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Entfernungsmeßgerät Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßgerät
mit einem Sender zum Aussenden eines Lichtstrahles, einem Empfänger zum Empfang
des an einem Ziel reflektierten Lichtstrahles und mit einem optischen System, das
für Sender und Empfänger gemeinsame optische Bauteile aufweist.
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Bei solchen Geräten erfolgt die Entfernungsmessung gegenüber einem
entfernten Objekt, von welchem der Lichtstrahl durch Reflexion oder auf andere Weise
zurückkommt, durch einen Vergleich einiger Eigenschaften des ausgesandten und des
reflektierten Teiles des Lichtstrahles, z. B. durch eine Phasenmessung. Dabei wird
der Lichtstrahl durch ein teleskopisches optisches System ausgesendet und nach seiner
Reflexion durch ein gleichartiges optisches System empfangen. Nachteilig ist bei
den üblichen Geräten jedoch, daß dadurch eine verhältnismäßig große Zahl optischer
Elemente benötigt wird. Bei einem bekannten Entfernungsmeßgerät sind demgegenüber
bereits für den ausgesendeten und den empfangenen Lichtstrahl gemeinsame optische
Bauteile vorgesehen, die jedoch in ihrer Anordnung keine klare Trennung von Sende-
und Empfangsoptik ergeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorgenannten Mangel
zu vermeiden und das letztgenannte Entfernungsmeßgerät so zu vervollkommnen, daß
trotz Anwendung einer möglichst geringen Anzahl optischer Elemente eine völlige
Trennung von Sende- und Empfangsoptik gewährleistet ist.
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Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
gemeinsamen optischen Bauteile durch eine diametral und zugleich axial zu ihnen
verlaufende lichtdurchlässige Trennwand in je einen Teil für den ausgesendeten und
den reflektierten Strahl unterteilt sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfassen die
für Sender und Empfänger gemeinsamen optischen Bauteile in bekannter Weise einen
Parabolspiegel und ferner einen konvexen Reflektor, der axial vor dem Parabolspiegel
und zugleich an einem Ende der Trennwand angeordnet ist.
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Andere Ausgestaltungen betreffen weitere konstruktive Einzelheiten
des erfindungsgemäßen Meßgerätes.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht;
es zeigt Fig. 1 das beschriebene Entfernungsmeßgerät in einem schematisch gehaltenen
Längsschnitt, Fig. 2 dasselbe Meßgerät in einem Querschnitt nach der Linie II-II
der F i g. 1, F i g. 3 dasselbe Meßgerät in einem vergrößert dargestellten Teilquerschnitt
nach der Linie III-III der Fig. 1.
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Das dargestellte Entfernungsmeßgerät ist in einem Gehäuse 10 angeordnet,
das in eine Sendekammer 11 und eine Empfangskammer 12 unterteilt ist, die durch
eine lichtundurchlässige Trennwand 13 voneinander getrennt sind.
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Die Sendekammer 11 enthält einen Sender zur Erzeugung eines Lichtstrahles
14, der die Kammer durch eine Öffnung 15 verläßt. Eine den Sender bildende Lichtquelle
16 erzeugt Licht, welches durch eine Linse 17 und durch eine Kerr-Zelle 18 in die
Öffnung 15 projiziert wird.
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Das Gehäuse 10 ist an seinem vorderen Ende mit einer etwa zylindrischen
Ausnehmung 19 versehen, in die eine ein übliches optisches System zum Aussenden
und Empfangen von Lichtstrahlen, zusammengefaßt zu einer optischen Einheit 20, eingesetzt
werden kann.
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Das dargestellte optische System ist teleskopisch ausziehbar ausgebildet
und in einem Gehäuse 21 angeordnet. Das System ist durch eine lichtundurchlässige
Trennwand 22 in je einen Teil für den ausgesendeten Lichtstrahl und den reflektierten
Lichtstrahl unterteilt.
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Am inneren Ende des Gehäuses 21 ist in diesem ein konkaver Reflektor
23 mit einer mittleren Durchbrechung angeordnet, in die eine teleskopisch einstellbare
Hülse 24 eingesetzt ist. Dabei ragt das innere Ende der Hülse 24 in eine im Durchmesser
entsprechend kleinere axiale Verlängerung der Ausnehmung 19 des Gehäuses 10. Zur
Ermöglichung der teleskopischen Verschiebung ist der die Hülse 24 durchsetzende
Teil 25 der Trennwand 22 an seinem vorderen Ende 26 in zwei zueinander parallele
Blätter aufgeteilt, die zwischen sich das dortige Ende der
Trennwand
22 aufnehmen. An seinem anderen Ende erstreckt sich der Teil 25 in ein Endstück
27, weiches das innere Ende der Hülse 24 abschließt. Dadurch ist eine Teilung der
Hülse 24 in zwei Hälften erreicht, die trotz der teleskopischen Auseinanderziehbarkeit
der Hülse lichtundurchlässig voneinander getrennt sind. Der innere Teil 28 der teleskopisch
verschiebbaren Hülse 24 trägt am Endstück 27 anliegend ein Paar Prismen 29, 38,
die einerseits mit der Öffnung 15 für den ersten Lichtstrahl und gegenüberliegend
mit einer Öffnung 39 fluchten.
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Zwischen den Teil 28 der Hülse 24 und die verengte Verlängerung der
Ausnehmung 19 ist eine in Fig. 3 sichtbare undurchlässige Packung 44 eingefügt,
die jedoch die beiden Öffnungen 15 und 39 nicht überdeckt. Weiterhin ist im Weg
des durch die Öffnung 39 in die Empfangskammer abgelenkten Lichtstrahles ein Verschluß
45 und eine Linse 46 vorgesehen.
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In das äußere Ende der optischen Einheit 20 ist eine sphärische Glasscheibe
30 eingesetzt, die in einer gegenüber der übrigen Einheit teleskopisch einstellbaren
Hülse 31 gehalten ist. Die innere konvexe Oberfläche der Glasscheibe 30 ist in ihrem
mittleren Bereich 32 mit einer Aluminiumschicht versehen und dient damit in der
aus F i g. 1 hervorgehenden Weise als konvexer Reflektor.
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Der vordere Teil 33 der undurchlässigen Trennwand 22 ist ebenfalls
in zwei zueinander parallele Blätter aufgeteilt, die zwischen sich das äußere Ende
der eigentlichen Trennwand 22 aufnehmen, wodurch die axiale Verschiebung der Hülse
31 gegenüber der übrigen optischen Einheit 20 trotz Beibehaltung der gewünschten
Undurchlässigkeit der Trennwand 22 ermöglicht ist.
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In einer geeigneten konstruktiven Ausführung ist die eigentliche
Trennwand 22 als diametral verlag fende Zwischenwand eines Hohlzylinders 34 ausgebildet,
der in das Gehäuse 21 in der auch aus Fig. 2 hervorgehenden Weise einsetzbar ist.
Auch die übrigen Teile 25, 26 und 33 der Trennwand können mit entsprechenden Hohlzylindern
verbunden sein, wie es in F i g. 1 an der Stelle des mit dem Teil 33 verbundenen
Hohlzylinders 35 dargestellt ist. An seinem inneren Ende ist der Hohlzylinder 35
auf einen gegenüber. dem Hohlzylinder 34 etwas kleineren Durchmesser abgesetzt und
ragt mit diesem Teil längsverschiebbar in den Hohlzylinder 34.
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Damit die Lichtundurchlässigkeit zwischen der Sende- und der Empfangsseite
der optischen Einheit 20 auch am konkaven Reflektor 23 und der Glasscheibe 30 gewährleistet
wird, sind die letzteren zweckmäßig mit diametral verlaufenden Quernuten versehen,
in die das innere Ende der eigentlichen Trennwand 22 bzw. das äußere Ende des Teiles
33 eingreift. Die mechanische Vorrichtung zur teleskopischen Verschiebung und Einstellung
der optischen Einheit 20 kann irgendeiner bekannten Ausführung entsprechen, weshalb
von der Darstellung und Beschreibung einer solchen bekannten Vorrichtung abgesehen
werden kann.
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Der durch die Öffnung 15 auf das Prisma 29 auftreffende ausgesendete
Lichtstrahl 14 wird durch dieses nach dem konvexen reflektierenden mittleren Bereich
32 der Glasscheibe 30 abgelenkt und von dort auf den konkaven Reflektor 23 reflektiert,
von wo aus er durch den äußeren Teil der Glasscheibe 30 hindurch in Richtung des
Pfeiles 36 ausgesendet wird.
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Der reflektierte Lichtstrahl tritt in Richtung des Pfeiles 37 durch
den äußeren Teil der Glasscheibe 30 hindurch und gelangt nach einer gleichartigen
doppelten Reflektierung auf das Prisma 38, von welchem er durch die der Öffnung
15 gegenüberliegende Öffnung 39 des Gehäuses 1 in die Empfangskammerl2 des Meßgerätes
abgelenkt wird. Diese Kammer enthält irgendeine bekannte Ausrüstung zur Messung
von Eigenschaften des reflektierten Lichtstrahles, die zur Bestimmung der Entfernung
geeignet sind. Gemäß dem Ausführungsbeispiel kann eine Glasscheibe 40 in den Weg
des reflektierten Lichtstrahles (vgl. den Pfeil in der Empfangskammer 12 der F i
g. 1) bis in die in F i g 1 strichpunktiert angedeutete Stellung 40' verschoben
werden, wodurch der Lichtstrahl an dieser Stelle durch ein optisches System 41 zu
einem Okular 42 hin abgelenkt wird und das Meßgerät auf ein fernes Ziel eingerichtet
werden kann. In der ausgezogen dargestellten zurückgezogenen Lage der Glasscheibe
40 gelangt der reflektierte Lichtstrahl durch den Verschluß 45 und die Linse 46
in eine Fotozelle 43, wo er in einen elektrischen Strom umgewandelt wird.
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Der ausgesendete Lichtstrahl 14 kann mittels der Kerr-Zelle 18 moduliert
werden. Durch Bestimmung der Zeit, die vom größten Amplitudenwert des ausgesendeten
Lichtstrahles vergeht, bis der reflektierte Lichtstrahl seinen größten Amplitudenwert
erreicht, erhält man die Zeit, die der Lichtstrahl zur Zurücklegung der zu messenden
Entfernung benötigt hat, woraus die Entfernung selbst bestimmt werden kann.
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Wenn die optische Einheit 20 etwas aus dem Gehäusel0 herausgezogen
wird, dann kann der ausgesendete Lichtstrahl 14 durch beide miteinander fluchtende
Öffnungen 15 und 39 direkt in die Empfangskammer 12 gelangen, wodurch eine an sich
bekannte innere Vergleichsstrecke des Meßgerätes gebildet wird.
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Die Sendekammer 11 und die Empfangskammer 12 könnten auch als zwei
voneinander unabhängige vollständige Gehäuse ausgebildet sein, die zur Bildung der
Sende- und Empfangseinheit lediglich mittels Schrauben od. dgl. zusammengehalten
werden, in welchem Fall dann ein besonderes, für Sender und Empfänger gemeinsames
Gehäuse 10 entfallen würde.
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Dies macht es möglich, gewünschtenfalls den Sende-oder den Empfangsteil
für sich vom übrigen Meßgerät abzunehmen und auszutauschen.