Vorrichtung zur Entfernungsmessung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung auf optischem Wege, die einen Lichtsender zur Erzeugung eines primären Lichtstrahls, der in einer bestimmten Richtung abgestrahlt wird, und einen Lichtempfänger, der einen sekundären Lichtstrahl aus derselben Richtung empfängt, enthält. Bei Vorrichtung dieser Art erfolgt die Messung der Entfernung eines entfernten Objekts, von welchem der sekundäre Strahl z. B. durch Reflexion zurückgeworfen wird, durch Vergleich einer bestimmten Eigenschaft des primären und des sekundären Strahls, z. B. durch eine Phasenmessung.
Bei Entfernungsmessern dieser Art ist es bekannt, den primären Strahl durch ein teleskopartiges optisches System zu schicken und den sekundären Strahl durch ein entsprechendes System aufzunehmen. Dadurch wird es erforderlich, eine verhältnismässig grosse Anzahl optischer Elemente zu verwenden.
Es ist der Zweck der Erfindung, den genannten Nachteil zu vermeiden.
Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung geschieht dies dadurch, dass für den Lichtsender und den Lichtempfänger ein gemeinsames optisches System vorgesehen ist, das durch eine lichtundurchlässige Trennwand in ein Abteil für das primäre Licht und ein Abteil für das sekundäre Licht unterteilt ist.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt gemäss der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 zeigt einen in grösserem Massstab dargestellten Querschnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 1.
Die Entfernungsmessvorrichtung ist in einem Gehäuse 10 untergebracht, das ein Abteil 11 für den Sender und ein Abteil 12 für den Empfänger enthält, wobei diese Abteile durch eine lichtundurchlässige Trennwand voneinander abgeteilt sind.
Das Abteil 11 enthält einen Sender zur Erzeugung eines primären Lichtstrahls 14, der aus diesem Abteil durch eine Öffnung 15 austritt. Das von einer Lichtquelle 16 erzeugte Licht fällt durch eine Linse 17 auf eine Kerrzelle 18 und wird weiter auf die Öffnung 15 projiziert.
An seiner Vorderseite ist das Gehäuse 10 mit einem Abteil 19 versehen, das sich in Form einer Ausnehmung nach innen erstreckt. In das Abteil 19 ist eine abnehmbare Einheit 20 eingesetzt, die ein optisches System zum Senden und Empfangen enthält. In der dargestellten Ausführungsform ist das optische System teleskopartig ausgebildet und in einem Gehäuse 21 untergebracht. Das System wird durch eine lichtundurchlässige Trennwand 22 in ein Abteil für den auszusendenden primären Lichtstrahl und ein Abteil für den sekundären Lichtstrahl unterteilt.
Am inneren Ende des Gehäuses 21 ist ein konkaver Reflektor 23 mit einer Mittelöffnung montiert, in welche eine teleskopartig verstellbare Hülse 24 eingesetzt ist, deren inneres Ende sich in einen engeren Ansatz der Ausnehmung 19 hineinerstreckt. Um ein teleskopartiges Verschieben zu ermöglichen, ist der innerhalb der Hülse 24 befindliche Teil 25 einer lichtundurchlässigen Trennwand an seinem vorderen Ende 26 in zwei Blätter geteilt, welche zwischen sich die Trennwand 22 aufnehmen. In der anderen Richtung erstreckt sich die Trennwand 25 bis zu dem Endstück 27, welches das innere Ende der Hülse abschliesst, wodurch sich eine Trennung in zwei Abteile ergibt, die so voneinander getrennt sind, dass keine Möglichkeit besteht, dass Licht von einem Abteil in das andere gelangen kann.
Der teleskopartig verstellbare innere Teil 28 der Hülse 24 trägt ein Paar Prismen 29, die am Endstück 27 anliegen. Den Prismen sind seitliche Öffnungen zugeordnet, die sich mit der Öffnung 15 für den primären Lichtstrahl auf der einen Seite bzw. einer symmetrisch dazu gelegenen Öffnung 39 auf der anderen Seite decken.
In Fig. 3 ist eine lichtundurchlässige Packung 44 dargestellt, die in den Raum zwischen dem Rohr 28 und der Wand des engeren Teils der Ausnehmung 19 eingesetzt ist. Im Weg des sekundären Lichtstrahls sind ein Verschluss 45 und eine Linse 46 angeordnet.
In das vordere Ende der Einheit 20 ist eine sphärische Glasscheibe 30 eingesetzt, die in einem teleskopartig verschiebbaren Tubus 31 sitzt. Die innere, konvexe Fläche der Scheibe 30 ist im mittleren Teil 32 mit Aluminium beschichtet, so dass dieser Teil als konvexer Reflektor wirkt, wie dies in der Zeichnung dargestellt ist. Der vordere Teil der lichtundurchlässigen Trennwand 22 ist ebenfalls in zwei Blätter ge teilt, die zwischen sich den mittleren Teil der Trennwand 22 aufnehmen, so dass eine Verstellung des Tubus 31 ermöglicht wird.
Man kann zweckmässigerweise die Verbindung der Teile so herstellen, dass man die Trennwand 22 als diametrale Mittelwand eines Zylinders 34 ausbildet, der in das zylindrische Gehäuse 21 eingesetzt ist, siehe Fig. 2. Auch die übrigen Teile 25, 26 und 33 der Trennwand können mit solchen zylindrischen Hülsen verbunden sein; so ist die Hülse 35 mit der Zwischenwand 33 verbunden und mit einem engeren, nach innen gerichteten Teil versehen, so dass sie in der Hülse 34 in axialer Richtung verschiebbar ist.
Um die Lichtdurchlässigkeit zwischen der Sendeund der Empfangsseite an den optischen Flächen 23 und 30 zu gewährleisten, sind diese vorzugsweise je mit einer Kerbe versehen, in welche die Trennwand 33 bzw. 22 eingesetzt ist. Die mechanische Justiervorrichtung kann in beliebiger Weise in bekannter Art ausgebildet sein, ebenso die allgemeine mechanische Konstruktion, so dass sich eine ins einzelne gehende Beschreibung hierzu erübrigt.
Das primäre Lichtbündel 14 wird durch das Prisma 29 abgelenkt, an der Oberfläche 32 reflektiert und dann vom konkaven Reflektor 23 in die durch den Pfeil 36 gekennzeichnete Richtung gelenkt.
Das zurückkehrende sekundäre Bündel 37 geht in entsprechender Weise durch das Prisma 38, welches symmetrisch zum Prisma 29 ist, und durch die der Öffnung 15 entsprechende Öffnung 39 in das Empfängerabteil 12, das eine Einrichtung beliebiger bekannter Art zur Messung einer Eigenschaft des sekundären Lichtbündels enthalten kann, die sich zur Entfernungsbestimmung eignet. Eine verschiebbare Glasscheibe 40 kann in die mit 40' bezeichnete, gestrichelt dargestellte Stellung verschoben werden, so dass das empfangene Licht über das optische System 41 zu einem Okular 42 gelenkt wird, das eine Beobachtung des Entfernungsmessers ermöglicht. Eine Photozelle 43 dient zur Aufnahme des sekundären Lichtbündels und Umwandlung desselben in einen elektrischen Strom.
Das primäre Lichtbündel kann mittels einer Kerrzelle 18 moduliert werden; durch Bestimmen der Zeit, die vom höchsten Wert der Amplitude des primären Lichtbündels bis zu dem Zeitpunkt vergeht, in welchem das rückkehrende sekundäre Lichtbündel seine grösste Amplitude erreicht, erhält man die Zeit, die das Licht benötigt, um die zu messende Strecke zurückzulegen; dadurch wird es möglich, diese Strecke zu bestimmen. In an sich bekannter Weise ist eine innere Vergleichs strecke vorgesehen, indem das System 20 einen freien Weg für das Licht durch die Öffnungen 15 und 39 bietet, wenn das Gehäuse 21 etwas herausgezogen ist; es wird dann möglich, dass der gesendete Strahl in das Empfangsabteil direkt eintritt.
Das Gehäuse 10 kann aus zwei getrennten Teilen für die Abteile 11 und 12 bestehen, die durch Schrauben oder andere Mittel zusammengehalten werden. Dadurch wird es möglich, das Sendeabteil und das Empfangs abteil getrennt auszuwechseln.