DE3823021A1 - Lasermess- und -nachrichtenobjektiv - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lasermeß- und -nachrichten­ objektiv für eine Lasermeß- oder Nachrichtenanordnung.

Lasermeß- und -nachrichtengeräte besitzen parallele Sen­ der- und Empfängereinheiten, welchen noch zusätzlich ein visuelles Tageslicht-Richtsystem zugeordnet ist. Dabei sind drei parallele Baugruppen vorhanden, wobei zwischen Sender und Empfänger im Rahmen des Meßprinzips eine Zeitmeßeinrichtung angeordnet ist, durch deren Auswertung Entfernungen abgeschätzt werden können.

Der Zusammenbau dreier Baugruppen zu einem Gerät mit mehre­ ren Objektiven ist aufwendig, und zwar hinsichtlich des Ar­ beitseinsatzes und der Arbeitszeit, weil eine genaue wechselseitige Ausrichtung notwendig ist. Außerdem benötigt die parallele Anordnung der drei Systeme Raum.

Selbst wenn man letzteren Aufwand vernachlässigen will, so ergibt sich doch durch die parallele Nebeneinander­ ordnung dreier Systeme eine aufwendige Anordnung, und zwar nicht nur im Zusammenbau und in der Funktion, son­ dern vor allem auch in der Auswertung, weil letzten En­ des mit parallelen Strahlensystemen gearbeitet wird und dadurch in der Auswertung Unsicherheiten entstehen kön­ nen.

Lasermeß- und Richtsysteme, auch im Zusammenhang mit Nachrichtensystemen haben insofern immer einen elektro­ nisch unterteilten Aufbau. Dieser hat ein Fernrohr zur optischen Ausrichtung des Lasersystems, welche getrennte Lasersender und -empfangsobjektive in solchen Optiken aufweist. Die bekannten Ausführungen haben auch ein Außendisplay zur Anzeige von Meßdaten aus dem Laser­ system.

Bei militärisch handgehaltenen Laserentfernungsmessern ist darüber hinaus eine Einspiegelung von Meßdaten in den optischen Gang eines Fernrohres bekannt.

Es sind reine Nachtsichtgeräte bekannt, die als Paral­ lelgerät mit einer Verstärkerröhre im Wege eines Newtonschen Strahlenganges ein verstärktes Bild einem Fernrohr einblenden.

Hierbei handelt es sich um eine reine Bildtechnik, in welcher aber ein Primärspiegel schon die eintreffenden Strahlen des Bildes zu der Verstärkerröhre zusammen­ führt. Eine Anwendung im Laserbereich ist nur als Paral­ lelgerät zum Tageslicht-Richtsystem bei Lasermeßgeräten vorgesehen. Die Anordnungsmöglichkeit einer eigenen Lasermeßeinrichtung fehlt. Diese bekannte Ausfüh­ rung weist ein optisches Fernrohr und ein Nacht­ sichtgerät in Parallelanordnung auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Laser­ meß- und -nachrichtenobjektiv zu schaffen, welches eine gemeinsame Anordnung des Lasersignalsenders und Laserempfängers ermöglicht und damit schon wechsel­ seitige Ausrichtungsprobleme beseitigt sowie den Aus­ gleich einer Parallaxe erübrigt und somit auch für beliebige Entfernungen bessere Ergebnisse mit sich bringt, wobei zugleich das bisher noch außer dem Lasersignalsender und -empfänger erforderliche pa­ rallele optische System erübrigt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Laserempfänger rückseitig zum Lasersignal­ sender zentrisch angeordnet ist.

Diese rückseitige Anordnung des Laserempfängers am Lasersignalsender ermöglicht ein Objektiv im konzen­ trischen Aufbau unter Vermeidung bisheriger Zusam­ menbau-Ausrichtungsprobleme bekannter Vorrichtungen. Hierbei wird die Anwendung eines Cassegrainschen Strahlenganges einbezogen, aber eben erreicht, daß ein Objektiv zentrisch sowohl den Empfänger als auch den Sender in der Lasertechnik aufweist.

Dabei geht die Erfindung von einer Ausführung mit einem Primärspiegel und einem Sekundärspiegel zur Ausnahme des optischen Bildes aus. Dieses entspricht der Anordnung eines Strahlenganges nach Cassegrain.

Hierin liegt eine überraschende Lösung des Problems nach Aufgabenstellung.

Ein besonderes Merkmal liegt dabei darin, daß der zen­ trisch im Objektiv angeordnete Sekundärspiegel als Bau­ gruppe den Lasersender und den Laserempfänger aufweist. Hierbei wird einbezogen, daß der Sekundärspiegel eine Mittelbohrung aufweist, in welcher ein Laserempfänger- Sensor angeordnet ist.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform lenkt die mit dem Sekundärspiegel zentrisch im Objektiv angeord­ nete Baugruppe die Bildstrahlen in ein Bildgangobjektiv und der Laserempfänger ist zentrisch im Sekundärspiegel angeordnet, so daß eine radial-symmetrische Ausführung des Objektivs mit Lasersignalsender und -empfänger und auch optischer Beobachtungsanordnung geschaffen wird.

Dabei wird die optische Beobachtungsmöglichkeit dadurch erreicht, daß das optische Bild über den Primärspiegel und den Sekundärspiegel zu dem Bildgang-Objektiv gelei­ tet wird, das je nach Anordnung des nachgeschalteten Ge­ rätes beobachtet werden kann, wobei durchaus auch hier ein Absehen in Gestalt eines gegebenenfalls elektroni­ schen Fadenkreuzes in besonderer Ausführung durch signal­ technische Einspeisung angeordnet sein kann.

In der besonders bevorzugten Ausführungsform weist der als Hohlspiegel ausgeführte Primärspiegel eine Randprofi­ lierung auf, welche Eingangssignale zu dem zentrischen Laserempfänger lenkt. Dieser Primärspiegel kann in der Ausführung aus beliebigem Material, beispielsweise aus Metall oder Glas ein- oder mehrteilig ausgeführt sein.

Die einteilige Ausführung läßt sich aus metallischem Material verwirklichen. Insbesondere bei der Ausführung aus Glas ist einbezogen, daß der Primärspiegel geteilt ist und im mittleren Bereich in an sich bekannter Weise zur Umlenkung des Bildes auf den Sekundärspiegel der ge­ nannten Baugruppe ausgeführt ist, während ein außen an­ geordneter Randspiegel Parallelstrahlen auf den Laser­ empfänger in Form eines zentrischen Empfängersensors mit­ tig im Sekundärspiegel konzentriert ist.

Dabei ist zweckmäßig der ringförmige Randbereich als Ringspiegel ausgeführt, der auf den Außenumfang des mittleren Bereichs des Primärspiegels gesetzt ist.

Das Objektiv mit einer Korrektionsplatte zur Aufnahme und einem Bildgangobjektiv am Ausgang zeichnet sich da­ durch aus, daß die Baugruppe in Zuordnung zu dem Laser­ sender einen Laserkollimator in zentrischer Anordnung auch des zum Empfang vorgesehenen Objektivs innerhalb der Korrektionsplatte und rückseitig den Sekundärspie­ gel mit dem zentrischen Laserempfänger aufweist und ferner dem Bildgangobjektiv ein Displayspiegel zur Ein­ blendung von Signalwerten nachgeordnet ist, die von dem Laserempfänger an eine Elektronik zur Signalverarbeitung abgeleitet sind.

Dadurch wird ein kompakter Aufbau geschaffen, in welchem einzelne Elemente den bisher drei parallelen Systemen ge­ meinsam zugeordnet sind und mit den gemeinsamen Elementen sowohl die optische Ausrichtung erreicht wird, als auch bei Einsatz des Lasersignalsenders die Meß- oder Signal­ einrichtung betätigbar ist.

An dem Ausgang des Objektivs sind je nach Einsatz ver­ schiedene Einrichtungen anschließbar. Dazu gehören beispielsweise ein Okular für eine Tagessichtkontrolle, ein Bildverstärker, für eine eventuelle Nachtsichtaus­ wertung bzw. eine Photo- bzw. Video-Kamera und weitere entsprechende Einrichtungen.

Weitere vorteilhafte Merkmale ergeben sich aus den an­ geschlossenen Ansprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beige­ fügten Zeichnung dargestellt. Diese Zeichnung zeigt eine Seitenansicht des Objektivs in schematischer Darstellung und im Mittelschnitt.

Das Objektiv hat ein äußeres, insbesondere zylindrisches Gehäuse 1. Dieses besitzt an einem Ende eine für Schmidt-Cassegrain-Systeme bekannte Korrektionsplatte 2. Sie kann in verschiedener Weise ausgestaltet sein.

Vor dem anderen Ende des Gehäuses 1 ist der Primärspie­ gel 3 angeordnet. Dieser Primärspiegel nimmt das opti­ sche Bild 32 auf und lenkt die Lichtstrahlen auf einen zentrisch im Inneren des Gehäuses in der Nähe der Korrek­ tionsplatte 2 angeordneten Sekundärspiegel 4, der den Strahlengang wiederum in ein Bildgangobjektiv 5 umlenkt, welches zentrisch im Primärspiegel 3 angeordnet ist.

Ebenfalls zentrisch in bezug zum zylindrischen Gehäuse 1 ist eine Baugruppe 6 angeordnet. Diese enthält hinter einem Laserkollimator 7 den Lasersignalsender 8 in Form einer Laserdiode zur Aussendung der Signale 38. Die Bau­ gruppe besitzt dabei einen sie stabilisierenden äußeren Wandteil 9 mit einer äußeren Führungswand 10. Diese Führungswand trägt im Bereich der Baugruppe 6 den Sekun­ därspiegel 4 mit einer konvex gewölbten Oberfläche 11, welche der konkav gewölbten Oberfläche 12 als Primär­ spiegel zugekehrt ist.

Die Wölbungen sind so ausgeführt, hinsichtlich des Primär­ spiegels 3 insbesondere parabolisch, daß die einfallenden Strahlen des optischen Bildes zum Sekundärspiegel 4 ge­ führt und an diesem in das Bildgangobjektiv umgelenkt wer­ den (Bildgang).

Der äußere Randbereich des Primärspiegels kann bei geteil­ ter Ausführung als Sonderspiegel, insbesondere als Ring­ spiegel 13, mit eigener Oberflächengestaltung 14 derart ausgeführt sein, daß entsprechend den Strahleneingängen 15, 16 von eigenen Lasersignalen oder fremden Lasersig­ nalen eine Umlenkung auf das Zentrum 17 des Sekundärspie­ gels erfolgt (Signalgang).

Dieses Zentrum des Sekundärspiegels besitzt eine Bohrung 18, in welcher der Laserempfänger 19 als Empfängersensor angeordnet ist. Dieser Empfängersensor ist über ein Kabel 20 mit einer Elektronik 21 für eine Signalverarbeitung und Displayanzeige sowie besonderer Signalbildung verbun­ den. Dazu gehört auch in der Auswertung eine Zeitmeßein­ richtung, welche für Entfernungsauswertungen wesentlich ist.

Die Signale werden vom Kabel 20 dem Eingang 22 der Elek­ tronik 21 zugeführt. Ihr Ausgang 23 ist mit einem Pro­ jektionsobjektiv für Display verbunden. Dieses hat ein optisches System 24, durch das ein Displaybild 36 auf einen Displaybildspiegel 25 geworfen wird, wie er bei optischen Geräten an sich bekannt ist.

Dadurch wird in der Ausgangsöffnung 26 beispielsweise in Form eines zentrischen Stutzens 27 in der hinteren Stirn­ wand 28 des Gehäuses sowohl ein optisches Bild 29 erzeugt als auch bei Einblendung von Meßwerten eine Information 37 gegeben, die auszuwerten ist.

Der Stutzen 27 ist mit Kupplungsmitteln 30 in Form eines Gewindes, eines Bajonettverschlusses oder einer ähnlich entsprechenden Ausführung versehen bzw. auch schwach ko­ nisch ausgestaltet, um einen Sitz für ein entsprechend konisch ausgebildetes Element eines Aufsatzgerätes zu bilden. 27 und 30 sind praktisch Adapter für dem Objektiv nachgeordnete Geräte wie Okular, Bildverstärker oder Kameras. Diese Geräte 31 sind schematisch durch den ein­ gezeichneten Umriß dargestellt.

Bei Anordnung eines Okulars ergibt sich daher die rein optisch visuelle Beobachtungsmöglichkeit des Bildes 32.

Zugleich wird daher nach Einschaltung des Lasersignal­ senders 8 der Empfang von Lasereingangssignalen entspre­ chend den Strahleneingängen 15, 16 ermöglicht, wobei dann über das Kabel die Eingangssignale zur Auswertung weiter­ geleitet werden.

Es versteht sich, daß nach der optischen Ausrichtung auch ohne Einschaltung des Lasersignalsenders in einer Nach­ richtenverbindung Eingangssignale entsprechend den Zahlen­ angaben 15, 16 von fremden Laserdioden zuverlässig aufge­ nommen werden können.

Der Elektronik 21 ist über eine Schaltverbindung 33 eine weitere Signalelektronik 34 angeschlossen, die einen Aus­ gangsanschluß 35 zu einer elektronischen Auswerteinrich­ tung für Signale in Nachrichtensystemen hat. Dieser Aus­ gangsanschluß ist ein zusätzliches Mittel zum Einsatz in Nachrichtenverbindungen, insbesondere auch mit verschlüs­ selten Signalen.

Claims (11)

1. Lasermeß- und -Nachrichtenobjektiv für eine Lasermeß- oder Nachrichten-Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserempfänger (19) rückseitig zum Lasersignalesen­ der (8) zentrisch angeordnet ist.

2. Objektiv nach Anspruch 1 mit einem Primärspiegel und einem Sekundärspiegel zur Aufnahme des optischen Bildes, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrisch im Objektiv angeordnete Sekundärspiegel (4) als Baugruppe (6) den Lasersender (8) und den Laserempfänger (19) aufweist.

3. Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Sekundärspiegel (4) zentrisch im Objektiv angeordnete Baugruppe (6) die Bildstrahlen in ein Bild­ gangobjektiv (5) lenkt und daß der Laserempfänger (19) zentrisch im Sekundärspiegel (4) angeordnet ist.

4. Objektiv nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sekundärspiegel (4) eine Mittelbohrung (18) auf­ weist, in der der Laserempfänger (19) angeordnet ist.

5. Objektiv nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der als Hohlspiegel ausgeführte Primär­ spiegel (3) eine Randprofilierung (14) aufweist, welche Eingangssignale zu dem Laserempfänger (19) lenkt.

6. Objektiv nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärspiegel (3) als geteilter Spiegel ausgeführt ist, wobei der mittlere Bereich als Spiegel für das optische Bild und ein ringförmiger Randbereich als Spiegel für Eingangssignale ausgeführt ist, welcher die Strahlen zu dem Laserempfänger (19) richtet, wäh­ rend der mittlere Bereich die Strahlen zum Sekundär­ spiegel (4) richtet, wobei der ringförmige Randbereich als Ringspiegel (13) ausgeführt ist, der auf den Außen­ umfang des mittleren Bereichs des Primärspiegels (3) gesetzt ist.

7. Objektiv nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine einteilige Ausführung des Körpers des Primärspiegels (3, 13).

8. Objektiv nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Baugruppe (6) in Zuordnung zu dem Lasersender (8) einen Laserkollimator (7) in zen­ trischer Anordnung auch des zum Empfang vorgesehenen Objektivs innerhalb der Korrektionsplatte (2) und rückseitig den Sekundärspiegel (4) mit dem zentrischen Laserempfänger (19) aufweist und ferner dem Bildgang­ objektiv (5) ein Displayspiegel (25) zur Einblendung von Signalwerten nachgeordnet ist, die von dem Laser­ empfänger (19) in eine Elektronik (21) zur Signalver­ arbeitung abgeleitet sind.

9. Objektiv nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (21) mit einem Projektionsobjektiv mit optischem System (24) für Display verbunden und opti­ sche Systeme dem Displaybildspiegel (25) zugeordnet ist.

10. Objektiv nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronik (21) mit einer Signalelektronik verbun­ den ist, die einen Ausgangsanschluß (35) zu einer elektronischen Auswerteinrichtung hat.

11. Objektiv nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausgangsöffnung, insbesondere in Form eines zylindrischen Stutzens an einer hinteren Stirnwand (28) des Gehäuses, Kupplungsmittel (30) zur Anordnung eines Aufsatzgerätes, wie Okular, Bildver­ stärker oder Kameras, angeordnet sind.