DE2536878A1

DE2536878A1 - Optronisches system mit einem von einer justierhilfe gebrauch machenden optronischen geraet

Info

Publication number: DE2536878A1
Application number: DE19752536878
Authority: DE
Inventors: Viktor Ing Grad Baumgartner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1975-08-19
Filing date: 1975-08-19
Publication date: 1977-02-24
Also published as: DE2536878B2; DE2536878C3

Description

Optronisches System mit einem von einer Justierhilfe Gebrauch machenden optronischen Gerät Die Erfindung bezieht sich auf ein optronisches System mit einem von einer Justierhilfe Gebrauch machenden optronischen Gerät, insbesondere ein Laserentfernungsmesser, das einen optischen Sender mit einer Sendeoptik, einen optronischen Empfänger mit einer Empfangsoptik und eine Visiereinrichtung mit einer Visieroptik aufweist, die gegebenenfalls mit der Empfangsoptik kombiniert ist.
Die Brauchbarkeit optronischer Systeme und Geräte, wie sie beispielsweise für Leitzwecke, Entfernungsmessung und Ortungszwecke zur Anwendung kommen, ist, unabhängig von ihrem jeweiligen Funktionsprinzin, in der Regel davon abhängig, ob für solche Systeme und Geräte eine praktikable Justiermöglichkeit mit der hier geforderten hohen Genauigkeit vorhanden ist oder nicht. Beispielsweise-+st der für Laserentfernungsmesser über größere Entfernungen zulässige Achsenfehlerwinkel zwischen Sende-, Empfangs-nd Visieroptik kleiner oder gleich 0,1 mrad.
Durch die DT-OS 2 343 596 ist eine Justiereinrichtung in Form eines Autokollimators-bekannt, die durch ihren modularen Aufbau und ihre Gestaltung zu einer mechanisch stabilen kompakten Einheit eine vielseitige Anwendung zuläßt und auch dort zum Einsatz kommen kann, wo das optronische System bzw.
Gerät fest, beispielsweise in ein Fahrzeug, eingebaut ist.
Justiereinrichtungen dieser Art können unmittelbar allerdings nur bei solchen optronischen Systemen und Geräten zur Anwendung kommen, bei denen die Strahlengänge von Sende-, Empfangs-und Visieroptik entweder koaxial verlaufen oder aber räumlich nur einen sehr geringen gegenseitigen Abstand aufweisen. Haben die optischen Achsen von Sende- und Empfangsoptik bzw. Visieroptik einen größeren gegenseitigen Abstand, dann bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, die Parallelität der optischen Achsen mit der erforderlichen Genauigkeit zu vermessen und gegebenenfalls eine Neujustierung innerhalb der tolerierten Grenzen des Achsfehlerwinkels durchzuführen. Hinzu kommt, daß gerade bei räumlicher Trennung der optischen Achsen die Justierung öfter überprüft werden muß, weil jedes noch so durchdachte Gerät empfindlich auf mechanische und thermische Umwelteinflüsse reagiert und diese Einflüsse umso wirksamer sind, je größer der gegenseitige räumliche Abstand der Sende- und der Empfangs-bzw. Visieroptik ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein optronisches Gerät, das integraler Bestandteil eines optronischen Systems ist, eine einfache Justierhilfe anzugeben, die es gestattet, auch bei fest eingebautem Gerät schnell eine erforderlich Justierung bzw. eine Justierkontrolle vorzunehmen, die den zu stellenden hohen Anforderungen an die Meßgenauigkeit genügt.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Justierhilfe ein vor den verschiedenen Optiken auf den Geräteträger aufsetzbarer, den gegenseitigen Abstand zwischen den verschiedenen Optiken überbrückender prismatischer Körper, und zwar ein Tripelstreifen ist.
Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß das der Erfindung zugrunde liegende Problem sich außerordentlich vorteilhaft mittels eines Tripelstreifens lösen- läßt.
Ein solcher Tripelstreifen ist in der Optik bekannt und beispielsweise in dem Buch von J. Flügge "Praxis der geometrischen Optik", Vandenhoek & Ruprecht-Verlag, Göttingen, 1962, Seite 23, Fig. 14, angegeben. Er hat die Eigenschaft, daß ein in ihn an seinem einen Ende eintretender Strahl an seinem anderen Ende parallel zum eintretenden Strahl wieder austritt, und zwar unabhängig von seiner Dreh- und Kipplage. Ein solcher Tripelstreifen ermöglicht es also, den gegenseitigen Abstand zwischen zwei hinsichtlich ihrer Achsen zu vermessenden Optiken in idealer Weise zu überbrücken, weil im Hinblick auf die zu fordernde Parallelität der versetzten Strahlen an die geometrische Lage des Tripelstreifens keine besonderen Justieranforderungen gestellt zu werden brauchen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Tripelstreifen eine den größten gegenseitigen Abstand zweier einander benachbarter Optiken überbrückende Länge auf und ist gleichzeitig auf dem Geräteträger in seiner Längserstreckung verschiebbar.
Da die Justierung der verschiedenen Optiken nur in einzelnen Vergleichsmeßschritten zwischen den Achsen von jeweils zwei Optiken vorgenommen werden kann, ist es völlig ausreichend, wenn der Tripelstreifen lediglich die angegebene Länge aufweist. Ist eine Vergleichsmessung für ein Achspaar durchgeführt, dann wird der Tripelstreifen hinsichtlich eines weiteren zu vermessenden Achspaares auf dem Geräteträger vor den Optiken entsprechend verschoben um die nächste Vergleichsmessung durchzuführen.
Bei optronischen Systemen wird im allgemeinen die optische Bezugs achse eines solchen Systems durch eine fest aufgebaute Meßoptik realisiert. Eine solche Bezugsachse läßt sich in Weiterbildung der Erfindung auch für die Justierung der optischen Achsen des optronischen Gerätes auf diese Bezugsachse in vorteilhafter Weise dadurch heranziehen, daß am Geräteträger ein Referenzspiegel fest angeordnet ist, über den in Verbindung mit dem Tripelstreifen eine optische Brücke zwischen der Empfangs- bzw. Visieroptik und der die optische Bezugsachse des Systems festlegenden Meßoptik hergestellt ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Referenzspiegel ein Tripelspiegel, der die gleichen Eigenschaften wie der Tripelstreifen aufweist und insofern die Genauigkeit des Meßergebnisses in Abhängigkeit seiner Raumlage nicht beeinflußt.
Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden.
In der einzigen Figur ist in schematischer Darstellung ein Laserentfernungsmesser angegeben, dessen mit einem nicht näher dargestellten Geräteträger verbundenes Gehäuse mit 1 bezeichnet ist. Innerhalb des Gehäuses sind in zueinander paralleler Anordnung ein optischer Sender 2 mit Sendeoptik 3 und ein optronischer Empfänger 4 mit einer Empfangsoptik 5 vorgesehen. Die Empfangsoptik 5 besteht aus einer Kollimatorlinse 6 und dem in ihrer optischen Achse angeordneten StrahXteiler 7. Der Strahlteiler 7 besteht seinerseits aus zwei zu einem Strahlteilerwürfel zusammengefügten 900-Prismen 8 und 9, deren Grundflächen die gemeinsame Verbindungsfläche darstellen. Im Bereich dieser gemeinsamen Verbindungsfläche ist ein dichroitisches Filter 10 vorgesehen, dessen frequenzselektive Eigenschaften so bemessen sind, daß die auf die Grenzfläche zwischen den beiden 90°-Prismen 8 und 9 auffallende, am fernen Zielort reflektierte Strahlung des Lasersenders 2 bis auf einen geringen Teil gegen den optronischen Empfänger 4 reflektiert wird, während die von der Laserstrahlung in ihrer Wellenlänge verschiedene Strahlung durch das dichroitische Filter 10 hindurch in ein in dieser Strahlrichtung hinter dem Strahlteiler 7 vorgesehenes Okular 11 einstrahlt. Das Gehäuse 1 weist für die Sende- und die Empfangsoptik eine ihrem jeweiligen Durchmesser angepaßte Fensteröffnung 12 und 13 auf. Hierdurch werden die Optiken gegen schädigende Umwelteinflüsse geschützt. Wie die Figur ferner erkennen läßt, weist der Strahlteiler 7 sowohl auf seiten des optronischen Empfängers 4 als auch auf seiten des Okulars 11 eine mit der Brennebene der Kollimatorlinse 6 zusammenfallende Fläche 14 und 15 auf, von denen an der Fläche 14 die den optischen Eingang für den optronischen Empfänger darstellende Blende 16 und an der Fläche 15 das Fadenkreuz 17 für die Visiereinrichtung unmittelbar angebracht sind. Die durch die Blende 16 hindurchtretende, im Strahlteiier 7 reflektierte Strahlung trifft nach Durchtritt durch die weitere Optik 18 auf einen Fotoempfänger 19 auf, dem sich - nicht näher dargestellt - ein elektrischer Verstärker mit nachgeschalteter Auswerteeinrichtung anschließt.
Die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel verwirklichte Kombination von Visier- und Empfangsoptik hat nicht nur den Vorteil, daß hier die optischen Achsen der Empfangsoptik und der Visieroptik zusammenfallen, sondern daß auch die Justierung und die Justiertoleranzen für diese kombinierte Optik ausschließlich durch die Kollimatorlinse 6 und den Strahlteiler 7 bestimmt ist.
In Höhe der Fensteröffnungen 12 und 13 ist seitlich auf dem hier dargestellten Geräteträger 20 ein Referenzspiegel in Gestalt eines Tripelspiegels 21 vorzugsweise fest angeordnet, dessen Grundfläche von der die Meßbezugsachse des optronischen Systems darstellenden optischen Achse des Kollimatorfernrohres 22 senkrecht durchdrungen wird. Weiterhin ist vor den Fensteröffnungen 12 und 13 auf dem hier wiederum nicht näher dargestellten Geräteträger ein Tripelstreifen 23 aufgesetzt, der in seiner Längserstreckung den Abstand zwischen der Sendeoptik 3 und der Empfangsoptik 5 überbrückt und in dieser seiner Längsrichtung auch verschiebbar ist. In seiner in unterbrochener Linie gezeichneten Stellung überbrückt der Tripelstreifen 23 den Abstand zwischen der Empfangsoptik 5 und dem Tripelspiegel 21 und ermöglicht auf diese Weise eine Transformation der optischen Achse der Empfangsoptik 5 in die optische Achse des Kollimatorfernrohres 22. In dieser gestrichelten Stellung des Tripelstreifens 23 kann zunächst auf dem Wege über die Beobachtung mittels des Okulars 11 die optische Achse der Empfangsoptik hinsichtlich der Meßbezugsachse des optronischen Systems justiert werden. Anschließend wird der Tripelstreifen 23 in die linke Stellung gebracht, in der dann eine Justierung der Achse der Sendeoptik 3 auf die Achse der Empfangsoptik durchgeführt werden kann. Liegt die Strahlung des Laser senders 2 in einem für das Auge unsichtbaren Bereich, so muß anstelle des Okulars 11 ein Bildwandler treten. Weist der Fotoempfänger 19 des optronischen Empfängers einen Videoausgang auf, dann besteht auch die Möglichkeit, die Justierung in Abhängigkeit des optimalen Empfangs des Fotoempfängers durchzuführen.
4 Patentansprüche 1 Figur

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Optronisches System mit einem von einer Justierhilfe Gebrauch machenden optronischen Gerät, insbesondere ein Laserentfernungsmesser, das einen optischen Sender mit einer Sendeoptik, einen optronischen Empfänger mit einer Empfangsoptik und eine Visiereinrichtung mit einer Visieroptik aufweist, die gegebenenfalls mit der Empfangsoptik kombiniert ist, d a d u r-c h g e k e n n z e i c h n et , daß die Justierhilfe ein vor den verschiedenen Optiken (, 5) auf den Geräteträger aufsetzbarer, den gegenseitigen Abstand zwischen den verschiedenen Optiken überbrückender prismatischer Körper, und zwar ein Tripelstreifen (23) ist.
2. Optronisches System nach Anspruch 1, d a du r c h g -e -k e n n z e i c h n e t , daß der Tripelstreifen (23) eine den größten gegenseitigen Abstand zweier einander benachbarter Optiken (3, 5) überbrückende Länge hat und auf dem Geräteträger in seiner Längserstreckung verschiebbar ist.
3. Optronisches System nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß am Geräteträger (20) ein Referenzspiegel fest angeordnet ist, über den in Verbindung mit dem Tripelstreifen (23) eine optische Brücke zwischen der Empfangs- bzw. Visieroptik (5) und einer die optische Bezugsachse des Systems festlegenden Meßoptik, beispielsweise ein Kollimatorfernrohr (22) herstellbar ist.
4. Optronisches System nach Anspruch 3, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Referenzspiegel ein Tripelspiegel (21) ist L e e r s e i t e