DE3546210A1 - Laserentfernungsmesser - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Laserentfernungsmesser.
Es sind Laserentfernungsmesser bekannt, z. B. mit Festkörperlasern, bei denen
sich das aktive Medium zwischen, neben oder innerhalb des Anregungsmediums
befindet.
Bei einer derartigen geometrischen Anordnung benötigt der Laser des Laserentfernungsmeßsystems
viel Platz.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Laserentfernungsmesser zu
schaffen, bei dem der benötigte geometrische Raum auf ein Minimum reduziert
werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Laserentfernungsmesser
einen Sendelaser, bei dem das Anregungsmedium vom aktiven Medium
umgeben ist, aufweist und bei dem die Empfangseinheit in Strahlrichtung vor
dem Anregungsmedium angebracht ist.
Der Güteschalter ist direkt an der Relfexionsseite des aktiven Mediums
zwischen Reflexionsspiegel und aktiven Medium integriert.
Die Energieversorgung des Laserentfernungsmessers weist den gleichen Durchmesser
wie der Laserstab selbst auf und ist an der Reflexionsspiegelseite im
Anschluß fluchtend an den Laserstab angebracht.
Die Meßwertverarbeitungseinheit mit Meßwertanzeige weist maximal den gleichen
Durchmesser auf, wie das aktive Medium selbst und ist an der Reflexionsseite
des Lasers in dessen Verlängerung fluchtend angebracht.
Durch diese Maßnahmen wird erreicht, daß der Außendurchmesser des gesamten
Laserentfernungsmessers nur unwesentlich größer wird, als der Durchmesser
des aktiven Mediums, dem Laserstab.
Der Laser arbeitet im Pulsbetrieb, was durch Pumpen mittels Blitzlampe oder
durch Güteschaltung erreicht wird. Bei der Güteschaltung ist z. B. ein
passiver Schalter zwischen aktivem Medium und Reflexionsspiegel angebracht.
Um den Wirkungsgrad zu erhöhen, wird das Anregungsmedium außen selektiv für
einen bestimmtn Wellenlängenbereich verspiegelt. Die Energieversorgungseinheit
befindet sich fluchtend im Anschluß an die Reflexionsspiegelseite des
aktiven Mediums. Eine Meßwertanzeige mit Meßwertauswerteelektronik ist auf
die gleiche Weise wie die Energieversorgungseinheit integriert. Die Anzeige
kann beispielsweise eine Flüssigkristallanzeige sein. Als Empfangseinheit ist
vor der Anregungsenergiequelle ein laserlichtempfindliches Element angebracht,
das den ausgehenden Laserstrahl nicht abschattet.
Die Größe eines solchen Laserentfernungsmessers ist beispielsweise die eines Handschreibgerätes.
Die Größe eines solchen Laserentfernungsmessers ist beispielsweise die eines Handschreibgerätes.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in den extrem
kleinen Abmessungen und dem geringen Gewicht für den kompletten Laserentfernungsmesser.
Dies ist besonders wichtig bei Anwendungen in der Weltraumfahrt,
bei kriminalistischen Aufklärungsarbeiten, beim Einsatz in der freien Natur,
bei Zielfindungsaufgaben, bei Vermessungsarbeiten und dem schnellen unauffälligem
Erkennen von möglichen Gefahren.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Figuren beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessers.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Energieversorgung
und die Auswerteelektronik mit Meßwertanzeige intern im Laserentfernungsmesser
angeordnet sind.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Lasers wie Fig. 1, jedoch mit einem
Grundmodelaser und mit einem Teil der Auswerteelektronik, die sich bei der
Strahldedektionseinheit in Strahlrichtung vor der Strahlauskoppelseite befindet.
Fig. 4 zeigt das aktive Medium mit den Schliffen an den Endflächen für einen
Grundmodelaser.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Laserentfernungsmessers
ist die Energieversorgung und Auswerteelektronik inklusive
Anzeigeeinheit extern angebracht. Diese Systemkomponenten sind in der Fig. 1
nicht dargestellt.
Das Anregungsmedium (2) ist von dem aktiven Medium (1) umgeben, d. h. das
Anregungsmedium (2), hier eine Edelgas-Bogenlampe, befindet sich in einer
Bohrung des zylindrischen Laserstabes. Die polierte Außenwand (3) des aktiven
Mediums (1) ist mit einer elektrisch leitenden und hochreflektierenden
Schicht (7), z. B. Gold oder Silber für die Anregungswellenlänge des aktiven
Mediums (1) versehen. Das Anregungsmedium (2) ist außen mit einer selektiven
dielektrischen Verspiegelung (27) versehen. Diese selektive Verspiegelung
(27) ist nur für die von dem aktiven Medium (1) nutzbare Energie transparent.
Das Zylindermaterial (28) für das Anregungsmedium (2) besteht z. B. aus mit
Samarium dotiertem Glas, wenn als aktives Medium (1) ein Nd-YAG Kristall
benützt wird. Samarium besitzt Fluoreszenzeigenschaften, durch die ein Teil
der nicht verwertbaren Anregungsenergie aufgrund der Absorptionsbanden des
aktiven Mediums (1) in nutzbare Anregungsenergie umgewandelt wird. Durch
diese Maßnahme wird das aktive Medium (1) nur mit nutzbarer Anregungsenergie
versorgt und zusätzlich die vom Anregungsmedium (2) ausgesendete Energie
besser genutzt. Ein Luftspalt (9) ermöglicht eine Konvektionskühlung des
Anregungsmediums (2). Die Reflexionsseite (29) ist mit einer torischen Fläche,
die den Radius r aufweist, versehen. Auf diese Fläche ist auf der
Reflexionsseite (29) ein passiver Güteschalter (5) und eine optimal reflektierende
Verspiegelung als Reflexionsspiegel (6) aufgebracht. An der Auskoppelseite
(30) ist ein elektrisch leitender, teildurchlässiger Spiegel (8)
z. B. aus Gold oder Chrom aufgebracht. Somit ist die Außenverspiegelung (7)
des aktiven Mediums (1) mit dem teildurchlässigen Spiegel (8) elektrisch
verbunden. Am Innendurchmesser (35) des aktiven Mediums (1) ist eine in zwei
Hälften geteilte elektrisch leitende Kontaktklammer (4) angebracht. Diese
Kontaktklammer (4) verbindet die Elektrode (11) des Anregungsmediums (2) mit
der Außenverspiegelung (7) des aktiven Mediums (1). An der Reflexionsseite
(29) wird ein Zylinderteil (25) auf das aktive Medium (1) elektrisch leitend
verbunden aufgesteckt. Dieses Zylinderteil mit einer Bohrung (16) dient als
Verbindung mit einem Kontakt der Energieversorgung. Zentrisch in dem Zylinderteil
(25) ist ein nichtleitendes Keramikteil (13), welches die Form eines
Malteserkreuzes aufweist, angebracht. Im Zentrum des Keramikteils (13) ist
die Kontaktiereinheit (12) für den zweiten Pol der der Energieversorgung
eingebracht. Durch kleine Kontaktfedern (36) wird die Elektrode (10) des
Anregungsmediums (2) kontaktiert. Ein Stift (15) der mit der Kontaktiereinheit
(12) elektrisch leitend verbunden ist, dient als Steckverbindung für den
zweiten Pol der Energieversorgung.
Auf der Auskoppelseite (30) wird ein Halteteil (17) außen auf das aktive
Medium (1) aufgesteckt. Dieses Halteteil beherbergt einen Filter (18) der nur
für die Laserwellenlänge transparent ist. In der Mitte des Filters (18) ist
auf der Innenseite ein rundes lichtempfindliches Bauteil (23) angebracht. Die
aktive Fläche (24) des lichtempfindlichen Bauteils (23) zeigt nach außen. Auf
der Außenseite des Filters (18) ist ein lichtempfindliches Bauteil (19) aufgebracht.
Dieses Bauteil (19) hat eine aktive Fläche (20), die der Auskoppelseite
(30) zugewandt ist. Der Außendurchmesser der aktiven Fläche (20) ist
gerade so groß, wie der Innendurchmesser (35) des aktiven Mediums (1). Somit
wird der Nutzlaserstrahl nur unwesentlich beeinflußt. An diesem lichtempfindlichen
Bauteil (19) ist eine konische Halterung (21) angebracht. Diese
Halterung (21) dient als Aufnahme für eine Optik (22), die für die Laserwellenlänge
optimal auf allen optischen Flächen (26) entspiegelt ist. Sie fokussiert
das vom Meßobjekt reflektierte Licht auf das lichtempfindliche Bauteil
(23). Die elektrischen Verbindungsleitungen zur Meßwertauswerteelektronik
sind als elektrisch leitende und für die Laserwellenlänge transparente
Schichten auf den Filter (18) aufgetragen.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Laserentfernungsmesser eine
unabhängig von externen Elementen arbeitende Einheit darstellt.
Der Laserentfernungsmesser ist mit einer vollisolierten Ummantelung (43)
versehen. Diese Ummantelung hat am Strahlaustrittsende ein für die Laserwellenlänge
transparentes Schutzfenster (48). Die Ummantelung (43) ist zweimal
trennbar. Die erste Trennstelle (44) ist zum einfachen Austausch des Anregungsmediums
(2) vorhanden. Die zweite Trennstelle (45) ist zur Wartung der
Energieaufbereitungseinheit (33) und Auswerteelektronik (35) vorhanden. Auch
kann die Anzeigeeinheit (36) gewartet werden. Eine weitere Öffnung mit
Gewinde (39) ist am hinteren Ende für den Ein/Aus-Schalter (38) vorhanden.
Diese Öffnung ist außerdem zum Wechsel der Energieversorgung (32) nötig. Eine
kleine, runde Öffnung (46) ist im hinteren Teil der Ummantelung (43) vorhanden.
Hinter dieser Öffnung (46) befindet sich der Mikroschalter (42). Bei
Betätigung des Auslösers (37) drückt eine Spitze (47) auf den Mikroschalter
(42) und das Anregungsmedium (2) wird gezündet. Durch die Zündung des Anregungsmediums
(2) wird Energie dem aktiven Medium (1) zugeführt. Bei einer
ganz bestimmten Energiemenge wird der passive Güteschalter (5) transparent
und gibt somit den Reflexionsspiegel (6) frei. Dadurch baut sich lawinenartig
der Laserstrahl auf. Dieser Laserstrahl wird durch den teildurchlässigen
Spiegel (8) ausgekoppelt. Ein verschwindend geringer Teil des ausgesendeten
Laserstahls wird von einem ringförmigen lichtempfindlichen Bauteil (19) empfangen.
Dieses Signal wird der Auswerteelektronik (35) zugeführt und dient
als Triggersignal. Das ausgesendete Laserlicht trifft nun auf das Meßobjekt,
welches vorher durch Zielen mit Hilfe von Kimme (40) und Korn (41), welche am
Auslöser (37) integriert sind, anvisiert wurde. Das reflektierte Laserlicht
wird dann von der Optik (22) auf ein lichtempfindliches Bauteil (23) fokussiert.
Dessen Signal wird wiederum der Auswerteelektronik (35) zugeführt. Aus
der Laufzeit des Laserlichtes zwischen Zielobjekt und Laserentfernungsmesser
wird nun die Entfernung bestimmt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Resonator gefaltet ist. Im
Gegensatz zu Fig. 1 sind bei dieser Ausführung folgende Änderungen vorgenommen.
Das aktive Medium (1) ist außen mit einer dielektrischen selektiven
Verspiegelung (50) versehen. Das aktive Medium (1) ist an den Endflächen (51)
mit Schliffen versehen, die den Strahlengang falten. Diese Endflächen (51)
sind maximal reflektierend für die Laserwellenlänge verspiegelt. Eine Endfläche
(53) ist ebenfalls maximal verspiegelt, jedoch so geschliffen, daß der
resonatorinterne Strahl senkrecht auf diese Endfläche (53) trifft. Diese
Endfläche (53) kann auch zusätzlich sphärisch geformt sein. Die Auskoppelfläche
(52) ist ebenfalls senkrecht zum resonatorinternen Strahl ausgerichtet.
Sie ist mit einer teildurchlässigen Verspiegelung für die Laserwellenlänge
versehen. In Fig. 4 ist räumlich der optische Strahlengang prinzipiell dargestellt.
Die Strahlung tritt nicht parallel zur geometrischen Achse des aktiven
Mediums (1) aus. Der Filter (61), der für die Laserwellenlänge transparent
ist, ist fluchtend zum Strahlengang angebracht. Die Triggerdiode (54)
und die Elektronik (58) sind getrennt vom Filter (61) angebracht. Die Fokussierlinse
(55) und die Halterung (60) sind parallel zum austretenden Strahl
angebracht. Sie sind jedoch etwas versetzt. Die Filtereinheit (56) mit der
Empfangseinheit (57) und der Elektronik (59) sind fluchtend zur Linse (55)
angebracht. Diese Bauelemente behindern den austretenden Laserstrahl nicht.
Eine optisch nicht transparente elektrisch isolierte Abschirmeinheit (62)
trennt das Anregungsmedium (2) und das aktive Medium (1) von der Empfangseinheit
(54-60).
Claims (11)
1. Laserentfernungsmesser mit einem Festkörper als aktives Medium,
gekennzeichnet durch einen Sendelaser, bei dem das Anregungsmedium
vom aktiven Medium umgeben wird und durch eine Empfangseinheit, die
in Strahlrichtung vor dem Anregungsmedium angebracht ist.
2. Laserentfernungsmesser, nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Laser außer dem Anregungsmedium
und dem aktiven Medium keine zusätzlichen Bauteile für die Energieeinkopplung
von dem Anregungsmedium in das aktive Medium vorgesehen
sind.
3. Laserentfernungsmesser nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der das aktive Medium bildende Festkörper
an den Endflächen torusförmige Schliffe aufweist.
4. Laserentfernungsmesser, nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der resonatorinterne Strahlengang des
Lasers gefaltet ist.
5. Laserentfernungsmesser, nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der das aktive Medium des Lasers
bildender Festkörper für die Endflächen und für jede Faltung des
Resonators gesonderte Schliffe aufweist.
6. Laserentfernungsmesser, nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Energieversorgungseinrichtung in
der Verlängerung des aktiven Mediums befindet.
7. Laserentfernungsmeser, nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Meßwertverarbeitungseinheit in
der Verlängerung des aktiven Mediums befindet.
8. Laserentfernungsmesser, nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß eine integrierte Anzeige für das Meßergebnis
vorgesehen ist.
9. Laserentfernungsmesser, nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Laser mit einem ringförmigen Güteschalter
ausgerüstet ist.
10. Laserentfernungsmesser, nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung über eine Batterie
erfolgt.
11. Laserentfernungsmesser, nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung über Solarzellen
erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853546210 DE3546210A1 (de) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Laserentfernungsmesser |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853546210 DE3546210A1 (de) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Laserentfernungsmesser |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3546210A1 true DE3546210A1 (de) | 1987-07-02 |
Family
ID=6289620
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853546210 Withdrawn DE3546210A1 (de) | 1985-12-27 | 1985-12-27 | Laserentfernungsmesser |
Country Status (1)
Country | Link |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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