经纬仪制造技术

经纬仪。本发明专利技术涉及一种大地测量仪器，特别是例如用于经纬仪或者大地测量概览、摄影测量或轴向相机的大地测量望远镜，该大地测量望远镜包括成像光学系统(1)，该成像光学系统(1)限定光轴(A)并且包括用于通过目镜(128)和/或在用于对准和/或提供所瞄准的目标对象的图像的相机传感器上对目标对象成像的观测光束路径。根据本发明专利技术，成像光学系统(1)在观测光束路径上包括至少两个衍射光学元件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及例如用于经纬仪的大地测量望远镜，该大地测量望远镜包括成像光学系统，该成像光学系统限定光轴并且包括用于通过目镜和/或在用于对准(registering)和/或提供瞄准的目标对象的图像的相机传感器上对目标对象成像的观测光束路径。
技术介绍
对于许多应用，特别是用于大地测量、构造和军事应用以及例如用于通过目镜的直接目视观测和/或用于通过相机的图像记录，需要瞄准装置，特别是望远镜。在大地测量的范围内，纯粹的观测与对瞄准的目标对象的距离测量的结合在这里是特别重要的，为了这种结合的目的，除了针对望远镜光束路径的光学系统部件之外，在相应的大地测量仪器中还需要用于耦合和去耦合传输射线或距离测量射线的光学组件的集成。特别是，要求的距离测量的高测量精度需要所涉及的光束路径和指定组件的非常稳定的位置和角度。特别是，例如考虑到光强度、成像质量以及聚焦和放大机制，望远镜的光学设置由望远镜的功能来确定。与诸如例如具有用于接收光束的光学接收器的光电测距仪这样的光学测量仪器相比，望远镜中的光束例如由人眼来接收，为了这个目的，具有相应非常高的质量的成像是必要的。对于光学领域的工程师的挑战在于，生产具有短的安装长度但是一般高成像质量的望远镜。为了实现这种成像质量，需要校正光学像差，诸如球面和彩色、彗差(coma)和失真。这些校正通过光学部件来执行，其中，诸如透镜的曲率、数目、具有相关的光学性质的材料和校正部件的布置这样的参数、以>及这些部件的高精确的制造和在望远镜中的精确对准有助于图像质量。在望远镜中，就其在望远镜的图像平面的分辨率而言，所要求的高成像质量需要产生衍射受限的图像。特别是，图像平面上的图像圆半径范围(即由上述光学像差导致的图像平面上的来自目标对象的接收光束的光点)作为下限应当仅由衍射极限来确定并且仅为微米的小数部分。为了能够实现这一点，需要用于将(总)像差限制为小于可见光的波长的四分之一(即大约100nm至200nm)的校正。这里，色差的校正一直是个挑战。众所周知的是，针对不同的波长，介质的折射率对波长的依赖性，因此，特别地，折射作用的透镜同样对波长的依赖性导致了图像平面/“焦平面(in-focusplane)”针对不同波长的相互偏移。作为针对这一现象的常规补救措施，研制出了消色差的透镜(消色差透镜(achromats))。这些消色差透镜(其最普遍是用作“消色差双合透镜(doublet)”)的特征是具有不同色散(即具有针对不同波长的不同折射率)的部件的组成部分。这里，使用最频繁的是由火石(flint)玻璃和冕玻璃(crownglass)制成的元件的整体(ensemble)。使用消色差透镜，能够实现针对两个波长的色上至少大致无像差的图像。然而，针对色上校正范围外的其它波长的图像仍然位于焦平面的前面或后面；这种残差也被称为“次级光谱(secondaryspectrum)”。能够通过使用具有不同材料的多于两个透镜的组合来进一步减小色差。在本说明书中，需要在“消色差透镜”和“复消色差透镜(apochromats)”之间进行区分；这表示校正的类型，即针对两个或三个正确聚焦的波长，而不是其它波长的散焦的程度。因此，通过利用具有尽可能低的色散的眼镜而不是具有通常相对高的色散的常规眼镜，即使在特定的校正区域之外，也能够改进消色差透镜和复消色差透镜二者的作用方式。包含氟石(CaF2)的眼镜具有特别低的色散，并且用这种材料制成的这样两个透镜通过彼此组合，已经能够导致很显著的校正。针对不同波长的阿贝数的差也被称为“局部色散”P。除了折射率n和阿贝数ν之外，相对局部色散P作为用于可视系统的质量标准也非常重要。通过示例的方式，相对局部色散Pg,F与两个波长g＝435.8nm和F＝486.1nm相关。普通眼镜的特征是相对局部色散Pg,F＝ag,F+bg,F·νd，该关系式描述了所谓的正常线。常数ag,F和bg,F通常被设置为ag,F＝1.7241和bg,F＝-0.008382，并且νd表示针对波长d＝587.6nm的阿贝数。通过示例的方式，\BauelementederOptik[Opticalmodules]\,Chapter3.3.2\Optische[Opticalglasses]\(CarlHanserVerlagpublishers,6thedition)中描绘和描述了这些关系式。可以以数学方式描述色校正的优化。为此，对于由彼此接触的两个薄透镜组成的双合透镜，材料的阿贝数被用于确定透镜的正确的焦距。提出以下要求：f1·ν1+f2·ν2＝0这里，f1和f2表示两个透镜针对FraunhoferD线(D-line)(λ＝589.2nm)的焦距，ν1和ν2是第一透镜和第二透镜的材料的关联的阿贝数。由于这些透镜的阿贝数为正，因此这些焦距中的一个必须为负，即，关联的透镜必须是发散的，以便满足所述条件。将结合本专利申请的附图来更详细地例示和解释色差的原理。对于诸如望远镜这样的成像系统，在可能的情况，在整个可见光谱上存在对于聚焦图像(in-focusimage)的需求，即，存在对于次级光谱的减少或消除的需求。通常要求的内容是，纵向色差(次级光谱)小于物镜的焦距的0.2％。然而相对昂贵的许多光学专用眼镜部分地已知用于校正可视系统的光学像差。具有可能严重偏离正常眼镜的相对局部色散的相对局部色散的专用眼镜特别适合于在宽的光谱范围内的色校正(色差的减小)，即用于降低或提高次级光谱。具有折射光学元件(主要是玻璃透镜)的常规望远镜通常具有许多缺点，特别是还作为需要用于产生目标对象的高质量图像的上述各种校正的结果。通过示例的方式，这些常规望远镜涉及光学器件的大的安装尺寸、许多分散的相应元件和高的总重量以及各个元件在光束路径上的困难且复杂的调整，这一起导致了高的生产成本。为了克服这些缺点，近年来出现了各种方法。首先，这些方法与玻璃元件由塑料元件的替换有关。这可能表现在以下的事实：塑料制品的光学质量可以同时很大程度上接近玻璃制品的光学质量。这种替换使得首先重量减少，并且此外在单个元件成本上的降低，特别是如果通过成形或注射成型而得到的制品是可能的。如果满足多种功能的整体部件的使用是可能的，则尤其可以降低系统成本；这也减少了必要的相应调整步骤的数目。其次，通过使用衍射光学元件(例如菲涅耳透镜)，出现了进一步的优点，结果，光线的定向影响/偏转的强度不再取决于光学传递的光学元件中的光学路径长度，而是取决于衍射光学元件的衍射结构的类型和几何分布，结果，实现了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于经纬仪或全站仪、水平调节装置或者激光扫描仪的大地测量望远镜，该大地测量望远镜包括成像光学系统(1)，该成像光学系统(1)限定光轴(A)并且包括用于在通过目镜(128)能观测到的中间图像平面上和/或在用于提供和/或对准所瞄准的目标对象的图像的相机传感器上对所瞄准的目标对象成像的观测光束路径，其特征在于，所述成像光学系统(1)在所述观测光束路径上具有至少两个衍射光学元件。

【技术特征摘要】
2014.05.13 EP 14168096.71.一种用于经纬仪或全站仪、水平调节装置或者激光扫描仪的大地测量望远镜，
该大地测量望远镜包括成像光学系统(1)，该成像光学系统(1)限定光轴(A)并
且包括用于在通过目镜(128)能观测到的中间图像平面上和/或在用于提供和/或对准
所瞄准的目标对象的图像的相机传感器上对所瞄准的目标对象成像的观测光束路径，
其特征在于，
所述成像光学系统(1)在所述观测光束路径上具有至少两个衍射光学元件。
2.根据权利要求1所述的大地测量望远镜，
其特征在于，
所述至少两个衍射光学元件中的至少一个被实施为由折射的、特别是非球面或球
面的、具有衍射结构的透镜构成的混合透镜。
3.根据权利要求1或2所述的大地测量望远镜，
其特征在于，
所述至少两个衍射光学元件包括玻璃、塑料或者玻璃和塑料的组合，和/或通过
复制技术来制造。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的大地测量望远镜，
其特征在于，
所述望远镜包括物镜组件和聚焦构件，其中
所述物镜组件包括所述至少两个衍射光学元件中的作为衍射物镜部件的第一衍
射光学元件，特别是被实施为混合透镜的物镜(111)，并且
所述聚焦构件包括所述至少两个衍射光学元件中的作为衍射聚焦部件(122)的
第二衍射光学元件，特别其中，该第二衍射光学元件沿着所述光轴可移动地布置。
5.根据权利要求4所述的大地测量望远镜，
其特征在于，
所述衍射物镜部件包括由冕玻璃制成的材料，和/或，作为衍射结构，包括通过
复制技术施加的层材料，所述层材料特别具有小于0.15mm、尤其小于0.05mm的层
厚度。
6.根据权利要求4或5所述的大地测量望远镜，
其特征在于，
所述聚焦构件包括通过复制技术制造的火石玻璃和元件、或者衍射塑料透镜和球
面火石玻璃透镜。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的大地测量望远镜，
其特征在于，
所述物镜组件整体上仅由通过所述至少两个衍射光学元件中的一个提供的一个
光学元件构成。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的大地测量望远镜，
其特征在于，
所述聚焦构件整体上由至多两个光学元件构成，所述至多两个光学元件中的一个
由...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·基佩弗，J·莱斯，
申请(专利权)人：莱卡地球系统公开股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH