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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Laser und optischen Mitteln zum Aufweiten des Laserstrahles in einer Ebene, vorzugsweise bei Lichtschranken für ballistische Messungen.
Bei bekannten Anordnungen mit einem Laser und nachgeschalteter Zylinderlinse zum Aufweiten des parallelen Laserstrahles nimmt die Intensität des Laserlichtbündels mit zunehmendem Divergenzwinkel ab. Die Ursache hiefür liegt in der unterschiedlichen Helligkeitsverteilung über dem Querschnitt des parallelen Laserstrahles (Gauss'sche Intensitätsverteilung). Diese Abnahme der Intensität ist in manchen Anwendungsfällen, z. B. bei Laserlichtschranken für ballistische Messungen, störend.
Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu beheben und mit einfachen Mitteln eine optische Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das divergierende Laserlichtbündel eine möglichst gleichmässige Helligkeitsverteilung aufweist.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass zwischen dem Laser und'den optischen Mitteln zum Aufweiten des Laserstrahles wenigstens ein geometrisch teilendes Teilerprisma oder eine Teilerplatte eingefügt ist, die so beschaffen sind, dass die Intensitäten der austretenden Teilstrahlen etwa gleich gross sind, so dass sich eine weitgehend konstante Helligkeitsverteilung über den gesamten Divergenzwinkel des Laserlichtbündels ergibt.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung kann zwischen dem geometrisch teilenden Teilerprisma oder der Teilerplatte und einem optischen Mittel zum Aufweiten des Laserstrahles ein Beugungsgitter angeordnet sein.
Weiters können die optischen Mittel zum Aufweiten des Laserstrahles eine Zylinderlinse enthalten.
In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig. 1 eine optische Anordnung nach der Erfindung, Fig. 2 die Helligkeitsverteilung an der Schnittlinie II-II des Laserlichtbündels, Fig. 3 die Anwendung der Erfindung bei einer Laserlichtschranke für ballistische Messungen und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.
In Fig. 1 ist zwischen dem Laser --L-- und der zylinderlinse --Z1-- erfindungsgemäss das optische Element eingefügt, das den parallelen Laserstrahl in mehrere Teilstrahlen gleicher Intensität aufteilt, ein geometrisch teilendes Teilerprisma --PR-- oder eine Teilerplatte, die so beschaffen sind, dass eine weitgehend konstante Helligkeitsverteilung über den gesamten Divergenzwinkel - des Laserlichtbündels erreicht wird. Die Fig. 2 zeigt die durch die Erfindung erzielte Helligkeitsverteilung an der Schnittlinie II-II des Laserlichtbündels --LS--. Eine solche günstige Helligkeitsverteilung ist in vielen Anwendungsfällen erwünscht. Eine besonders vorteilhafte Anwendung bietet sich für die Erfindung bei Laserlichtschranken für ballistische Messungen.
Die Fig. 3 und 4 zeigen eine photoelektronische Anordnung zur Messung der Geschwindigkeit fliegender Körper, vorzugsweise von Geschossen. Der Laserstrahl wird hiebei mittels zweier Zy- linderlinsen-Z und Z -zu einem dünnen Laserlichtband --LS 1 -- aufgeweitet und mittels zweier Spiegel-UundU-so umgelenkt, dass zwei zueinander parallele Lichtbänder-LS./LS.-mit genau festgelegtem gegenseitigem Abstand s entstehen. Das Laserlichtband-LS.-wird mittels
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beim Auftreten eines Impulses J2 gestoppt wird.
Die Ermittlung der Geschwindigkeit von Geschossen --G-- erfolgt in der Weise, dass die Flugzeit t für eine vorbestimmte Strecke s der Flugbahn gemessen und der Quotient V, = s/t gebildet
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Das zwischen dem Laser --L-- und der Zylinderlinse --Z 1 -- vorgesehene optische Element - teilt den parallelen Laserstrahl in mehrere Strahlen von im wesentlichen gleicher Intensität auf. Dadurch ergibt sich die gleichmässige Helligkeitsverteilung, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Bei
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der Überlagerung der Teilstrahlen auftretende Interferenzstreifensysteme wirken sich bei dieser Anordnung nicht störend aus.
Das optische Element ist, wie in Fig. 1 dargestellt, ein geometrisch teilendes Teilerprisma - oder eine Teilerplatte, denen gegebenenfalls ein Beugungsgitter zugeordnet sein kann.
Das geometrisch teilende Teilerprisma bzw. die Teilerplatte teilen den parallelen Laserstrahl in Teilstrahlen von im wesentlichen gleicher Intensität auf. Ein diesen optischen Elementen nachgeordnetes Beugungsgitter erzeugt je Teilstrahl weitere Teilstrahlen, von denen bei geeigneter Furchentiefe des Gitters die nullte und die beiden ersten Ordnungen etwa gleiche Intensität aufweisen.
Dies ergibt eine noch gleichmässigere Intensitätsverteilung über den gesamten Divergenzwinkel - uw--.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung besitzt folgende Vorteile :
Hohe Messgenauigkeit, da die Intensitätsverteilung über den gesamten Divergenzwinkel - -2w-- des Laserlichtbündels --LS-- weitgehend konstant ist. Durch die Verwendung nur eines Photodetektors --P--, eines Verstärkers --V-- und eines Triggers --R-- sind Messfehler ausgeschaltet, die bei bekannten Anordnungen mit gesonderten Baueinheiten zum Erzeugen zweier Laserlichtbänder durch Phasenlaufzeiten in der Elektronik auftreten können. Ein weiterer Vorteil ist der geringe bauliche Aufwand, da nur ein Laser --L-- und ein Satz der vorgenannten elektronischen Bauelemente P/V/R erforderlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung mit einem Laser und optischen Mitteln zum Aufweiten des Laserstrahles in einer Ebene, vorzugsweise bei Lichtschranken für ballistische Messungen, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Laser (L) und den optischen Mitteln (Z 1) zum Aufweiten des Laserstrahles wenigstens ein geometrisch teilendes Teilerprisma (PR) oder eine Teilerplatte eingefügt ist, die so beschaffen sind, dass die Intensitäten der austretenden Teilstrahlen etwa gleich gross sind, so dass sich eine weitgehend konstante Helligkeitsverteilung über den gesamten Divergenzwinkel (2w) des Laserlichtbündels (LS) ergibt.
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