DD200930A1

DD200930A1 - Optische anordnung fuer elektrooptische entfernungsmesser

Info

Publication number: DD200930A1
Application number: DD81231365A
Authority: DD
Inventors: Wieland Feist; Rolf Roeder; Rudi Heinze
Original assignee: Wieland Feist; Rolf Roeder; Rudi Heinze
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-06-22
Also published as: DE3211493A1; JPS5837506A; SE8204047D0; SE8204047L; US4504143A

Abstract

Optische Anordnung fuer elektrooptische Entfernungsmesser mit einem visuellen Beobachtungsstrahlengang und einem Messstrahlengang. Die Einfuehrung der Messstrahlung vom Sender und ihre Hinfuehrung zum Empfaenger geschieht ueber Reflexions- und Zwischenabbildungssysteme, die einen hohen optischen Aufwand darstellen. Dieser Aufwand soll reduziert werden. Das optische System ist so gestalten, dass trotz Kleinheit der Reflexionsflaechen ein ausreichender Anteil der Messstrahlung vom Sender zum Empfaenger gelangt. Hierzu wird der Rueckflaeche des Fernrohrobjektivs ein Reflexionssystem zugeordnet, das gegenueber der Fernrohrachse parallel versetzt ist und das zwischen einer um 45 grd C zur Fernrohrachse geneigten Reflexionsflaeche und der Rueckflaeche eine zur Fernrohrachse rechtwinklige Reflexionsflaeche aufweist, die groesser ist als die Ausdehnung der geneigten Reflexionsflaeche senkrecht zur Fernrohrachse. Fig.1

Description

Optische Anordnung für elektrooptische Entfernungsmesser

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für elektrooptische Entfernungsmesser mit einem Objektiv, einem im achsennahen Raum hinter dem Objektiv angeordneten Reflexionssystem, einem der Rückseite des Objektivs zugewandten Reflektor, einem Sender zum Aussenden der MeJßstrahlung über das Reflexionssystem sowie den Reflektor und durch das Objektiv zu einem Meßreflektor, der den Meßstrahlengang durch das Objektiv, über den Reflektor und das Reflexionssystem zu einem Empfänger reflektiert,

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekanntlich liegen bei elektrooptischen Entfernungsmessern, die ein und dasselbe Zielfernrohr zur visuellen Zielung und zum Formen, Aussenden und Empfangen des Meßstrahl engang es verwenden, Beobachtungs- und Meßstrahlengang biaxial oder koaxial zueinander. In diesen Entfernungsmessern ist der Strahlengang der Zielfernrohre vorteilhaft geradsichtig, wahrend das Meßlicht über symmetrisch zur optischen Achse angeordnete Reflexionssysteme, die den achsennahen Raum des Entfernungsmessers in der Nähe und außerhalb der Objektive von Beobachtungsund Meßlicht abschatten. Werden mit einem solchen Entfernungsmesser nahe gelegene Ziele oder Ziele durch enge Röhren angezielt, wo die Meßstrahlung im achsennahen

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Raum benötigt wird, so sind zur Erzeugung von Halbpupillen relativ große Reflexionsflächen in der Nähe der Fernrohrachse und umfangreiche Reflexions- und Abbilaungssysteme zum Führen des Meßstrahlenganges vom Sender in das Fernrohr und vom Fernrohr zum Empfänger notwendig.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung sollen die aufgezeigten Mangel vermieden und der Aufwand an optischen Bauteilen und Systemen vermieden werden«, Außerdem soll die Anordnung von Sender und Empfänger nahe dem Fernrohrstrahlengang ermöglicht und damit die Größe eines elektrooptischen Entf emungsmess eis verringert werden,

Darlegung des 77esens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, das optische System eines elektrooptischen Entfernungsmessers so zu gestalten, daß trotz Kleinheit der Reflexionsflächen ein ausreichender Anteil von Meßstrahlung vom Sender zum Empfänger gelangt und daß bei der Bildung des Meßstrahlenganges die vorhandenen Reflexionsflächen optimal ausgenutzt werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Reflexionssystem gegenüber der optischen Achse des Objektivs versetzt ist, im gesendeten Meßstrahlengang nacheinander eine zur optischen Achse um 45° dem Objektiv zugeneigte Reflexionsfläche und eine rechtwinklig zur optischen Achse angeordnete Reflexionsfläche zwischen der zugeneigten Reflexionsfläche und dem Reflektor eine zur· zugeneigten Reflexionsfläche im wesentlichen parallele Reflexionsfläche- aufweist und daß die Ausdehnung der zugeneigten Reflexionsfläche rechtwinklig zur optischen Achse kleiner ist als die gleich gerichtete Ausdehnung der rechtwinklig zur

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optischen Achse gerichteten Reflexionsfläche» Dadurch ist es möglich, unter Beachtung des Öffnungswinkels des Meßstrahlenganges Sender und Empfänger nahe am Fernrohr strahlengang des elektrooptischen Entfernungsmessers anzuordnen, das optische System für Sender und Empfänger sehr kurz zu halten, mit wenigen Reflexionselementen für den Meßstrahlengang auszukommen und ohne Umschalten oder Bewegen von optischen Bauteilen nahe und ferne Ziele, an denen der Meßreflektor angeordnet ist, anzumessen. Im einfachsten Pail können die beiden um 45° zur optischen Achse geneigten Reflexionsflächen zusammenfallen/ Soll allerdings die Vergleichsstrecke (Kurzschlußstrecke) durch dasselbe Reflexionssystem gleichzeitig mit geführt werden, so ist es von Vorteil, wenn die zugeneigte Reflexionsfläche in der optischen Achse für die Meßstrahlung durchlässig ist und die zu ihr paralle«· Ie Reflexionsfläche zu einem Rhombusprisma gehört, das ' auf die zugeneigte Reflexionsfläche aufgebracht ist, Eine hinsichtlich der Fernrohrlänge günstige Lösung ergibt sich dadurch, daß die zur optischen Achse rechtwinklig angeordnete Reflexionsfläche einen Teil der Rückfläche des Objektivs berührt. Es versteht sich von selbst, daß das Reflexionssystem ebenso wie das Objektiv und in Anpassung an den Meßstrahlengang vorteilhaft eine zylindrische Form hat«

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen; Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel, Fig, 2 ein zweites Ausführungsbeispiel»

In Fig, 1 sind zwischen einem Objektiv 1 und einem Okular 2 mit einer gemeinsamen optischen Achse 0.-O₁ ein Träger 3 für eine Zielmarke 4, ein Umkehrprisma 5 zur Erzeugung.aufrechter und seitenrichtiger Zielbilder, eine Fokussierlinse 6, ein teildurchlässiger Reflektor 7

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und ein Reflexionssystem 8 angeordnet, das auf die Rückfläche 9 des Objektivs 1 aufgekittet ist. Die Zielmarke 4 befindet sich in einer gemeinsamen Bildebene von Objektiv 1 und Okular 2 auf der optischen Achse 0..-0..,, Das Reflexionssystem 8 hat eine Achse R^-R.., die gegenüber der optischen Achse O..~CL parallel versetzt ist· Es besteht aus einem Zylinder 10, der mit seiner verspiegelten Grundfläche an den eben geschliffenen achsennahen Teil 11 der Rückfläche 9 gekittet oder gesprengt ist, und mit dem an seiner Deckfläche ein Rechtwinkelprisma 12 mit reflektierender Hypotenusenfläche 13 verbunden ist,' Die Projektion der Hypotenusenfläche 13 auf die Deckfläche des Zylinders 10 ist kleiner als die Deckfläche» Seitlich vom Pernrohrstrahlengang 14 ist in der Brennweite des Objektivs 1 einerseits ein Sender und andererseits ein Empfänger 16 angeordnet , Entfernt vom Fernrohr 1-2 eines im übrigen nicht dargestellten elektrooptischen Entfernungsmessers befindet sich am nicht dargestellten anzumessenden Punkt ein Meßreflektor 17 (Tripelprisma),

Durch das Okular 2 wird mit Hilfe des Strichkreuzes 4 das Fernrohr 1-2 auf den Meßreflektor 17 eingerichtet. Der vom Sender 15 gesendete Meßstrahlengang 18 trifft ohne Zwischenoptik auf die Hypotenusenfläche 13, wird von dieser zur verspiegelten Grundfläche des Zylinders 10 und von da in Richtung des Reflektors 7 reflektiert. Dabei gelangt nur der Teil des Meßstrahlenganges 18 zum Reflektor 7, der seitlich am Rechtwinkelprisma 12 vorbeigeht. Der vom Reflektor 7 reflektierte Meßstrahlengang 18', 18" hat einen kreisringförmigen Querschnitt (Ringpupille) und gelangt durch das Objektiv 1 zum Meßreflektor 17, der es seitenvertauscht durch das Objektiv 1 zum Reflektor 7 reflektiert. Infolge der Parallelversetzung der Achse ^₁-R₁ zur Achse O₁-O, in Fig, 1 nach unten erhält nur der Teil der Hypotenusen-

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fläche 13 einen Teil des Meßstrahlenganges 18", der dem Reflektor 7 am nächsten ist. Dieser Teil des Meßstrahlenganges gelangt zum Empfänger 16 und wird zur Messung des Abständes vom nahe gelegenen Punkt benutzt»

In Pig* 2 sind ein Objektiv 20 mit einer optischen Achse Op-O , ein Reflektor 21, ein Meßreflektor 22, ein Sender 23 und ein Empfänger 24 dargestellt» Mt der Rückfläche 25 des Objektivs 20 ist Über ein Zwischenstück 26 ein Zylinder 27 mit einer Reflexionsfläche 28 verbunden, auf dessen nicht reflektierende Fläche 29 ein rechtwinkliges Prisma 30 aufgekittet ist, dessen reflektierende Hypotenusenfläche 31 in der optischen Achse 0_?~0p einen nicht reflektierenden Teil 32 aufweist* Auf der Hypotenusenflache 31 befindet sich ein Rhombusprisma 33 mit einer Reflexionsfläche 34, die ebenso wie die dem Objektiv 20 zugeneigte Hypotenusenfläche 31 gegenüber der optischen Achse Op-O um 45° geneigt ist» Das aus den Teilen 27 bis 34 bestehende Reflexions syst ein besitzt eine Achse Rp-Rp, die in Fig» 2 gegenüber der optischen Achse Op-Op nach oben versetzt ist. Zwischen der Hypotenusenfläche 31 und dem Empfänger 24 ist außerhalb des Raumes zwischen Reflektor 21 und Objektiv 20 ein den Meßstrahlengang 35 parallel versetzendes Rhombusprisma 36 vorgesehen.

Durch den nicht reflektierenden Teil 32 und das Rhombusprisma 33 wird eine Vergleichsmeßstrecke vom Sender 23 zum Empfänger 24 geschaffen. Bei der eigentlichen Entfernungsmessung wird das Rhombusprisma 36 in Richtung eines Pfeiles 37 aus dem Meßstrahlengang 35 geschoben» Dabei verläuft der Meßstrahlengang vom Sender 23 über die Hypotenusenfläche 31 zur Reflexionsfläche 28 und von dort infolge der Abschattung durch das Rechtwinkelprisma 30 mit kreisringförmigem Querschnitt zum Reflektor 21, der den Meßstrahlengang durch das Objektiv 20 zum Meßreflektor 22 lenkt» Der vom Meßreflektor 22 seitenvertauscht reflektierte Meßstrahlengang gelangt

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durch das Objektiv 20 zum Reflektor 21, Yon dem vom Reflektor 21 reflektierten Meßstrahlengang gelangt nur der Teil zum Empfänger 24-, der infolge der Parallelverseifung uei" Achse ^ -P zur Achse -G-O von dem Teil der Reflexionsfläche 34 reflektiert wird, der vom Reflektor 21 am weitesten entfernt ist. Im übrigen sind der Aufbau und die Wirkungsweise ähnlich wie zu Fig. 1 beschrieben.

Claims

Erfindungsanspruch

1. Optische Anordnung für elektrooptisch^ Entfernungsmesser mit einem Objektiv, einem im achsennahen Raum hinter dem Objektiv angeordneten Reflexionssystem, einem der Rückseite des Objektivs zugewandten Reflektor, einem Sender zum Aussenden eines MeiBstrahlenganges über das Reflexionssystem sowie den Reflektor und durch das Objektiv zu einem Meßreflektor, der den Meßstrahlengang durch das Objektiv, über den Reflektor und das Reflexionssystem zu einem Empfänger reflektiert, gekennzeichnet dadurch, daß das Reflexionssystem gegenüber der optischen Achse des Objektivs versetzt ist, im gesendeten Meßstrahlengang nacheinander eine zur optischen Achse um 45° dem Objektiv zugeneigte Reflexions fläche und eine rechtwinklig zur optischen Achse angeordnete Reflexionsfläche zwischen der zugeneigten Reflexionsfläche und dem Objektiv aufweist und im zu empfangenden Meßstrahlengang zwischen der zugeneigten Reflexionsfläche und dem Reflektor eine zur zugeneigten Reflexionsfläche im wesentlichen parallele Reflexionsfläche besitzt und daß die Ausdehnung der zugeneigten Reflexionsfläche rechtv/inklig zur optischen Achse kleiner ist als· die gleich gerichtete Ausdehnung der rechtwinklig zur optischen Achse gerichteten-Reflexions fläche,

2« Optische Anordnung nach Punkt 1_? gekennzeichnet dadurch, daß die parallele Reflexionsfläche mit der zugeneigten Reflexionsfläche zusammenfällt.

3# Optische Anordnung nach Punkt i_y gekennzeichnet dadurch, daß die zugeneigte Reflexionsfläche in der optischen Achse für den Meßstrahlengang durchlässig ist und die zu ihr parallele Reflexionsfläche zu einem Rhombusprisma gehört,'das -auf die zugeneigte Reflexionsfläche aufgebracht ist.

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4. Optische Anordnung nach. Punlct -j _? gekennzeichnet

dadurch, daß die zur optischen Achse rechtwinklig
angeordnete Reflexionsfläche einen Teil der Rückfläche des Objektivs berührt.

•29.6.1981

GB /Os

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