DD209262A1

DD209262A1 - Optische anordnung fuer elektrooptische entfernungsmesser

Info

Publication number: DD209262A1
Application number: DD24129782A
Authority: DD
Inventors: Wieland Feist; Rudi Heinze; Rolf Roeder
Original assignee: Wieland Feist; Rudi Heinze; Rolf Roeder
Priority date: 1982-07-01
Filing date: 1982-07-01
Publication date: 1984-04-25
Also published as: SE8303791D0; DE3319610A1; SE8303791L; JPS5920809A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung fuer elektrooptische Entfernungsmesser, die in einfachen Streckenmessgeraeten oder elektrooptischen Tachymetern eingesetzt werdenkann, sowie fuer alle Strahlenteilungen die geometrisch und geometrisch und physikalisch erfolgen. Das optische System des elektrooptischen Entfernungsmessers istso gestaltet, dass nur ein Fernrohr fuer alle drei Strahlensysteme verwendet wird und dass bei freier optischer Achse eineStrahlenteilung der infraroten Sende- und Empfaengerstrahlengaenge biaxial zueinander und gleichzeitig koaxial zum visuellen Fernrohrstrahlengang erfolgt, bei gleichzeitiger Verringerung der Anzahl von optischen Bauteilen, Erhoehung des Transmissionsgrades, der Messreichweite und der Bildguete. Hinter dem Objekt in freien optischen Achse befindet sich nur ein Reflexionssystem, das eine planparallele Platte aus optischem Glas darstellt und aus mindestens zwei Einzelteilen besteht, wobei zwei Flaechen jedes Einzelteiles zueinander keilig angeordnet sind zur geometrischen Strahlenteilung und nur eine Flaeche der einander innerhalb der planparallelen Platte gegenueber liegenden Keilflaechen der Einzelteile mit einer reflektierenden Schicht zur physikalischen Strahlenteilung belegt ist.

Description

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Optische Anordnung für elektrooptisch^ Entfernungsmesser

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung für elektrooptische Entfernungsmesser, sit einem Objektiv, einem hinter dem Objektiv angeordneten Reflezionssystern zur physikalischen Strahlenteilung, einem Reflexionssystem zur geometrischen Strahlenteilung das sich in der optischen Achse des Objektivs befindet, einem vor dem-Objektiv liegenden Reflektor und einem Sender zum Aussenden der Meßstrahlung über die Reflesionssysterne, sowie den Reflektor.und durch das Objektiv, indem der Reflektor die Meßstrahlung' durch das Objektiv und •die Reflezionssysteme zu einem Empfänger reflektiert. Diese Anordnung 13t insbesondere, für alle elektrooptischen Entfernungsmeßgeräte, die in einfachen Streckenmeßgeräten oder elektrooptischen Tachymetem eingesetzt werden und für alle Strahlenteilungen, die geometrisch und physikalisch erfolgen anwendbar.

Charakteristik der beka^^ten technischen .uösungen:

Bei den elektrooptischen Entfernungsmessern, die ein und dasselbe Fernrohr zur visuellen Zielung, zum formen, Aussenden und Empfangen der Meßetrahlung verwenden, liegen bekanntlich

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der 3eobachtungsstrahlengang für die Anzielung des Reflektors und der Meßstrahlengang für die Entfernungsmessung biaxial oder koaxial zueinander. Der Meßstrahlengang bestellt wiederum aus zwei biaxial oder koaxial zueinander angeordneten Fernrohr sy st einen. Aus dein Sende strahlengang, der das Meßlicht in den MeSraum abstrahlt und aus dein Empfängerstrahlengang, der das vom Reflektor zurückgestrahlte Licht empfängt und dem Fotoempfänger gebündelt zuleitet. Das verwendete Meßlicht ist Infrarotlicht. Das Problem besteht nun darin, die drei Fern— rohrstrahlengänge so günstig zueinander und ineinander anzuordnen, daß für alle drei Systeme minimale Intensitätsvsrluste und ein minimaler Aufwand an optisch-mechanischen Seilen entsteht.

Aus den Firmendruckschriften "ASA"-Schweden sind elektrooptisch^ Entfernungsmesser bekannt, die drei Fernrohre besitzen. Sin Fernrohr dient als Sender, ein Fernrohr als Empfänger und ein Fernrohr zur visuellen Zielung, Bei dieser Anordnung ist der mechanisch-optische Aufwand an -Heilen sehr groß und die Snergieau3beute sehr hoch.

Ss gibt auch elektrooptischen Entfernungsmesser 5. die nur ein Fernrohr für alle drei Strahlensysteme verwenden und die Strahlenteilung physikalisch und geometrisch vornehmen. 3s sind dabei eine Reihe von optischen Bauteilen zur physikalischen und geometrischen Strahlenteilung bekannt» Jedes Bauteil nimmt dabei nur eine einfache -Trennung vor. Das System Bit a 2 der Firma ^!tOpton^!} BSD verwendet ieilungswürfel mit einer teil- oder selektivererspiegelten Reflexionsfläche. Hier werden die infraroten Strahlensysteme physikalisch von dem visuellen Strahlengang getrennt. Anschließend erfolgt eine geometrische Strahl enteilung zwischen Senderund Enrof ängersystem. Das erfordert einen großen OOt-isehen Aufwand, da einfache Selektivspiegel im visuellen sichtbaren Fernrohr nur senkrecht angevvendet werden dürfen, weil sonst andere optische Bildfehler für das visuelle Bild entstehen.

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Bs ist de3JIaLTo nötig, in der optischen Achse zusätzlich, optische Bauteile zur geometrischen Strahlenteilung zu verwenden*

Im I)D-WP G-01C 231365/3 wird eins koaxiale Anordnung des visuellen Beobachtungsstrahlenganges zu dem MeQstrahlengang "beschrieben, indem die Einführung der Meßstrahlung vom Sender und ihre Einführung zum Empfänger über Reflexions- und Zwischenabbildungssysteme erfolgt,

In der GH-PS 606991 "Slektrooptischer Entfernungsmesser" der Firma Wild Heerbrugg AG wird eine koaxiale Sende-Smpfangsoptik zum Senden und Empfangen eines modulierten Li ent strahl enbündels für die Entfernungsbestimmung und ein Zielfernrohr zum Anzielen des Meßpunktes beschrieben.

Den bekannten Anordnungen und Verfahren haften eine Reihe von Nachteilen an.

Ein mit einem Teilungswürfel versehenes Koaxialsystem, wie das System Elta 2 der Firma "Opton" BRD besitzt einmal den Nachteil, daß durch die Senkrechtstellung der Selektivspiegel, im visuellen sichtbaren Bereich zusätzlich in der optischen Achse optische Bauteile zur geometrischen Strahlenteilung verwendet werden und andererseits die Mitte der Sintrittspupille' des visuellen Fernrohres-zentral abgeschattet werden muß, was aber auch nur bis zu einer gewissen MindestgroSe geschehen darf, da wiederum Bildfehler anderer Art auftreten. IM diese Fehler möglichst klein zu halten, erfolgt die'geometrische Strahlenteilung in der Fähe der Bildebene von Sender- und Empfängersystem. Das hat wiederum den liiachteil, daß Unsauberkeit en auf diesen Reflesionsflächen und Mangel im Spiegelbelag zu starken Intensitätsverlusten führen.

Der in der GH-PS 606991 beschriebene elektrooptisch^ Entfernungsmesser mit einer koaxialen Sende-Empfangsoptik erfordert sehr umfangreiche komplizierte Bauteile,

Ziel der Erfindung:

Durch, die Erfindung sollen die genannten !lachteile beseitigt, der Aufwand an optischen Bauteilen gesenkt,, und ein hoher 'Transmissionsgrad in den Sende-Empfängersystemen, sowie in visuellen Zielfernrohr erreicht werden. Zusätzlich soll die Meßreichweite erhöht und durch den Wegfall der Abschattung in der Mitte des Fernrohres eine größere Helligkeit und höhere 3ildgüte für das visuelle Zielfernrohr erhalten werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das optische System, eines elektrooptischen Entfernungsmessers, der nur ein Fernrohr für alle drei Strahlensysteme verwendet so'au gestalten, daß bei freier optischer Achse eine Strahlenteilung der infraroten Sende- und Empfängerstrahlengänge biaxial zueinander und gleichzeitig koaxial zum visuellen Fernrohrstrahlengang erfolgt ,.-.bei gleichzeitiger Verringerung der Anzahl von optischen Bauteilen und Erhöhung des 'Transmissionsgrades, der Meßreichweite und der Bildgüte. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß- sich hinter dem Objektiv in der freien optischen-Achse nur ein Heflesionssystem befindet, das eine planparallele Platte aus optischen Glas darstellt und aus mindestens zwei Einzelteilen besteht-, das zwei Flächen jedes Einzelteiles zueinander keilig angeordnet sind zur

einander innerhalb der Dl.anp.arallelen Platte gegenüberliegenden Keilflächen der Einzelteile mit einer reflektierenden Schicht zur physikalischen Strahlentallung belegt ist. Torteilhaft ist es, Venn, die planparallele Platte aus Z7?ei~ Einzelteilen mit zwei nebaneinanderlissenden^ Flächen, die sich in der Hitte der Plaznoiatte in einer

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bestellt. Dabei kann der eine Teil negativ und der andere Seil positive 1" ink el miteinander "bilden, indem die Schnittgez-ade in der optischen Ach.se des Objektivs liegt. 3s ist auch möglich , daß ein Teil der planparallelen Platte in der Schnittgeraden, der unter einem Winkel nebeneinanderstehenden Flächen getrennt sein kann. Die planparallele Platte kann auch aus zwei Gruppen von je zwei Teilen die zentrisch zueinander liegen bestehen, wobei die Einzelteile keilig ausgebildet sind. Die mit einer reflektierenden Schicht belegten Keilflächen innerhalb des Reflexiohssystemes können selektiv am günstigsten für einen Wellenlängenbereich von 350 - 960 ma ausgelegt werden. Weiterhin ist es von Torteil, neun nur eine Fläche der einander innerhalb der planparallelen Platte gegenüberliegenden Keilflächen der Einzelteile alt einer reflektierenden Schicht zur physikalischen Strahlenteilung belegt ist.

Durch die Erfindung i3t es möglich, die freie optische Achse durch Wegfall des Teilerprismas in der optischen Achse für das gesagte Fernrohrsystem zu nutzen. Durch den Wegfall des Tellerprismas reduzieren sich außerdem die hohen Kosten der Ferti- gung, denn die Kombination des Selektivspiegais mit dem Teilsrprisma führt zu großen flächen und damit zu einer genaueren Bearbeitung' und zu einer Verminderung des Sindringens von Staub und.Fehlern in der Heflexionsschicht und auf den ,Transmissionsgrad. Die !Reduzierung von optischen Teilen führt weiterhin zu einer'einfacheren Gestaltung der KurζSchlußstreck3, d.h. der Maßstabseichung für die feststellung konstanter Frequenzen. Heben dem erreichten höheren Transmissionsgrad des Gesamtsystems erfolgt eine einfachere Justierung und eins Senkung des Montageaufwandes. Daraus ergibt sich eine wesent-· lieh billigere Fertigung und eine zusätzlich höhere Reichweite mit geringerer Gerätemasse.

Ausführungsb el sp i el ·/

Die Erfindung ?;ird nachstehend anhand der scheiiiatischen Zeichnung näher erläutert. Bs aeigen:

Fig. 1 das optische System, eines elektrooptischen Entfernungsmessers in biaxialer Ausführung

Pig. 2 zeigt den erfindungsgemäßen dreifachen Strahlenteiler im Querschnitt

I'ig. 3 das optische System eines elektrooptischen Entfernungsmessers in koaxialer Ausführung

in Fig. 1 befindet sich 23? is cn en einem Objektiv 1 und einer Schiebelinse 3 ein Strahlenteiler 2 in der optischen Achse O- O₁ eines visuellen Fernrohres 4 das die Baugruppen Schiebelinse 3, ümlenkprisina 5 und Okular β enthält. Die Siormale des Strahlenteilers 2 liegt parallel zur optischen Achse 0.. 0^. In der Mitte des Strahlenteilers 2 befindet sich ein Sheet 7, das bewirkt, daß die Strahlen eines Senders 8 nicht unmittelbar in einen Surnfanger 9 reflektiert werden. Zoaxial zu dem visuellen Fernrohr 4 sind das Sender 3- und das Smpfängersystem, 9 mit den optischen Achsen_: O- Oa für das S.endersystem und Ο.. 0-. für das Empfang er sy st em 9 angeordnet. Ton der Senderdiode des Senders 8 wird ein Strahl über ein Prisma 10 und den Strahlenteiler 2 durch das Objektiv 1 in den Objektivraum nach unendlich abgebildet, in dem sich der nicht dargestellte Reflektor befindet. Dieser reflektiert das ausgesandte infrarote MeBlicht vom Sender 8 zurück, Das Objektiv 1 bildet dieses Licht über den Strahlenteiler 2 und das Prisma 11 in dem Smpfänger 9 ab. Sin '!eil des. Sendelichtes τ/ird über die Sursschlußstrecke O₀ O^ mit den prismen 12 und 13 und die Objektive 14 und 15 direkt in den Smpfänger 9 abgebildet. Sine Blende 16 wird dabei durch ein Schaltwerk 17 so gesteuert, daß entweder das Fernlicht oder las Licht der ZorzSchlußstrecke

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Pig. 2 enthält die erfindungswesentlichen 'Teile des dreifachen Strahl ent eil er s 2. Dieser Strahlenteiler 2 "besteht aas einem Biprisma 20 mit den sit einem selektiven Belag verspiegelten Eeflexionsflachen 18 und 19 und den "beiden Keilen 21 und 22 mit den Mittenspalt 23 zur Aufnahme des Sheets 7. Die Keile 21 und 22 und das Biprisina 20 entsprechen zusammen eine: exakt geschliffenen planparallelen Platte«

In Fig. 3 wird die geometrische Strahlenteilung nicht biaxial sondern koaxial für den Strahlengang vom. Sender 8 zum Empfänger 9 dargestellt. Beide Strahlengänge liegen koaxial zur optischen Achse 0.. O^ des visuellen Fernrohres 4. Die Umlenkprismen 24 und 25 besitzen hier in der Heflexionsflache kleine öffnungen 26 zur Abzweigung des Lichtes für die Kurzschlußstrecke Op Ο,· Der Strahlenteiler 2 besteht aus 4 jeweils paarweise ineinander gesetzter Keile, die sich wiederum zu einer Olannarallelen Platte ergänzen, wobei die Hsflexionsflache der inneren Keile zu den der äußeren Keile entgegengerichtet ist.

Claims

-S-

Erfindungsanspruch:

1. Optische Unordnung für elektrooptisch^ Entfernungsmesser, mit einem Objektiv, einem hinter dem Objektiv angeordneten Reflesionssystem zur physikalischen Strahlenteilung, einem Reflesionssystem zur geometrischen Strahlenteilung das sich in der optischen Achse des Objektivs befindet, einen vor dem Objektiv liegenden Heflektor und einem Sender zum Aussenden der Meßstrahlung über die Seflesionsay steine, sowie den Reflektor und durch das Objektiv, 'in dem der Reflektor die Meßstrahlung durch das Objektiv und die Reflex!onssysteme zu einem Empfänger reflektiert, gekennzeichnet dadurch, daß 3ich hinter dem Objektiv in der freien optischen Achse nur ein Reflesionssystem befindet, das eine planparallele Platte aus optischen Glas darstellt und aus mindestens zwei Einzelteilen besteht, das zwei flächen jedes Einzelteiles zueinander keilig angeordnet sind zur geometrischen Strahlenteilung und daß nur eine Fläche der einander innerhalb der planparallelen Platte gegenüberliegenden Keilflächen der Einzelteile mit einer reflektierenden Schicht- zur- physikalischen' Strahlenteilung 'belegt ist.
2. Optische Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die planparallele Platte aus zwei Einzelteilen mit zwei nebeneinanderliegenden !lachen, die sich in der Mitte der Planplatte in einer Geraden schneiden, besteht und bei denen der eine Teil negative — und.der andere Teil positive Winkel miteinander bilden, in dem die Schnittgerade in der optischen Achse des Objektivs liegt.
3. Optische Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Teil der plant) ar all si en Platte in der Schnittgeraden, der unter einem Winkel nebeneinanderstehenden Fläche getrennt sein kann«

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4. Optische Anordnung nach Punkt '1, gekennzeichnet dadurch, daß die planparallele Platte aus zwei Gruppen von je zwei Teilen die zentriscii zueinander liegen besteht und die
Einzelteile keilig ausgebildet sind.
5. Optische Anordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die mit einer reflektierenden Schicht belegten Keilflächen innerhalb des Heflesionssystems selektiv für einen Wellenlängenbereich von 850 - 960 mn ausgelegt ist.
29.06.1982/Gst

Hierzu. 2 Seiten Zeichnungen