DE2656510C2

DE2656510C2 - Elektrooptisches Entfernungsmeßgerät

Info

Publication number: DE2656510C2
Application number: DE2656510A
Authority: DE
Inventors: René Dipl.-El.-Techn. Aarau Nünlist
Original assignee: Kern and Co AG
Current assignee: Leica Aarau AG
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE2656510A1; SE7613828L; FR2337348A1; GB1543636A; FR2337348B1; ZA767586B; CH589856A5; SE416423B

Description

tung, da bei ihr für kurze Meßdistanzen die Lichtsteuei zelle wegen der hohen Meßlichtstärke maximale Streuung und damit maximale Homogenisierung der Modulationsphase bewirkt

Die Erfindung wird nachstehend anhand des in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert

Die Figur zeigt eine elektrooptische Distanzmeßeinrichtung mit einer Flüssigkristall-Lichtsteuerzelle zur Steuerung der Stärke des Meßsignales.

Der dargestellte Distanzmesser umfaßt einen Sender 1, einen Empfänger 2, optische Strahlführungen, einen Phasenmesser 3, einen Flüssigkristall 4 mit Temperaturfühler 5 und eine Rechensteuerung 6, sowie eine Distanzanzeige 7.

Der Sender 1 enthält einen Oszillator 10, einen von diesem angesteuerten Modulator 12 und eine GaAs-Sendediode 24 für moduliertes Infrarotlicht Das Licht der Diode 24 durchläuft eine von einem Steueroszillator 8 gesteuerte Flüssigkristallzelle 4 zur Helligkeitssteuerung und Modulationsphasenhomogenisierung und anschließend über einen Strahlteiler 9 einen Meßweg und einen Referenzweg. Der Referenzweg führt über einen zweiten Strahlenteiler 11 auf eine Avalanche-Fotodiode 13 als Referenzempfänger und gleichzeitig über einen Kurzweg und einen dritten Strahlteiler 14 auf eine zweite Avalanche-Fotodiode 15 als Meßempfänger. Der Meßweg führt über einen nicht dargestellten Reflektor in der zu messenden Distanz und den Teiler 14 ebenfalls auf die Diode 15. Der Kurzweg und der Meßweg können durch eine von der Steuerung 6 betriebene Blende 17 wechselweise zur Messung geöffnet werden. Die Empfängerdioden 13,15 sind mit dem Empfänger 2 verbunden, der ein Meß- und ein Referenzsignal für den Phasen-Messer 3 aufbereitet und außerdem das Steuersignal für ein Signalstärke-Meter 16 erzeugt Dieses Steuersignal steuert nach Durchlaufen eines Vorverstärkers 18 auch den Steueroszillator 8 für den Flüssigkristall 4.

Das Meß- und das Referenzsignal sind dem Phasenmesser 3 als Vergleichssignale zugeführt Die Rechensteuerung 6 erhält über eine Start-Tasche 19 extern einen Impuls zum Beginn eine Distanzmessung und koordiniert daraufhin die Funktionen von Phasenmesser 3, Blende 17 und Oszillator 10 über die dargestellten Steuerleitungen.

Die soweit beschriebene Distanzmeßanordnung hat folgende Funktion:

Zu Beginn einer Messung gibt die Blende 17 den Meßweg frei und sperrt den Kurzweg. Entsprechend der Feldstärke des vom Zielreflektor zurückkehrenden Meßstrahles erhält der Steueroszillator 8 vom Empfänger 2 über den Verstärker 18 ein Gleichstrom-Meßsignal und beaufschlagt die Flüssigkristallzelle 4 mit einem Wechselsignal entsprechender Amplitude zur Einstellung des geeigneten Meß-Signalspegels. Die Frequenz dieses Signales wird entsprechend der Temperatur durch den Fühler 5 gesteuert. Während einer durch die Relativphase von Meß- und Referenzsignal gegebenen Zeit werden im Phasenmesser 3 die Impulse eines Clock-Oszillators gezählt das Zählergebnis wird auf die Modulationswellenlänge, die Clock-Frequenz und den Kurzweg bezogen und in der Distanzanzeige 7 als Meßergebnis angezeigt.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Flüssigkristallzelle 4 infolge ihrer Anordnung sowohl für den Meßweg als auch für den Referenzweg und den Kurzweg wirksam. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, die Zelle auch derart anzuordnen, daß sie nur für den Meßweg und Kurzweg wirksam ist und bei unveränderlicher, relativ geringer Referenzlichtmenge die Menge des Meßlichtes an die Menge des Referenzlichtes anpaßt oder mehrere Zellen für Meßweg und Kurzweg separat zu verwenden. Eine derartige Anordnung ist besonders vorteilhaft verwendbar in Distanzmessern, bei denen das Ergebnis der Phasenmessung von der Intensität des empfangenen Lichtes abhängt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

parallel zur Oberfläche in eine bestimmte Richtung zu Patentansprüche: orientieren. Ein Flüssig-Kristall in solcher Anordnung ist optisch aktiv. Befindet er sich zwischen einem Polari-

1. Elektrooptisches Entfernungsmeßgerät mit sator und einem Analysator, so kann er eine Auslö-Obertragung modulierter Wellen und Ermittlung s schung eines Lichtstrahles bewirken, welche durch das der Entfernung durch Phasenvergleich der ausge- angelegte steuernde Feld wieder aufgehoben werden sendeten Wellen mit den vom Zielobjekt reflektier- kann. Bei einer bekannten Verwendung einer deartigen ten Wellen, mit Mitteln zur Homogenisierung der Lichtsteuerzelle als Element in einer Seiteneinschreib-Modulationsphase des Meßsignales, g e k e π η - matrix zum Einschreiben in einen Hologrammspeicher zeichnet durch eine im Meßstrahlengang an- io ist die stets vorhandene Polarisierung und Abschwägeordnete Flüssigkristall-Lichtsteuerzelle (4) mit zu- chung von unpolarisiertem Licht ohne Nachteil. Würde gehöriger Steuerelektronik (8) zur Steuerung der man die Zelle jedoch zur Steuerung des Meßlichtes bei Stärke und zur Homogenisierung der Modulations- elektrooptischen Distanzmessern verwenden, so würde phase des Meßsignales. dies zu einer untragbaren Reduzierung der Reichweite

2. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1, ge- 15 führen.

kennzeichnet durch einen Empfänger (2,18) zur Er- Bei passiven optischen Entfernungsmessern ist es fer-

zeugung eines zur Menge des Meßlichtes proportio- ner bekannt den Feinkontrast von Bildstrukturen durch

nalen Signales und eine mit diesem Signal betriebe- eine im optischen Strahlengang ortsfest montierte Zelle

ne Regelschaltung (4,5, 8), welche über die Steuer- mit Füssig-Kristallen in Abhängigkeit von einer elektri-

elektronik (8) und die Flüssigkristall-Lichtsteuerzelle 20 sehen Steuerspannung auf zwei definierte Werte einzu-

(4) den Pegel des Meßsignales stabilisiert stellen (z. B. DE-OS 24 07 639). Auf aktive elektroopti-

3. Entfernungsmeßgerät nach Anspruch 1 oder 2, sehe Distanzmesser ist diese Lehre deshalb nicht angekennzeichnet durch einen Temperaturfühler (5), wendbar, weil hier der Bildkontrast des angemessenen der über die Regelschaltung (4,5,8) temperaturab- Zieles gar nicht ausgewertet wird, dessen Einstellung hängige Empfindlichkeitsänderungen der Flüssigkri- 25 also überflüssig oder nachteilig ist
stall-Lichtsteuerzelle (4) zusätzlich kompensiert Zur Homogenisierung der Modulationsphase ist bei

4. Entfernungsmeßgerät nach einem der Ansprü- einer Vorrichtung zur elektrooptischen Distanzmesche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- sung gemäß DE-OS 22 01 463, (Hewlett-Packard Co.) elektronik für die Flüssigkristall-Lichtsteuerzelle (4) eine Stange eines homogenen transparenten Materials einen Oszillator (8) umfaßt dessen Ausgangssignal 30 mit einem Ende entweder an der Quelle des modulierten in seiner Amplitude von der Menge des Meßlichtes Lichtes oder am Lichtdetektor befestigt Eine derartige abhängig ist Stange hat jedoch keine regelbare Abschwächung und

5. Entfernungsmeßgerät nach einem der Ansprü- die Homogenisierung der Modulationsphase ist ebenche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Steuer- falls nicht steuerbar.

elektronik für die Flüssigkristall-Lichtsteuerzelle (4) 35 Schließlich ist z. B. durch das britische Patent

einen Oszillator (8) umfaßt dessen Ausgangssignal 11 67 486 die Verwendung elektrisch gesteuerter Flüs-

in seiner Frequenz von der Temperatur der Steuer- sig-Kristalle für elektrooptische Anzeigeeinrichtungen,

zelle (4) abhängig ist. beispielsweise Fernsehwiedergabe bekannt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

40 gründe, ein elektrooptisches Entfernungsmeßgerät der

eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die Stärke und die Homogenisierung der Modulationsphase des

Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Entfer- Meßsignales in einfacher Weise steuerbar sind,
nungsmeßgerät mit Übertragung modulierter Wellen Erfindungsgemäß wird dies bei einem Entfernungsund Ermittlung der Entfernung durch Phasenvergleich 45 meßgerät der eingangs genannten Art erreicht durch der ausgesendeten Wellen mit den vom Zielobjekt der eine im Meßstrahlengang angeordnete Flüssigkristallreflektierten Wellen, mit Mitteln zur Homogenisierung Lichtsteuerzelle mit zugehöriger Steuerelektronik zur der Modulationsphase des Meßsignales. Steuerung der Stärke und zur Homogenisierung der Ein derartiges Meßgerät ist aus der DE-OS 22 01 463 Modulationsphase des Meßsignales. Die Einrichtung ist bekannt. 50 mit Vorteil aufgebaut mit Mitteln zur Erzeugung eines Bei einem anderen bekannten elektrooptischen Ent- zur Menge des Meßlichtes proportionalen Signales und fernungsmeßgerät sind ein Signalstärke-Meter und eine mit einer mit diesem Signal betriebenen Regelschaltung, Blende vor dem Empfänger vorhanden, so daß ein ge- welche über die Steuerelektronik und die Flüssigkrieigneter Meß-Signalpegel von Hand eingestellt werden stall-Lichtsteuerzelle den Pegel des Meßsignales stabilikann. Eine Automatisierung dieser Einstellung ist zwar 55 siert

möglich, aber wegen der notwendigen Blendensteue- Auch können temperaturempfindliche Mittel vorge-

rung technisch relativ kompliziert. sehen sein, welche über die Regelschaltung temperatur-

Es ist ferner eine Lichtsteuerzelle mit durch ein elek- abhängige Empfindlichkeitsänderungen der Flüssigkri-

trisches oder magnetisches Feld steuerbarem optischem stall-Lichtsteuerzelle zusätzlich kompensieren. Dabei

Drehvermögen bekannt (z. B. Schweizer Patent 60 kann die Zelle über einen Oszillator betrieben werden,

32 261), die einen zwischen zwei Platten angeordneten dessen Ausgangssignal in seiner Amplitude von der

Flüssig-Kristall aufweist. Dabei ist wenigstens eine der Menge des Meßlichtes und in seiner Frequenz von der

Platten lichtdurchlässig; der Flüssig-Kristall weist in be- Temperatur der Steuerzelle abghängig ist.

H zug auf die zu den Platten senkrechte Richtung eine Bekannten elektrooptischen Distanzmessern ist der

H schraubenförmig verwundene Molekülanordnung auf, 65 Nachteil eigen, daß die vorhandene winkelmäßige Inho-

ffj und die Platten üben durch die Struktur ihrer dem Flüs- mogenität der Modulationsphase insbesondere bei

pfi sig-Kristall zugewandten Oberflächen eine Richtkraft Messungen kurzer Distanzen zu Meßfehlern führt. Die-

H auf die Moleküle desselben aus, um die Molekulardipole sen Nachteil vermeidet die erfindungsgemä.ße Einrich-