DE3730548A1

DE3730548A1 - Instrument (test set) for calibration and adjustment of laser rangefinders

Info

Publication number: DE3730548A1
Application number: DE19873730548
Authority: DE
Inventors: Heinrich-Joachim Dr Siebeneck
Original assignee: Krupp Atlas Elektronik GmbH
Current assignee: Atlas Elektronik GmbH
Priority date: 1987-09-11
Filing date: 1987-09-11
Publication date: 1989-03-23

Abstract

A universal, integral instrument is proposed for calibration and adjustment of laser rangefinders, using which all conventional laser rangefinders can be calibrated, checked and adjusted irrespective of the wavelength of their laser and the distances between the outlet pupils of the transmitter and receiver. To this end, in addition to an adjustable autocollimator which emits modulated light, a slanting reflector is provided at whose focus a target mark is arranged. The receiver aperture of the laser rangefinder is illuminated via the slanting reflector. The illumination light is modulated and has the same wavelength as that of the laser of the laser rangefinder. The field of view of the receiver aperture and the laser pulse of the laser transmitter are imaged on a pyrikon. The image of the point source of the autocollimator on the pyrikon is used as a reference mark. The images are stored in the image memory of the pyrikon and are fed to a computer for automatic evaluation.

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zum Vermessen und Justieren von jeweils einen Lasersender und einen Laserempfänger mit wahlweise integriertem Teleskop aufweisenden Laserentfernungsmessern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.The invention relates to a measuring device for measuring and Adjustment of one laser transmitter and one each Laser receiver with optionally integrated telescope having laser rangefinders which in the preamble of Claim 1 defined genus.

Mit solchen der Prüfung und Justierung von Laserentfernungsmessern dienenden Meßgeräten können alle wesentlichen Prüfungen eines Laserentfernungsmessers vorgenommen werden, wie Messung und Justierung der Parallelität der optischen Achsen von Lasersender und Laserempfänger zu einer optischen Referenzachse, z. B. zu der Visierlinie eines im Laserentfernungsmesser integrierten Teleskops oder Fernrohrs oder zu der Normalen einer Referenzspiegelfläche, und Vermessung der Laserstrahldivergenz und des Empfängersehfeldes. Durch weitere integrierte Bauelemente können zudem noch weitere Parameter des Laserentfernungsmessers gemessen werden, wie Ausgangsleistung des Lasersenders und Systemempfindlichkeit (Extinktionswert) des Laserentfernungsmessers, sowie Funktionen überprüft werden, wie Entfernungs- und Doppelechoauswertung.With such testing and adjustment of Laser rangefinders can all essential tests of a laser rangefinder be made, such as measuring and adjusting the Parallelism of the optical axes of the laser transmitter and Laser receiver to an optical reference axis, e.g. B. too the line of sight of an integrated in the laser rangefinder Telescope or telescope or to the normal one Reference mirror surface, and measurement of the Laser beam divergence and the field of view of the receiver. By other integrated components can also do more Laser range finder parameters are measured as Output power of the laser transmitter and system sensitivity (Extinction value) of the laser rangefinder, and Features are checked, such as distance and Dual echo evaluation.

Bei einem bekannten Meßgerät der eingangs genannten Art besteht das Meßgerät aus der eigentlichen Meßeinheit, dem sog. Grundgerät, und einem optischen Adapter, der zwischen der Meßeinheit und der Anbauöffnung für den Laserentfernungsmesser angeordnet ist. Der optische Adapter hat die Aufgabe, Laserentfernungsmesser mit unterschiedlichen Abständen zwischen den Austrittspupillen von Lasersender und Laserempfänger sowie der Referenzachse (z. B. Fernrohr) an die Meßeinheit anzugleichen. Hierzu weist der optische Adapter zwei sog. Z-Spiegel mit entsprechenden Längen auf. Über die Z-Spiegel werden Sender- und Empfängerstrahl sowie die Referenzachse an eine Bündelungsoptik in der Meßeinheit angekoppelt, in deren Brennpunkt die Zielmarke angeordnet ist. Die Zielmarke wird hier von dem Strichkreuz auf der Strichplatte des Autokollimators gebildet. Der mit einer IR-Beleuchtung ausgestattete Autokollimator ist darüber hinaus mit einem Bildwandler und einem Okular ausgerüstet, so daß die Lage der Referenzachse und der Sender- und Empfängerachsen zueinander, sowie die Divergenz des Laserstrahls und das Gesichtsfeld der Empfängerblende bezüglich des Strichkreuzes kontrolliert und korrigiert werden können. Durch Vorratshaltung verschiedener optischer Adapter, die jeweils den unterschiedlichen Abständen der Austrittspupillen verschiedener Laserentfernungsmesser Rechnung tragen, können Laserentfernungsmesser von verschiedenen Fahrzeugtypen mit der gleichen Meßeinheit geprüft werden.In a known measuring device of the type mentioned the measuring device consists of the actual measuring unit, the So-called. Basic device, and an optical adapter that between the measuring unit and the mounting opening for the Laser rangefinder is arranged. The optical adapter has the job of using laser rangefinders different distances between the exit pupils of laser transmitter and laser receiver as well as the reference axis (e.g. telescope) to match the measuring unit. For this the optical adapter has two so-called Z mirrors corresponding lengths. Transmitter and receiver beam as well as the reference axis to one Bundling optics coupled in the measuring unit, in the Focus the target is placed. The target will be here from the crosshair on the reticle of the Autocollimators formed. The one with IR lighting autocollimator is also equipped with a Image converter and an eyepiece equipped so that the location the reference axis and the transmitter and receiver axes to each other, as well as the divergence of the laser beam and that Field of view of the receiver aperture with respect to the crosshairs can be checked and corrected. By Stock of various optical adapters, each the different distances between the exit pupils various laser range finders can take into account Laser rangefinder of different vehicle types with the same measuring unit.

Die Zweiteiligkeit des bekannten Meßgerätes, die durch die geforderte Austauschbarkeit des optischen Adapters bedingt ist, impliziert bereits einen Grundjustierfehler, der die Prüfgenauigkeit beeinträchtigt.The two-part nature of the known measuring device, which is caused by the required interchangeability of the optical adapter is already implies a basic adjustment error that the Test accuracy impaired.

Das bekannte Meßgerät erlaubt nur eine vergleichende Prüfung der Funktionen und der Achsenparallelität durch den Prüfenden, nicht aber eine objektive Messung der Einzelparameter in einem automatisch ablaufenden Meßzyklus. The known measuring device only allows a comparative test of functions and axis parallelism by the Examiners, but not an objective measurement of the Individual parameters in an automatically running measuring cycle.

Durch die in Meßeinheit vorhandenen Refraktionsoptiken, z. B. der angesprochenen Bündelungsoptik, ist das bekannte Meßgerät nur für solche Laserentfernungsmesser geeignet, die den gleichen Sendertyp enthalten, also einen Laser der gleichen Wellenlänge. Da heute aber bereits in Laserentfernungsmessern unterschiedliche Laser verwendet werden, z. B. Nd-YAG-Laser (Neodynium-Yttrium-Aluminium-Granat) mit der Wellenlänge g = 1,06 µm oder CO₂-Laser mit der Wellenlänge λ = 10,6 µm, müßte für jeden Lasertyp ein gesondertes Meßgerät konzipiert werden. Bei der Vielzahl der Paarungsmöglichkeiten von unterschiedlichen Wellenlängen und unterschiedlichen Abständen der Austrittspupillen müßte eine recht große Anzahl von optischen Adaptern und einzelnen Meßeinheiten zur Verfügung stehen, um alle im Verkehr befindlichen Laserentfernungsmesser prüfen zu können.Due to the existing refractive optics in measuring unit, e.g. B. the mentioned focusing optics, the known measuring device is only suitable for those laser range finders that contain the same type of transmitter, ie a laser of the same wavelength. However, since different lasers are already used in laser rangefinders today, e.g. B. Nd-YAG laser (neodynium-yttrium aluminum garnet) with the wavelength g = 1.06 µm or CO ₂ laser with the wavelength λ = 10.6 µm, a separate measuring device would have to be designed for each laser type. Given the large number of possible pairings of different wavelengths and different distances between the exit pupils, a very large number of optical adapters and individual measuring units would have to be available in order to be able to check all laser range finders in circulation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das universell zur Prüfung von nahezu allen gebräuchlichen Laserentfernungsmessern geeignet ist, unabhängig von dem Lasertyp ihres Lasersenders und unterschiedlichen Abständen der Austrittspupillen von Sender, Empfänger und der Referenzachse. Das Meßgerät soll zur Vermeidung von Grundjustierfehlern einteilig sein, so daß die einzelnen Baueinheiten in fester, einmal justierter Zuordnung zueinander stehen. Die Prüfung der Parameter und Funktionen der Laserentfernungsmesser soll durch objektive, beliebig wiederholbare Messung erfolgen und automatisiert werden können.The invention has for its object a measuring device to create the kind mentioned above, which is universal for Testing of almost all common Laser rangefinders is suitable regardless of that Laser type of your laser transmitter and different distances the exit pupils of the transmitter, receiver and the Reference axis. The measuring device is intended to avoid Basic adjustment errors be in one piece, so that the individual Units in a fixed, once-adjusted assignment to stand by each other. Checking the parameters and functions The laser rangefinder is designed to be objective, arbitrary repeatable measurements are made and automated can.

Die Aufgabe ist bei einem Meßgerät zum Vermessen und Justieren von Laserentfernungsmessern der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst. The task is with a measuring device to measure and Adjustment of laser range finders in the preamble of Claim 1 defined genus according to the invention by the Features solved in the characterizing part of claim 1.

Mit dem erfindungsgemäßen Meßgerät können alle Laserentfernungsmesser unabhängig von der Wellenlänge ihrer Lasersender vermessen, kontrolliert und korrigiert werden. Die Wellenlänge des zur Beleuchtung der Empfängerblende in den optischen Strahlengang zwischen Anbauöffnung und Zielmarke einkoppelbaren Lichtes muß lediglich entsprechend des an die Anbauöffnung jeweils angesetzten Laserentfernungsmessers gewählt werden. Gebräuchliche Lasersender für Laserentfernungsmesser haben derzeit Wellenlängen von λ = 1,06 µm, 1,54 µm und 10,6 µm, so daß man bei dem erfindungsgemäßen Meßgerät mit insgesamt drei Lichtquellen auskommt. Bei allen diesen Wellenlängen ist durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Bündelungsoptik als Hohlspiegel, vorzugsweise als kurzgefalteter Off-Axis-Spiegelkollimator mit beispielsweise einer Brennweite von 2 m, eine exakte Fokussierung von Laser- und Empfangsstrahl auf der Zielmarke gewährleistet. Dadurch, daß die Spiegelfläche des Off-Axis-Spiegelkollimators, auch Schiefspiegler genannt, den lichten Querschnitt der Anbauöffnung überdeckt, haben die Abstände zwischen den Austrittspupillen von Sender und Empfänger sowie der Referenzachse des Laserempfängers keinerlei Bedeutung mehr. Die Anbauöffnung ist selbstverständlich so groß zu wählen, daß auch bei Anbau eines Laserentfernungsmessers mit maximalen Abständen zwischen den Austrittspupillen von Sender, Empfänger und Referenzachse diese Austrittspupillen von der Anbauöffnung überdeckt werden. Damit entfallen auch jegliche Adapter. Alle Baugruppen des Meßgerätes bleiben bei allen Messungen zueinander in fester räumlicher Zuordnung, die bei der Herstellung des Meßgerätes hochgenau justiert wird. Justiergrundfehler sind damit ausgeschlossen.With the measuring device according to the invention, all laser range finders can be measured, checked and corrected independently of the wavelength of their laser transmitter. The wavelength of the light which can be coupled into the optical beam path between the mounting opening and the target for illuminating the receiver aperture only has to be selected in accordance with the laser range finder attached to the mounting opening. Current laser transmitters for laser rangefinders currently have wavelengths of λ = 1.06 µm, 1.54 µm and 10.6 µm, so that a total of three light sources can be used in the measuring device according to the invention. At all these wavelengths, the inventive design of the focusing optics as a concave mirror, preferably as a short-folded off-axis mirror collimator with, for example, a focal length of 2 m, ensures exact focusing of the laser and reception beam on the target. The fact that the mirror surface of the off-axis mirror collimator, also called Schiefspiegler, covers the clear cross section of the mounting opening means that the distances between the exit pupils of the transmitter and receiver and the reference axis of the laser receiver are no longer important. The mounting opening should of course be chosen so large that even when mounting a laser rangefinder with maximum distances between the exit pupils of the transmitter, receiver and reference axis, these exit pupils are covered by the mounting opening. This also eliminates any adapters. All components of the measuring device remain in a fixed spatial allocation to one another during all measurements, which is adjusted with high precision during the manufacture of the measuring device. Basic adjustment errors are therefore excluded.

Mit dem zur Beleuchtung der Empfängerblende wahlweise einkoppelbaren Licht mit einer der Wellenlänge des angebauten Laserentfernungsmessers entsprechenden Wellenlänge läßt sich nicht nur die Parallelität der Empfängerachse zur Referenzachse und das Gesichtsfeld der Empfängerblende messen, überprüfen und justieren, sondern auch - in Verbindung mit einem lichtempfindlichen Detektor gemäß der Ausführungsform der Erfindung in Anspruch 11 - die Meßgenauigkeit und die Tiefenauflösung des Laserentfernungsmessers, sowie dessen Empfindlichkeit (Extinktionswert) feststellen. Unter Extinktionswert wird ein bestimmter Dämpfungswert in dB verstanden, bei dem noch eine gewisse Entdeckungswahrscheinlichkeit (z. B. 50%) erzielt wird. Der Bilddetektor mit Bildspeicher, der vorzugsweise durch ein Pyrikon realisiert wird, ermöglicht schließlich die automatische Vermessung aller Parameter, also sowohl der Parallelität aller Achsen als auch die Sendestrahldivergenz und das Gesichtsfeld der Empfängerblende, sowie die nachfolgende automatische Auswertung durch einen Rechner. Die subjektive Beurteilung durch den Bediener entfällt. Dieser hat lediglich für die Grundjustierung des angebauten Laserentfernungsmessers und für evtl. vorzunehmende Korrekturjustierungen zu sorgen.With the option of illuminating the receiver cover coupling light with a wavelength of attached laser rangefinder Not only can the parallelism of the wavelength Receiver axis to the reference axis and the field of view of the Measure, check and adjust the receiver aperture, but also - in connection with a light-sensitive detector according to the embodiment of the invention in claim 11 - the Measuring accuracy and the depth resolution of the Laser rangefinder, and its sensitivity Determine (absorbance value). Under absorbance value understood a certain attenuation value in dB at which still a certain probability of discovery (e.g. 50%) is achieved. The image detector with image memory, the is preferably realized by a pyricon finally the automatic measurement of all parameters, So both the parallelism of all axes as well Broadcast beam divergence and the visual field of the Receiver aperture, as well as the subsequent automatic Evaluation by a computer. The subjective assessment by the operator. This has only for the Basic adjustment of the attached laser rangefinder and to make any necessary adjustments.

Der gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehene, vorstehend angesprochene lichtempfindliche, vorzugsweise pyroelektrische Detektor erlaubt zusätzlich die Messung von Laserpulsenergie, Pulsbreite und Pulsspitzenleistung des Lasersenders.According to a further embodiment of the invention provided photosensitive, preferably pyroelectric detector additionally allows the Measurement of laser pulse energy, pulse width and Pulse peak power of the laser transmitter.

Das Vorsehen mindestens eines Reflexionsspiegels im optischen Strahlengang zwischen Anbauöffnung und Zielmarke gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung nach Anspruch 13 ermöglicht kurze Baulängen des Meßgerätes.The provision of at least one reflection mirror in the optical beam path between mounting opening and target according to a further embodiment of the invention Claim 13 enables short lengths of the measuring device.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachfolgend näher beschrieben. Dabei zeigt die Zeichnung eine schematische Darstellung des Aufbaus eines Meßgerätes zum Vermessen und Justieren von Laserentfernungsmessern mit Wellenlängen von 1,06 µm, 1,54 µm und 10,6 µm.The invention is based on one in the drawing illustrated embodiment below described. The drawing shows a schematic Representation of the structure of a measuring device for measuring and Adjustment of laser range finders with wavelengths of 1.06 µm, 1.54 µm and 10.6 µm.

Das in der Zeichnung mit seinen Baugruppen schematisch dargestellte Meßgerät ist in einem Gehäuse 10 untergebracht, das eine Anbauöffnung 11 zum Ansetzen des jeweils zu prüfenden Laserentfernungsmessers 12 aufweist. Dabei ist der optische Teil des Meßgerätes hermetisch abgedichtet, stickstoffgefüllt und mit Trockenpatronen versehen.The measuring device shown schematically in the drawing with its assemblies is accommodated in a housing 10 which has a mounting opening 11 for attaching the laser rangefinder 12 to be tested in each case. The optical part of the measuring device is hermetically sealed, nitrogen-filled and provided with drying cartridges.

Der an sich bekannte Laserentfernungsmesser 12 weist in bekannter Weise einen Lasersender 13 und einen Laserempfänger 14 auf. Im Laserempfänger 14 kann noch ein Fernrohr (Teleskop) integriert sein. Die optischen Achsen von Lasersender 13 und Laserempfänger 14 sind parallel zueinander ausgerichtet und parallel zu einer Referenzachse, die im Falle des integrierten Fernrohrs von der Visierlinie des Fernrohrs gebildet wird.The known laser rangefinder 12 has a laser transmitter 13 and a laser receiver 14 in a known manner. A telescope (telescope) can also be integrated in the laser receiver 14 . The optical axes of laser transmitter 13 and laser receiver 14 are aligned parallel to one another and parallel to a reference axis, which in the case of the integrated telescope is formed by the line of sight of the telescope.

Im Meßgerät ist ein optischer Strahlengang 16 vorgesehen, der sich von der Anbauöffnung 11 für den Laserentfernungsmesser 12 über eine die Anbauöffnung 11 überdeckende Abschlußscheibe 15 bis hin zu einer beleuchteten Zielmarke 17 erstreckt. In dem optischen Strahlengang 16 ist in bekannter Weise eine Bündelungsoptik 18 angeordnet, welche die Anbauöffnung 11 bzw. die dort befindlichen Austrittspupillen von Lasersender 13 und Laserempfänger 14 mit Teleskop in ihrem Brennpunkt abbildet. In diesem Brennpunkt befindet sich die beleuchtete Zielmarke 17. Bei dem hier beschriebenen Meßgerät ist die Bündelungsoptik 18 als sog. Schiefspiegler 19 ausgebildet. Hier wird als Schiefspiegler 19 ein kurzgefalteter Off-Axis-Spiegelkollimator mit einer Brennweite von ca. 2 m verwendet. Zur Verkürzung der Baulänge des Gehäuses 10 bei vorgegebener Länge des optischen Strahlengangs 16 ist zwischen dem Schiefspiegler 19 und seinem Fokuspunkt am Ort der Zielmarke 17 noch ein Reflexionsspiegel 20 angeordnet.In the measuring device, an optical beam path 16 is provided extending from the mounting opening 11 via the mounting opening 11 for covering the laser rangefinder 12 the closure plate 15 to an illuminated reticle 17th A bundling optical system 18 is arranged in the optical beam path 16 in a known manner and depicts the focal point of the mounting opening 11 or the exit pupils of the laser transmitter 13 and the laser receiver 14 located there with a telescope. The illuminated target 17 is located in this focal point. In the measuring device described here, the focusing optics 18 are designed as so-called skewers 19 . Here, a short-folded off-axis mirror collimator with a focal length of approx. 2 m is used as the skew mirror 19 . In order to shorten the overall length of the housing 10 for a given length of the optical beam path 16 , a reflection mirror 20 is also arranged between the oblique mirror 19 and its focal point at the location of the target mark 17 .

Das Meßgerät weist ferner einen justierbaren Autokollimator 21 auf, dessen Punktlichtquelle 22 moduliertes Licht aussendet. Dieses Licht wird über einen zwischen der Abschlußscheibe 15 und dem Schiefspiegler 19 angeordneten ersten Strahlteiler 23 in den optischen Strahlengang 16 eingekoppelt. Ein zweiter Strahlteiler 24 kann in den optischen Strahlengang 16 eingeschwenkt werden, und zwar an einer Stelle zwischen dem Reflexionsspiegel 20 und der Zielmarke 17. Mit diesem zweiten Strahlteiler 24 wird in den optischen Strahlengang 16 moduliertes Licht zum Beleuchten der Empfängerblende des Laserempfängers 14 eingekoppelt. Die Wellenlänge des eingekoppelten Lichtes entspricht der Wellenlänge des Lasersenders 13. Zur Auswahl stehen drei Lichtquellen zur Verfügung, und zwar eine Laserdiode 25 mit der Wellenlänge 1,06 µm, eine Laserdiode 26 mit der Wellenlänge 1,54 µm und ein CO₂-Laser 27 mit einer Wellenlänge von 10,6 µm und einem vorgeschalteten elektro-optischen Shutter 28. Diese drei Lichtquellen 25 bis 27 können wahlweise eingeschaltet werden, wobei das von ihnen abgestrahlte Licht über eine nicht weiter dargestellte Umlenkoptik auf den in den optischen Strahlengang 16 eingeschwenkten zweiten Strahlteiler 24 projiziert wird. Zwischen den Lichtquellen 25 bis 27 und dem zweiten Strahlteiler 24 können noch verschiedene Dämpfungsfilter 29 eingeschoben werden.The measuring device also has an adjustable autocollimator 21 , the point light source 22 of which emits modulated light. This light is coupled into the optical beam path 16 via a first beam splitter 23 arranged between the cover plate 15 and the oblique mirror 19 . A second beam splitter 24 can be pivoted into the optical beam path 16 , specifically at a point between the reflection mirror 20 and the target mark 17 . With this second beam splitter 24 , modulated light is coupled into the optical beam path 16 to illuminate the receiver aperture of the laser receiver 14 . The wavelength of the injected light corresponds to the wavelength of the laser transmitter 13 . There are three light sources to choose from, namely a laser diode 25 with a wavelength of 1.06 µm, a laser diode 26 with a wavelength of 1.54 µm and a CO ₂ laser 27 with a wavelength of 10.6 µm and an upstream electro -optical shutter 28 . These three light sources 25 to 27 can optionally be switched on, the light emitted by them being projected onto the second beam splitter 24 pivoted into the optical beam path 16 via deflection optics (not shown). Various damping filters 29 can also be inserted between the light sources 25 to 27 and the second beam splitter 24 .

Zwischen dem zweiten Strahlteiler 24 und der Zielmarke 17 kann in den optischen Strahlengang 16 eine erste Umlenkeinrichtung 30 eingeschwenkt werden, welche ein Pyrikon 31 mit nachgeschaltetem Bildspeicher 32 an den optischen Strahlengang 16 ankoppelt. Die erste Umlenkeinrichtung 30 wird vorzugsweise als im optischen Strahlengang 16 feststehend angeordneter Strahlteiler ausgebildet. Ein Dämpfungsfilter 33 ist zwischen Strahlteiler 30 und der pyroelektrischen Matrix des Pyrikons 31 einschwenkbar. Zur Anpassung des Strahlengangs bei Verwendung von verschiedenen Lichtquellen 25 bis 27 ist dem Pyrikon 31 noch eine austauschbare Koppeloptik 34 für die drei Wellenlängen 1,06 µm, 1,54 µm und 10,6 µm vorgeschaltet. Auf dem an sich bekannten Pyrikon 31, das im Prinzip eine Fernsehröhre für IR-Licht ist, werden über die erste Umlenkeinrichtung 30 sukzessive die Punktquelle 22 des Autokollimators 21, das Gesichtsfeld der von einer der Lichtquellen 25 bis 27 beleuchteten Empfängerblende des Laserempfängers 14 und der von dem Lasersender 13 ausgesandte Laserpuls abgebildet. Ihre Lage auf der pyroelektrischen Matrix ist ein Maß für die Parallelität der Achsen von Sender, Empfänger und der Visierlinie. Die Größe ihrer Abbildung ist ein Maß für die Divergenz des Laserpulses bzw. für die Größe des Gesichtsfeldes der Empfängerblende. Die einzelnen Abbildungen werden im Bildspeicher 32 gespeichert und können einem Rechner zur automatischen Auswertung zugeführt werden. Da die pyroelektrische Matrix des Pyrikons 31 nur sensitiv gegenüber Lichtänderungen ist, ist sowohl das Licht der Punktquelle 22 des Autokollimators 21 als auch der Lichtquellen 25 bis 27 moduliert.Between the second beam splitter 24 and the target 17 , a first deflection device 30 can be pivoted into the optical beam path 16 , which couples a pyricon 31 with a downstream image memory 32 to the optical beam path 16 . The first deflection device 30 is preferably designed as a beam splitter arranged fixed in the optical beam path 16 . A damping filter 33 can be pivoted between the beam splitter 30 and the pyroelectric matrix of the pyricon 31 . To adapt the beam path when using different light sources 25 to 27 , the pyricon 31 is preceded by an exchangeable coupling optics 34 for the three wavelengths 1.06 μm, 1.54 μm and 10.6 μm. In the known Pyrikon 31, which is essentially a television tube for IR light, are over the first deflection device 30 successively the point source 22 of the autocollimator 21, the field of view 25 to 27 illuminated by one of the light sources receiver aperture of the laser receiver 14 and the laser pulse emitted by the laser transmitter 13 . Their position on the pyroelectric matrix is a measure of the parallelism of the axes of the transmitter, receiver and the line of sight. The size of your image is a measure of the divergence of the laser pulse or the size of the field of view of the receiver aperture. The individual images are stored in the image memory 32 and can be fed to a computer for automatic evaluation. Since the pyroelectric matrix of the pyricon 31 is only sensitive to changes in light, both the light from the point source 22 of the autocollimator 21 and from the light sources 25 to 27 is modulated.

Zwischen dem zweiten Strahlteiler 24 und der ersten Umlenkeinrichtung 30 kann in den optischen Strahlengang 16 noch eine zweite Umlenkeinrichtung 35 eingeschwenkt werden, welche einen pyroelektrischen Detektor 36 an den optischen Strahlengang 16 ankoppelt. Der ebenso wie das Pyrikon 31 nach dem pyroelektrischen Prinzip arbeitende Detektor 36 mißt eine Wärmemenge, die proportional der Leistung oder der Energie (je nach Justierung) des auf ihn auftreffenden Laserlichtes ist und gibt an seinem Ausgang ein entsprechendes elektrisches Digitalsignal aus. Mit diesem Detektor 36 kann die Pulsenergie, die Pulsbreite und die Pulsspitzenleistung des Laserpulses gemessen werden. Die zweite Umlenkeinrichtung 35 ist hier als Streuscheibe ausgebildet. Anstelle der Streuscheibe kann auch ein Strahlteiler verwendet werden. In diesem Fall ist dann zwischen dem Strahlteiler und dem pyroelektrischen Detektor 36 ein Dämpfungsfilter 37 vorzusehen, das in der Zeichnung strichliniert dargestellt ist.Between the second beam splitter 24 and the first deflection device 30 , a second deflection device 35 can be pivoted into the optical beam path 16 , which couples a pyroelectric detector 36 to the optical beam path 16 . The detector 36, which operates according to the pyroelectric principle, just like the pyricon 31, measures a quantity of heat which is proportional to the power or the energy (depending on the adjustment) of the laser light impinging on it and outputs a corresponding electrical digital signal at its output. The pulse energy, the pulse width and the pulse peak power of the laser pulse can be measured with this detector 36 . The second deflection device 35 is designed here as a diffuser. A beam splitter can also be used instead of the diffuser. In this case, an attenuation filter 37 is to be provided between the beam splitter and the pyroelectric detector 36 , which is shown in broken lines in the drawing.

Der pyroelektrische Detektor 36 wird noch weiter zur Messung der Meßgenauigkeit, der Tiefenauslösung und der Empfindlichkeit des Laserentfernungsmessers 12 herangezogen. Hierzu ist das Ausgangssignal des pyroelektrischen Detektors 36 an ein elektrisches Verzögerungsglied 38 gelegt, dessen Ausgangssignal als Startsignal zum impulsartigen Einschalten einer der auswählbaren Lichtquellen 25 bis 27 verwendet wird. Die Verzögerungszeit des Verzögerungsgliedes 38 ist wählbar und wird so eingestellt, daß sie der Laufzeit eines eine vorgegebene Entfernung (beispielsweise 500 und 520 m) durchlaufenden Laserpulses des Lasersenders 13 entspricht.The pyroelectric detector 36 is used even further to measure the measuring accuracy, the depth trigger and the sensitivity of the laser range finder 12 . For this purpose, the output signal of the pyroelectric detector 36 is applied to an electrical delay element 38 , the output signal of which is used as a start signal for the pulsed switching on of one of the selectable light sources 25 to 27 . The delay time of the delay element 38 can be selected and is set so that it corresponds to the transit time of a laser pulse of the laser transmitter 13 which runs a predetermined distance (for example 500 and 520 m).

Mit dem vorstehend beschriebenen Meßgerät sind folgende Vermessungen bzw. Prüfungen möglich:With the measuring device described above, the following are Measurements or tests possible:

1. Parallelism of the reference axis and transmitter axis of the laser range finder 12 attached to the mounting opening
2. Parallelism of reference axis and reception axis of the laser range finder 12
3. Broadcast beam divergence
4. Pulse energy
5. Pulse width
6. Pulse peak power
7. Measuring accuracy of distance measurement
8. Sensitivity (extinction value) of the Laser rangefinder.

Bei Laserentfernungsmessern 12 mit im Laserempfänger 14 integriertem Teleskop wird die Referenzachse von der Visierlinie des Teleskops gebildet. Bei Laserentfernungsmessern 12 ohne Teleskop wird die Referenzachse von der Normalen eines Referenzspiegels 39 gebildet, der an der Anbauöffnung 11 unter Freigabe der Empfängerblende des Laserempfängers 14 angesetzt wird.In the case of laser range finders 12 with a telescope integrated in the laser receiver 14 , the reference axis is formed by the line of sight of the telescope. In the case of laser range finders 12 without a telescope, the reference axis is formed by the normal of a reference mirror 39 , which is attached to the mounting opening 11 with the receiver aperture of the laser receiver 14 released .

Vor der Durchführung der vorgenannten Vermessungen bzw. Prüfungen ist eine Grundjustierung vorzunehmen. Hierzu werden der zweite Strahlteiler 24, die zweite Umlenkeinrichtung 35 und die erste Umlenkeinrichtung 30, falls diese nicht als Strahlteiler, sondern als Streuscheibe ausgebildet ist, aus dem optischen Strahlengang 16 ausgeschwenkt. Bei Laserentfernungsmessern 12 mit Teleskop wird die Visierlinie des Teleskops auf die Zielmarke 17 ausgerichtet und der Autokollimator 21 so justiert, daß die Punktquelle 22 in der Zielmarke 17 abgebildet ist. Bei Laserentfernungsmessern 12 ohne Teleskop wird der erste Strahlteiler 23 um 90° in seine strichpunktiert dargestellte Lage geschwenkt. Der strichliniert dargestellte Referenzspiegel 39 wird in die Anbauöffnung 11 eingeschoben, wobei die Austrittspupillen von Lasersender 13 und Laserempfänger 14 frei bleiben. Die Punktquelle 22 des Autokollimators 21 wird nunmehr auf den Referenzspiegel 39 projiziert, dort reflektiert und über den Schiefspiegler 19 und den Reflexionsspiegel 20 in der Ebene der Zielmarke 17 abgebildet. Zielmarke 17 und Abbildung der Punktquelle 22 werden durch das Okular 40 des Autokollimators 21 hindurch beobachtet. Der Autokollimator 21 wird nunmehr so justiert, daß die Punktquelle 22 unmittelbar in der Zielmarke 17 abgebildet wird. Danach wird der erste Strahlteiler 23 wieder in seine in der Zeichnung ausgezogen dargestellte Grundstellung zurückgeschwenkt. Falls der Referenzspiegel 39 so groß bemessen ist, daß die Austrittspupillen von Lasersender 13 und Laserempfänger 14 abgedeckt werden, ist der Referenzspiegel 39 wieder von der Anbauöffnung 11 zu entfernen. Ansonsten kann er an der Anbauöffnung 11 belassen werden.A basic adjustment must be carried out before carrying out the aforementioned measurements or tests. For this purpose, the second beam splitter 24 , the second deflection device 35 and the first deflection device 30 , if this is not designed as a beam splitter but as a diffusing screen, are pivoted out of the optical beam path 16 . In the case of laser rangefinders 12 with a telescope, the line of sight of the telescope is aligned with the target mark 17 and the autocollimator 21 is adjusted so that the point source 22 is shown in the target mark 17 . In the case of laser range finders 12 without a telescope, the first beam splitter 23 is pivoted through 90 ° into its position shown in broken lines. The reference mirror 39 , shown in broken lines, is inserted into the mounting opening 11 , the exit pupils of the laser transmitter 13 and laser receiver 14 remaining free. The point source 22 of the autocollimator 21 is now projected onto the reference mirror 39 , reflected there and imaged in the plane of the target mark 17 via the oblique mirror 19 and the reflection mirror 20 . Target mark 17 and image of point source 22 are observed through eyepiece 40 of autocollimator 21 . The autocollimator 21 is now adjusted so that the point source 22 is imaged directly in the target 17 . Thereafter, the first beam splitter 23 is pivoted back into its basic position shown in solid lines in the drawing. If the reference mirror 39 is dimensioned so large that the exit pupils are covered by the laser transmitter 13 and the laser receiver 14 , the reference mirror 39 must be removed again from the mounting opening 11 . Otherwise, it can be left at the mounting opening 11 .

Die vorstehend aufgeführten Meß- und Prüfvorgänge laufen nunmehr wie folgt ab:The measurement and test procedures listed above are running now as follows:

1. To measure the parallelism of the transmitter axis and reference axis (line of sight of the telescope or telescope or normal of the reference mirror 39 ), the deflection device 30 , insofar as it had to be swung out of the optical beam path 16 during the basic adjustment, is pivoted back into the optical beam path 16 . The point source 22 of the autocollimator 21 is now imaged on the pyricon 31 and represents the position of the reference axis. The image is stored in the image memory 32 . The damping filter 33 is now pivoted in to protect the pyricon 31 . The laser transmitter 13 is triggered. The laser pulse is imaged on the pyricon 31 and the image is stored in the image memory 32 . Its deposition from the image of the point source 22 on the pyricon 31 is a measure of the parallelism of the transmitter axis and the reference axis.
2. To measure the parallelism of the receiver axis and reference axis, the second beam splitter 24 is pivoted into the optical beam path 16 and assumes its position shown in solid lines in the drawing. One of the light sources 25 to 27 , the wavelength of which corresponds to that of the laser range finder 12 to be tested, is switched on. The modulated laser light emitted by the light source 25 to 27 illuminates the receiver aperture of the laser receiver 14 via the beam splitter 24 , the reflection mirror 20 and the oblique mirror 19 . Thereby, the visual field of the receiver covers shielding the Schiefspiegler 19, the reflection mirror 20 and displayed in the optical beam path 16 continues to be swung-in first deflecting means 30 on the Pyrikon 31st The position of the image is stored in the image memory 32 and fed to a computer for evaluation. The storage of the image of the receiver aperture from that of the point source 22 on the pyricon 31 is a measure of the parallelism of the reference axis and the receiver axis.
3. To determine the transmitted beam divergence, the profile of the imaging of the laser pulse on the pyricon 31 is evaluated.
4. For the determination of pulse energy, pulse width and pulse peak power, as well as to determine the measurement accuracy, low resolution and sensitivity of laser range finder 12, the second deflection device is pivoted into the optical path 16 35th The pulse energy and the pulse peak power of the laser pulse impinging on the detector 36 are determined by means of the pyroelectric detector 36 . Since the pyroelectric detector 36 only detects changes in light, the rising and falling edge of the laser pulse emitted by the laser transmitter 13 can be detected and the pulse width can thus be determined.

Zur Bestimmung der Meßgenauigkeit des Laserentfernungsmessers wird in dem elektrischen Verzögerungsglied 38 eine Verzögerungszeit eingestellt, die der Laufzeit des Laserpulses für eine bestimmte Entfernung, beispielsweise 500 m, entspricht. Die Anstiegsflanke des vom Lasersender 13 anschließend ausgesendeten Laserpulses wird von dem pyroelektrischen Detektor 36 detektiert und an das Verzögerungsglied 38 gemeldet. Nach der eingestellten Verzögerungszeit gibt das Verzögerungsglied 38 ein Einschaltsignal an die ausgewählte Lichtquelle 25, 26 oder 27, die daraufhin einen Lichtpuls aussendet. Dieser Lichtpuls wird vom Laserempfänger 14 empfangen und der Zeitpunkt vom Aussenden des Laserpulses bis zum Eintreffen des Lichtpulses von dem Laserentfernungsmesser 12 als Entfernungswert ausgegeben. Ein Vergleich mit der vorgegebenen Entfernung zeigt die Meßgenauigkeit des Laserentfernungsmessers 12. Zur Tiefenauflösung wird eine zweite Verzögerungszeit im Verzögerungsglied 38 eingestellt, die z. B. der Laufzeit des Laserpulses über eine Entfernung von 520 m entspricht. Dann wird in gleicher Weise verfahren wie vorstehend beschrieben.To determine the measuring accuracy of the laser range finder, a delay time is set in the electrical delay element 38 , which corresponds to the transit time of the laser pulse for a certain distance, for example 500 m. The rising edge of the laser pulse subsequently emitted by the laser transmitter 13 is detected by the pyroelectric detector 36 and reported to the delay element 38 . After the set delay time, the delay element 38 sends a switch-on signal to the selected light source 25 , 26 or 27 , which then emits a light pulse. This light pulse is received by the laser receiver 14 and the time from the transmission of the laser pulse to the arrival of the light pulse is output by the laser range finder 12 as a distance value. A comparison with the specified distance shows the measuring accuracy of the laser range finder 12 . For depth resolution, a second delay time is set in the delay element 38 , the z. B. corresponds to the transit time of the laser pulse over a distance of 520 m. Then the procedure is as described above.

Zur Messung der Systemempfindlichkeit wird vor die ausgewählten Lichtquelle 25 oder 26 oder 27 ein Dämpfungsfilter 29 mit einem vorgegebenen Dämpfungswert geschwenkt. Ansonsten wird der Meßvorgang durchgeführt wie vorstehend beschrieben. Es wird das Verhältnis der Anzahl der vom Lasersender 13 ausgesandten Laserimpulse zu der Anzahl der vom Laserempfänger 14 unter Verwendung des pyroelektrischen Detektors 36, des Verzögerungsgliedes 38 und einer der Lichtquellen 25 oder 26 oder 27 im Laserempfänger 14 empfangenen Laserpulse gebildet. Dieses Verhältnis ist ein Maß für die Empfindlichkeit des Laserentfernungsmessers.To measure the system sensitivity, a damping filter 29 with a predetermined damping value is pivoted in front of the selected light source 25 or 26 or 27 . Otherwise, the measuring process is carried out as described above. The ratio of the number of laser pulses emitted by the laser transmitter 13 to the number of laser pulses received by the laser receiver 14 using the pyroelectric detector 36 , the delay element 38 and one of the light sources 25 or 26 or 27 in the laser receiver 14 is formed. This ratio is a measure of the sensitivity of the laser rangefinder.

Die Drehbarkeit des zweiten Strahlteilers 24 in seine in der Zeichnung strichpunktiert angedeutete Stellung dient dem Eigentest des Meßgerätes.The rotatability of the second beam splitter 24 in its position indicated by dash-dotted lines in the drawing serves for the self-test of the measuring device.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So kann anstelle des kontinuierliches Laserlicht aussendenden Lasersenders 27 mit vorgeschaltetem elektro-optischen Shutter 29 auch ein gepulster Laser gleicher Wellenlänge verwendet werden. Die Laserdioden 25, 26 können auch durch LED′s ersetzt werden. Anstelle des Pyrikons 31 kann ein beliebiger breitbandiger Bilddetektor (z. B. Fernsehröhre) mit einer in Bildpunkten aufgelösten Detektionsfläche (Matrix) verwendet werden. Der pyroelektrische Detektor 36 kann dann ein beliebiger lichtempfindlicher Detektor sein. In diesem Fall können die Punktquelle 22 des Autokollimators 21 und die Lichtquellen 25 bis 27 moduliertes Licht aussenden.The invention is not restricted to the exemplary embodiment described above. So instead of the continuous laser light emitting laser transmitter 27 with an upstream electro-optical shutter 29 , a pulsed laser of the same wavelength can also be used. The laser diodes 25 , 26 can also be replaced by LEDs. Instead of the pyricon 31 , any broadband image detector (e.g. television tube) with a detection area (matrix) resolved in pixels can be used. The pyroelectric detector 36 can then be any light-sensitive detector. In this case, the point source 22 of the autocollimator 21 and the light sources 25 to 27 can emit modulated light.

Claims

1.Measuring device for measuring and adjusting a laser transmitter and a laser receiver each with an optionally integrated telescopic laser rangefinder, with a beam path containing a bundling optics between an attachment opening for a laser rangefinder and an illuminated target mark arranged in the focus of the bundling optics and with an adjustable autocollimator, the of which A point source of continuously emitted light can be coupled into the beam path, characterized in that the focusing optics ( 18 ) are designed as concave mirrors, preferably as oblique mirrors ( 19 ), the reflecting mirror surface of which roughly covers the mounting opening ( 11 ) such that the coupling of the Point source ( 22 ) of the autocollimator ( 21 ) emitted light via a first beam splitter ( 23 ) arranged between the mounting opening ( 11 ) and slanted mirror ( 19 ), that a second beam splitter ( 24 ) between slanted mirror ( 19 ) and Z ielmarke is pivoted into the optical path (16) (17) (12) light is about to illuminate the receiver aperture in the laser receiver (14) of the attached to the attachment opening (11) laser rangefinder in the optical path (16) can be coupled, the selectable wavelength (λ) that of the laser transmitter (13) corresponding of the attached to the attachment opening (11) laser rangefinder (12), and that a broad-band image detector (31) is provided with a downstream image memory (32), on the detector surface, the point source (22) of the Autocollimators ( 21 ), laser pulses from the laser transmitter ( 13 ) and the illuminated receiver aperture of the laser receiver ( 14 ) can be imaged.

2. Measuring instrument according to claim 1, characterized in that the image detector (31) can be coupled by means of a beam-deflection device (30) to the optical path (16).

3. Measuring device according to claim 2, characterized in that a damping filter ( 33 ) between the deflection device ( 30 ) and image detector ( 31 ) can be pivoted.

4. Measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that the deflection device ( 30 ) is designed as a fixed beam splitter.

5. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that for generating the light for illuminating the receiver aperture of the laser receiver ( 14 ) into the optical beam path, modulated light, a plurality of light sources ( 25 , 26 , 27 ) with different wavelengths ( λ ) of emitted light are provided, which can optionally be optically assigned to the second beam splitter ( 24 ).

6. Measuring device according to claim 5, characterized in that between the selected light source ( 25 , 26 , 27 ) and the second beam splitter ( 24 ) a damping filter ( 29 ) adapted to the wavelength ( λ ) of the light source ( 25 , 26 , 27 ) can be pivoted in is.

7. Measuring device according to claim 5 or 6, characterized in that light-emitting diodes, laser diodes ( 25 , 26 ) and / or laser transmitters ( 27 ) are provided as light sources.

8. Measuring device according to one of claims 1 to 7, characterized in that a calibrated broadband light-sensitive detector ( 36 ) is provided which can be acted upon with part of the laser pulse energy and outputs a corresponding digital signal.

9. Measuring device according to claim 8, characterized in that for coupling the light-sensitive detector ( 36 ) to the optical beam path ( 16 ), a second deflection device ( 35 ) between the second beam splitter ( 24 ) and target mark ( 17 ), preferably between the second beam splitter ( 24 ) and the first deflection device ( 30 ), into which the optical beam path ( 16 ) can be pivoted, and that an attenuation filter ( 37 ) is arranged between the detector ( 36 ) and the second deflection device ( 35 ).

10. Measuring device according to claim 9, characterized in that the deflection device ( 35 ) is designed as a diffusing screen and the damping filter ( 37 ) arranged upstream of the light-sensitive detector ( 36 ) is eliminated.

11. Measuring device according to one of claims 8 to 10, characterized in that an electrical delay element ( 38 ) is connected to the output of the light-sensitive detector ( 36 ), whose output signal is a trigger signal for a selected light source ( 25 to 27 ) for pulsed illumination of the receiver aperture of the laser receiver ( 14 ) and the set electrical delay thereof corresponds to the transit time of a laser pulse of the laser transmitter ( 13 ) which passes through a predetermined distance.

12. Measuring device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the first beam splitter ( 23 ) is pivotable and in that at the mounting opening ( 11 ) attached laser range finder ( 12 ) without a telescope, a reference mirror ( 39 ) at the mounting opening ( 11th ) and the first beam splitter ( 23 ) can be swiveled by approximately 90 ° so that the modulated light emitted by the point source ( 22 ) of the autocollimator ( 21 ) falls on the reference mirror ( 39 ) and from there to the slanted mirror ( 19 ) is reflected.

13. Measuring device according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one reflection mirror ( 20 ) is arranged in the optical beam path ( 16 ) between the oblique mirror ( 19 ) and target mark ( 17 ).

14. Measuring device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the image detector is designed as a pyricon ( 31 ) and the light-sensitive detector as a pyroelectric detector ( 36 ) and that the point source ( 22 ) of the autocollimator ( 21 ) is emitted and the light illuminating the receiver aperture of the laser receiver ( 14 ) is modulated in each case.