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Es sind elektro-optische Entfernungsmeßgeräte bekannt, bei welchen
ein Sender und ein Empfänger, welche am Meßausgangspunkt angeordnet sind und zweckmäßig
zu einer Baueinheit zusammengefaßt sind, und ein am Ziel, d. h. in der zu messenden
Entfernung, angeordneter Reflektor verwendet werden.
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Dabei wird ein direkt modulierbares Lichtbündel über ein auf Unendlich
fokussiertes Senderobjektiv auf den am Ziel angeordneten Reflektor geworfen und
von diesem in den Empfänger reflektiert, in welchem es zur Ermittlung der zu messenden
Distanz ausgewertet wird.
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Bei allen diesen bekannten Geräten macht sich, insbesondere bei Messungen
am Tage, der Einfluß von Störlicht nachteilig bemerkbar, weil dieses sich dem zur
Entfernungsmessung verwendeten Licht überlagert und die Empfangsschärfe und Meßgenauigkeit
vermindert. Es ergibt sich dabei auch ein erheblicher Unterschied zwischen der Tages-
und der Nachtreichweite eines solchen elektro-optischen Entfernungsmeßgerätes.
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Es sind schon verschiedene Vorschläge gemacht worden, um den schädlichen
Einfluß von Störlicht bei derartigen elektro-optischen Entfernungsmeßgeräten auszuschalten
oder doch zu vermindern.
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So ist z. B. die Anwendung eines gelben Absorptionsfilters für Messungen
bei hellem Sonnenschein bekannt. Ein solches gelbes Absorptionsfilter kann aber
den schädlichen Einfluß des Störlichtes nur unwesentlich vermindern.
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Es ist ferner schon vorgeschlagen worden, in einer Zwischenbildebene
des Empfängerstrahlenganges eine reelle Blende anzubringen, welche das Lichtbündel
hinsichtlich seitlicher Störlichtanteile begrenzt, aber auch dieser Vorschlag kann
für sich allein nicht genügen.
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Weiterhin ist es bekannt, zur Ausschaltung des Störlichteinflusses
des polarisierten Himmelslichtes bei Anwendung der Kerrzellen- oder Quarzmodulation
den Analysator im Empfängerstrahlengang anzuordnen. Derartige Entfernungsmeßgeräte
sind aber verhältnismäßig kompliziert zu bedienen, da die Stellung des Polarisators
und des Analysators dem Stand der Sonne und den Beleuchtungsverhältnissen angepaßt
werden muß.
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Die Erfindung ermöglicht eine weitergehende und wesentlich einfachere
Behebung des schädlichen Einflusses des Störlichtes, bei welcher eine mechanische
Regulierung während des Meßvorganges nicht erforderlich ist.
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Die Erfindung betrifft ein elektro-optisches Entfernungsmeßgerät
mit einem am Meßausgangspunkt angeordneten Sender mit einer Lichtquelle, welche
ein annähernd monochromatisches, direkt modulierbares Lichtbündel sendet, das über
ein auf Unendlich fokussiertes Senderobjektiv auf einen am Ziel angeordneten Reflektor
geworfen wird, welcher dieses Lichtbündel auf das Empfängerobjektiv eines am Meßausgangspunkt
angeordneten, mit einem photoelektrischen Auswertegerät und einer Anzielvorrichtung
versehenen Empfängers reflektiert, wobei das reflektierte Lichtbündel im Empfänger
mittels eines Lichtteilers in einen dem photoelektrischen Auswertegerät zugeleiteten
Meßstrahl und einen der Anzielvorrichtung zugeleiteten Zielstrahl aufgeteilt wird
und wobei im Empfänger Mittel zur Beseitigung von Störlicht vorgesehen sind, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß der Lichtteiler hinter der Bildebene des
Empfängerobjektivs
angeordnet ist, daß der Lichtteiler derart ausgebildet ist, daß dem photoelektrischen
Auswertegerät ein den Wellenbereich der Lichtquelle des Senders enthaltender Teil
des reflektierten Lichtes und der übrige Teil des reflektierten Lichtes der Anzielvorrichtung
zugeleitet wird, und daß im Meßstrahlengang zwei Objektive angeordnet sind, in deren
gemeinsamer Bildebene eine an sich bekannte veränderliche Gesichtsfeldblende vorgesehen
ist.
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Der Sender und der Empfänger sind auch bei diesem optisch-elektrischen
Entfernungsmeßgerät zweckmäßig in an sich bekannter Weise in ein einziges Gerät
zusammengefaßt, so daß mit dem Empfänger gleichzeitig auch der Sender auf den am
Ziel, d. h. in der zu messenden Entfernung, angeordneten Reflektor eingestellt wird.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform des elektro-optischen
Entfernungsmeßgerätes nach der Erfindung schematisch dargestellt.
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Wenn in der nachstehenden Beschreibung von »Licht« gesprochen wird,
so ist darunter nicht nur das sichtbare Licht, sondern das ganze Spektrum mit Einschluß
des infraroten und des ultravioletten Teiles zu verstehen.
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Das dargestellte elektro-optische Entfernungsmeßgerät besitzt einen
am Meßausgangspunkt angeordneten Sender, von welchem in der Zeichnung nur die Lichtquelle
1 und das Senderobjektiv 2 dargestellt sind. Die Lichtquelle 1 ist so beschaffen,
daß sie annähernd monochromatisches Licht einer Halbwertsbandbreite von weniger
als 500 A abgibt. Das Senderobjektiv 2 ist auf Unendlich fokussiert und wirft ein
parallelstrahliges Strahlenbündel auf einen am Ziel, d. h. in der zu messenden Entfernung
vom Meßausgangspunkt, angeordneten Reflektor R, von welchem in der Zeichnung nur
die Ein und Austrittsfläche 3 dargestellt ist. Dieser Reflektor R reflektiert das
parallelstrahlige Strahlenbündel auf ein Empfängerobjektiv 4 des am Meßausgangspunkt
angeordneten Empfängers, welches in seiner BrennebeneBE ein Bild 5 des Reflektors
R erzeugt. Hinter dieser Bildebene BE ist ein selektiver Lichtteiler, z. B. ein
teildurchlässiger Spiegel 6, geneigt, z. B. im dargestellten Falle um 450, angeordnet.
Dieser Spiegel 6 ist z. B. als Interferenz-, Infrarot- oder Kaltlichtspiegel ausgebildet,
welcher nur einen Teil des auffallenden Lichtes, und zwar denjenigen, welcher den
Wellenlängenbereich der Lichtquelle 1 enthält, reflektiert, während er das Licht
des übrigen Teiles des Spektrums durchläßt. Im dargestellten Falle ist angenommen,
daß die Lichtquelle 1 Licht des infraroten Teiles des Spektrums sendet, und der
teildurchlässige Spiegel ist demzufolge ein Infrarotspiegel.
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An diesem teildurchlässigen Spiegel 6 verzweigt sich der Empfängerstrahlengang
in den eigentlichen Meßstrahlengang, über welchen das verwertbare Meßsignal zum
photo-elektrischen Auswertegerät läuft, und in den Zielstrahlengang.
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Der teildurchlässige Spiegel 6 reflektiert den von ihm nicht durchgelassenen
Teil des auf ihn fallenden Lichtes in ein Objektiv 7, welches das Bild 5 des Reflektors
R weiter in die Ebene 8 abbildet. In der Ebene8 befindet sich eine veränderbare
Gesichtsfeldblende 9, welche bei Scharfeinstellung des Bildes des Reflektors R auf
der nachstehend erwähnten Strichplatte 14 bei jeder beliebigen Entfernung des Reflektors
R das seitliche, nicht vom Reflektor R
kommende Licht mindestens
annähernd vollständig abschneidet. Hinter dieser Gesichtsfeldblende 9 ist ein weiteres
Objektiv 10 angeordnet, dessen dingseitiger Brennpunkt in der Ebene des Bildes 8
liegt.
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Zwischen dem Objektiv 10 und einem dahinter angeordneten, an sich
bekannten photo-elektrischen Auswertegerät 12 ist ein Filterll, z. B. ein Interferenz-,
ein Infrarotfilter, angeordnet, dessen Transmissionskurve so auf die Emissionskurve
der Lichtquellel abgestimmt ist, daß im wesentlichen nur Strahlen des Wellenlängenbereiches
des von der Lichtquelle 1 emittierten Lichtes zum Auswertegerät 12 gelangen können.
Das Störlicht wird dadurch mit Ausnahme des dem schmalen Wellenlängenbereich der
Lichtquelle 1 überlagerten Teiles vollständig weggefiltert. Zwischen dem Objektiv
10 und dem Auswertegerätl2 herrscht paralleler Strahlengang, was einerseits für
die Wirksamkeit des Filters 11 von Vorteil ist und andererseits eine angenäherte
gleichmäßige Ausleuchtung des Auswertegerätesl2, unabhängig von der Entfernung des
Reflektors R, bewirkt.
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Im Zielstrahlengang wird der vom Spiegel 6, welcher, wie bereits
erwähnt, einen selektiven Lichtteiler bildet, nicht reflektierte Teil des Lichtes
durchgelassen und gelangt auf ein Objektiv 13, welches gleichzeitig der Bildaufrichtung
und der Nachvergrößerung dient und welches mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten
Fokussiereinrichtung versehen ist. Über dieses Objektiv 13 wird das in der Bildebene
BE liegende Bild des Reflektors R weiter auf eine Strichplatte 14 abgebildet, welcher
ein Okular 15 zugeordnet ist.
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Die in der Zeichnung nicht dargestellte Einstellvorrichtung zum Einstellen
der veränderlichen Gesichtsfeldblende 9 ist zweckmäßig mit dem Fokussiertrieb der
Fokussiereinrichtung des Objektivs 13 in der Weise gekuppelt, daß die Blendenöffnung
der Gesichtsfeldblende9 bei jeder Entfernung des Reflektors R möglichst große Anteile
des seitlichen, nicht vom Reflektor R kommenden Lichtes abschneidet.
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Sender und Empfänger werden bei eingeschalteter Lichtquelle 1 mittels
des Okulars 15 und der Strichplatte 14 genau auf den Reflektor R ausgerichtet, und
mittels der Fokussiereinrichtung des Objektivs 13 wird das Bild des Reflektors R
auf der Strichplatte 14 scharf eingestellt. Bei diesem beschriebenen optisch-elektrischen
Entfernungsmeßgerät werden, abgesehen von der Fokussiereinrichtung des Objektivs
13, welche nur beim Anzielen des Reflektors R betätigt werden muß, keine mechanischen
Mittel benötigt, um z. B. einen Umlenkspiegel zum Zwecke des Zielens oder Messens
ein- oder auszuschalten.
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Ein weiterer Vorteil des beschriebenen optisch-elektrischen Entfernungsmeßgerätes
ist, daß die Lage des Bildes der Lichtquelle 1 bzw. des Reflektors R auf der Strichplatte
14 jederzeit ohne Störung des Meßvorganges kontrolliert und nötigenfalls korrigiert
werden kann.
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Die Objektive 2, 4, 7, 10 und 13 sowie das Okular 15 sind in der
Zeichnung der einfacheren Darstellung wegen als einfache Linsen gezeichnet. Diese
optischen Glieder sind jedoch in der Regel aus zwei oder mehr Linsen zusammengesetzt.
Die Fokussierung des Reflektorbildes auf die Strichplatte 14 kann auch durch Verschiebung
des ganzen Objektivs 13 vorgenommen werden, in welchem Falle sich eine besondere
Fokussiereinrichtung für das Objektiv 13 erübrigt. Der ver-
wendete Reflektor R ist
zweckmäßig aus Tripelprismen aufgebaut.
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Der teildurchlässige Spiegel 6 und das Filter 11 können verschieden
wirkend ausgebildet sein, müssen aber so aufeinander abgestimmt sein, daß das eine
dieser optischen Glieder den über das andere den unter dem Wellenlängenbereich des
Lichtes der Lichtquelle 1 liegenden Teil des Spektrums wegfiltert und somit dem
elektro-optischen AuswertegerätlZ nur Licht des Wellenlängenbereiches des Lichtes
der Lichtquelle 1 zugeleitet wird. Theoretisch ist auch ein teildurchlässiger Spiegel
denkbar, welcher das Licht nicht so teilt, daß er einen bis zu einer bestimmten
Wellenlänge reichenden Teil des Spektrums reflektiert und den übrigen Teil des Lichtes
durchläßt, sondern welcher nur einen an beliebiger Stelle des Spektrums liegenden
Teil sehr geringer Bandbreite reflektiert und alles andere Licht beidseitig dieses
schmalen Bandes durchläßt oder umgekehrt. Bei Verwendung eines solchen teildurchlässigen
Spiegels kann gegebenenfalls auf das zwischen dem Objektiv 10 und dem photo-elektrischen
Auswertegerät 12 vorgesehene Filter verzichtet werden.
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Der zur eigentlichen Entfernungsmessung verwendete Spektralbereich
kann an jeder beliebigen Stelle des ganzen Spektrums gewählt werden. Zweckmäßig
wird jedoch infrarotes Licht verwendet, weil sich in diesem Falle bei Dunst und
Nebel eine größere Reichweite ergibt.
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Man kann auch den vom Lichtteiler 6 reflektierten Teil des Lichtes
für den Zielstrahlengang und den von diesem Lichtteiler 6 durchgelassenen Teil des
Lichtes für den eigentlichen MeBstrahlengang verwenden.