DE1905605A1

DE1905605A1 - Geraet zum Ausrichten von zwei oder mehreren optischen Achsen

Info

Publication number: DE1905605A1
Application number: DE19691905605
Authority: DE
Inventors: Cornillault Jean Eugen Martial
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1968-02-16
Filing date: 1969-02-05
Publication date: 1969-09-18
Also published as: US3582215A; GB1238739A; FR1583692A; CH487400A

Description

Dipl.-Phye. Leo Thul

Patentanwalt Stuttgart-Feuerbach Kurze Straße 8

J.E.M.Cornillault-2 Ser.No.:

INTERNATIONAL STANOASD ELECTBIC CORPORATION, NEW YOBK

Gerät zum Ausrichten ron zwei oder mehreren optischen Achsen

Die Priorität der Anmeldung in Frankreichs vom 16. Februar 1968 Nr. PV 1*f0 070 ist in Anspruch genommen·

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Ausrichten optischer Achsen und insbesondere zum Einstellen der Parallelität mehrerer

optischer Achsen, beispielsweise der Achsen von Laser-Entfernungs- |

ι messern· ^!

Das Einstellen der Parallelität zweier,optischer Achsen hängt vom ■■ räumlichen Abstand dieser Achsen ab· Wenn dieser Abstand klein ist, <· wird das optische System, bei dem die Parallelität der Achsen ein- ^! gestellt werden soll, vor dem Objektiv eines Autokollimator-Teleskops angeordnet und die Ausrichtung eines der optischen Systeme ·' wird so eingestellt, daß das Bild des Fadenkreuzes durch das Teles- ." kop dem Bild des Fadenkreuzes des anderen optieohen Systems über- V. lagert wird· Wenn die räumliche Anordnung beider optischer Achsen groß ist und die Dimensionen des Objektiv· Überschreitet₍ wird

Sdt/P

15.1.1969 - 2 -

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die Einstellung durch Ersatz des Autokollimator-Teleskops durch zwei Teleskope erhalten, deren räumliche Anordnung der Anordnung der einzustellenden optischen Achsen entspricht, deren Parallelität in der erforderlichen Genauigkeit mechanisch erhalten wird. Von dieser zweiten Möglichkeit der Einstellung.wird beispielsweise bei der Einstellung von Binokularen Gebrauch gemacht·

Wenn die optischen Achsen solche von Emissions-, Empfangs- und Zieleinstellgeräten eines Laser-Entfernungsmessers sind, sind die optischen Achsen oft weit voneinander entfernt und die Benutzung eines Autokollimator-Teleskops ist dann nicht möglich. Die zweite Einstellungsmöglichkeit, die Verwendung der Einstellung von Binokularen, kann nicht beschritten werden, da die Genauigkeit nicht ausreicht. Außerdem ist es für diese beiden Einstellwege wegen der damit verbundenen Gefahr nicht möglich, den Laser-Lichtimpuls zu beobachten. Der übliche Einstellweg ist dann der folgende: Ein Schirm, beispielsweise aus einem Blatt Papier, auf dem drei Kreuze die relative Lage der drei optischen Achsen wiedergeben, befindet sich in einem bestimmten Bereich vom Entfernungsmesser entfernt. Der Entfernungsmesser wird dann in solcher Weise ausgerichtet, daß der Laserstrahl auf dem Kreuz entsprechend der optischen Emissionsachsen zentriert ist. Das Fadenkreuz des Zieleinstellteleskops wird dann bewegt, damit es mit dem entsprechenden Kreuz auf dem Schirm übereinstimmt. Für die Einstellung der Rezeptionsachse wird der Fotomultiplier, der am Auegang des optischen Rezeptionssysteins angeordnet ist, entfernt und durch einen Kollimator ersetzt, um das entsprechende Kreuz auf dem Schirm beobachten zu können. Die Einstellung der Ausrichtung dieser Achse wird durch Bewegen der Blende des optischen Rezeptionssystems erhalten.

Bei einem solchen Einstellweg ist es wegen der kurzen Dauer der Lichtimpulse schwierig, den Laserstoß mit dem Mittelpunkt des Schirmkreuzes in Übereinstimmung zu bringen. Ferner fordert die Einstellung der Rezeptionsachse ein Abschalten des Fotomultipliers.

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Die Erfindung betrifft deshalb ein Gerät zum Einstellen der Parallelität der optischen Achsen, deren räumlicher Abstand zueinander groß ist, wobei die Einstellungsgenauigkeit nur von der Herstellungsgenauigkeit der optischen Elemente abhängt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Gerät zum Einstellen der Parallelität von optischen Achsen anzugeben, dessen Inbetriebnahme einfach ist und schnell erfolgen kann.

Sie Erfindung besteht darin, daß ein pentagonales Drei-Reflektions-Prisma mit zwei Eingangsflächen so angeordnet ist, daß eine der Eingangsflächen zur Eingangsfläche eines pentagonalen Zwei-Reflektions-Prisma parallel und im Abstand zu dieser Fläche verläuft, daß ferner sich je eine die optischen Achsen definierende Einrichtung vor der Eingangsfläche der Priemen befindet, die nicht der Eingangsfläche des anderen Prismas gegenüberliegt, und daß eine Einrichtung zum Betrachten einer der definierenden Einrichtungen durch die Prismen und zum Vergleichen der Lage einer der definierenden Einrichtungen, die im allgemeinen Fadenkreuze sind, mit der einer anderen definierenden Einrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung ihrer entsprechenden Achsen vorgesehen ist.

Zum Ausrichten der Achsen dient zweckmäßig eine Einrichtung, die eine der beiden pentagonalen Prismen in senkrechter Richtung zu den einander gegenüberliegenden Eingangsflächen der beiden Prismen verschiebt. Die Betrachtungseinrichtung besitzt vorteilhafterweise einen Elektrolumineszenzschirm zum Empfang des an einer der Achsen übertragenen Lichts, um für eine gegebene Zeit einen Lichtfleck auf dem Schirm zu erhalten, und eine Einrichtung zum visuellen Betrachten dieses Schirmes. Die definierende Einrichtung bzw· das Fadenkreuz kann entlang einer Bezugsachse verschiebbar sein, damit sie bzw. es mit dem Fleck ausgerichtet werden kann.

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Das Gerät zum Betrachten der definierenden Einrichtungen bzw. Fadenkreuze besteht zweckmäßigerweise aus einem dreikantigen Lichtreflektor zwischen dem pentagonalen Dreireflektionsprisma und einer der optischen Achsen zum Reflektieren eines ersten an einer anderen optischen Achse übertragenen Lichtstrahls, aus einem Teleskop zum Übertragen des Lichts auf den Elektrolumineszenzschirm, aus einem ersten halb-transparenten Spiegel zwischen dem verschiebbaren Lichtreflektor und dem Dreireflektionsprisma zum Ablenken vom dreikantigen Lichtreflektor,bei dessen richtiger Lage übertragen wird und der zweite Lichtstrahl beim Verschieben des Reflektors von der optischen Achse ausgeht, und aus einem zweiten halbtransparten Spiegel zum gleichzeitigen Betrachten des Elektrolumineszenzschirms und des Fadenkreuzes.

Die Erfindung wird in Verbindung mit den Zeichnungen beschrieben· In den Zeichnungen sind:

Die Figuren 1, 2 und 3 verschiedene optische Systeme eines Laser-Entfernungsmessers;

Figur k zeigt das optische Aufnahmesystem und das optische System des Ziel-Teleskops, die einen gemeinsamen Teil besitzen}

Figur 5 dient dem Verständnis des Ausrichtverfahrens zweier paralleler Achsen mit einem gemeinsamen Punkt;

Figur 6 dient zum Verständnis des Ausrichtverfahrene zweier paralleler Achsen, die voneinander entfernt sind;

die Figuren 7 und 8 zeigen ein pentagonales Prisma, das auf zwei Reflektiohen reduziert werden kann;

Figur 9 zeigt die Anordnung nach Figur 6, bei der die Spiegel durch zwei pentagonale Prismen ersetzt worden sind;

Figur 10 zeigt ein pentagonales Prisma, das auf drei Reflektionen reduzierbar ist;

Figur 11 zeigt ein Gerät zum Einstellen der Parallelität von optischen Achsen und

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Figur 12 zeigt den Weg, entsprechend dem ein Winkellichtreflektor erhalten wird.

Vor der Beschreibung des Gerätes nach der Erfindung soll zunächst das optische System eines Laser-Entfernungsmessers beschrieben werden, auf dessen Einstellung das Gerät gerichtet ist. Die Figuren 1,2 und 3 zeigen die optischen Systeme für Emission, Rezeption und Zieleinstellung eines Laser-Entfernungsmessers. Der Emitter 1 (Figur 1) des Entfernungsmessers wurde in der Form einer aktiven Stange 2, eines rotierenden Prismas 3 und eines schwachtransparenten Spiegels h dargestellt. Der Lichtstrahl 5 des Emitters geht durch ein optisches System 6 hindurch, deren Zweck es ist, einen Lichtstrahl sehr kleiner Divergenz zu erhalten.

Figur 2 zeigt das Rezeptionsgerät mit einem optischen System 8, einem Filter 10 und einem fotoelektrischen Empfänger 11. Der Filter 10 läßt nur die Lichtstrahlen entsprechend der Wellenlänge der Laser-Emission passieren. Das optische System 8 enthält eine' Blende D, die zwischen zwei Linsen 0 und 0 angeordnet ist und deren Zweck es ist, ein Blickfeld sehr niedriger"DiVergenz zu erhalten. Trotz der sehr niedrigen Divergenz dee Emissions- und Rezeptionsblickfeldes stellen die Emissions- und Rezeptionskegel einen gemeinsamen Teil dar, der von einem bestimmten Bereich vom Entfernungsmesser ausgeht. Dieser gemeinsame Teil kann den Lichtstrahl, der vom Schirm reflektiert wird, konzentrieren. Eine optimale Arbeitsweise wird dann erhalten, wenn das durch den emittierten Lichtstrahl ausgeleuchtete Feld gleich dem Feld ist, das mit dem optischen System beobachtet wird. Damit diese Gleichheit zustande kommt, müssen einerseits die Öffnungswinkel des Emissions- ü*nd Rezeptionsstrahls die_ selben sein und andererseits die optischen Achsen 7 und 12 (Figuren 1 und 2) der beiden optischen Systeme genau parallel verlaufen· Da der Öffnungs- oder Divergenzwinkel des Emissionsstrahls im allgemeinen ein tausendstel Winkelgrad beträgt, muß die Parallelität der optischen Achsen mindestens innerhalb eines Zehntel der Divergenz der Strahlen liegen, wenn ein Verlust von zehn Prozent, d.h«

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ca· zwanzig Bogensekunden, beim Auftreten von Kreuzfeldern zulässig ist·

Figur 3 zeigt das Zieleinstellteleskop, das zum Laser-Entfernungemesser gehört. Dieses Teleskop dient zum Feststellen des reflektierenden Gegenstandes, dessen Abmessung gemessen werden soll· Sie Elemente dieses Teleskops sind eine Linse O_, ein Bild-Gleichrichtsystem 15, ein Fadenkreuz B und ein Okular 1^· Die Zieleinstellachse 13 wird durch das Fadenkreuz B und den Mittelpunkt der Lins· O_ bestimmt. Die für die Zieleinstellung notwendige Genauigkeit hängt von der Abmessung des reflektierenden Objekts ab, dessen Abmessung gemessen werden soll, aber offensichtlich muß dadurch die Ausbildung des Entfernungsmessers nicht beschränkt werden· Es ist somit für das Teleskop eine Grenze des Auflösungsvermögens von mindestens zwanzig Bogensekunden notwendig und die Zieleinstellachse muß zu der Emissions- und der Rezeptionsachse mit der angegebenen Genauigkeit parallel verlaufen.

Die drei optischen Geräte des Laser-Entfernungsmessers sind einzeln dargestellt, aber oft ist dies nicht der Fall. Beispielsweise kann die Linse O (Figur 2) dem Bezeptionsgerät und dem Zielteleskop gemeinsam sein. Die Strahlen werden dabei durch «inen halb-transparenten Spiegel 16 (Figur k) getrennt· In Figur k besitzen die identischen Elemente der Figuren 2 und 3 dieselben Bezugszeichen·

Damit das kombinierte optische Gerät nach Figur k eingestellt werden kann, müssen die Abbildungen der optischen Achsen 12 und 13 an der Linse O einander überlagert werden« Die Einstellung erfolgt mittels eines Beobachtungsteleskops 17 (Figur 5)« das sich vor der gemeinsamen Linse 0 befindet. Dieses Teleskop dient zur Beobachtung der Abbildung B¹ des Fadenkreuzes B und der Abbildung D der Blende D* Die Einstellung ist richtig, wenn die Abbildungen B' und D¹ ein- \ ander überlagert sind und das Fadenkreuz B beispielsweise für dieses Überlagern entfernt wird·

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Figur 6 zeigt das Prinzipdiagramm einer optischen Einrichtung zum Einstellen der Parallelität der beiden optischen Achsen 18 und 19· Die optische Achse 18 ist durch das Fadenkreuz R_ und die Linse O. gegeben. Bei dem Abstand, der die beiden optischen Achsen 18 und 19 voneinander trennt, ist es nicht möglich, ein Teleskop vorzusehen, dessen Eingangslinse die Lichtstrahlen der beiden optischen Achsen empfängt. Es wird deshalb vorgeschlagen, einen der Strahlen zu reflektieren und ihn vor den anderen zu setzen. Hierfür werden zwei reflektierende Spiegel M und M_ verwendet, die entsprechend über den optischen Achsen 18 und 19 und in einem Winkel zueinander angeordnet sind. Diese Spiegel werden im allgemeinen wie in Figur 6 angeordnet, d.h. um k$ zu den optischen Achsen 18 und 19 geneigt, die parallel verlaufend angenommen werden. Die Abbildungen des Fadenkreuzes R und der Linse O. durch die Spiegel M und M sind K¹ bzw. 0'.. Die beiden optischen Achsen 18 und 19 sind ausgerichtet, wenn die Abbildung R' des Fadenkreuzes R_, die durch die Linse O^ gegeben ist, dem Fadenkreuz R_ überlagert ist. Das Fadenkreuz R_ und die Abbildung R" werden durch ein Okular 20 beobachtet und beispielsweise bewegt man das Fadenkreuz R-, um eine Überlagerung von R_ und R" zu erhalten.

Damit die Einstellung mit der notwendigen Genauigkeit ausgeführt werden kann, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt werden. Die einzelnen Fadenkreuze müssen so in den Fokal-Ebenen der zugehörigen Linsen angeordnet sein, daß ihre Abbildungen richtig liegen« Ferner müssen die Achse, die durch R und O^ bestimmt ist, und die Achse, ' die durch R* und 0·. bestimmt ist, mit einer Genauigkeit, die mindestens gleich der notwendigen ist, parallel verlaufen. Wenn jetzt jeder der beiden Spiegel M und M sich um einen Winkel in Bezug seiner idealen Lage dreht, werden sich auch die durch R und 0. einerseits und R* und 0', andererseits bestimmten Richtungen um einen Winkel k drehen und somit müssen die Spiegel innerhalb von fünf Bogensekunden in ihre Lage gebracht werden, wenn eine Genauigkeit von zwanzig Bogensekunden verlangt wird. Das Einstellen mit solcher Genauigkeit der Spiegel iat «thr aohwitrig· Ferner kann

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diese Genauigkeit, wenn sie während einer sehr kurzen Zeit erhalten wird, wegen der mechanischen Störungen infolge kurzfristiger Temperaturschwankungen nicht unbeschränkt aufrechterhalten werden·

Gemäß der Erfindung werden die Spiegel M . und M. durch zwei pentagonale Prismen ersetzt, von denen jedes den einfallenden Strahl um 90° dreht.

Figur 7 zeigt ein pentagonales Prisma, das als pentagonales Zwei-Reflektions-Prisma bekannt ist, da die Abbildung eines Punktes durch zwei ebene Eeflektionen bestimmt werden kann. Das pentagonale Prisma ist somit gleichbedeutend mit zwei Eeflektionen oder auf diese reduzierbar. Beim pentagonalen Prisma der Figur 7 werden die Reflektionsebenen durch die Flächen 21 und 22 gebildet, die, wie Figur 8 zeigt, wo das pentagonale Prisma der Figur 7 im Querschnitt dargestellt ist, durch eine Einfallsebene im Kreuzungswinkel mit der Schnittachse dieser Flächen einen Winkel von /-J β k3 zwischen sich ergeben* Aus den Figuren 7 und 8 kann man ersehen, daß der Pfad eines einfallenden Strahles E , der in einem Kreuzungswinkel bei A die Fläche 23 des pentagonalen Prismas streift, zuerst bei B auf der Fläche 21 reflektiert wird', dann bei C auf der Fläche 22 zurückreflektiert wird und aus dem Punkt E auf der Fläche Zk heraustritt. Die Fläche Zk,befindet sich mit der Eingangsfläche 23 in einem Kreuzungswinkel. Da der Winkel/? der Flächen 21 und 22 gleich k*5 ist, ergibt der Ausgangsstrahl S mit dem einfallenden Strahl E einen'Winkel von 90°. Die Genauigkeit, mit der dieser rechte Winkel erhalten wird, hängt von der Genauigkeit ab, mit der die Flächen 21, 22, 23 und Zk geschnitten sind. Bei den/Schneid- und Schleifverfahren kann man für jede Fläche eine Genauigkeit von ungefähr einer Bogensekuhde erhalten und es ist leicht zu erkennen, daß diese Genauigkeit lange Zeit aufrechterhalten wird.

Figur 8 zeigt eine interessante Eigenschaft des pentagonalen Prismas, die darin besteht, daß einfallende Strahlen E-, die sich nicht

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in einem Kreuzungswinkel mit der Fläche 23 befinden, zum Ausgangsstrahl S. gelangen, der einen rechten Winkel mit dem entsprechenden Einfallstrahl ergibt. Dies bedeutet, daß die senkrechte Lage des einfallenden Strahls und des Ausgangsstrahls eingehalten wird, we.nn sich das pentagonale Prisma um die Schnittlinie der Flächen 21 und 22 dreht. Wenn somit zwei pentagonale Prismen Q und Q mit zwei Reflektionen anstelle von Spiegeln M und M (Figur 6) angeordnet werden, wie Figur 9 zeigt,■bleibt die Achse (OV, R¹-) parallel zur Achse, auch wenn die Achse (0 , E) ihre Orientierung auf der Ebene der Figur ändert und die pentagonalen Prismen sich um die Schnittachsen der Flächen 21 und 22 drehen. Wenn die Achse (Oj. R) um einen Winkel in der senkrecht zur Figur verlaufenden Ebene verschoben wird,' ist die Achse (O¹. , E' ) nicht mehr parallel zur Achse (0., R_). Dadurch wird der Ausgangsstrahl in die Ausgangsebene, die senkrecht zur Einfallsebene auf der Eingangsfläche verläuft, einer Drehung und einer Übertragung unterworfen. Wenn somit der Einfallsstrahl einen Seitenwinkel +c zur senkrecht zu den Flächen 21 und 22 des pentagonalen Prismas (Figur 7) verlaufenden Fläche bildet, ergibt der entsprechende Ausgangsstrahl einen Seitenwinkel -c zu dieser Ebene. Der Ausgangsstrahl des ersten pentagonalen Prismas Q₁ (Figur 9) berührt die Eingangsfläche des zweiten pentagonalen Prismas Q- in einem Seitenwinkel +c und vergrößert sich am Ausgang des zweiten pentagonalen Prismas Q- zu einem Strahl, der einen Seitenwinkel -c ergibt. Dies zeigt, daß er nicht parallel zum einfallenden Strahl auf der Eingangsfläche des ersten .pentagonalen Prismas Q₁ verläuft.

Gemäß der Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, daß eines der beiden pentagonalen Prismen durch ein pentagonales Prisma ersetzt wird, das als Drei-Reflektions-Prisma bekannt ist. Figur 10 zeigt ein pentagonales Drei-Reflektions-Prisma mit einer Reflektion auf der Fläche 25t einer Reflektion auf der Seite 26 und.einer Reflektion auf der Seite 27. Ein einfallender Strahl E^, der im pentagonalen Prisma am Punkt F der Fläche 28 hindurchgeht, beschreibt den Weg FGHIJ und tritt als Strahl S, am Punkt J aus-,

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der Fläche 29 heraus. Die Reflektion auf der Fläche 22 bei den pentagonalen Prismen der Figur 7 wird durch zwei Reflektionen auf den Flächen 26 und 27 ersetzt, die zwischen sich einen Flächenwinkel von 90° ergeben. Die Schnittlinie 30 der beiden Flächen 26 und 27 ergeben zur Fläche 25 einen Winkel von ^5°· Gemäß der kinematischen Theorie der Abbildungen führen diese Beflektionen eine Drehung des Einfallsstrahls aus, wie im Fall eines pentagonalen Prismas mit zwei Reflektionen plus einer Symmetrie in Bezug auf eine Ebene, die die Kante JQ enthält und senkrecht zur Fläche 25 ^: verläuft. Wenn also der einfallende Strahl mit dieser Ebene infolge dieser Symmetrie den Winkel +c ergibt, befindet sich der-Ausgangsstrahl ebenfalls in einem Winkel .+c.

Durch Kombination von pentagonalen Zwei-Reflektions-Prismen mit pentagonalen Drei-Reflektions-Prismen werden der einfallende Strahl und der Ausgangsstrahl des Systems parallel verlaufen. Ein Parallelitätsfehler würde jedoch eintreten, wenn pentagoriale Zwei-Reflektions-Prismen verwendet wurden.

Figur 11 zeigt ein Gerät, mit dem drei optische Achsen eines Laser-Entfernungsmessers eingestellt werden können. Dieses Gerät besteht aus den beiden Teilen A und B, deren Abstand voneinander beispielsweise durch Bewegen des Teils k in Bezug auf den feststehenden Teil B erhalten wird. Dieses Verschieben kann durch einen Gleiter G erreicht werden, der am Teil B befestigt ist und durch ein Handrad betätigt wird. Das Teil A enthält ein pentagonales Zwei-Reflektions-Prisma Q₁ und zwei parallele Platten L und L_p. Diese parallelen Platten L und L sind an einer Seite mit einer dielektrischen Schicht versehen und sind leicht transparent, so daß die Zusammenfassung beider Platten ein Dämpfungsglied ergeben, das beispielsweise nur zehn Prozent der Energie des Lichtstrahle hindurchläßt.

Die Platten L. und L_ können nur für einen Lichtstrahl mit einer 1 2

gegebenen Wellenlänge verwendet werden und müssen deshalb durch andere Platten ersetzt werden, wenn ein Lichtstrahl mit einer anderen Wellenlänge benutzt wird. Die einzelnen Elemente des Teils A

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sind in einem Gehäuse J2 mit einer Öffnung 33 angeordnet) vor dessen Vorderseite die optische Emissionseinrichtung angeordnet let, deren optische Achse durch die Linie Jk dargestellt ist.

Das Teil B enthält hauptsächlich ein pentagonales Prisma Q, mit drei Reflektionen, zwei halb-transparente Spiegel L, und L., einen Winkellichtreflektor T₁ der durch eine Steuerung N verdeckt oder bewegt werden kann, einen Projektor P, dessen Lichtstrahl durch den halb·»transparenten Spiegel L, reflektiert wird, und ein optisches Beobachtungsgerät für die durch den halb-transparenten Spiegel L, reflektierten Abbildungen. Bas optische Beobachtungsgerät enthält zwei Linsen Og und O_, einen Spiegel M_, einen halbtransparenten Spiegel L₁-, einen Schirm E und ein Fadenkreuz R. Alle diese Elemente sind in einem Gehäuse 35 mit zwei Öffnungen untergebracht. Vor der Öffnung 36 befindet sich das optische Rezeptionegerät, dessen optische Achse durch die Linie 37 dargestellt ist. Mit der anderen Öffnung 33 kann der Schirm E und das Fadenkreuz durch den halb-transparenten Spiegel L₁. gleichzeitig betrachtet werden. Das Fadenkreuz R kann in einer Ebene senkrecht zur Ebene der Figur 11 in den beiden Achsen durch eine ' Steuerung U verschoben werden. Das Fadenkreuz R wird durch eine Einrichtung belichtet, die in Figur 11 nicht zu sehen ist. Der Schirm E ist beispielsweise eine elektrolumineszierende Platte bekannter Art, wie sie in der US-Patentschrift 2,837,661 vom 3· Juni 1958 beschrieben ist.. Der Projektor P besteht aus einer Projektionslampe 39, die sowohl im Fokalpunkt der Linse kO als auch am Kurvenmittelpunkt eines sphärischen Spiegels M angeordnet ist. Der Ausgangsstrahl mit zylindrischer Form geht durch einen

Filter F_- und einen Polarisator P₁₄ hindurch. Zweck dieser Elemente 1 1

ist das Begrenzen des Spektrums des Strahle F und das Einstellen der Intensität des Strahls (P₁). Der Filter F und der Polarisator P , der'zur Linse Og gehört, spielen dieselbe Rolle in Bezug auf den Lichtstrahl, der sie kreuzt, wie die Elemente P und F in Bezug auf den Lampenstrahl P. Beim Einstellen, das nun beschrieben wird, ergeben die Filter und Polarisatoren eine bessere Darstellung

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der Abbildungen.

Sie Linse O> liefert in ihrer Fokalebene die Abbildung eines Objekts bei Einstellung "unendlich". Diese Abbildung wird durch die Lins· O_ aufgenommen, dann durch den Spiegel M, und «reoheirit auf dem Schirm E. Die Linsen Og und O- ergeben somit das Beobachtungsteleskop, das in den Figuren 5» 6 und 7 dargestellt ist. In den Figuren ^, 5 ^u&d 11 ist die reflektierende Fläche der halbtransparenten Spiegel durch eine voll auegezogene Linie dargestellt, während die andere Fläche durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.

Der Winkellichtreflektor T ist ein reflektierender Dreikant, der die Eigenschaft besitzt, einen einfallenden Strahl in solcher Weise zu reflektieren, daß der reflektierende Strahl parallel zum einfallenden Strahl verläuft, wobei der Einfallswinkel beliebig sein kann. Die Genauigkeit der Parallelität hängt von der Genauigkeit des Winkellichtreflektors ab und die gesamte Genauigkeit auß' mindestens so groß wie die sein, die für die Einstellung der optischen Achsen erhalten wird, d.h. zwanzig Bogensekunden. Figur zeigt, wie ein Winkellichtreflektor aus einem Glaekubu« J+5 »halten wird. Der schraffierte Teil 46 stellt den Winkellichtreflektor dar. Die Fläche KLM stellt die Eingangefläche kz des Winkellichtreflektors T der Figur 11 dar und dies ist die Fläche, die senkrecht zur Achse 37 ^d*^r Figur 11 verläuft. .

Die Arbeitsweise des Gerätes in Bezug auf die Einstellung der Parallelität der optischen Achsen de· Emissions- und des Rezeptionegerät·· ist- wie folgti

Das Rezeptionegerät besitzt einen gemein·««·η Punkt alt dem Zielteleskop. Der Winkellichtreflektor T ist durch da· Steuergerät N verdeckt und der Projektor P ist beleuchtet. Da· Objektiv de· optischen ReseptionBsystema befindet sich vor der öffnung 36 und •eine Auerichtung ist so abgeändert, daß di· Abbildung der Blend« D (Figur 2) auf des Schirm E oder die Abbildung de« Fadenkreuze« R

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(Figur 3) des Zielteleskops erscheint* Um die zweite. Abbildung mit ausreichendem Kontrast erscheinen zu lassen, wird man die

Polarisatoren P. und P_ einstellen und eine Kombination der 1 · 2

Filter F. und F wählen. Die Blende D und das Fadenkreuz R sind mit solcher ausreichender Genauigkeit angeordnet, daß sie im Blickfeld des Beobachtungsteleskops liegen, das aus den Linsen Og und O₇ (Figur 11) besteht. Ist dies nicht der Fall, so wird ein nicht-sichtbares Element verschoben, damit es in das Blickfeld kommt.

Der Projektor P wird abgeschaltet, der Winkellichtreflektor T in Stellung gebracht, der elektrolumineszierende Schirm E erregt und das Teil Y mittels des Handrades 31 zum Verschieben der Öffnung 33 vor das Übertragungsglas für das Objekt gebracht. Der durch den Entfernungsmesser übertragene Lichtimpuls bildet auf dem Schirm E einen Fleck ab und das Fadenkreuz R, das vorher beleuchtet wird, wird mittels der Steuerung U verschoben, um es auf dem Fleck des Schirms E zu.zentrieren, dessen Lichtquelle.danach abgeschaltet wird.

Der Winkellichtreflektor T wird entfernt oder verdeckt, der Projektor P beleuchtet und die Blende D verschoben, um ihr Abbild mit dem des Fadenkreuzes R in Übereinstimmung zu bringen. Das Fadenkreuz R (Figur 3) wird dann verschoben, um auch seine Abbildung mit dem des Fadenkreuzes R in Übereinstimmung zu bringen. Nach diesen Einstellungen werden die Abbildungen der Blende D und des Fadenkreuzes R dem Fadenkreuz R überlagert, das selbst dem Lichtfleck des Lichtimpulses überlagert ist, der das optische Übertragungssystem gekreuzt hat, so daß die drei optischen Achsen ausgerichtet sind.

Wenn der Laser-Entfernungsmesser drei getrennte Objektive besitzt, besteht der Arbeitsweg beispielsweise zuerst im Einstellen der Parallelität der optischen Ubertragungs- und Rezeptionsachsen in

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der beschriebenen Weise durch Verschieben der Blende D. Danach zeigt diese erste Einstellung des Fadenkreuzes R die Lage der Abbildung der Blende D und des durch den Impuls bewirkten Licht-

flecks an. Das Rezeptionsobjektiv wird vor die Öffnung J>& gehalten und das Teil A vor das Objektiv des Zielteleskops gebracht, dessen Fadenkreuz E -(Figur 3) durch einen Projektor, der sich vor dem Okular dieses Teleskops befindet, beleuchtet ist. Das Dämpfungsglied, das aus den Platten L und L besteht, wird weggenommen und der Winkellichtreflektor T schließt die Öffnung 36. Das Abbild des Fadenkreuzes R₁ erscheint auf dem Schirm E und das Fadenkreuz R wird entfernt, damit seine Abbildung auf dem Fadenkreuz R zentriert werden kann. Die drei optischen Achsen sind dann parallel.

Wenn ein Laser-Entfernungsmesser nur ein einziges Ausgangsob- ■ jektiv darstellt, das gleichzeitig für drei optische Achsen benutzt wird, wird dieses Objektiv vor der Öffnung J>6 des Teils B angeordnet. Die erste Handlung besteht dann darin, dieses Objektiv vor die Öffnung zu bringen, damit die Blende D und das Fadenkreuz R ihre Abbildungen auf dem Schirm E erhalten. Hierfür wird der Projektor 0 angeschaltet. Er beleuchtet die Blende D und das Fadenkreuz R . Die Platten L und L des Dämpfungsgliedes werden eingesetzt, damit das Auftreffen des Strahls auf dem Schirm E aufgezeichnet wird. Bei diesem Auftreffen wird das Fadenkreuz zentriert. Die Platten L_- und L_ werden danach entfernt und die

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Blende D und das Fadenkreuz R werden so eingestellt, damit ihre Abbildungen mit dem Fadenkreuz R übereinstimmen.

Das gleiche Einstellverfahren wird auch angewandt, wenn zwei optische Achsen, beispielsweise die Emissions- und die Rezeptionsachse, ausreichend dicht nebeneinanderliegen, so daß die Platte Strahlen der beiden Objektive gleichzeitig empfangen kann.

Zum Ausrichten der optischen Achsen eines Laser-Entfernungsmessers, der einen Strahl auf einer anderen Wellenlänge emittiert, muß

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ein anderer Satz Dämpfungsplatten L und L_ und ein anderer Satz Filter und Polarisatoren verwendet werden.

Das Gerät nach Figur 11 und dessen Arbeitsweise wurde in Verbindung mit d«r Einstellung der Parallelität der optischen Achsen eine· Laser-Entfernungsmessers beschrieben. Dieses Gerät kann aber auch zum Einstellen der Parallelität der optischen Achsen eines anderen optischen Systems, beispielsweise eines Binokulare verwendet werden· In diesen Fällen kann es notwendig werden, einen zusätzlichen Projektor vorzusehen, der das Fadenkreuz des Systems der optischen Achsen beleuchtet, das sich vor der Öffnung 33 des Teils A befindet.

6 Patentansprüche

3 Bl. Zeichnungen, 12 Fig.

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Claims

Patentansprüche

Gerät zum Einstellen der Parallelität zwischen zwei oder mehreren optischen Achsen, dadurch gekennzeichnet, daß ein pentagonales Drei-Beflektions-Brisma (Q,) mit zwei Eingangsflächen so angeordnet ist, daß eine der Eingangsflächen zur Eingangsfläche eines pentagonalen Zwei-Eeflektions-Prisma (Q.,)

j parallel und im Abstand zu dieser Fläche verläuft; daß sich je eine die optischen Achsen (18,19) definierende Einrichtung (E₁E ,E) vor den Eingangsflächen der Prismen (Q₁₁Q^) befindet, die nicht der Eingangsfläche des anderen Prismas gegenüberliegt,

und daß eine Einrichtung (17,20) zum Betrachten einer der definierenden Einrichtungen (E ,E) durch die Prismen (Q„,Q·,) als auch

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zum Vergleichen der Lage einer der definierenden Einrichtung mit' der einer anderen definierenden Einrichtung zum Bestimmen der Ausrichtung ihrer entsprechenden Achsen vorgesehen ist.

Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die eine der beiden pentagonalen Prismen (Q₁₁Q,) in senkrechter Bichtung zu den einander gegenüberliegenden Eingangsflächen der beiden Prismen verschiebt.

Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _T daß die Betrachtungseinrichtung einen Elektrolumineszenzschirm (E) zum Empfang des an einer der Achsen (18,19,3^,37) übertragenen Lichts besitzt, um für eine gegebene Zeit einen Lichtfleck auf den Schirm zu erhalten, · und eine Einrichtung zum visuellen Betrachten dieses Schirms vorgesehen ist.

Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die definieren- · de Einrichtung (E) entlang einer Bezugsachse verschiebbar ist, damit sie mit dem Fleck ausgerichtet werden kann.

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5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierenden Einrichtungen (R,R ,E ) Fadenkreuze sind.

6. Gerät nach Anspruch 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Betrachtungseinrichtung für die Fadenkreuze enthält:

Einen dreikantigen Lichtreflektor (T) zwischen dem pentagonalen Drei-Reflektions-Prisma (Q-) und einer der optischen Achsen zum Reflektieren eines ersten an einer anderen optischen Achse über-■ tragenen Lichtstrahls;

ein Teleskop (Og,O) zum Übertragen des Lichts auf den Elektrolumineszenz schirm (E);

einen ersten halb-transparenten Spiegel (L,) zwischen dem verschieb-Daren Lichtreflektor (T) und dem pentagonalen Drei-Reflektions-, Prisma (Q,) zum Ablenken des Strahls auf das Teleskop (Og, O₁₇), wobei der erste Lichtstrahl (37) vom dreikantigen Lichtreflektor (T) bei dessen richtiger Lage übertragen wird und der zweite Lichtstrahl (3*0 beim Verschieben des Reflektors von der optischen Achse ausgeht und

einen zweiten halb-transparenten Spiegel (L₁-) zum gleichzeitigen Betrachten des Elektrolumineszenzschirms und des Fadenkreuzes.

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