DE2125867C3 - Optischer Entfernungsmesser - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen Entfernungsmesser zum Messen der auf eine Basisebene projizierten Entfernung zwischen zwei Meßpunkten, bei dem in den Lichtweg zwischen einem optischen Zentralglied mit einer semitransparenten ersten Oberflache und einer dazu senkrechten, totalreflektierenden zweiten Oberfläche einerseits und jedem der beiden Meßpunkte andererseits je ein optisches Außenglied zum rechtwinkligen Umlenken des Lichts eingefügt ist.

Ein Entfernungsmesser dieser Art ist in derschwedischen Atisiegeschrift 327 831 beschrieben. Bei diesem bekannten Entfernungsmesser erfolgt die Einstellung durch Verändern des Abstandes zwischen den optischen Außengliedern und gegebenenfalls auch durch Neigen einer durch die optischen Außengliedcr hindurchgehenden Linie so lange, bis die von den oplischen Außengliedern ausgehenden zueinander parallelen Lichtwege die entsprechenden Meßpunklc treffen. Durch diese Einstellung werden die Lichtwege zwischen dem optischen Zentralglied und einem damit koordinierten optischen System zum Zusammenfallen gebracht. Die diese parallelen Lichtwege enthaltende Raumebene kann horizontal verlaufen, sie kann aber auch von der Horizontalebene deswegen abweichen, weil die beiden Meßpunkte auf verschiedener Höhe liegen, oder auch deswegen, weil die optischen Außenglieder auf anderer Höhe liegen als der zugehörige Meßpunkt. Das mit dem optischen Zentralglied zusammenwirkende optische System kann ein aktives oder ein passives System sein, was in diesem Zusammenhang bedeutet, daß es ein Bündel paralleler Lichtstrahlen zum optischen Zentralglied und weiter zu den Meßpunkten aussendet bzw. daß es von den beiden Meßpunkten ausgehendes Licht auffangt oder

aufzeichnet. .

Fur manche Anwendungsfalle interessiert nun neben der zu messenden Entfernung oder auch an deren Stelle die Feststellung, ob ein bestimmte.· Raumpunki oberhalb oder unterhalb einer bestimmten Raumebene liegt. .,-Afi

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde. einen Entfernungsmesser der eingangs erwähnter, An so auszubilden, daß er eine solche Unterscheidung tür die Lage beliebiger Raumpunkte ermöglicht.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dar optische Zentralglied um eine zu seiner ersten und zu seiner zwe=?·.--· ONerfläche parallele Drehachse drehbar ist und daß das Gehäuse fm das optische Zentralglied derart bemessene Ein- und Austrittsöffnungen für den Strahlengang aufweist, dal.¹, ein Teilstrahl beim Drehen des optischen Zentralgliedes, ohne durch ein optisches Außenglied umgelenkt zu werden, über die Basisebene schwenkbar ist.

Im Rahmen der Erfindung wird also \on der aus der deutschen Patentschrift 298 (»04 bekannten Möglichkeit Gebrauch gemacht, das zwei optischen Außengliedern zugeordnete optische Zentralglied eines optischen Entfernungsmessers um eine zu zwei seiner Flächen parallele Achse drehbar zu lagern. Bei dem bekannten Entfernungsmesser dient diese Drehung des optischen Zentralgliedes jedoch dazu, im in Verbindung mit zwei einander gegenüber angeordneten Okularen das Anvisieren der Meßpunkte über die feststehenden optischen Außenglieder aus zwei einander entgegengesetzten Blickrichtungen /u ermöglichen. Im Falle der Erfindung dagegen wird durch die Drehbarkeit des optischen Zentralgliedes um eine zu seiner ersten und zu seiner zweiten Oberfläche parallele Drehachse die Möglichkeit geschaffen, die durch die beiden zueinander parallelen Lichtwege im Anschluß an die optischen Außenglieder definierte Raumebene innerhalb eines weilen und nur durch die sehr großen Offnungen im Gehäuse des optischen Zentralgliedes praktisch begrenzten Winkelbcreichs mit einem Lichtstrahl zu überstreichen und damit zu markieren, so daß für jeden beliebigen Raumpunkt erkennbar wird, ob er oberhalb oder unterhalb dieser Raumebene liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt die Drehachse fur das optische Zentralglied in dessen semitransparenter zweiter Oberfläche, und eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung bestellt darin, daß das optische Zentralglied nach dem Vorbild der deutschen Auslegungsschrift I 120 157 aus zwei rechtwinkligen Dreikantprismen zusammengesetzt ist, von denen das eine mit seiner Hypotenusenfläche an einer der Kathetenflächen des anderen anliegt. 1 In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäß ausgebildeten Entfernungsmesser in einer Horizontalebene, und

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform für das optische Zentralglied des Entfernungsmessers von Fig. 1 in größerem Maßstab und in zwei verschiedenen Drehstellungen.

Der in Pig. I dargestellte optische Entfernungsmesser besitzt ein optisches System IU, das in diesem palle aus einem Laser besteht, der ein konzentriertes l-ichtbiindel auf ein optisches Zentralglied 11 richtet, an dem das Lichlbündel in zwei Teilbündel aufgespalten wird, die sich parallel zueinander, aber in entgegengesetzter Richtung weiter fortpflanzen. Zu diesem Zwecke besitzt das optische Zentralglied 11 eine semitransparente erste Oberfläche 12 und eine totalreflektierende zweite Oberfläche 13, die senkrecht zueinander verlaufen. Die semitransparente Oberfläche 12 schafft einen zu einem ersten optischen Außenglied 14 gerichteten ersten Lichtweg, während die totalreflektierende zweite Oberfläche 13 einen zu einem zweiten optischen Außenglied 15 gerichteten zweiten Lichtweg entstehen läßt. Die beiden optischen Außenglieder 14 und 15 bewirken in der in Fig. 1 gezeichneten Stellung jeweils eine Umlenkung des Lichtes um 40 . Diese Wirkung läßt sich im Prinzip durch zwei unter45" gegen die entsprechenden Lichtwege geneigte Spiegel erzielen, doch ist es vorzuziehen, die optischen Außenglieder 14 um' 15 jeweils mit einem Pentagonprisma auszustatten, wie dies in der Zeichnung angedeutet ist. Durch die dargestellte Anordnung werden die nach den Heiden Meßpunkten 16 und 17 hin gerichteten Lichtwege parallel zueinander.

Der dargestellte Entfernungsmesser ist so eingerichtet, daß der Abstand zwischen den nach den beiden Meßpunkten 16 und 17 gerichteten Lichtwegen /wischen einem Minimalwert von etwa 15 cm und einem Maximalwert von einigen Hundert Zentimetern variiert werden kann. Damit ist jedoch keinerlei Begrenzung fur den Bereich der Erfindung verbunden, der erfindiingsgemäß getroffene Aufbau läßt sich bei beliebigem Abstand zwischen den beiden Lichtwegen verwenden und damit auch für die Messung der auf eine Basisebene zwischen den beiden Meßpunkten 16 und 17 projizieren Entfernung, wobei diese Basisebene unter rechtem Winkel zu den Lichtwegen verläuft.

Bei dem dargestellten Beispiel sind die beiden optischen Außenglieder 14 und 15 dadurch mechanisch mit dem optischen Zentralglied 11 verbunden, daß sie jeweils auf einem Läufer 18 bzw. 19 sitzen und sich so relativ zum optischen Zentralglied 11 verschieben lassen. Der Läufer 18 ist mit einer Skala versehen, an der ein am Läufer 19 befestigter Zeiger entlangläuft, und die Skala ist so geteilt, daß sie eine unmittelbare Ablesung des Abstandes zwischen den zu den beiden Meßpunkten 16 und 17 gerichteten Lichtwegen gestattet.

Das optische Zentralglied 11 ist um eine Drehachse

20 drehbar, die parallel sowohl zur ersten ,als auch zur zweiten Oberfläche 12 bzw. 13 verläuft. Bevorzugt liegt die Drehachse 20, wie die Zeichnung -:eigU in der Mitte der ersten Oberfläche 12. Zur einfacheren Handhabung bei der Drehung kann das optische Zentralglied 11 in ein zylindrisches Gehäuse 21 eingebaut sein, dessen Zylindermanlei mit Öffnungen 22 versehen ist.

Der durch die Verdrehung des optischen Zentralgliedes 11 um die Drehachse 20 erzielbare Effekt ist in Fig. 2 veranschaulicht, die das optische Zentralglied 11 zusammen mit seinem zylindrischen Gehäuse

21 in größerem Maßstab zeigt. Bei dem dargestellten Beispiel besteht das optische Zentralglied 11 aus zwei rechtwinkligen Dreikantprismen 23 und 24, die so aneinandergesetzt sind, daß die Hypotenusenfläche des Dreikaniprismas 23 an einer Kathetenfläche des Dreikantprismas 24 anliegt. In Fig. 2 sind die Dreikanlprismen 23 und 24 mit gestrichelten Linien m der Lage dargestellt, die der Stellung des optischen Zentralgliedes 11 in Fig. 1 entspricht, während die ausgezogenen Linien in Fig. 2 eine um einen kleinen Winkel ν gegen diese Stellung um die Drehachse 20 verdrehte Lage der Dreikantsprismen 23 und 24 wie-

*5 deirehen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Stellung des optischen Zentralgliedes 11 verlaufen der Lichtweg 25 vom optischen System 10 und der Lichtweg 26 zum ersten optischen Außenglied 14 techtwinklig zueinander. Eine Verdrehung des optischen Zentralgliedes 11 um einen Winkel v" fuhrt zu einer Änderung des Winkels zwischen den Lichtwegen 25 und 26 um mehr als 2 r . da die semitransparente Oberfläche 12 einen Teil des Dreikantprismas 23 bildet und an dessen beiden Kathetenflächen in der in Fig. 2 veranschaulichten Weise jeweils eine Brechung der Lichtwege 25 und 26zustande kommt. Der Winkelbereich, den man den Lichtweg 26 auf diese Weise überstreichen lassen kann, wird daher zu i₍ = etwa 130". Erkennbar ist weiter, daß sich bei einer Verdrehung des optischen Zentralgliedcs 11 gegenüber der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung um 90" entgegen dem Uhrzeiger ein dem Lichtweg 26 entgegengesetzt gerichteter Lichtweg ergibt, den mar» durch weitere Verdrehung des optischen Zcntralglicdes 11 entgegen dem Uhr zeiger einen dem obenerwähnten Winkelbereich 1, größengleichen Winkelbereich überstreichen lassen kann. Während dieser so crzielbaren Abtastbewegung verbleiben sowohl der Lichtweg 26 als auch der ihm entgegengesetzt gerichtete Lichtweg ständig innerhalb O'ir Ebene im Raum, die durch die beiden zueinander parallelen Lichtwege 28 und 29 zu den beiden Meßpunkten 16 und 17 definiert ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Optischer Entfernungsmesser zum Messen der auf eine Basisebene projizieren Entfernung zwischen zwei Meßpunkten, bei dem in den Lichtweg zwischen einem optischen Zentralglied mit einer semitransparenten ersten Oberfläche und einer dazu senkrechten, totalreflektierenden zweiten Oberfläche einerseits und jedem der beiden Meßpunkte andererseits je ein optisches Außcnglied zum rechtwinkligen Umlenken des Lichts eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Zentralglied (11) um eine zu seiner ersten und zu seiner zweiten Oberfläche (12 bzw. "5 13) parallele Drehachse (20) drehbar ist, und daß das Gehäuse (21) für das optische Zentralglied (ti) derart bemessene Ein- und Austrittsöffnungen (22) fur den Strahlengang (25. 26/ aufweist, daß ein T:ilstrahl beim Drehen des optischen Zentralglicdes (11). ohne durch ein optisches Außenglied (14, 15) umgelenkt /u werden, über die Basisebene schwenkbar ist.

2. Entfernungsmesser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse (20) fur das optische Zentralglied ill) in dessen semiiransparenter erster Oberfläche (12) liegt.

3. Entfernungsmesser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Zentralglied (M) aus zwei rechtwinkligen Dreikantprismen (23 und 24) zusammengesetzt ist, von denen das eine (23) mit seir r Hypotenusenfläche an einer der Kathctenf'ächen des anderen (24) anliegt (Fig. 2).

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