DE2454883C2 - Einrichtung zur automatischen, fotoelektrischen Auswertung stereoskopischer Bilder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, bei zweiäugigen Entfernungsmessern Maßnahmen vorzusehen, welche es möglich machen, eventuelle, zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führende mechanische Veränderungen im Aufbau des Entfernungsmessers in ihren Auswirkungen zu eliminieren. Insbesondere wird dazu ein biaxialer Kollimator benutzt, mit dessen Hilfe zwei Leuchtmarken in die beiden Strahlengänge in Richtung der einfallenden Objektstrahlung projiziert werden, deren Relativlage in bezug auf die Bildlage des Objektes mittels Okularen festgestellt und verglichen werden kann.

Durch die OS 21 58 761 ist ein zweiäugiger Entfernungsmesser mit optischem Korrelator bekannt, bei welchem die beiden die Objektstrahlung erfassenden Meßstrahlengänge entweder gemeinsam oder je auf ein. Meßraster gelenkt werden und auf diesem Bilder des Objektes erzeugen. Die sich aus ^m Zusammenwirken der Bilder mit dem Meßraster bei einer Relativbewegung zwischen diesem Raster und den Bildern ergebenden Lichtflüsse werden mittels eines Empfängersystems in elektrische Signale verwandelt, deren Eigenschaften ein Maß für die jeweilige Entfernung zwischen dem Objekt und dem Entfernungsmesser sind. Sie werden zur Anzeige und/oder zur Steuerung benutzt.

Es ist durch die Praxis bewiesen, daß bei gleicher Basis Entfernungsmesser der zweitgenannten Art wesentlich genauere Meßergebnisse erbringen als die Geräte der erstgenannten Art: dies allerdings nur, wenn die obengenannten mechanischen Veränderungen, beispielsweise infolge von Temperatureinflüssen, nicht auftreten bzw. eliminiert werden. Der oben beschriebene visuelle biaxiale Kollimator ist für eine Verwendung im Zusammenhang mit einem Entfernungsmesser mit optischem Korrelator nicht brauchbar.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, bei dem eingangs angegebenen Gegenstand eine Einrichtung zu schaffen, die es gestattet, mit der hier erforderlichen Genauigkeit mechanische Veränderungen der eingangs genannten Art aufzuspüren und ihre Größe bzw. ihren Einfluß auf das Meßergebnis zu ermitteln bzw. zu eliminieren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines mechanischen, auf die Bildlage mindestens eines der Meßstrahlengänge wirkende Veränderungen aufzeigenden Referenzstrahlenganges,

welchem mindestens ein fofoelektrischer Empfänger zugeordnet ist, dessen der bzw. den Veränderungen) entsprechende Ausgangssignale zur Anzeige und/oder Korrektur der Veränderung(en) bzw. der durch die Veränderungen) bewirkten Effekte benutzt werden.

Dabei kann die Einrichtung einen biaxialen Kollimator enthalten, der so an die Meßstrahlengänge angekoppelt ist, daß die Marken dieses Kollimators auf einen mindestens eine Marke aufweisenden Markenträger abgebildet werden, und daß diesem Träger mindestens ein auf Variationen der Relativlage zwischen den projizierten Markenbildern und der Marke ansprechender fotoelektrischer Empfänger zugeordnet ist

Mit Vorteil ist dabei der verwendete Markenträger ein Raster, wobei das Kollimatorraster diese Funktion mit übernehmen kann. Dies ist besonders günstig, wenn der biaxiale Kollimator als markenbild-bestimmende Bauteile Raster aufweist In einer anderen Ausführungsform kann die Einrichtung eine Beleuchtungseinrich- tung enthalten, mit welcher mindestens eine in einer optisch konjugierten Ebene des Systems ortsfest befindliche Marke beleuchtet und das so erzeugte Referenzstrahlenbündel der Einfallsrichtung der Objektstrahlung entgegen in den einen Meßstrahlengang eingeführt wird, daß optische Mittel zur Oberleitung des Referenzstrahlenbündels in den anderen Strahlengang und in Richtung des Einfalls der Objektstrahlung vorgesehen sind, wobei die Anordnung der Bauteile derart ist daß der Referenzstrahlengang auf einen Markenträger mit mindestens einer Marke auftrifft und daß mindestens ein fotoelektrischer Empfänger zur Erzeugung von der Ablage des projizierten Markenbildes von einer Sollage entsprechenden Signalen vorgesehen ist. Dabei kann als die Struktur der J5 projizierten Marke bestimmendes Bauteil ein Raster vorgesehen sein. Im letzteren Fall kann auch dem fotoelektrischen Empfänger als Markenträger ein Raster zugeordnet sein.

Ausführung^beispiele für die neue Einrichtung sind in *o den Zeichnungen schematisch dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen zweiäugigen Entfernungsmesser mit optischem Korrelator und biaxialem Kollimator spezieller Art, ■»-,

Fig. la dJe Bildebene des Korrelainrs mit gemeinsamem Raster,

Fig.2 einen zweiäugigen Entfernungsmesser mit optischem Korrelator und Einfachprojektor,

Fig.2a die Bildebene des Korrelators mit gemeinsa- >i> mem Empfangsraster.

In Fig. I ist ein grundsätzlich nach den Regeln der obengenannten Patentschrift aufgebauter zweiäugiger Entfernungsmesser dargestellt. Von zwei Objektiven 10 und 11 wird das nicht mit dargestellte Objekt über ·>"> Umlenkspiegel in Form zweier Pentaprismen 12, 13 sowie zwischen diese geschaltete Umlenkspiegel in Form eines Dachkantenprismas 14 in eine Bildebene 15 abgebildet, in der sich ein Korrelationsraster 16 befindet Letzteres ist mit einer zwei Öffnungen aufweisenden Bildfeldblende 16a versehen und in seiner Ebene verschiebbar gelagert. Ferner sind nicht mit dargestellte Antriebsmittel zur oszillatorischen Bewegung des Rasters 16 vorgesehen. Der Doppelpfeil symbolisiert diese Bewegung. Dem Raster sind zwei *>5 fotoelektrische Empfänger 17, 18 nachgeschaltet, deren Ausgangssignale zu Anr.eige- und/oder Regelzwecken ausgenutzt werden. Zusätzlich ist in den Strahlengang des einen Meßstrahls ein Teiler 19 eingefügt welcher die visuelle Anvisierung und Beobachtung des Objektes über ein Okular 19' erlaubt Nicht mit dargestellt sind die bei einem Entfernungsmesser bekannten und notwendigen optischen Mittel zur Einstellung des parallaktischen Winkels, z. B. Schiebelinsen, Drehkeilpaare usw.

Zusätzlich ist ein biaxialer Kollimator vorgesehen, welcher zwei Lampen 20, 21 mit Umlenkspiegeln 20', 21' aufweist. Jede Lampe beleuchtet einen Markenträger 22,23 und bildet diesen über je ein optisches System 25, 24 ab. Mittels zweier als Pentaprismen mit aufgekittetem Ausgleichskeil ausgestalteter Teilegruppen 26, 27 werden die die optischen Systeme 25, 24 verlassenden Strahlenbündel an die Meßstrahlenbündel angekoppelt und durchlaufen bis zur Bildebene 15 mit diesen gemeinsam die Bauteile 10 bis 14. Dabei aber ist die räumliche Lagerung der Kollimatorbauteile derart, daß die vom Kollimator erzeugten Bilder die Bilder der Meßstrahlengänge nicht beeinträchtigen. Im dargestellten Fall werden die Kollimator-Markenbilder auf das Korrelatorraster mit abgebildet allerdings bezogen auf die Gitterbewegung in einer andere.» Zellenlage (Fig. la). Den Bereichen der Kollimator-Markenbilder sind getrennte fotoelektrische Empfänger 28, 29 zugeordnet deren Ausgangssignale ein Maß für mechanische, auf die Bildlage mindestens eines der Meßstrahlengänge wirkenden Veränderungen) ist Sie können entweder zur Ingangsetzung einer kompensierenden Steuerung oder zur rechnerischen Berücksichtigung verwendet werden.

Variationen des soweit Beschriebenen sind möglich. So ist es einmal möglich, jeweils zwei fotoelektrische Empfänger einer Zuordnung durch einen einzigen Empfänger zu ersetzen, wenn man dafür sorgt daß die beiden zugeordneten Strahlengänge wechselweise, gegebenenfalls sogar unter Zwischenschaltung einer Dunkelpause, den Empfänger beaufschlagen. Die. Markenträger 22, 23 können sowohl als Lochblende als auch als Raster ausgebildet sein. Auch ist es möglich, die Markenträger 22, 23 nicht auf das in der Bildebene 15 befindliche Korrelationsraster 16, sondern auf ein oder mehrere, gegebenenfalls bezüglich ihrer Bewegung mit dem Raster 16 direkt oder indirekt gekoppelte weitere Raster abzubilden. Die Kollimator-Marken können auch statt auf ein Raster auf eine Spalt- oder Lochblende abgebildet werden. Auch ist eine spektrale Trennung der den Meßstrahlengängen und den Referenzstrahlengängen zugehörigen Lichtflüsse möglich.

In F i g. 2 ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gezeigt, bei welcher die Bauteile 10 bis 14 und 16 bis 18 den Bauteilen nach Fig. 1 entsprechen Hier wird mittels einer aui Lampe 30 und Kondensor 31 bestehenden Beleuchtungseinrichtung ein in einer konjugierten Ebene ortsfest befindliches Raster 32 der Einfallsrichtung der Objektstrahlung entgegen in den linken Meßstrahlengang projiziert Mittels eines durch aufgekitteten Keil ergänzten und selektiv spektral verspiegelten und daher einen Lichtaustritt in Richtung des Objekts verhindernden Pentaprismas 33 wird der Projektiensstrahlengang dann aus diesem Meßstrahlengang ausgekoppelt und in die Richtung des anderen Meßstrahlenganges gelenkt, wo ein entsprechendes Pentaprisma 34 das Projektionsstrahlenbündel an letzteren ankoppelt. Es durchläuft zusammen mit letzterem die weitere Anordnung bis zur Bildebene 15, in welcher es auf einem dem Raster 32 angepaßten Raster ein Bild des ersteren erzeugt. Die aus dem

Zusammenwirken von Projektionsbild und Raster sich ergebenden Lichtflüsse werden mittels eines fotoelektrischen Empfängersystems 40, welches in Analogie zum oben Gesagten mindestens einen fotoelektrischen Empfänger aufweist, in elektrische Signale umgeformt, die im Hinblick auf eine Anzeige und/oder auf eine Elimination von mechanischen, auf die Bildlage mindestens eines der Meßstrahlengänge wirkenden Veränderungen ausgewertet werden. Wie aus Fig. 2a zu ersehen ist, wird hier als Empfängerraster für den Projektionsstrahlengang das Korrelatorgitter 16 selbst verwendet.

Auch zu diesem Ausführungsbeispiel sind Variationen möglich. So kann beispielsweise an die Stelle des Rasters 32 eine Spaltblende treten. In diesem Fall kann das Empfängerraster des Projektionsstrahlenganges auch durch eine Spalt- oder Doppelspaltblende ersetzt sein. Auch die Anordnung eines oder beider dem Projektionsstrahlengang zugeordneter Raster bzw. Blenden in anderen als der gezeigten konjugierten Ebene ist möglich. Des weiteren kann als die Struktur der projizierten Marke bestimmendes Bauteil ein schwingender Markenträger vorgesehen sein. In diesem Fall ist der dem fotoelektrischen Empfänger zugeordnete Markenträger ortsfest zu lagern.

Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß anstelle mindestens eines fotoelektrischen Empfängers samt dem ihm zugeordneten Raster ein mehrfach unterteiltes fotoelektrisches Empfängersystem verwendet werden kann, wie es beispielsweise unter der Bezeichnung Array-Zellen bekanntgeworden ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur automatischen, fotoelektrischen Auswertung stereoskopischer Bilder mit Bestimmung des maximalen Korrelationsgrades von durch zwei Objektive entworfenen gleichartigen Bildern eines vorzugsweise unmarkierten Gegenstandes, bei welcher die anfallenden elektrischen Signale zu Anzeige — und/oder Regelzwecken ausgenutzt werden, beispielsweise für einen Entfernungsmesser, wobei jedem der Objektive ein Filter zur physikalisch unterschiedlichen Kennung zugeordnet ist und die die Objektive durchlaufenen Bilder gegebenenfalls über Strahlenumlenker in eine Ebene abgebildet werden, in welcher sich als bewegtes Ortsfrequenzfilter eine Rasterplatte oder Spaltblende befindet, diesem Raster bzw. dieser Blende ein den Wirkungen der Filter angepaßter Strahlenteiler nachgeordnet ist, welcher die den Objektiven zugeordneten Bildanteii; getrennten fotoelektrischen Empfängern zuleitet, deren Ausgänge an die Eingänge einer Korrelationsschaltung mit nachgeschaltetem Anzeigeinstrument gelegt sind, nach Patent 21 58 761 gekennzeichnet durch eine Einrichtung(20, 20', 21, 21', 22—25; 30—34) zur Erzeugung eines mechanische, auf die Bildlage mindestens eines der Meßstrahlengänge wirkende Veränderungen aufzeigenden Referenzstrahlenganges, welchem mindestens ein fotoelektrischer Empfänger (28, 29; 40) zugeordnet ist, dessen der bzw. den Veränderung(en) entsprechende Ausgangssignal zur Anzeige und/ oder Korrektur der Veränderung(en) bzw. der durch die Veränderung(e.i) bew,rkten Effekte benutzt werden.

- 2. Einrichtung nach Anspro.h 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen biaxialen Kollimator (20,20', 21,21', 22-25) enthält, der so an die Meßstrahlengänge gekoppelt ist, daß die Marken dieses Kollimators auf einen mindestens eine Marke aufweisenden Markenträger (16) abgebildet werden, und daß diesem Träger mindestens ein auf Variationen der Relativlage zwischen den projizierten Markenbildern und der Marke ansprechender fotoelektrischer Empfänger (28, 29) zugeordnet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Markenträger (16) ein Raster ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Markenträger für die Kollimatorbilder und für die Meßstrahlengänge ein Raster (16) gemeinsam verwendet wird.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der biaxiale Kollimator als markenbildbestimmende Bauteile (22, 23) Raster aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung eine Beleuchtungseinrichtung (30, 31) enthält, mit welcher mindestens eine in einer optisch konjugierten Ebene des Systems ortsfest befindlichen Marke (32) beleuchtet und das so erzeugte Referenzstrahle .bündel der ω

. Einfallsrichtung der Objektstrahlung entgegen in den einen Meßstrahlengang eingeführt wird, daß optische Mittel (33, 34) zur Überleitung des Referenzstrahlenbündels in den anderen Strahlengang und in Richtung des Einfalls der Objektstrahlung vorgesehen sind, wobei die Anordnung der Bauteile derart ist, daß der Referenzslrahlengang auf einen Markenträger (16) mit mindestens einer Marke auftrifft, und daß mindestens ein fotoelektrischer Empfänger (40) zur Erzeugung von der Ablage des projizierten Markenbildes von einer Sollage entsprechenden Signalen vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als die Struktur der projizierten Marke bestimmendes Bauteil ein Raster (32) vorgesehen ist

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem fotoelektrische.1 Empfänger als Markenträger ein Raster (16) zugeordnet isL

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle wenigstens eines fotoelekt.rischen Empfängers samt dem ihm zugeordneten Raster ein mehrfach unterteiltes fotoelektrisches Empfängersystem (Array-Zelle) vorgesehen ist.