Wild Heerbrugg AG, Heerbrugg
Die Erfindung betrifft einen elektrooptischen Entfernungsmesser, welcher eine direkt modulierte Lumineszenzdiode als Lichtquelle, ein Kondensorsystem, ein Senderobj ektiv und ein Empfängerobjektiv enthält.
Bei einigen bekannten elektrooptischen Entfernungsmessern wird als Strahlungsquelle eine direkt modulierte Lumineszenzdiode, z. B. eine Gallium-Arsenid Diode, verwendet. Die von dieser Diode erzeugte amplitudenmodulierte Strahlung wird mittels eines Senderobjektivs über einen am Ende der zu messenden Entfernung befindlichen Reflektor auf ein Empfängerobjektiv und somit auf einen photoelektrischen Empfänger geleitet. Der Sender und Empfänger sind hierbei zu einer Baueinheit zusammengefasst und befinden sich am Anfang der Messstrecke. Durch einen Vergleich der Modulationsphase des am photoelektrischen Empfänger erhaltenen Ausgangssignals mit derjenigen Modulationsphase des Senders wird in bekannter Weise auf die Entfernung zwischen dem Anfangs- und Endpunkt der Messstrecke geschlossen.
Das Senderobjektiv erzeugt im Unendlichen oder zumindest in sehr grosser Entfernung ein Bild der strahlenden Fläche der Lumineszenzdiode.
Da jedoch der Reflektor, welcher bekanntlich am Ende der Messstrecke aufgestellt ist, bei grösseren Entfernungen zum Senderobjektiv wegen seiner begrenzten Flächengrösse nur einen Teil der durch das Senderobjektiv hindurchgegangenen Strahlung auf das Empfängerobjektiv zurückwerfen kann, ergibt sich der Nachteil, dass nur ein bestimmter Teilbereich der strahlenden Fläche der Lumineszenzdiode zur Entfernungsmessung beiträgt. In der Praxis zeigte es sich, dass bei der direkten Modulation von Lumineszenzdioden die Modulationsphase eine Abhängigkeit vom Ort der Emission auf der strahlenden Fläche der Quelle aufweist.
Je nach Ausrichtung des elektrooptischen Entfernungsmessers, welcher den Sender- und Empfängerteil enthält, auf den am Ende der Messstrecke sich befindlichen Reflektor erzeugen verschiedene Teilbereiche der strahlenden Fläche der Diode das wirksame Messsignal im Empfängerteil. Hierdurch entsteht in unkontrollierter Weise eine Abhängigkeit der vom Entfernungsmesser angezeigten Entfernung von seiner Ausrichtung auf den Reflektor.
Die Erfindung, welche diesen Nachteil vermeidet, ist dadurch gekennzeichnet, dass zur Homogenisierung der Modulationsphasen der amplitudenmodulierten Lumineszenzdiode die Strahlenfläche der Lumineszenzdiode, das Kondensorsystem und das Senderobjektiv so zueinander angeordnet sind, dass das Senderobjektiv mindestens nahezu voll ausgeleuchtet ist und seinerseits ein Abbild der Austrittspupille des Kondensorsystems in einer Entfernung erzeugt, die grösser ist als das Hundertfache der Brennweite des Senderobjektivs.
Im nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung ergibt sich, dass der Reflektor unter allen Umständen von der durch das Senderobjektiv hindurchgegangenen Strahlung eine homogene Mischung der von der gesamten strahlenden Fläche der Lumineszenzdiode emittierten Strahlung zum Empfängerteil zurückleitet. Damit ist die Modulationsphase des Ausgangssignals, welches der photoelektrische Empfänger abgibt, durch die Überlagerung der den einzelnen Punkten der Strahlungsquelle zugeordneten Teilsignale gegeben. Somit ist die Modulationsphase unabhängig von der Ausrichtung des Entfernungsmessers auf den Reflektor.
In der Zeichnung ist der Einfachheit halber lediglich die Senderoptik dargestellt. Die strahlende Fläche 2 der Lumineszenzdiode 1 wird von der Kondensorlinse 3 in die Eintrittspupille 6 des Senderobjektivs 5 abgebildet.
Die Eintrittspupille fällt mit der (in Strahlungsrichtung) letzten Linsenfläche des Senderobjektivs zusammen. Die Austrittspupille des Kondensorsystems 3 fällt mit einer Blende 4 zusammen, welche vom Senderobjektiv unter Ausnutzung seiner vollen Öffnung in Richtung des nicht gezeichneten Reflektors nach Unendlich abgebildet wird.
Die Blendenöffnung 4 ist durch diese Anordnung von einer Strahlung homogener Modulationsphase erfüllt, so dass die Phase des vom weit entfernten Reflektor auf das Empfängerobjektiv zurückgeworfenen Strahlenbündels nicht von der Lage des Reflektors relativ zu diesem Strahlenbündel abhängig ist. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, dass die Lumineszenzdiode 1 und das Kondensorsystem 3 zu einer Baueinheit zusammengefasst wird.
Die Lumineszenzdiode und das Kondensorsystem sind in einem Gehäuse 7 untergebracht, wobei das Gehäuse an der Strahlenaustrittsstelle als Blende 4 ausgebildet ist. Die richtige Einstellung des Kondensorsystems 3 wird durch den Abstandshalter 8 gewährleistet.
In bestimmten Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, wenn das Kondensorsystem 3 in Form einer Plankonvexlinse direkt auf die strahlende Fläche 2 aufgekittet ist.
Wild Heerbrugg AG, Heerbrugg
The invention relates to an electro-optical range finder which contains a directly modulated luminescence diode as a light source, a condenser system, a transmitter objective and a receiver objective.
In some known electro-optical rangefinders, a directly modulated light emitting diode, e.g. B. a gallium arsenide diode is used. The amplitude-modulated radiation generated by this diode is guided by means of a transmitter lens via a reflector located at the end of the distance to be measured to a receiver lens and thus to a photoelectric receiver. The transmitter and receiver are combined into one unit and are located at the beginning of the measuring section. By comparing the modulation phase of the output signal obtained at the photoelectric receiver with that modulation phase of the transmitter, conclusions are drawn in a known manner about the distance between the start and end point of the measurement section.
The transmitter objective produces an image of the radiating surface of the luminescent diode at infinity or at least at a very great distance.
However, since the reflector, which is known to be set up at the end of the measuring section, can only reflect part of the radiation that has passed through the transmitter lens onto the receiver lens at greater distances from the transmitter lens, there is the disadvantage that only a certain part of the radiating Area of the light emitting diode contributes to the distance measurement. In practice it has been shown that with the direct modulation of light emitting diodes, the modulation phase is dependent on the location of the emission on the radiating surface of the source.
Depending on the alignment of the electro-optical rangefinder, which contains the transmitter and receiver parts, on the reflector located at the end of the measurement section, different partial areas of the radiating surface of the diode generate the effective measurement signal in the receiver part. This results in an uncontrolled dependence of the distance indicated by the range finder on its alignment with the reflector.
The invention, which avoids this disadvantage, is characterized in that, in order to homogenize the modulation phases of the amplitude-modulated luminescent diode, the beam surface of the luminescent diode, the condenser system and the transmitter objective are arranged to one another in such a way that the transmitter objective is at least almost fully illuminated and, in turn, an image of the exit pupil of the Condenser system generated at a distance that is greater than one hundred times the focal length of the transmitter lens.
In the following an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing.
The arrangement according to the invention results in the reflector, under all circumstances, returning a homogeneous mixture of the radiation emitted by the entire radiating surface of the luminescent diode to the receiver part from the radiation that has passed through the transmitter objective. The modulation phase of the output signal which the photoelectric receiver emits is thus given by the superposition of the partial signals assigned to the individual points of the radiation source. The modulation phase is therefore independent of the alignment of the range finder on the reflector.
For the sake of simplicity, only the transmitter optics are shown in the drawing. The radiating surface 2 of the luminescence diode 1 is imaged by the condenser lens 3 into the entrance pupil 6 of the transmitter objective 5.
The entrance pupil coincides with the last lens surface (in the direction of radiation) of the transmitter objective. The exit pupil of the condenser system 3 coincides with a diaphragm 4, which is imaged to infinity by the transmitter objective using its full opening in the direction of the reflector (not shown).
The aperture 4 is filled with radiation of a homogeneous modulation phase through this arrangement, so that the phase of the beam reflected from the far reflector onto the receiver lens does not depend on the position of the reflector relative to this beam. It has proven to be expedient that the luminescent diode 1 and the condenser system 3 are combined to form a structural unit.
The luminescent diode and the condenser system are accommodated in a housing 7, the housing being designed as a diaphragm 4 at the radiation exit point. The correct setting of the condenser system 3 is ensured by the spacer 8.
In certain cases, however, it can be advantageous if the condenser system 3 is cemented directly onto the radiating surface 2 in the form of a planoconvex lens.