DE1275806B

DE1275806B - Anordnung zur Messung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von diffus reflektierenden Objekten mit Hilfe eines Laser-Messstrahls

Info

Publication number: DE1275806B
Application number: DE1965T0029439
Authority: DE
Inventors: Dr Klaus Tradowsky
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-09-18
Filing date: 1965-09-18
Publication date: 1968-08-22

Description

Anordnung zur Messung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von diffus reflektierenden Objekten mit Hilfe eines Laser-Meßstrahls Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Mes sung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von diffus reflektierenden Objekten mit Hilfe eines Laser-Meßstrahls.
Ein wichtiges Anwendungsgebiet der Lasertechnik ist die Ortung und Entfernungsmessung von Objekten. Für dieses Anwendungsgebiet sind Laserstrahlen wegen ihrer hohen Bündelungsschärfe, die eine entsprechend hohe Genauigkeit im Orten des Zieles zur Folge hat, besonders geeignet. Es sind optische Radarsysteme auf der Grundlage von Laserstrahlen bekannt, bei denen die z. B. von einem Rubinlaser über ein geeignetes optisches Linsensystem ausgesandten Lichtimpulse nach ihrer Reflexion am Radarziel mit einem Spiegelteleskop aufgefangen werden.
Auf diese Weise können Entfernungsmessungen vorgenommen werden. Doch auch Messungen der Geschwindigkeit und Beschleunigung zwischen Objekten können mit Hilfe kohärenter Lichtstrahlen durchgeführt werden, und zwar auf der Grundlage des bekannten Doppler-Effektes.
Für verschiedene Anwendungszwecke, z. B. für Verkehrsgeschwindigkeitsüberwachung oder für Beschleunigungsmessungen an unterschiedlich beschleunigten Teilen eines Objekts ist es von großer Bedeutung, von dem Meßobjekt ein Bild zu besitzen. Es ist eine Schaltungsanordnung zur automatischen Auslösung einer Photoaufnahmevorrichtung bei einem Radarsystem zur Geschwindigkeitsmessung bekannt, wobei die Aufgabe gelöst wird, eine exakte Bestimmung des Zeitpunktes für die Auslösung der Kameras zu erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Messung der Geschwindigkeit und/ oder Beschleunigung von diffus reflektierenden Objekten mit Hilfe eines Laser-Meßstrahls anzugeben, mit deren Hilfe sichergestellt werden kann, daß genau feststellbar ist, welches Objekt sich im Zeitpunkt der Messung im Abtastbereich des Meßstrahls befindet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine optische Anordnung, welche den ein Parallelbündel bildenden Meßstrahl innerhalb derselben mindestens an einer Stelle auf einen kleinen Durchmesser einengt, durch einen ein kleines Loch für den Durchtritt des Meßstrahls aufweisenden und schräg zur Meßstrahlachse an einer Einengungsstelle des Bündels innerhalb der optischen Anordnung liegenden Spiegel, durch eine photographische Registriereinrichtung, durch die über den Ausgang der optischen Anordnung und nach Strahlumlenkung durch den Spiegel ein Bild des angemessenen Objekts erzeugt wird.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird das vom Laser ausgesandte kohärente Licht nach Durchlaufen der an sich bekannten optischen Anordnung vom Meßobjekt reflektiert und dann in an sich bekannter Weise in einem Empfänger (4) ausgewertet. Erfindungsgemäß ist dabei in der optischen Anordnung zur Verminderung der Strahldivergenz eine photographische Registriereinrichtung enthalten, mit deren Hilfe gleichzeitig ein photographisches Bild des Meßobjekts erzeugt wird. Die photographische Aufnahme wird entweder bei ausreichenden Lichtverhältnissen oder gegebenenfalls unter Zuhilfenahme künstlicher Lichtquellen in allgemein üblicher Weise vorgenommen. Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die photographische Registrierung des Objekts zum gleichen Zeitpunkt wie die Messung erfolgt und Meßstrahl und photographisches Bild die gleiche optische Achse haben. Der photographische Bildausschnitt ist dabei wesentlich größer als der Durchmesser des Meßstrahls.
Die erfindungsgemäße Anordnung soll an Hand des Ausführungsbeispiels der Figur näher erläutert werden. Die Fig. a zeigt eine schematische Darstellung der Meßanordnung. 1 ist der Lasersender, z. B. ein Helium-Neon-Gas-Laser, 2 ist eine optische Anordnung zur Verminderung der Strahldivergenz, 3 ist das Meßobjekt und 4 der Empfänger. Der vom Laser 1 ausgesandte Strahl wird in der Anordnung 2 in einen Strahl mit einem größeren Durchmesser umgewandelt, wobei die durch die Beugung verursachte Strahldivergenz vermindert wird. Der Laserstrahl fällt dann auf das Meßobjekt3, wo er diffus reflektiert wird. Der reflektierte Strahl wird vom Empfänger 4 empfangen und dort ausgewertet. Hierzu wird z. B. ein Vergleichsstrahl verwendet, der bei 1' aus dem ursprünglichen Laserstrahl ausgekoppelt wird. In die Anordnung2 ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung eingebaut, mit deren Hilfe gleichzeitig mit dem Meßvorgang ein photographisches Bild des Meßobjekts 3 hergestellt wird. Dies ist in der F i g. b genauer dargestellt. Der vom Lasersender 1 kommende Strahl durchläuft das Okular 5, welches ein Beugungsbild in der Mitte des schräggestellten Spiegels 6 erzeugt.
Erfindungsgemäß besitzt der Spiegel 6 in der Mitte ein sehr kleines Loch 6', z. B. eine konische Bohrung, durch welches der Sendestrahl hindurchtritt. Er gelangt dann zum Objektiv 7, von dem aus er dann mit einem vergrößerten Strahldurchmesser auf das Meßobjekt 3 zuläuft. Mit Hilfe des Spiegels 6 und des Linsensystems 8 wird in der optischen Achse des Meßstrahls ein Bild des angemessenen Objekts 3 erzeugt, welches in der photographischen Schicht 9 fixiert wird. Der photographische Bildausschnitt ist wesentlich größer als der Durchmesser des Meßstrahls, wodurch gesichert ist, daß das ganze Meßobjekt photographisch erfaßt wird; dies ist in der Fig. a durch den Bildwinkel u angedeutet. Bei der erfindungsgemäßen Art des optischen Aufbaues der Anordnung gemäß F i g. b ist garantiert, daß erstens nur ein Objekt vom Meßstrahl erfaßt wird, da der Meßstrahl nur einige Zentimeter Durchmesser besitzt und kaum divergiert, zweitens das erzeugte photo- graphische Bild die gleiche optische Achse wie der Meßstrahl hat, d. h. daß der Auftreffpunkt des Meßstrahls auf dem Meßobjekt in der Mitte der photographischen Aufnahme als kleiner dunkler Fleck erscheint.

Claims

Patentanspruch: Anordnung zur Messung der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung von diffus reflektierenden Objekten mit Hilfe eines Laser-Meßstrahls, gekennzeichnet durch eine optische Anordnung (5, 7), welche den ein Parallelbündel bildenden Meßstrahl innerhalb derselben mindestens an einer Stelle auf einen kleinen Durchmesser einengt, durch einen ein kleines Loch (6!) für den Durchtritt des Meßstrahls aufweisenden und schräg zur Meßstrahlachse an einer Einengungsstelle des Bündels innerhalb der optischen Anordnung (5, 7) liegenden Spiegel (6), durch eine photographische Registriereinrichtung (8, 9), durch die über den Ausgang (7) der optischen Anordnung und nach Strahlumlenkung durch den Spiegel (6) ein Bild des angemessenen Objekts erzeugt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 464; Zeitschrift »Electronics« vom 20. Juli 1962, S. 26.