CH640641A5

CH640641A5 - Optischer korrelator.

Info

Publication number: CH640641A5
Application number: CH655979A
Authority: CH
Inventors: Eckart Schneider; Eckart Delingat
Original assignee: Leitz Ernst Gmbh
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1979-07-13
Publication date: 1984-01-13
Also published as: GB2027882A; GB2027882B; DE2835390A1; DE2835390C2; US4286872A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Korrelator zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit und/ oder der Bewegungsrichtung und/oder der Entfernung eines Objektes mit einem abbildenden System mit wenigstens einer mindestens in der Nähe der Bildebene dieses Systems montierten Raster-Struktur sowie wenigstens einem dieser Struktur in Lichtrichtung nachgeordneten, die aus dem Zusammenwirken von Objektbild und Raster-Struktur resultierenden modulierten Lichtflüsse in elektrische Signale wandelnden fotoelektrischen Empfängersystem.

Für den Einsatz eines solchen optischen Korrelators ist es meist nur erforderlich, entsprechend der zur Analyse verwendeten Raster-Struktur in einer Richtungsachse, und zwar vorzugsweise senkrecht zum Verlauf der Raster-Linien, eine Abbildung der Struktur vorzunehmen. Dabei ist die benötigte Abbildungsqualität des abbildenden Systems bestimmt durch die Konstante der analysierenden Raster-Struktur, die in diesem Korrelator als Ortsfrequenzfilter wirkt.

Es hat sich gezeigt, dass sich Objektstrukturen, deren in der Raster-Ebene zum abbildenden System erzeugtes Bild kleiner als die halbe Konstante der Raster-Struktur ist, im vom elektrischen Empfangersystem erzeugten Signal als störende Oberwellen bemerkbar machen und dass bei relativ groben Rastern das Auflösungsvermögen des abbildenden Systems keine ausreichende Dämpfung der Oberwellen bietet.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den optischen Korrelator derart zu verbessern, dass Objektstrukturen, aus denen störende Oberwellen resultieren können, für die Signalerzeugung weitestgehend unwirksam gemacht werden, ohne dass die Grundwelle des Signals dabei im wesentlichen beeinflusst wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im Strahlengang des eingangs genannten optischen Korrelators und in dessen 5 optischer Achse ein zusätzliches Bauteil eingefügt ist, mit welchem in den Objektbildstrukturen enthaltene Ortsfrequenzen transformiert werden.

Dabei ist es möglich, dass das zusätzliche Bauteil aufgrund seiner Lage im Strahlengang eine Transformation der 10 Ortsfrequenzen in Richtung der Linien der Raster-Struktur oder quer zu diesen erzeugt. Bei Abbildung in Richtung der Strukturlinien ist die Abbildung quer zur Struktur nur durch die sphärische Optik bestimmt, während bei Abbildung quer zu den Strukturlinien die Brennweite des zusätzlichen Bautei-15 les mit berücksichtigt werden muss. In beiden Fällen wird man aus einem Objektpunkt eine Linienabbildung machen.

Vorzugsweise kann das die Ortsfrequenzen transformierende zusätzliche Bauteil um die optische Achse des optischen Korrelators drehbar montiert sein.

20 Durch eine derartige Massnahme ist es möglich, dass die Höhe der Ortsfrequenzen durch die Grösse der Verdrehung des eingefügten Bauteils variierbar ist. MitVorteil ist dazu zur definierten Verdrehung des zusätzlichen Bauteils eine entsprechend markierte Skala vorhanden.

25 Als die Ortsfrequenzen transformierendes Bauteil kann eine Zylinderlinse vorgesehen sein.

Die Erfindung ist nachstehend anhand einer schematischen Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben.

30 Senkrecht zur optischen Achse 2 eines abbildenden Systems 1 sowie wenigstens in der Nähe von dessen Bildebene 3 ist eine Raster-Struktur 4 mit senkrecht zur optischen Achse 2 verlaufenden transparenten und opaken Linien 5 und 6 montiert. Die Raster-Struktur 4 dient als Ortsfrequenzfilter für 35 das auf ihr vom abbildenden System 1 entworfene Bild des nicht mitdargestellten anzumessenden Objektes. Die die Raster-Struktur 4 verlassenden, aus dem Zusammenwirken von Raster-Struktur 4 mit den Bildstrukturen des Objektbildes herrührenden Lichtflüsse beaufschlagen fotoelektrische Empfängersysteme 7 und 8.

Die dabei an deren Ausgängen anstehenden Signale enthalten eine Signalkomponente, die der Geschwindigkeit und/ oder der Bewegungsrichtung und/oder der Entfernung des Objektes proportional ist.

Nun können sich bei diesen bis hier beschriebenen optischen Korrelator Strukturen, die kleiner abgebildet werden, als es der halben Raster-Konstante entspricht, im vom fotoelektrischen Empfangersystem 7,8 erzeugten elektrischen Signal als Oberwellen störend bemerkbar machen. Um dies zu vermeiden, ist in dem Strahlengang des optischen Korrelators ein die Ortsfrequenzen dieser Strukturen transformierendes Bauteil eingefügt. Im dargestellten Fall ist dies eine Zylinderlinse 9, mit welcher das Objekt in Abhängigkeit des Einbauortes der Zylinderlinise 9 sowohl astigmatisch, d.h. nicht punktgetreu, als auch anamorphotisch, d.h. in unterschiedlichen Abbildungsmassstäben abgebildet werden kann. Vorzugsweise wird diese Abbildung quer zu den Linien 5 und 6 der Raster-Struktur 4 erfolgen.

Das von der Zylinderlinse 9 vom nicht mitdargestellten Objekt entworfene Linienbild kann aber auch in seiner Neigung relativ zu den Linien 5,6 der Raster-Struktur 4 verändert werden. Dazu ist, wie die Figur zeigt, die Zylinderlinse 9 auf einer eine Skala 13 tragenden Halterung 10 gelagert, die in 65 Richtung des Doppelpfeiles 11 um die Achse 2 des optischen Korrelators verdrehbar ist. Mit Drehung der Halterung 10 wird die Zylinderlinse 12 der Zylinderlinse 9 um die Achse 2 des optischen Korrelators definiert verschwenkt und man erhält, bezogen auf die Senkrechte der Linien 5 und 6 der Ra40

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ster-Struktur 4, eine resultierende Bildpunktgrösse, die für alle Bildpunkte im Objektbild eine gleiche zusätzliche Verbreiterung bringt. Die Verbreiterung ist also durch definierte

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Schwenkung bzw. Lageeinstellung der Achse 12 vorwählbar und bestimmt gleichzeitig die im Objektbild vorkommende höchste Ortsfrequenz.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

640 641 PATENTANSPRÜCHE

1. Optischer Korrelator zur berührungslosen Messung der Geschwindigkeit und/oder der Bewegungsrichtung und/oder der Entfernung eines Objektes mit einem das Objekt abbildenden System, mit wenigstens einer mindestens in der Nähe der Bildebene dieses Systems montierten Raster Struktur sowie wenigstens einem dieser Struktur in Lichtrichtung nachgeordneten, die aus dem Zusammenwirken von Objektbild und Raster-Struktur resultierenden modulierten Lichtflüsse in elektrische Signale wandelnden fotoelektrischen Empfangersystem, dadurch gekennzeichnet, dass im Strahlengang des optischen Korrektors (1,4,7,8) ein zusätzliches Bauteil (9) eingefügt ist, mit welchem in den Objektbildstrukturen enthaltene Ortsfrequenzen transformiert werden.

2. Optischer Korrelator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Bauteil (9) aufgrund seiner Lage im Strahlengang einer Transformation der Ortsfrequenzen in Richtung der Linien (5,6) der Raster-Struktur (4) erzeugt.

3. Optischer Korrelator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zusätzliche Bauteil (9) aufgrund seiner Lage im Strahlengang eine Transformation der Ortsfrequenzen quer zur Richtung der Linien (5,6) der Raster-Struktur (4) erzeugt.

4. Optischer Korrelator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das die Ortsfrequenzen transformierende zusätzliche Bauteil (9) um die optische Achse (2) des optischen Korrelators (1,4,7,8) drehbar montiert ist.

5. Optischer Korrelator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur definierten Verdrehung des zusätzlichen Bauteils (9) eine entsprechend markierte Skala (13) vorhanden ist.

6. Optischer Korrelator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als die Ortsfrequenzen transformierendes Bauteil eine Zylinderlinse (9) vorgesehen ist.