DE1945326A1

DE1945326A1 - Entfernungsmesser zur Messung der Entfernung eines Objektes,das einen Lichtfleck aufweist

Info

Publication number: DE1945326A1
Application number: DE19691945326
Authority: DE
Inventors: Christian Lietar
Original assignee: Paillard SA
Current assignee: Paillard SA
Priority date: 1968-09-27
Filing date: 1969-09-02
Publication date: 1970-04-02
Also published as: AT293863B; US3652159A; CH481368A

Description

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DR.-IN*. MANFRPD BÜMING MTIMTAMW/ΠΈ

1 BIKLiN 33 (L'a: ί!.ϋΜ)

HiTTSNVuG 15 TEtEFON 70 13»3

218/13193 DE 2.9.1969

Patentanmeldung

der Firma

PAILLARD S.A.

Sainte-Croix (Waadt, Schweiz)

Entfernungsmesser zur Messung der Entfernung eines
Objektes, das einen Lichtfleck aufweist

Man kennt bereits Entfernungsmesser zur Messung der Entfernung eines Objektes,das einen Lichtfleck aufweistyund die
ein optisches sammelndes Empfangssystem enthalten, das Strahlen des Lichtfleckes auffängt und sie konvergierend auf die Trennlinie einer, auf die Distanz des Konvergenzpunktes der genannten Strahlen empfindlichen Vorrichtung lenkt. Im allgemeinen wird der Lichtfleck mittels eines Projektors erzeugt, der ein Lichtbündel auf das Objekt wirft, dessen Entfernung ermittelt werden soll. Unter "Lichtbündel" versteht man ein Bündel, das die grundsätzliche Charakteristik des Lichtes

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aufweist, wobei dieser Ausdruck insbesondere den Fall betrifft, bei dem die Wellenlänge der Strahlen ausserhalb des sichtbaren Spektrums, d.h. der ultravioletten oder infraroten Strahlen liegt.

Bei derartigen Entfernungsmessern stellen das optische Empfangssystem und die, auf die Distanz des Konvergenzpunktes der Strahlen empfindliche Vorrichtung schwer zu lösende fe Konstruktionsprobleme.

Das' einwandfreie Funktionieren derartiger Entfernungsmesser erfordert nämlich, dass die von einem, auf der Achse des genannten Systems liegenden Objektpunkt ausgesandten Lichtstrahlen nicht auf dieser Achse konvergieren, aber auf einer Trennlinie der Messvorrichtung, die nicht auf dieser Achse liegen darf, wobei diese Trennlinie kontinuierlich oder diskontinuierlich verlaufen kann oder sogar aus zwei getrennten zur Achse symetrischen Linien bestehen kann.

Zur Verwirklichung dieser Bedingung ist die Verwendung eines optischen Empfangssystems, das aus einer oder mehreren torusfö'rmigen Flächen besteht, die aus einem auf der Achse liegenden Objektpunkt ein Bild ergeben, das aus einer kreisförmigen Linie besteht, die erste Lösung. Diese torusförmigen Flächen bieten jedoch bei ihrer Herstellung grosse Schwierigkeiten und sind folglich kostspielig.

Es ist das Ziel der Erfindung die torusförmigen Flächen durch

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einfache, sphärische Flächen zu ersetzen die leichter, genau herstellbar und weniger kostspielig sind. Erfindungsgemäss kann dieses Ziel dank der Tatsache erreicht werden, dass die Trennlinie der Messvorrichtung etwa auf der Kaustik des optischen Empfangssystems an einer Stelle angeordnet ist, die nicht auf der optischen Achse des genannten Systems liegt.

Die "beiliegende Zeichnung zeigt schematisch und beispielhaft eine AusfUhrungsform des Erfindungsgegenstandes.

Mit Bezug auf die Zeichnung umfasst der Entfernungsmesser ein sammelndes Empfangssystem, das aus einem Mangin-Spiegel 1 besteht. Bekanntlich sind derartige Spiegel konkav und weisen eine sphärische Vorderseite 2 und eine ebenfalls sphärische Hinterseite j5 auf. Die Hinterseite allein ist reflektierend, sodass die Strahlen 4., die auf den Jpiegel auftreffen zweimal die Güasiicke durchdringen müssen, bevor uie zum Brennpunkt des Spiegels reflektiert werden. Durch geeignete Wahl der Krümmungsradien der Vorder- und Hinterseite des Spiegels, des Brechungsindex und der Spiegeldicke wird im allgemeinen die Spiegelkorrektur angestrebt, damit die Randstrahlen genau zum Brennpunkt des Spiegels reflektiert werden.

Dagegen werden bei dem dargestellten Spiegel die Parameter des Spiegels derart gewählt, dass sich eine Kaustik ^j ergibt, die einen Umkehrpunkt i> an einer relativ entfernten

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Stelle der optischen Achse des Spiegels aufweist. Die Kaustik ist bekanntlich die Mantelfläche der vom Spiegel reflektierten Strahlen. '

Der zentrale Teil des Spiegels ist mit einer nicht reflektierenden, unaurchsichtigen Schicht 8 überzogen. Ferner wird dieser Spiegel durch einen diametralen Streifen gebildet, sodass er Schluss endlich nur zwei reflektierende Teile 2. u¹¹^ 10 aufweist, die diametral entgegengesetzt sind und andererseits, beiderseits der undurchsichtigen Schicht 8 angeordnet sind.

Die praktisch zur optischen Achse 7 parallelen Strahlen, die auf den Teil 2. auftreffen und die zwischen den extremen, in der Zeichnung dargestellten Strahlen 4_ und 4J. liegen, werden reflektiert, wie durch 11 und 11' angedeutet ist und schneiden sich in der Nähe des Umkehrpunktes £ der Kaustik jj.

Es wird somit möglich, die Trennlinie 12 - die insbesondere durch die Grenze einer reflektierenden Schicht Ij? gebildet werden kann, die auf eine Glasplatte 14 abgesetzt wird - an eine Stelle zu setzen, wo die Lichtstärke verhaltnismässig hoch ist und wo sich der Schnittpunkt der reflektxerten Strahlen 11 und 11' etwa in Abhängigkeit des Einfalles der Strahlen 4 und 41 auf den Spiegel verschiebt. Das Licht wird somit, je nach der Entfernung des Objektes, vom lichtempfindlichen Empfänger l£ oder nach Zurückstrahlung auf der reflektierenden

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BAp ORIGINAL

Schicht vom anderen lichtempfindlichen Empfänger Γ7. auf gefangen. Ferner, da das optische Empfangssystem aus den beiden Teilen 2, und 10 des Spiegels besteht, kann man eine Trenn- , linie 12, bzw. 12, im Strahlengang der von jedem der Teile 2., 10 des Spiegels ausgespiegelten Strahlen anordnen, sodass die Empfindlichkeit der, auf den Abstand des Konvergenzpunktes der Strahlen empfindlichen Vorrichtung erhöht werden kann.

Im unteren Teil der Zeichnung wurden Extremstrahlen 4Jl und 4'" dargestellt, die von einem, auf der optischen Achse 7 in der Nähe des Spiegels 1 liegenden Objektpunkt herrühren. In diesem Falle verlaufen die betreffenden Strahlen nicht parallel zur optischen Achse und bilden nach Rückspiegelung eine Kaustik ^, die einen Umkehrpunkt 6J_ aufweist und längs der Achse eine andere Lage aufweist als jene von den zur optischen Achse parallelen Strahlen 4_ und 4J_ gebildeten Kaustik.

Bei einer konkreten Ausführungsform des optischen Empfangssytems wurde der Mangin-Spiegel aus Glas mit einem Brechungsindex von 1,51 und einer Abbe'sehen Zahl von 64 verwirklicht. Der Krümmungsradius der Vorderseite beträgt 89,6 mm und jener der Hinterseite 118,2 mm. Der maximale Aussendurchmesser beträgt 112 mm, während derjenige der undurchsichtigen Schicht 8 74 mm beträgt. Der Schnittpunkt der reflektierten Strahlen, im Falle der zu optischen Achse parallelen Strahlen liegt im Abstand von 58, 8 mm vom Spiegelgrund und 2,5 mm ausserhalb

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der optischen Achse.

Im allgemeinen sind die Entfernungsmesser, die ein optisches Empfangssystem zum Auffangen der Strahlen eines Lichtfleckes enthalten, mit einem Projektor ausgerüstet, dessen ausgesandtes LichfbUndel auf das Objekt, dessen Entfernung ermittelt werden soll, gerichtet wird zur Bildung des genannten Lichtfleckes. Da bei der in der Zeichaing dargestellten Ausfuhrungsform der zentrale Teil des Spiegels 1 nicht benutzt wird, besteht die Möglichkeit, die Lichtquelle und ihr Reflektor in der optischen Achse 2 vor dem lichtempfindlichen Empfänger 17 anzuordnen.

Selbstverständlich können weitere Varianten der dargestellten Ausfuhrungsform vorgesehen werden. Insbesondere könnte das optische System mehr als zwei Teile eines Ringes eines konkaven Spiegels aufweisen oder sogar aus einem vollen Ring bestehen. In diesem letzten F_alle wäre das Bild eines Objekt- f punktes nicht mehr in Form von zwei bogenförmigen Linienabschnitten erzeugt wie in der Zeichnung dargestellt, sondern in Form einer vollständigen kreisförmigen Linie.

Es ist auch nicht unbedingt notwendig, dass das sammenlnde System durch einen konkaven Spiegel gebildet wird, denn ähnlich arbeitende Empfangsvorrichtungen, die einen ringförmigen Teil eines sammelnden Systems aufweisen, bestehend aus einer oder mehreren Linsen oder mehreren Abschnitten eines

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solchen ringförmigen Teiles, könnten sehr gut verwirklicht werden.

Es ist auch nicht notwendig, dass die Kaustik des Empfangssystems einen Umkehrpunkt aufweist, aber diese Eigenheit ist jedoch vorteilhaft, weil sie eine grössere Lichtkonzentration auf den Trennlinien 12 und 1£ ermöglicht.

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Claims

P. DirTP* JANDER 1 94 532 Wt-ING. N' ' ri "O COMING 3 /61300 218/13193 DE 2.9.1969 Patentanmeldung der Firma PAILLAED 3.A. Sainte-Croix (Waadt, Schweiz) Patentansprüche

1.) h'ntferniingsmesser zur Messung der Entfernung eines Objektes, das einen Lichtfleck aufweist, der ein optisches sammelndes Empfangssystem enthält, das strahlen des Lichtfleckes auffängt und sie sammelnd auf die Trennlinie einer auf die Distanz des Konvergenzpunktes der genannten Strahlen empfindlichen Vorrichtung lenkt, dadurch ge ken η zeichne t, dass die Trennlinie (12, 13) der Messvorrichtung etwa auf der Kaustik (5) des optischen Empfangssystems an einer Stelle, die nicht auf der optischen Achse (7) des genannten Systems liegt, angeordnet ist.

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BAD ORiGINAL

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2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das optische sammelnde System mindestens aus einßm ringförmigen Abschnitt eines optischen sammelnden Systems mit ausgeschnittenem zentralen Teil besteht.

3. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch g ekennzeichnet, dass das optische sammelnde System eine Kaustik (5) mit einem Umkehrpunkt (6) für die vom genannten ringförmigen Abschnitt reflektierten Strahlen aufweist.

4. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g ekennzeichnet, dass das optische sammelnde System durch einen Ring eines sammelnden Linsensystems oder mindestens durch einen Ringabschnitt eines sammelnden Linsensystems gebildet wird.

5. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g ekennzeichnet, dass das optische sammelnde System durch einen ganzen Ring oder mindestens durch einen Ringabschnitt eines konkaven Mangin-Spiegels (l) gebildet wird.

6. Entfernungsmesser nach den Ansprüchen 1, 2, 3 und 5> dadurch gekennzeichnet, dass das optische sammelnde System durch zwei diametral entgegengesetzte Abschnitte eines Mangin-Spiegels (1) gebildet wird.

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