也 包括在第一和第二透鏡1052、 1053之間的至少一個附加透鏡1054。當(dāng)圖10 中的簡單示例包括單個移動雙合透鏡時，該至少一個附加透鏡1054可以是諸 如雙合發(fā)散透鏡的單個中央透鏡或透鏡組?？梢允褂枚嘤谝粋€的透鏡以增加 擴(kuò)展或收縮比和/或平衡單色和/或色差。取決于期望的擴(kuò)展/收縮比和色差平衡 的性質(zhì)，這些附加的透鏡可以既是固定的也可以是移動的。如圖10中的z軸 所表示的那樣，設(shè)置了驅(qū)動器1055以移動該至少一個附加透鏡1054的可移 動元件，使得該至少一個附加透鏡1054能夠沿適配器的光路進(jìn)行移動。驅(qū)動 器1055可以是手動的或者是供以動力的，可以是機(jī)械的或者是電動機(jī)械的。 例如，驅(qū)動器可以是滑動系統(tǒng)、齒條和小齒輪系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)的凸輪系統(tǒng)、或者 是改變該至少一個附加透鏡1054的可移動元件的位置的其他合適系統(tǒng)。輻射 211因而入射到適配器1050和光學(xué)裝置1051并且由第一透鏡1052聚焦，入 射到該至少一個附加透鏡1054，該至少一個附加透鏡1054在輻射入射到并穿 過第二透鏡1053之前對其進(jìn)行發(fā)散。第二透鏡1053在輻射從光學(xué)裝置1051 和適配器1050出射之前將輻射分辨為期望尺寸。
可調(diào)適配器1050的無焦變焦光學(xué)系統(tǒng)最佳地適用于準(zhǔn)直輻射。然而，存在對發(fā)散或會聚的輻射進(jìn)行發(fā)射和采集的激光測距系統(tǒng)。為了使適配器能夠 用于這種發(fā)散或會聚的光束，實(shí)施方式可以在無焦變焦系統(tǒng)之前相應(yīng)地包括 合適焦距的正透鏡或負(fù)透鏡。在圖11中示出了這種修改后的適配器，并且該
適配器包括位于適配器光學(xué)裝置1151的至少一個附加透鏡1154的前面的正 透鏡1156。此外，當(dāng)期望獲得發(fā)散或會聚的出射光束時，可以將合適焦距的 負(fù)透鏡或正透鏡相應(yīng)地添加到無焦變焦透鏡之后，以修改無焦變焦透鏡的輸 出。圖11的示例性系統(tǒng)包括對從第二透鏡1153出射的輻射進(jìn)行發(fā)散的發(fā)散 透鏡1157。如上所述，可以用負(fù)透鏡來替代正透鏡1156，以調(diào)節(jié)會聚的輻射。 類似地，可以用正透鏡來替代負(fù)透鏡1157，以將來自第二透鏡1153的出射光 束調(diào)節(jié)為會聚光束。此外，可調(diào)光學(xué)系統(tǒng)1051可以按類似于圖8中所示的示 例的方式進(jìn)行折疊，但是這將占用比圖8中的系統(tǒng)更大的體積。
因而，實(shí)施方式包括利用使用物鏡的光學(xué)系統(tǒng)而使用具有原始出射光瞳 尺寸的TTL探頭的方法，其中該物鏡要求與從激光測距傳感器入射的光瞳尺 寸不同的期望入射光瞳尺寸，TTL探頭通過出射光瞳的原始直徑發(fā)射并且接 收輻射。如圖12所示意性地示出的，該方法可以包括提供用于改變由TTL探 頭所發(fā)射的輻射的原始直徑的第一透鏡(框1210)和/或提供以基本等于期望 的物鏡入射光瞳直徑的期望直徑來分辨輻射的第二透鏡(框1220)?？梢圆捎?這些步驟中的任一個或兩者。此外，可以將在適配器的入射口之前或出射口 之后提供至少一個調(diào)節(jié)透鏡(框1230)的步驟包括在該方法中的框1210之前、 框1220之前、或包括在該方法自身當(dāng)中。在實(shí)施方式中，提供第一透鏡(框 1210)可以附加地包括提供至少一個反射鏡(框12U)、提供至少一個附加透 鏡(框1212)、和/或包括至少一個可移動元件(框1213)。再次，可以包括這 些步驟的任一個、任意組合或全部。在特定的實(shí)施方式中，提供至少一個反 射鏡(框1211)優(yōu)選地包括提供兩個反射鏡(框1214)。提供第一透鏡可以 例如包括提供發(fā)散透鏡，并且提供第二透鏡可以例如包括提供會聚透鏡，因 而適配器可以如圖3和7所示的那樣對輻射進(jìn)行擴(kuò)展?；蛘?，在實(shí)施方式的方法中，提供第一透鏡可以包括提供會聚透鏡，而且提供第二透鏡可以包括 提供發(fā)散透鏡，因而適配器可以如圖4所示那樣對輻射進(jìn)行收縮。在根據(jù)實(shí) 施方式的第三個可選方案中，例如，如圖5和圖6所示，提供第一透鏡可以 包括提供會聚透鏡，而且提供第二透鏡可以包括在超過第一透鏡和第二透鏡 之間的中間焦點(diǎn)的位置處提供會聚透鏡。
提供至少一個反射鏡優(yōu)選地包括在第一透鏡和第二透鏡之間設(shè)置至少一
個反射鏡，該至少一個反射鏡將光從第一透鏡反射到第二透鏡。如圖8和圖9
所示，例如，提供至少一個反射鏡可以具體地包括提供兩個反射鏡，使得輻 射穿過第一透鏡到達(dá)第一反射鏡，該第一反射鏡將輻射反射到第二反射鏡， 該第二反射鏡將輻射反射通過第二透鏡并反射到適配器之外。盡管如果需要 或期望可以采用其它角度，入射到適配器的輻射和從適配器出射的輻射之間
的角度優(yōu)選地是大致90度。
如圖10和圖11所示，在第一透鏡和第二透鏡之間提供至少一個附加透 鏡優(yōu)選地包括至少一個可移動元件以能夠?qū)m配器的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)?？梢詾?該至少一個可移動元件提供驅(qū)動器。提供第一調(diào)節(jié)透鏡可以包括在適配器的 入射口和該至少一個附加透鏡之間設(shè)置第一調(diào)節(jié)透鏡，該第一調(diào)節(jié)透鏡接收 非準(zhǔn)直輻射并且改變該至少一個附加透鏡的輻射。此外，提供第一或第二調(diào) 節(jié)透鏡可以包括在該至少一個附加透鏡和適配器的出射口之間設(shè)置調(diào)節(jié)透 鏡，該調(diào)節(jié)透鏡從該至少一個附加透鏡接收輻射并且改變從適配器出射的輻 射。在圖11中示出了作為示例的第一調(diào)節(jié)透鏡和第二調(diào)節(jié)透鏡。
應(yīng)當(dāng)理解，可以將上述公開的各種方面以及其它特征和功能或者其可選 方式與許多其它不同的系統(tǒng)或應(yīng)用期望地結(jié)合。還應(yīng)注意，各種目前不能預(yù) 見或預(yù)料的可選方式、修改、變型或改迸可由本領(lǐng)域的技術(shù)人員隨后做出， 而這些也旨在由權(quán)利要求所包含。
權(quán)利要求
1、一種光學(xué)系統(tǒng)中的激光測距傳感器適配器，所述光學(xué)系統(tǒng)包括通過鏡頭激光測距傳感器和共享物鏡的變焦光學(xué)裝置，所述物鏡要求在物鏡入射光瞳處的TTL激光測距傳感器輻射，所述激光測距傳感器具有出射光瞳，其中所述激光測距傳感器從該出射光瞳發(fā)出輻射并且輻射通過該出射光瞳返回以用于檢測，所述激光測距傳感器適配器包括第一透鏡和第二透鏡，該第一透鏡選擇性地接收由所述通過鏡頭激光測距傳感器以第一尺寸發(fā)出的輻射，該第二透鏡從所述第一透鏡接收所述輻射并且以第二尺寸來分辨光束，所述TTL激光測距傳感器的輻射以所述第二尺寸基本最優(yōu)地填充所述物鏡入射光瞳。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其中所述第一透鏡是發(fā)散透鏡并且所 述第二透鏡是會聚透鏡，因而使所述適配器對所述輻射進(jìn)行擴(kuò)展。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其中所述第一透鏡是會聚透鏡并且所 述第二透鏡是發(fā)散透鏡，因而使所述適配器對所述輻射進(jìn)行收縮。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，其中所述第一透鏡和所述第二透鏡二 者都是會聚透鏡，在所述兩個透鏡之間具有中間焦點(diǎn)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，所述適配器還包括設(shè)置在所述第一透 鏡和所述第二透鏡之間的至少一個反射鏡，該至少一個反射鏡將光從所述第 一透鏡反射到所述第二透鏡。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的適配器，其中所述至少一個反射鏡包括兩個反 射鏡。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的適配器，其中輻射穿過所述第一透鏡到達(dá)第一 反射鏡，所述第一反射鏡將所述輻射反射到第二反射鏡，所述第二反射鏡將 所述輻射反射通過所述第二透鏡并將其反射到所述適配器之外。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的適配器，其中入射到所述適配器的輻射和從所 述適配器出射的輻射之間的角度大致是90度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適配器，所述適配器還包括位于所述第一透鏡 和所述第二透鏡之間的至少一個附加透鏡，所述至少一個附加透鏡包括至少 一個可移動元件以能夠調(diào)節(jié)所述適配器的輸出。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的適配器，所述適配器還包括位于所述適配器的入射口和所述至少一個附加透鏡之間的第一調(diào)節(jié)透鏡，所述第一調(diào)節(jié)透鏡 接收非準(zhǔn)直輻射并且改變所述至少一個附加透鏡的輻射。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的適配器，所述適配器還包括位于所述至少一個附加透鏡和所述適配器的出射口之間的第二調(diào)節(jié)透鏡，所述第二調(diào)節(jié)透鏡 從所述至少一個附加透鏡接收輻射并且改變從所述適配器出射的輻射。
12、 一種計(jì)量系統(tǒng)中的適配器，所述計(jì)量系統(tǒng)包括具有出射光瞳的TTL 激光測距傳感器探頭，其中所述TTL激光測距傳感器探頭從所述出射光瞳向 光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出輻射并且從光學(xué)系統(tǒng)接收輻射，所述光學(xué)系統(tǒng)包括物鏡和具有 物鏡的變焦透鏡系統(tǒng)，所述變焦透鏡系統(tǒng)中所具有的物鏡要求與通過所述出 射光瞳發(fā)射的TTL激光測距傳感器的輻射的原始直徑不同的期望輻射直徑， 所述適配器包括第一透鏡和第二透鏡，該第一物鏡改變輻射的原始直徑，該 第二透鏡以期望的直徑來分辨所述輻射，所述期望的直徑基本最優(yōu)地填充物 鏡入射光瞳。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的適配器，其中所述第一透鏡是發(fā)散透鏡并且 所述第二透鏡是會聚透鏡，因而使所述適配器對所述輻射進(jìn)行擴(kuò)展。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的適配器，其中所述第一透鏡是會聚透鏡并且 所述第二透鏡是發(fā)散透鏡，因而使所述適配器對所述輻射進(jìn)行收縮。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的適配器，其中所述第一透鏡和所述第二透鏡 二者都是會聚透鏡，在所述兩個透鏡之間具有中間焦點(diǎn)。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的適配器，所述適配器還包括設(shè)置在所述第一 透鏡和所述第二透鏡之間的至少一個反射鏡，該至少一個反射鏡將光從所述 第一透鏡反射到所述第二透鏡。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的適配器，其中所述至少一個反射鏡包括兩個 反射鏡。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的適配器，其中輻射穿過所述第一透鏡到達(dá)第一反射鏡，所述第一反射鏡將所述輻射反射到第二反射鏡，所述第二反射鏡 將所述輻射反射通過所述第二透鏡并將其反射到所述適配器之外。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的適配器，其中入射到所述適配器的輻射和從 所述適配器出射的輻射之間的角度大致是90度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的適配器，所述適配器還包括位于所述第一透 鏡和所述第二透鏡之間的至少一個附加透鏡，所述至少一個附加透鏡包括至 少一個可移動元件以能夠調(diào)節(jié)所述適配器的輸出。
21、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的適配器，所述適配器還包括位于所述適配器 的入射和所述至少一個附加透鏡之間的第一調(diào)節(jié)透鏡，所述第一調(diào)節(jié)透鏡接 收非準(zhǔn)直輻射并且改變所述至少一個附加透鏡的輻射。
22、 根據(jù)權(quán)利要求20所述的適配器，所述適配器還包括位于所述至少一 個附加透鏡和所述適配器的出射之間的第二調(diào)節(jié)透鏡，所述第二調(diào)節(jié)透鏡從 所述至少一個附加透鏡接收輻射并且改變從所述適配器出射的輻射。
23、 一種在光學(xué)系統(tǒng)中使用具有原始出射光瞳尺寸的TTL探頭的方法， 所述光學(xué)系統(tǒng)采用要求與從所述激光測距傳感器入射的光瞳尺寸不同的期望 入射光瞳尺寸的物鏡，所述TTL探頭通過所述出射光瞳的原始直徑發(fā)射和接 收輻射，所述方法包括以下步驟提供第一透鏡，所述第一透鏡改變由所述TTL探頭發(fā)射的輻射的原始直 徑；以及提供第二透鏡，所述第二透鏡以與期望的物鏡入射光瞳的直徑基本相等 的期望直徑來分辨所述輻射。
24、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中提供第一透鏡的步驟包括提供發(fā) 散透鏡并且提供第二透鏡的步驟包括提供會聚透鏡，因而使所述適配器對輻 射進(jìn)行擴(kuò)展。
25、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中提供第一透鏡的步驟包括提供會 聚透鏡并且提供第二透鏡的步驟包括提供發(fā)散透鏡，因而使所述適配器對輻 射進(jìn)行收縮。
26、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中提供第一透鏡的步驟包括提供會 聚透鏡并且提供第二透鏡的步驟包括在超過所述第一透鏡和所述第二透鏡之 間的中間焦點(diǎn)的位置提供會聚透鏡。
27、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，該方法還包括提供至少一個反射鏡并 將所述至少一個反射鏡設(shè)置在所述第一透鏡和所述第二透鏡之間，所述至少 一個反射鏡將光從所述第一透鏡反射到所述第二透鏡。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，提供至少一個反射鏡的步驟包括提供 兩個反射鏡，使得輻射穿過所述第一透鏡到達(dá)第一反射鏡，所述第一反射鏡 將所述輻射反射到第二反射鏡，所述第二反射鏡將所述輻射反射通過所述第 二透鏡并將其反射到所述適配器之外。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中入射到所述適配器的輻射和從所 述適配器出射的輻射之間的角度大致是90度。
30、 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，該方法還包括在所述第一透鏡和所述 第二透鏡之間提供至少一個附加透鏡，所述至少一個附加透鏡包括至少一個 可移動元件以能夠調(diào)節(jié)所述適配器的輸出。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，該方法還包括在所述適配器的入射口 和所述至少一個附加透鏡之間提供第一調(diào)節(jié)透鏡，所述第一調(diào)節(jié)透鏡接收非 準(zhǔn)直輻射并且改變所述至少一個附加透鏡的輻射。
32、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，該方法還包括在所述至少一個附加透 鏡和所述適配器的出射之間提供第二調(diào)節(jié)透鏡，所述第二調(diào)節(jié)透鏡從所述至 少一個附加透鏡接收輻射并且改變從所述適配器出射的輻射。
全文摘要
一種用于通過鏡頭(TTL)激光測距傳感器探頭的適配器和方法使給定出射光瞳尺寸的TTL探頭能夠與共享物鏡一起使用，所述共享物鏡要求與所述TTL探頭出射光瞳尺寸不同的從所述激光測距傳感器入射的入射光瞳尺寸。所述適配器的實(shí)施方式包括伽利略構(gòu)造中的光學(xué)裝置，諸如第一透鏡和分辨第二透鏡，該分辨第二透鏡根據(jù)所述第一透鏡是發(fā)散的、負(fù)焦距透鏡，還是會聚的、正焦距透鏡，以及該第二透鏡是會聚透鏡還是發(fā)散透鏡，來對所述TTL激光輻射進(jìn)行擴(kuò)展或收縮。實(shí)施方式還提供了可以用于非準(zhǔn)直輻射的開普勒構(gòu)造。該開普勒構(gòu)造可以包括反射鏡以獲得更緊湊的適配器。附加實(shí)施方式包括位于第一透鏡和第二透鏡之間的至少一個可調(diào)透鏡元件。
文檔編號G01C3/08GK101490504SQ200780023879
公開日2009年7月22日 申請日期2007年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月2日
發(fā)明者大衛(wèi)·B·佳, 艾力·G·積士拿, 麥迪·N·亞拉基 申請人:優(yōu)質(zhì)視覺技術(shù)國際公司