DE4328553A1

DE4328553A1 - Rangefinder using the propagation time principle

Info

Publication number: DE4328553A1
Application number: DE4328553A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Prof Dr Ing Schwarte; Joachim Dipl Ing Olk; Reimer Dr Ing Clausen
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-08-25
Publication date: 1994-11-03

Abstract

The invention relates to a rangefinder (1) using the propagation time principle and making use of electromagnetic waves, preferably of light waves, having at least one light transmitter (3) which transmits a light wave, having a transmission pulse generator (4) which modulates the amplitude of the light wave by means of an amplitude modulation signal, having at least two light receivers (5, 6) which are arranged at the end of a light path and supply a signal, having a processing path (7) which processes a signal, and having a changeover generator (8) which connects the signals alternately to the processing path (7), a measurement light receiver (5) being provided which is arranged at the end of a measurement light path and supplies a measurement signal, a reference light receiver (6) being provided which is arranged at the end of a reference light path and supplies a reference signal, and the receiving element of the measurement light receiver (5) and of the reference light receiver (6) each consisting of a photodiode (10, 11). The rangefinder (1) has been improved according to the invention in that the measurement light receiver (5) and the reference light receiver (6) are activated or deactivated by biasing the respective photodiode (10, 11) in the reverse direction or forward direction. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßgerät nach dem Laufzeitprinzip unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, vorzugsweise von Lichtwellen, mit min destens einem, eine Lichtwelle aussendenden Lichtsender, mit einem die Ampli tude der Lichtwelle mittels eines Amplitudenmodulationssignals modulierenden Sendepulsgenerator, mit mindestens zwei am Ende einer Lichtstrecke angeord neten, ein Signal liefernden Lichtempfängern, mit einer ein Signal verarbei tenden Verarbeitungsstrecke und mit einem die Signale im Gegentakt auf die Verarbeitungsstrecke schaltenden Umschaltgenerator, wobei ein am Ende einer Meßlichtstrecke angeordneter, ein Meßsignal liefernder Meßlichtempfänger an geordnet ist, ein am Ende einer Referenzlichtstrecke angeordneter, ein Refe renzsignal liefernder Referenzlichtempfänger angeordnet ist und das Empfangs element des Meßlichtempfängers und des Referenzlichtempfängers aus je einer Photodiode besteht.The invention relates to a distance measuring device based on the transit time principle Use of electromagnetic waves, preferably light waves, with min at least one light transmitter emitting a light wave, with one the ampli tude of the light wave by means of an amplitude modulation signal Transmitting pulse generator, with at least two arranged at the end of a light path neten, signal-providing light receivers, with a process a signal processing path and with a push-pull signal to the Processing route switching switching generator, one at the end of a Measuring light path arranged measuring light receiver delivering a measuring signal is arranged, a Refe arranged at the end of a reference light path Reference signal delivering reference signal is arranged and the reception element of the measuring light receiver and the reference light receiver from one each There is a photodiode.

Entfernungsmeßgeräte basieren auf dem Prinzip, daß bei bekannter Laufzeit eines Signals durch ein Medium über eine Entfernung und gleichzeitig bekann ter Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals in diesem Medium sich die Ent fernung als Produkt von Ausbreitungsgeschwindigkeit und Laufzeit ergibt. Im vorliegenden Fall wird das sich ausbreitende Signal von elektromagnetischen Wellen, vorzugsweise von Lichtwellen, gebildet. Breiten sich im hier vorge schlagenen Verfahren die Lichtwellen in einem homogenen Medium, z. B. Luft oder Wasser aus, so ist die Entfernungsbestimmung bei Kenntnis der Laufzeit ohne weiteres möglich, wenn die Ausbreitungsgeschwindigkeit von Lichtwellen in dem homogenen Medium berücksichtigt wird.Distance measuring devices are based on the principle that with a known runtime a signal through a medium over a distance and at the same time The propagation speed of the signal in this medium is the Ent distance as a product of propagation speed and transit time. in the In the present case, the propagating signal is electromagnetic Waves, preferably formed by light waves. Spread out here striking the light waves in a homogeneous medium, e.g. B. air or water out, the distance is determined with knowledge of the transit time readily possible if the speed of propagation of light waves is taken into account in the homogeneous medium.

Eine wesentliche Problematik der Entfernungsmessung nach dem Laufzeitprinzip unter Verwendung von Lichtwellen liegt in der extrem hohen Ausbreitungsge schwindigkeit von 300.000 km/s, die eine extrem hoch aufgelöste Messung der Laufzeit erforderlich macht. Um diese hoch aufgelöste Zeitmessung durchzu führen, sind in der Vergangenheit verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. Diese Verfahren lassen sich im wesentlichen in zwei Entwicklungsrichtungen un terscheiden. Man spricht - begrifflich nicht ganz präzise - einerseits von dem Dauerstrichverfahren, andererseits von dem Pulsverfahren. Beim Dauerstrichver fahren wird die Amplitude der Lichtwelle mit einer Frequenz im Hochfrequenz bereich moduliert. Dabei wird die Modulationsfrequenz so gewählt, daß die Mo dulationswellenlänge - also nicht die Lichtwellenlänge - in einem Bereich liegt, der zumindest größenordnungsmäßig dem Bereich der zu messenden Ent fernung entspricht - da dieser häufig durch die Anwendung nicht genügend ein geschränkt werden kann, werden regelmäßig zwei oder mehrere Modulations frequenzen nacheinander gewählt. Die Laufzeitbestimmung des Meßsignals erfolgt nun aus dem Phasenvergleich der Modulation der ausgesandten Lichtwelle mit der Modulation der einlaufenden Lichtwelle. Dem gegenüberzustellen ist das Puls verfahren, bei welchem zwar auch die Amplitude der Lichtwelle moduliert wird, jedoch die Modulation pulsförmig mit anschließender längerer Unterbrechung - also wesentlich niedrigerer Modulationsfrequenz - erfolgt. Bei diesem Verfah ren wird - bildlich gesprochen - tatsächlich die Zeit gestoppt, die zwischen dem Aussenden und dem Einlaufen des Lichtsignals verstreicht.An essential problem of distance measurement according to the runtime principle using light waves lies in the extremely high propagation area speed of 300,000 km / s, which is an extremely high resolution measurement of the Term required. To perform this high-resolution time measurement various methods have been proposed in the past. These processes can essentially be divided into two development directions differentiate. One speaks - not exactly conceptually - on the one hand of that Continuous wave method, on the other hand from the pulse method. With the continuous wave ver will drive the amplitude of the light wave with a frequency in high frequency range modulated. The modulation frequency is chosen so that the Mo Dulation wavelength - not the light wavelength - in one area lies, at least in the order of magnitude, the area of the Ent to be measured distance corresponds - since this is often insufficient due to the application can be restricted, two or more modulations are used regularly frequencies selected one after the other. The runtime determination of the measurement signal takes place now from the phase comparison of the modulation of the emitted light wave with the Modulation of the incoming light wave. The pulse is to be contrasted with this method in which the amplitude of the light wave is also modulated, however the modulation is pulsed with a subsequent long interruption - So much lower modulation frequency - takes place. With this procedure figuratively speaking, the time between the two is actually stopped the transmission and arrival of the light signal passes.

Sowohl das Dauerstrichverfahren, vgl. DE-OS 22 29 339, DE-PS 24 20 194, DE-PS 31 20 274, GB-PS 1 585 054, US-PS 4,522,992, US-PS 4,403,857, US-PS 4,531,833, als auch das Pulsverfahren, vgl. DE-OS 20 23 383, DE-OS 21 12 325, DE-OS 26 49 354, DE-PS 31 03 567, EP-OS 0 015 566, US-PS 3,428,815, US-PS 3,503,680, US-PS 3,900,261, weisen verfahrensbedingte Vor- bzw. Nachteile auf, die zu ver schiedenen Lösungsvorschlägen in den zitierten Druckschriften geführt haben.Both the continuous wave method, cf. DE-OS 22 29 339, DE-PS 24 20 194, DE-PS 31 20 274, GB Patent 1,585,054, US Patent 4,522,992, US Patent 4,403,857, US Patent 4,531,833, as well as the pulse method, cf. DE-OS 20 23 383, DE-OS 21 12 325, DE-OS 26 49 354, DE-PS 31 03 567, EP-OS 0 015 566, US-PS 3,428,815, US-PS 3,503,680, US Pat. No. 3,900,261, have procedural advantages and disadvantages that ver various solutions in the cited publications.

Ein grundsätzliches Problem ist jedoch beiden Verfahren gleichermaßen zueigen. Aufgrund der extrem kurzen Laufzeiten die es zu bestimmen gilt, spielen neben der Laufzeit der Lichtwelle ebenso die Laufzeiten der elektronischen Signale in der zugehörigen Schaltung eine maßgebliche, die Meßgenauigkeit beeinträch tigende Rolle. Das eigentliche Problem besteht darin, daß sich die elektri schen Laufzeiten innerhalb der Schaltung infolge von Temperaturschwankungen und Alterungserscheinungen verändern - sie driften. Somit ist eine Eichung des Entfernungsmeßgerätes, welche die elektronischen Laufzeiten berücksichtigt, allein im Produktionsprozeß nicht ausreichend. Die häufig vorgeschlagene Lö sung für dieses Problem besteht darin, die Lichtwelle neben ihrer Aussendung über die Meßlichtstrecke außerdem über eine Referenzlichtstrecke bekannter Län ge auszusenden. Da mit der Länge der Referenzlichtstrecke ebenfalls die Lauf zeit der Lichtwelle über die Referenzlichtstrecke bekannt ist, kann man somit die elektronische Laufzeit errechnen und aus der Laufzeit der Lichtwelle über die Meßlichtstrecke eliminieren. Da diese "Eichung" während des Meßvorganges mit einer Frequenz ungefähr im Kilohertzbereich durchgeführt wird, können so sämtliche Ungenauigkeiten durch verschiedene Drifterscheinungen vermieden wer den. In Strenge ist dies jedoch nur der Fall, wenn sowohl das elektrische Meß signal als auch das elektrische Referenzsignal in der elektrischen Schaltung exakt denselben elektrischen Weg zurücklegen. Dies hat zur Folge, daß zur Aus sendung und zum Empfang sowohl des Meßlichtsignales als auch des Referenzlicht signales nur ein Lichtsender - üblicherweise eine Leuchtdiode - und nur ein Emp fangselement - üblicherweise eine Photodiode - eingesetzt werden darf. Daraus resultiert jedoch, daß die Lichtwelle abwechselnd auf die Meßlichtstrecke und die Referenzlichtstrecke umgeleitet werden muß. Bei Verfahren, die heutzutage ein Entfernungsmeßgerät mit nur einem Lichtsender und einem Empfangselement realisieren, erfolgt das Umlegen der Lichtwelle von der Meßlichtstrecke auf die Referenzlichtstrecke und umgekehrt über optomechanische Schalter. Dieses kostenaufwendige und verschleißanfällige Verfahren läßt sich bis heute nicht vermeiden, da optomechanische Bauelemente bislang nicht in ausreichender Stückzahl und zu angemessenen Preisen erhältlich sind. Bei den bekannten Ver fahren wird das geschilderte Problem dadurch gelöst, daß entweder ein zweiter Lichtsender oder ein zweites Empfangselement vorgesehen wird.However, a fundamental problem is inherent in both methods. Due to the extremely short terms to be determined, play alongside the transit time of the light wave as well as the transit times of the electronic signals a relevant one in the associated circuit, which impairs the measuring accuracy leading role. The real problem is that the electri times within the circuit due to temperature fluctuations and change the signs of aging - they drift. Thus a calibration of the Distance measuring device, which takes the electronic transit times into account, not sufficient in the production process alone. The often proposed Lö The solution to this problem is to place the light wave next to its emission over the measuring light path also over a reference light path of known length to send out. As the length of the reference light path also runs time of the light wave over the reference light path is known calculate the electronic transit time and from the transit time of the light wave eliminate the measuring light path. Since this "calibration" during the measuring process with a frequency approximately in the kilohertz range, so all inaccuracies due to various drift phenomena avoided the. However, this is only strictly the case if both the electrical measurement signal as well as the electrical reference signal in the electrical circuit cover exactly the same electrical path. This has the consequence that the end transmission and for receiving both the measurement light signal and the reference light signals only one light transmitter - usually a light emitting diode - and only one emp capture element - usually a photodiode - may be used. Out of it However, the result is that the light wave alternately on the measuring light path and the reference light path must be redirected. In procedures that are used today a distance measuring device with only one light transmitter and one receiving element realize, the switching of the light wave from the measuring light path to the reference light path and vice versa via optomechanical switches. This To date, costly and wear-prone processes have not been possible Avoid, because optomechanical components have not yet been used sufficiently Quantity and are available at reasonable prices. In the known Ver drive the problem described is solved by either a second Light transmitter or a second receiving element is provided.

Bei dem bekannten Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, vgl. DE-OS 34 29 062, sind zwei Empfangselemente vorgesehen. Um den Nachteil aufzuheben, daß zwei Em pfangselemente natürlich auch wiederum zwei unterschiedliche Drifteigenschaften - insbesondere durch Temperaturunterschiede - aufweisen, wird die nachfolgende der Verarbeitung des Empfangssignals dienende Schaltung von beiden Empfangsele menten alternierend benutzt. Im Stand der Technik von dem die Erfindung aus geht, wird dies dadurch realisiert, daß beide Empfangselemente, hier Photodioden, abwechselnd von jeweils einem im elektrischen Weg hinter der Photodiode ange ordneten elektronischen Schalter mit der Verarbeitungsstrecke verbunden wer den.In the known method from which the invention is based, cf. DE-OS 34 29 062, two receiving elements are provided. To overcome the disadvantage that two Em pfangselemente, of course, also two different drift properties - especially due to temperature differences - will be the following circuit for processing the received signal from both receiving elements elements used alternately. In the prior art from which the invention goes, this is realized in that both receiving elements, here photodiodes, alternating between one in the electrical path behind the photodiode arranged electronic switch connected to the processing line who the.

Elektronische Schalter weisen nun jedoch den Nachteil auf, daß sie den Signal weg nicht wirklich vollständig unterbrechen, wie es beispielsweise bei mecha nischen Schaltern der Fall ist. Die Folge daraus besteht bei der Schaltung ge mäß dem Stand der Technik von dem die Erfindung ausgeht darin, daß ein stän diges "Übersprechen" des eigentlich abgeschalteten Signals auf das eingeschal tete Signal erfolgt und somit die Meßgenauigkeit reduziert wird.However, electronic switches have the disadvantage that they have the signal do not really interrupt the path completely, as is the case with mecha African switches is the case. The consequence of this is in the circuit ge according to the prior art from which the invention is based in that a stand diges "crosstalk" of the actually switched off signal on the switched on tete signal occurs and thus the measurement accuracy is reduced.

Ein weiteres die Meßgenauigkeit bei bekannten Entfernungsmeßgeräten nach dem Laufzeitprinzip beeinträchtigendes Problem liegt in der hohen Dynamik der Lichtsignale. Sowohl bei dem Dauerstrichverfahren als auch bei dem Pulsver fahren beeinflußt die Reflektionsfähigkeit des Meßobjektes sehr stark die In tensität des reflektierten Signales. Diese hohe Dynamik stellt an die die Signale verarbeitenden Verarbeitungsschaltungen extrem hohe Ansprüche.Another is the measuring accuracy in known distance measuring devices according to the Problem affecting the runtime principle lies in the high dynamics of the Light signals. Both in the continuous wave method and in the pulse ver driving influences the reflectivity of the measurement object very much the In intensity of the reflected signal. This high dynamic poses to the Processing circuits processing signals are extremely demanding.

Weiter besteht - nur bei den bekannten Entfernungsmeßgeräten nach dem Dauer strichverfahren - das Problem, daß durch die Umschaltung der Amplitudenmodu lationsfrequenzen - welche aus den oben beschriebenen Gründen erfolgt - ein Phasendetektor, der die Phasendifferenz zwischen ausgesandtem und empfangenem Signal ermittelt, auf zwei unterschiedlichen, meist weit auseinanderliegenden Frequenzen arbeiten muß. Hierdurch kann nicht eine optimale Abstimmung des Phasendetektors auf eine feste Frequenz erfolgen, was eine reduzierte Meßge nauigkeit des Phasendetektors und damit der Entfernungsmessung zur Folge hat.There is also - only in the known distance measuring devices according to the duration dash method - the problem that by switching the amplitude mod tion frequencies - which occurs for the reasons described above Phase detector, which the phase difference between transmitted and received Signal determined on two different, mostly far apart Frequencies must work. As a result, an optimal coordination of the Phase detector to a fixed frequency, resulting in a reduced Meßge accuracy of the phase detector and thus the distance measurement.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Meßgenauigkeit der bekannten Ent fernungsmeßgeräte deutlich zu verbessern.The invention has for its object the measurement accuracy of the known Ent to improve distance measuring devices significantly.

Das erfindungsgemäße Entfernungsmeßgerät, bei dem die zuvor aufgezeigte Auf gabe gelöst ist, ist nach einer ersten Lehre der Erfindung dadurch gekennzeich net, daß der Meßlichtempfänger und der Referenzlichtempfänger durch Vorspan nung der jeweiligen Photodiode in Sperrichtung oder Durchlaßrichtung aktiviert oder deaktiviert sind.The distance measuring device according to the invention, in which the previously shown on is solved, is characterized according to a first teaching of the invention net that the measuring light receiver and the reference light receiver by preload voltage of the respective photodiode activated in the reverse direction or forward direction or are deactivated.

Eine Photodiode liefert einen Photostrom proportional zur empfangenen Licht leistung, der aufgrund der extremen Hochohmigkeit des Sperrzustandes im Normal betrieb der Photodiode für die weitere Nutzung praktisch vollständig zur Ver fügung steht. Bei einer Polung der Photodiode in Durchlaßrichtung verschwindet diese Sperrschicht vollständig. Beim Übergang der Photodiode vom Sperrzustand (z. B. 10 . . 20 Volt in Sperrichtung) in den Durchlaßzustand (bei z. B. 10 mA bzw. 0,8 Volt in Durchlaßrichtung) ändert sich der ohmsche Widerstand von ei nigen 10⁶ Ohm in den Bereich von ca. 3-5 Ω. Damit wird die Photostromquelle praktisch kurzgeschlossen, so daß sie nach außen für die übrige Beschaltung nahezu unwirksam wird. Hierdurch wird das übersprechen des Signales von dem deaktivierten Lichtempfänger auf den aktivierten Lichtempfänger stark redu ziert, man spricht auch von einem vergrößerten Störabstand.A photodiode delivers a photocurrent proportional to the light received performance due to the extreme high impedance of the blocking state in normal Operation of the photodiode for further use practically completely for ver is standing. If the polarity of the photodiode in the forward direction disappears this barrier layer completely. When the photodiode changes from the blocking state (e.g. 10... 20 volts in reverse direction) in the on state (at e.g. 10 mA or 0.8 volts in the forward direction) the ohmic resistance changes from egg some 10 Ω in the range of approx. 3-5 Ω. This will become the photocurrent source practically short-circuited, so that they are outward for the rest of the wiring becomes almost ineffective. This will crosstalk the signal from the deactivated light receiver greatly reduced to the activated light receiver adorns, one also speaks of an increased signal-to-noise ratio.

Die Erfindung betrifft weiter ein Entfernungsmeßgerät nach dem Laufzeitprinzip unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, vorzugsweise von Lichtwellen, mit mindestens einem eine Lichtwelle aussendendem Lichtsender, mit einem die Am plitude der Lichtwelle mittels eines Amplitudenmodulationssignals modulieren den Sendepulsgenerator und mit mindestens einem am Ende einer Lichtstrecke an geordneten ein Signal liefernden Lichtempfänger.The invention further relates to a distance measuring device based on the transit time principle using electromagnetic waves, preferably light waves, with at least one light transmitter emitting a light wave, with which the Am modulate the amplitude of the light wave by means of an amplitude modulation signal the transmitter pulse generator and with at least one at the end of a light path ordered light receiver providing a signal.

Die zuvor erläuterte Aufgabe ist nach einer zweiten Lehre der Erfindung bei einem beschriebenen Entfernungsmeßgerät dadurch gelöst, daß ein die Leistung des jeweiligen Lichtsenders beeinflussender Regler die Amplitude des jeweili gen Signals auf einen vorgegebenen Wert regelt.The task explained above is according to a second teaching of the invention a described distance measuring device solved in that the performance of the respective light transmitter influencing controller the amplitude of the respective regulates the signal to a predetermined value.

Als Folge einer bekannten Amplitude der Signale kann die nachfolgende Verarbei tungselektronik über einen sehr hohen Dynamikbereich der reflektierten Licht intensität präzise arbeiten. Der Regler fängt die Amplitudenschwankungen auf. As a result of a known amplitude of the signals, the subsequent processing can electronics over a very high dynamic range of the reflected light work with precision. The controller absorbs the fluctuations in amplitude.

Die Erfindung betrifft weiter ein Entfernungsmeßgerät nach dem Laufzeitprinzip unter Verwendung elektromagnetischer Wellen, vorzugsweise von Lichtwellen, mit mindestens einem die Lichtwelle aussendendem Lichtsender, mit einem die Ampli tude der Lichtwelle mittels eines Amplitudenmodulationssignals modulierenden Sendepulsgenerator, mit mindestens einem am Ende einer Lichtstrecke angeord neten, ein Signal liefernden Lichtempfänger, mit einem ein Mischsignal erzeu genden Mischsignalgenerator, mit einem das Mischsignal mit einem Signal mischen den ersten Mischer, mit einem das Mischsignal mit dem Amplitudenmodulations signal mischenden zweiten Mischer und mit einem die Phasendifferenz zwischen Signal und dem Amplitudenmodulationssignal bestimmenden Phasendifferenzdetek tor, wobei der Sendepulsgenerator alternierend zwei Amplitudenmodulations frequenzen liefert.The invention further relates to a distance measuring device based on the transit time principle using electromagnetic waves, preferably light waves, with at least one light transmitter emitting the light wave, with one the ampli tude of the light wave by means of an amplitude modulation signal Transmitting pulse generator, with at least one arranged at the end of a light path neten, a signal-delivering light receiver with a mixed signal mixed signal generator, with which the mixed signal is mixed with a signal the first mixer, with a the mixed signal with the amplitude modulation signal mixing second mixer and with a the phase difference between Signal and the amplitude modulation signal determining phase difference detector gate, wherein the transmit pulse generator alternately two amplitude modulations supplies frequencies.

Die zuvor erläuterte Aufgabe ist nach einer dritten Lehre der Erfindung bei einem beschriebenen Entfernungsmeßgerät dadurch gelöst, daß entweder die Mischfrequenz der Hälfte der Differenz beider Amplitudenmodulationsfrequenzen entspricht oder die Mischfrequenz und die Amplitudenmodulationsfrequenz alter nierend vertauscht werden.According to a third teaching of the invention, the previously explained object is in solved a distance measuring device in that either the Mixing frequency of half the difference between the two amplitude modulation frequencies corresponds to or the mixed frequency and the amplitude modulation frequency older be exchanged.

Infolge der vorgeschlagenen Wahl der Verhältnisse von Mischfrequenz zu den Amplitudenmodulationsfrequenzen ergibt sich, daß in dem Gesamtsignal nach dem Mischer immer eine Komponente mit einer einheitlichen Gesamtfrequenz enthal ten ist. Dies ermöglicht es dem Phasendifferenzdetektor auch bei unterschied lichen Amplitudenmodulationsfrequenzen auf einer festen Frequenz, der Gesamt frequenz, zu arbeiten. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß der Phasendiffe renzdetektor genau nur auf diese eine Frequenz abgestimmt werden muß, woraus wiederum eine erhöhte Meßgenauigkeit resultiert. Durch das "Heruntermischen" der höheren Amplitudenmodulationsfrequenz ergibt sich außerdem, daß der Phasen detektor nur eine reduzierte Genauigkeit aufweisen muß, da eine identische Phasenverschiebung bei dem "heruntergemischten" Signal einer größeren Zeit spanne entspricht.As a result of the proposed choice of the ratios of mixed frequency to Amplitude modulation frequencies result in that in the overall signal after the Mixer always contain a component with a uniform overall frequency is. This enables the phase difference detector to differ even amplitude modulation frequencies on a fixed frequency, the total frequency to work. This gives the advantage that the phase diff renzdetektor only needs to be tuned to this one frequency, from which again increased measuring accuracy results. By "mixing down" the higher amplitude modulation frequency also shows that the phases Detector only has to have a reduced accuracy, since an identical Phase shift in the "downmixed" signal of a longer time range corresponds.

In der Zeichnung zeigen Show in the drawing

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines gemäß einer ersten bzw. zweiten Lehre der Erfindung, Fig. 1 is a block diagram of a according to a first or second teaching of the invention,

Fig. 2 ein teilweise schematisiertes Funktionsschaltbild eines Entfernungs meßgerätes, Fig. 2 is a partially schematic functional diagram of a distance measuring device,

Fig. 3a) und b) eine erste bzw. zweite Ausführungsform einer Lichtempfangsschaltung eines Entfernungsmeßgerätes gemäß einer ersten Lehre der Erfindung und Fig. 3a) and b) a first and second embodiment of a light receiving circuit of a distance according to a first teaching of the invention, and

Fig. 4 eine ein Entfernungsmeßgerät gemäß einer dritten Lehre der Erfindung ergebende Erweiterung des Blockschaltbildes gemäß Fig. 1. FIG. 4 shows an extension of the block diagram according to FIG. 1 resulting in a distance measuring device according to a third teaching of the invention.

Das in Fig. 1 dargestellte Entfernungsmeßgerät 1 gemäß der ersten Lehre der Erfindung - das Entfernungsmeßgerät 1 gemäß der zweiten Lehre der Erfindung ergibt sich nach Durchziehen der gestrichelten Verbindungslinien - arbeitet nach dem Laufzeitprinzip unter Verwendung elektromagnetischer Wellen. Weiterhin wird ohne daß dies als Einschränkung zu begreifen ist - immer von Lichtwellen gesprochen.In Fig 1 illustrated distance measuring 1 according to the first teaching of the invention -. The distance meter 1 according to the second teaching of the invention is obtained by pulling through the dashed connection lines - works on the transit time principle by using electromagnetic waves. Furthermore, it is always referred to as light waves without this being a limitation.

Mit dem erfindungsgemäßen Entfernungsmeßgerät 1 wird die Entfernung zwischen dem Entfernungsmeßgerät 1 und einem Meßobjekt 2 mittels der Bestimmung der Laufzeit von Lichtwellen vom Entfernungsmeßgerät 1 zum Meßobjekt 2 und zurück bestimmt. Hierzu weist das Entfernungsmeßgerät 1 einen eine Lichtwelle aussen denden Lichtsender 3, einen die Amplitude der Lichtwelle mittels eines Ampli tudenmodulationssignals modulierenden Sendepulsgenerator 4, zwei am Ende einer Lichtstrecke angeordnete, ein Signal liefernde Lichtempfänger 5, 6 eine die Signale verarbeitende Verarbeitungsstrecke 7 und einen die Signale im Gegen takt - also abwechselnd - auf die Verarbeitungsstrecke schaltenden Umschalt generator 8 auf.With the inventive distance-1 the distance between the distance measuring device 1 and a test object 2 by means of the determination of the transit time of light waves from the distance-measuring object 1 to 2 and back is determined. To this end, the distance measuring device 1 has a light transmitter 3 which emits a light wave, a transmit pulse generator 4 modulating the amplitude of the light wave by means of an amplitude modulation signal, two light receivers 5 , 6 arranged at the end of a light path, providing a signal, a processing path 7 for processing the signals and one for the signals counter clock - alternately - on the processing line switching generator 8 on.

Bei dem erfindungsgemäßen Entfernungsmeßgerät 1 ist ein am Ende einer Meßlicht strecke angeordneter, ein Meßsignal liefernder Meßlichtempfänger 5 und ein am Ende einer Referenzlichtschranke angeordneter, ein Referenzsignal liefernder Referenzlichtempfänger 6 vorgesehen. Damit ist hier die Kombination aus einem Lichtsender 3 und zwei Lichtempfängern 5, 6 beschrieben und dargestellt. Denk bar ist ebenso die Kombination aus zwei Lichtsendern aus zwei Lichtempfängern.In the inventive distance-1 is an distance at the end of a measuring light is arranged, a measurement signal donating Meßlichtempfänger 5 and arranged at the end of a reference light barrier, a reference signal-forming reference light receiver 6 is provided. The combination of a light transmitter 3 and two light receivers 5 , 6 is thus described and illustrated here. The combination of two light transmitters from two light receivers is also conceivable.

Wie in Fig. 1 dargestellt, werden die jeweiligen Empfangselemente des Meß lichtempfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6 als Photodioden 10, 11 ausgeführt. Die verwandten Photodioden 10, 11 sind vorzugsweise so auszu wählen, daß ihre spektrale Empfindlichkeit ein Maximum im Bereich der Fre quenz der von dem Lichtsender 3 ausgesuchten Lichtwelle aufweist. Als Licht sender wird im vorliegenden Fall wegen der erforderlichen Augensicherheit beim Dauerstrichverfahren vorzugsweise eine Leuchtdiode eingesetzt. Es ist jedoch wie beim Pulsverfahren möglich, diese Leuchtdiode durch eine Laserdiode zu er setzen.As shown in Fig. 1, the respective receiving elements of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 are designed as photodiodes 10 , 11 . The related photodiodes 10 , 11 are preferably selected so that their spectral sensitivity has a maximum in the range of the frequency of the light wave selected by the light transmitter 3 . In the present case, a light-emitting diode is preferably used as the light transmitter because of the required eye safety in the continuous wave method. However, as with the pulse method, it is possible to set this light-emitting diode with a laser diode.

Während in Fig. 1 nur angedeutet ist, daß der Meßlichtempfänger 5 und der Re ferenzlichtempfänger 6 gemäß der ersten Lehre der Erfindung durch Vorspannung der jeweiligen Photodiode 10, 11 in Sperrichtung oder Durchlaßrichtung akti viert oder deaktiviert wird, zeigt dies Fig. 2 deutlich. Durch die antivalente Ausgabe von positiven oder negativen Spannungen an beiden Ausgängen des Um schaltgenerators 8 werden die beiden Photodioden 10, 11 antivalent in Durch laßrichtung oder in Sperrichtung gepolt.While it is only indicated in FIG. 1 that the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 according to the first teaching of the invention are activated or deactivated by biasing the respective photodiode 10 , 11 in the blocking or forward direction, this is clearly shown in FIG. 2. Due to the equivalent output of positive or negative voltages at both outputs of the switching generator 8 , the two photodiodes 10 , 11 are polarized in the transmission direction or in the reverse direction.

Die bisherigen Erläuterungen waren sowohl für erfindungsgemäße Entfernungs meßgeräte nach dem Dauerstrichverfahren als auch nach dem Pulsverfahren gül tig. Die weiteren Erläuterungen beziehen sich nunmehr lediglich auf erfin dungsgemäße Entfernungsmeßgeräte nach dem Dauerstrichverfahren, dies soll je doch nicht als Einschränkung der Lehre des ersten Lösungsbeispiels auf Entfer nungsmeßgeräte nach dem Dauerstrichverfahren verstanden werden. Es soll weiter noch angemerkt werden, daß eine Anwendung des Schaltens der Lichtempfänger durch Aktivieren oder Deaktivieren der Photodiode auch in anderen mit Lichtwellen arbeitenden Geräten, z. B. Lichtschranken, denkbar ist. Hierbei kann unter Um ständen auch die Anordnung einer einzelnen Photodiode sinnvoll sein. The previous explanations were for the distance according to the invention gül using the continuous wave method as well as the pulse method tig. The further explanations now refer only to inventions distance measuring devices according to the continuous wave method, this should be but not as a limitation of the teaching of the first solution example to distance voltage measuring devices can be understood according to the continuous wave method. It should continue still be noted that an application of switching the light receivers by Activation or deactivation of the photodiode also in others with light waves working devices, e.g. B. light barriers is conceivable. You can do this under Um the arrangement of a single photodiode would also be useful.

Das Ziel der ersten Lehre der Erfindung ist es, den Einfluß von Bauteildriften auf die Genauigkeit der Entfernungsmessung zu vermeiden. Da der Meßlichtem pfänger 5 und der Referenzlichtempfänger 6 separat aufgebaut sind, müssen die se zur zusätzlichen Vermeidung unterschiedlichen Driftverhaltens möglichst identisch aufgebaut sein. Diese Forderung ist für alle Bauteile des Meßlicht empfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6 gültig.The aim of the first teaching of the invention is to avoid the influence of component drifts on the accuracy of the distance measurement. Since the Meßlichtem receiver 5 and the reference light receiver 6 are constructed separately, they must be constructed as identically as possible to additionally avoid different drift behavior. This requirement is valid for all components of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 .

Der Meßlichtempfänger 5 und der Referenzlichtempfänger 6 weisen nun zu den Photodioden 10, 11 zusätzlich je einen Signalverstärker 12, 13 auf. Die Sig nalverstärker 12, 13 werden hierbei gleichzeitig mit den Photodioden 10, 11 von dem Umschaltsignal des Umschaltgenerators 8 aktiviert bzw. deaktiviert. Die Signalverstärker 12, 13 sorgen einerseits für eine Verstärkung des Meß signals und des Referenzsignals, andererseits vergrößern sie dadurch, daß sie zusätzlich zu den Photodioden 10, 11 von dem Umschaltsignal des Umschaltgene rators 8 aktiviert bzw. deaktiviert werden für eine weitere Vergrößerung des Störabstandes zwischen dem aktivierten Lichtempfänger und dem deaktivierten Lichtempfänger.The measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 now each have a signal amplifier 12 , 13 in addition to the photodiodes 10 , 11 . The signal amplifier 12 , 13 are activated or deactivated simultaneously with the photodiodes 10 , 11 by the switching signal of the switching generator 8 . The signal amplifiers 12 , 13 on the one hand provide an amplification of the measurement signal and the reference signal, and on the other hand they enlarge them by activating or deactivating the switch signal of the switchover generator 8 in addition to the photodiodes 10 , 11 for a further increase in the signal to noise ratio between the activated light receiver and the deactivated light receiver.

Der wesentliche Bestandteil der Signalverstärker 12, 13 besteht aus je einem Verstärkertransistor. Die erste Alternative besteht darin, den Verstärkertran sistor als Bipolartransistor 14, 15 auszuführen. Diesem Bipolartransistor 14, 15 wird nun jeweils ein frequenzabhängiger Basisvorwiderstand vorgeschaltet. Dabei hat dieser Basisvorwiderstand die Eigenschaft, einen hohen Gleichstrom widerstand aufzuweisen und bei der Amplitudenmodulationsfrequenz des Amplitu denmodulationssignals einen besonders geringen Wechselstromwiderstand aufzu weisen. Der Basisvorwiderstand ist notwendig, um einen zu hohen Basisstrom, verursacht durch das anliegende Umschaltsignal, zu verhindern. Gleichzeitig soll jedoch die mit der Amplitudenmodulationsfrequenz anliegende Photospannung der Photodioden 10, 11 möglichst ungehindert zwischen Basis und Emitter der Bipolartransistoren 14, 15 anliegen. Die zweite Alternative besteht darin, die Verstärkertransistoren als Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 auszubilden. Besonders vorteilhaft ist es hierbei, ein Gate des jeweiligen Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 separat mit dem Umschaltgenerator 8 zu verbinden. Durch diese Maßnahme erreicht man, daß der deaktivierte Lichtempfänger einen weiter erhöhten Störabstand zu dem aktivierten Lichtempfänger aufweist.The essential component of the signal amplifiers 12 , 13 consists of one amplifier transistor each. The first alternative is to run the amplifier transistor as a bipolar transistor 14 , 15 . A frequency-dependent basic series resistor is now connected upstream of this bipolar transistor 14 , 15 . This basic series resistor has the property of having a high DC resistance and having a particularly low AC resistance at the amplitude modulation frequency of the amplitude modulation signal. The basic series resistor is necessary to prevent a too high base current caused by the changeover signal. At the same time, however, the photo voltage of the photodiodes 10 , 11 present with the amplitude modulation frequency should be present as freely as possible between the base and emitter of the bipolar transistors 14 , 15 . The second alternative is to design the amplifier transistors as dual-gate MOSFETs 16 , 17 . It is particularly advantageous here to separately connect a gate of the respective dual-gate MOSFETs 16 , 17 to the switchover generator 8 . This measure ensures that the deactivated light receiver has a further increased signal-to-noise ratio to the activated light receiver.

Weiter wird das erfindungsgemäße Entfernungsmeßgerät 1 dahingehend ausgeführt, daß sowohl der Meßlichtempfänger 5 als auch der Referenzlichtempfänger 6 je ein frequenzselektives Netzwerk aufweisen. Dieses frequenzselektive Netzwerk sorgt zunächst für eine - wenn auch relativ breitbandige - Filterung der Rausch anteile des Meßsignals bzw. des Referenzsignals. Weiter sorgt ein frequenzselek tives Netzwerk bei entsprechender Anpassung an den Signalverstärker 12, 13 für ein günstiges Rauschverhalten und konstante Arbeitspunkte der Verstärkertran sistoren. Das frequenzselektive Netzwerk ist so auszuführen, daß es nur mini male Driften verursacht.Furthermore, the distance measuring device 1 according to the invention is designed such that both the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 each have a frequency-selective network. This frequency-selective network first ensures - albeit relatively broadband - filtering of the noise components of the measurement signal or the reference signal. Furthermore, a frequency-selective network with appropriate adaptation to the signal amplifier 12 , 13 ensures favorable noise behavior and constant operating points of the amplifier transistors. The frequency-selective network must be designed so that it causes only minimal male drifts.

Eine Ausführung des frequenzselektiven Netzwerkes, die sämtliche gestellten Anforderungen gut erfüllt, ist die als kurzgeschlossene λ/4 Leitung 18, 19. Zur Abstimmung des gesamten Lichtempfängers 5, 6 kann es sinnvoll sein, die λ/4 Leitung mit einer geringfügig von λ/4 abweichenden Länge auszuführen. Weiter kann das frequenzselektive Netzwerk in Form eines bedämpften Schwingkreises 20, 21 ausgeführt sein, wie er in Fig. 2 angedeutet ist. Um hierbei eine tem peraturabhängige Drift zu vermeiden, werden die Induktivitäten in den bedämpften Schwingkreisen 20, 21 jeweils in Form einer Luftspule 22, 23 ausgebildet. Durch die Verwendung einer Luftspule 22, 23 statt einer Spule mit ferromagnetischem Material wird eine Temperaturabhängigkeit der Induktivität der Spule vermie den.One embodiment of the frequency-selective network that satisfies all the requirements is the short-circuited λ / 4 line 18 , 19 . In order to tune the entire light receiver 5 , 6 , it can be expedient to implement the λ / 4 line with a length slightly different from λ / 4. Furthermore, the frequency-selective network can be designed in the form of a damped resonant circuit 20 , 21 , as is indicated in FIG. 2. In order to avoid a temperature-dependent drift, the inductances in the damped resonant circuits 20 , 21 are each in the form of an air coil 22 , 23 . By using an air coil 22 , 23 instead of a coil with ferromagnetic material, a temperature dependence of the inductance of the coil is avoided.

Beide Signalwege werden nach Verlassen des Meßlichtempfängers 5 bzw. des Re ferenzlichtempfängers 6 auf der Verarbeitungsstrecke 7 zusammengeführt. Hier wird das jeweilige Signal zunächst in einem Schmalbandverstärker 24 von Rausch anteilen neben der Amplitudenmodulationsfrequenz befreit und gleichzeitig ver stärkt. Die schmalbandige Filterung erfolgt erst auf der von beiden Signalen gleichermaßen durchlaufenen Verarbeitungsstrecke 7, da die Gruppenlaufzeit der Signale mit zunehmender Schmalbandigkeit stärker von den Eigenschaften des Signalweges abhängt, somit also auch einer stärkeren Driftneigung unter liegt. Dies spielt bei den mit der Umschaltfrequenz abwechselnd auf die Ver arbeitungsstrecke geschalteten Meßsignale bzw. Referenzsignale durch die Ver wendung einer gemeinsamen Verarbeitungsstrecke 7 keine Rolle mehr.Both signal paths are merged on the processing line 7 after leaving the measuring light receiver 5 or the re reference light receiver 6 . Here, the respective signal is first freed of noise in addition to the amplitude modulation frequency in a narrowband amplifier 24 and at the same time amplified ver. The narrow-band filtering takes place only on the processing path 7 which is equally traversed by both signals, since the group delay of the signals depends more on the properties of the signal path with increasing narrow-band nature, and is therefore also subject to a greater tendency to drift. This plays no role in the measurement signals or reference signals switched to the processing line at the switching frequency by the use of a common processing line 7 .

Ähnliches gilt für den ebenfalls in der Verarbeitungsstrecke 7 angebrachten Begrenzerverstärker 25. Der Begrenzerverstärker 25 verstärkt das Meßsignal bzw. das Referenzsignal weiter und begrenzt dabei die Amplitude auf eine un ter der durch die Verstärkung erreichten Maximalamplituden liegende Grenz amplitude und liefert so ein einem Rechtecksignal angenähertes Signal.The same applies to the limiter amplifier 25 also installed in the processing section 7 . The limiter amplifier 25 further amplifies the measurement signal or the reference signal and limits the amplitude to a limit amplitude lying below the maximum amplitudes achieved by the amplification and thus delivers a signal approximating a square-wave signal.

Weiter weist das Entfernungsmeßgerät 1 einen die Phasendifferenz zwischen dem Amplitudenmodulationssignal und dem Meßsignal oder dem Referenzsignal bestim menden Phasendifferenzdetektor 26 auf. Dieser Phasendifferenzdetektor 26 lie fert die jeweiligen Phasendifferenzen zwischen dem Amplitudenmodulationssignal und dem Meßsignal oder dem Amplitudenmodulationssignal und dem Referenzsignal an eine die Ergebnisse des Phasendetektors speichernde und ein Meßresultat ausgebende Auswerteeinheit 27. Die Auswerteeinheit 27 ist mit dem Umschalt generator 8 verbunden, so daß sie über das Umschaltsignal feststellen kann, welche Phasendifferenz hier der Phasendifferenzdetektor 26 gerade liefert. Die Ausgabe des Meßresultates von der Auswerteeinheit 27 kann entweder über ein direkt angeschlossenes Display erfolgen oder über eine Schnittstelle an eine mikroprozessorgesteuerte Zentraleinheit.Furthermore, the distance measuring device 1 has a phase difference detector 26 which determines the phase difference between the amplitude modulation signal and the measurement signal or the reference signal. This phase difference detector 26 delivers the respective phase differences between the amplitude modulation signal and the measurement signal or the amplitude modulation signal and the reference signal to an evaluation unit 27 which stores the results of the phase detector and outputs a measurement result. The evaluation unit 27 is connected to the switchover generator 8 , so that it can use the switchover signal to determine which phase difference the phase difference detector 26 is currently delivering. The measurement result can be output from the evaluation unit 27 either via a directly connected display or via an interface to a microprocessor-controlled central unit.

Im folgenden wird der elektrische Ablauf beim Aktivieren bzw. Deaktivieren der Lichtempfänger 5, 6 anhand der Fig. 2 näher beschrieben. Der Umschaltgenerator liefert an seinen beiden Ausgängen antivalent ein positives bzw. ein negatives Potential gegen Masse. Die Umschaltflanke von dem positiven Signal auf das negative Signal wird in den vollständig symmetrisch aufgebauten Lichtempfängern zunächst von je einem aus Kondensatoren 28, 29 und Widerständen 30, 31 gebilde ten Tiefpaßfilter geglättet. Liegt nun ein positives Signal an der Katode der Photodiode 10, 11, so ist die Photodiode 10, 11 somit gesperrt, also aktiviert. The electrical sequence when activating or deactivating the light receivers 5 , 6 is described in more detail below with reference to FIG. 2. The changeover generator provides both positive and negative outputs to ground. The switching edge from the positive signal to the negative signal is first smoothed in the completely symmetrically constructed light receivers by one each formed by capacitors 28 , 29 and resistors 30 , 31 th low-pass filter. If there is now a positive signal at the cathode of the photodiode 10 , 11 , the photodiode 10 , 11 is thus blocked, that is to say activated.

Dabei ist maßgeblich, daß die Anode der Photodiode 10, 11 über die kurzgeschlos sene λ/4 Leitung 18, 19 gleichspannungsmäßig an Masse liegt. Bei dem jeweils anderen Lichtempfänger liegt gleichzeitig eine negative Spannung an der Katode der Photodiode 11, 10 an. Somit ist die Photodiode 11, 10 über die kurzge schlossene λ/4 Leitung 18, 19 in Durchlaßrichtung gepolt, also deaktiviert. Die an der Katode der aktivierten Photodiode 10, 11 anliegende positive Span nung liegt über den aus den Widerständen 32, 33 gebildeten Basisvorständen an der Basis des jeweiligen Bipolartransistors 14, 15 an, da die Kondensatoren 28, 29 gleichspannungsmäßig einen unendlichen Widerstand darstellen. Da der Emitter des Bipolartransistors 14, 15 ebenfalls über den Mantel eines, die λ/4 Leitung bildenden, Koaxialkabels mit Masse verbunden ist, ist der Bi polartransistor 14, 15 somit "aktiviert". Die von der Photodiode 10, 11 empfan gene Lichtintensität wird somit in ein Hochfrequenzsignal umgewandelt und ge langt über den Kondensator 34, 35 zwischen der Anode der Photodiode 10, 11 und der Basis des Bipolartransistors 14, 15 zu dem jeweiligen Bipolartransistor 14, 15 und wird dort verstärkt. Hierbei liegt die Katode der Photodiode 10, 11 über den mit dem Mantel des Koaxialkabels verbundenen Kondensator 28, 29 wechsel spannungsmäßig auf Masse. Umgekehrt liegt der Fall, wenn an der Basis des Bi polartransistors 15, 16 über den Basisvorwiderstand eine negative Spannung an liegt. Dann nämlich ist der Bipolartransistor 15, 16 gesperrt, also "deakti viert". Die Kollektoren der Bipolartransistoren 14, 15 sind direkt miteinander verbunden. Dieser Verbindungspunkt ist wieder mit dem Emitter eines Transistors 36 verbunden, dessen Basis mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle 37 ver bunden ist und dessen Kollektor einerseits mit dem Schmalbandverstärker 24 und dem Begrenzerverstärker 25 verbunden ist und andererseits über die Parallel schaltung einer Spule 38 und eines Kondensators 39 mit dem Pluspol einer Ver sorgungsgleichspannungsquelle verbunden ist.It is important that the anode of the photodiode 10 , 11 is connected to ground via the short-circuited λ / 4 line 18 , 19 . In the other light receiver, a negative voltage is present at the cathode of the photodiode 11 , 10 at the same time. Thus, the photodiode 11 , 10 is polarized via the short-circuit λ / 4 line 18 , 19 in the forward direction, that is, deactivated. The positive voltage applied to the cathode of the activated photodiode 10 , 11 lies across the base boards formed from the resistors 32 , 33 at the base of the respective bipolar transistor 14 , 15 , since the capacitors 28 , 29 represent an infinite resistance in terms of DC voltage. Since the emitter of the bipolar transistor 14, 15 also forming line 4 via the jacket of the λ / coaxial cable is connected to ground, the Bi-polar transistor 14, thus 15 "activated". The light intensity received by the photodiode 10 , 11 is thus converted into a high-frequency signal and reaches ge via the capacitor 34 , 35 between the anode of the photodiode 10 , 11 and the base of the bipolar transistor 14 , 15 to the respective bipolar transistor 14 , 15 and reinforced there. In this case, the cathode of the photodiode 10 , 11 is alternately connected to ground via the capacitor 28 , 29 connected to the sheath of the coaxial cable. Conversely, the case is when a negative voltage is present at the base of the bipolar transistor 15 , 16 via the base series resistor. Then namely the bipolar transistor 15 , 16 is blocked, ie "deactivated fourth". The collectors of the bipolar transistors 14 , 15 are connected directly to one another. This connection point is again connected to the emitter of a transistor 36 , the base of which is connected to the positive pole of a DC voltage source 37 and whose collector is connected on the one hand to the narrowband amplifier 24 and the limiter amplifier 25 and on the other hand via the parallel connection of a coil 38 and a capacitor 39 is connected to the positive pole of a supply voltage source.

Im folgenden werden anhand der Fig. 3a) und b) zwei Ausführungsbeispiele der elektrischen Schaltung des Meßlichtempfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6 beschrieben.In the following, two exemplary embodiments of the electrical circuit of the measurement light receiver 5 and the reference light receiver 6 are described with reference to FIGS . 3a) and b).

Fig. 3a) zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Schaltung des Meßlicht empfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6 in Bipolartechnik. Der Schal tungsaufbau ist bis auf eine später noch beschriebene Ausnahme bis zum Ver bindungspunkt der Kollektoren der Bipolartransistoren 14, 15 vollständig symmetrisch. In der vorliegenden Schaltung sind die Emitter der Bipolartran sistoren 14, 15 über eine Parallelschaltung aus jeweils einem Kondensator 40, 41 und jeweils einem Widerstand 42, 43 mit Masse verbunden. Die jeweilige Basis der Bipolartransistoren 14, 15 ist über Widerstände 44, 45 mit den Ka toden der Photodioden 10, 11 verbunden. Die Anoden der Photodioden 10, 11 sind einerseits über kurzgeschlossene λ/4 Leitungen 18, 19 mit Masse verbunden und andererseits über Kondensatoren 46, 47 mit den Basen der Bipolartransistoren 14, 15 verbunden. Außerdem ist die Anode der Photodioden 10, 11 über jeweils einen Kondensator 48, 49, der hier jeweils im wesentlichen die parasitären Kapazitäten der Photodioden 10, 11 repräsentiert, mit der jeweiligen Katode der Photodioden 10, 11 verbunden. An der Katode der Photodioden 10, 11 liegt über Widerstände 50, 51 das positive Potential einer Versorgungsgleichspannungs quelle an. Gleichzeitig ist die Katode der Photodioden 10, 11 jeweils über Kondensatoren 52, 53 mit Masse verbunden. Weiter ist die Katode der Photodio den 10, 11 mit dem Kollektor je eines Transistors 54, 55 verbunden. Die Basis der Transistoren 54, 55 ist über jeweils einen Widerstand 56, 57 mit jeweils einem der Ausgänge des Umschaltgenerators B verbunden. Gleichzeitig ist die Basis der Transistoren 54, 55 jeweils über Kondensatoren 58, 59 mit Masse ver bunden. Die Emitter beider Transistoren 54, 55 sind über zwei Widerstände 60, 61 miteinander verbunden. Die Verbindung der beiden Widerstände 60, 61 ist gleichzeitig über einen Kondensator 62 mit Masse und über eine Konstantstrom quelle 63 mit dem negativen Potential einer Versorgungsgleichspannungsquelle verbunden. Die bereits angesprochene Unsymmetrie besteht nun darin, daß der mit dem positiven Potential der Versorgungsgleichspannungsquelle verbundene Widerstand 51 über einen Widerstand 64 mit der Basis eines Transistors 65 verbunden ist, wobei der Emitter des Transistors 65 mit dem Verbindungspunkt der Kollektoren der Bipolartransistoren 14, 15 und über einen Widerstand 66 mit dem positiven Potential der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist. Wei ter ist die Basis des Transistors 65 über eine Parallelschaltung eines Wider standes 67 und eines Kondensators 68 mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors 65 ist über einen aus einer Spule 69 einem Widerstand 70 und einem Kondensator 71 bestehenden bedämpften Schwingkreis mit dem negativen Pol der Versorgungsgleichspannungsquelle verbunden. Außerdem ist der Kollektor des Transistors 65 weiter mit der Verarbeitungsstrecke 7 verbunden. Fig. 3a) shows a first embodiment for a circuit of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 in bipolar technology. The circuit construction is, with the exception of a later described, up to the connection point of the collectors of the bipolar transistors 14 , 15 completely symmetrical. In the present circuit, the emitters of the bipolar transistors 14 , 15 are connected to ground via a parallel circuit each consisting of a capacitor 40 , 41 and a respective resistor 42 , 43 . The respective base of the bipolar transistors 14 , 15 is connected via resistors 44 , 45 to the electrodes of the photodiodes 10 , 11 . The anodes of the photodiodes 10 , 11 are connected to ground on the one hand via shorted λ / 4 lines 18 , 19 and on the other hand connected to the bases of the bipolar transistors 14 , 15 via capacitors 46 , 47 . In addition, the anode of the photodiode 10, 11 via a respective capacitor 48, 49, the respective parasitic capacitances of the photodiode 10, representing 11, connected here essentially to the respective cathode of the photodiode 10,. 11 At the cathode of the photodiodes 10 , 11 , the positive potential of a DC supply source is present via resistors 50 , 51 . At the same time, the cathode of the photodiodes 10 , 11 is connected to ground via capacitors 52 , 53 , respectively. Next, the cathode of the Photodio 10 , 11 is connected to the collector of a transistor 54 , 55 . The base of the transistors 54 , 55 is connected via a resistor 56 , 57 to each of the outputs of the switch generator B. At the same time, the base of transistors 54 , 55 is connected to ground via capacitors 58 , 59 , respectively. The emitters of both transistors 54 , 55 are connected to one another via two resistors 60 , 61 . The connection of the two resistors 60 , 61 is connected simultaneously via a capacitor 62 to ground and via a constant current source 63 to the negative potential of a DC supply voltage source. The asymmetry already mentioned now consists in that the resistor 51 connected to the positive potential of the DC supply voltage source is connected via a resistor 64 to the base of a transistor 65 , the emitter of the transistor 65 being connected to the connection point of the collectors of the bipolar transistors 14 , 15 and above a resistor 66 is connected to the positive potential of the supply voltage source. Wei ter is the base of transistor 65 via a parallel connection of an opposing stand 67 and a capacitor 68 connected to ground. The collector of the transistor 65 is connected to the negative pole of the DC supply voltage source via a damped resonant circuit consisting of a coil 69, a resistor 70 and a capacitor 71 . In addition, the collector of transistor 65 is further connected to processing section 7 .

Fig. 3b) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine Schaltung des Meß lichtempfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6 mit Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 als Verstärkertransistoren. Der Schaltungsaufbau ist wiederum bis auf eine später noch beschriebene Ausnahme bis zum Verbindungspunkt des Meßlicht empfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6 symmetrisch. Das jeweils erste Gate der Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 ist jeweils mit der Anode der Photodioden 10, 11 verbunden. Die Anode der Photodiode 10, 11 ist außerdem jeweils über eine Parallelschaltung einer Spule 72, 73 und eines Kondensators 74, 75 mit Masse verbunden. Weiter ist die Katode der Photodioden 10, 11 jeweils über einen Kondensator 76, 77 mit Masse verbunden. Die Anode der Photodioden 10, 11 ist weiter über jeweils einen Widerstand 78, 79 mit dem Kollektor eines Tran sistors 80, 81 verbunden. Das zweite Gate der Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 ist über jeweils einen Widerstand 82, 83 mit dem jeweiligen Kollektor des Tran sistors 80, 81 verbunden. Weiter ist das zweite Gate der Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 über jeweils einen Kondensator 84, 85 und über jeweils eine Reihen schaltung aus einem Widerstand 86, 87 und einer mit ihrer Anode mit dem Wider stand 86, 87 verbundenen Diode 88, 89 mit Masse verbunden. Der Kollektor des Transistors 80, 81 ist außerdem jeweils über einen Widerstand 90, 91 mit dem positiven Potential einer Versorgungsgleichspannungsquelle verbunden. Weiter ist der Kollektor der Transistoren 80, 81 über jeweils einen Kondensator 92, 93 mit Masse verbunden. Die Source der Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 ist jeweils direkt mit Masse verbunden. Die Drain der Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 ist je weils über eine Parallelschaltung einer Spule 94, 95 eines Kondensators 96, 97 und eines Widerstandes 98, 99 und jeweils die Parallelschaltung eines Kon densators 100, 101 zweier hintereinander geschalteten Dioden 102, 103, 104, 105 und einem Widerstand 106, 107 und jeweils einem Kondensator 108, 109 mit Masse verbunden. Weiter ist die Drain der Dual-Gate-MOSFET′s 16, 17 mit der Basis jeweils eines Transistors 110, 111 verbunden. Die Emitter der Transis toren 110, 111 liegen jeweils über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 112, 113 und einem Kondensator 114, 115 an Masse und gleichzeitig über jeweils einen Widerstand 116, 117 an dem positiven Potential der Versorgungsgleich spannungsquelle. Die Kollektoren der Transistoren 110, 111 sind unmittelbar miteinander verbunden, diese Verbindung ist wiederum mit dem Emitter eines Transistors 118 verbunden. Die Basis des Transistors 118 ist über einen Wi derstand 119 mit dem positiven Potential der Versorgungsgleichspannungsquelle einen Widerstand 120 mit Masse und einem Kondensator 121 ebenfalls mit Masse verbunden. Weiter ist der Kollektor des Transistors 118 über eine Parallel schaltung eines Kondensators 122 und einer ersten Spule eines Übertragers 123 mit Masse verbunden. Die zweite Spule des Übertragers 123 ist über abgeschirm te Kabel mit dem Schmalbandverstärker 24, dieser mit dem Begrenzerverstärker 25, dieser mit dem Phasendetektor 26 und dieser mit der Auswerteeinheit 27 verbunden. Zurückkommend zur eigentlichen Elektronik des Meßlichtempfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6 sind die Emitter der beiden Transistoren 80, 81 über zwei Widerstände 124, 125 miteinander verbunden. Die beiden Tran sistoren 80, 81 bilden in der angegebenen Beschaltung einen unsymmetrisch an gesteuerten Differenzverstärker zur gegenphasigen Aktivierung bzw. Deaktivie rung des Meßlichtempfängers 5 und des Referenzlichtempfängers 6. Der Verbin dungspunkt der beiden Widerstände 124, 125 ist einerseits über einen Konden sator 126 mit Masse verbunden und gleichzeitig über einen relativ hochohmigen Widerstand 127 mit dem negativen Potential der Versorgungsgleichspannungs quelle verbunden, wobei das negative Potential der Versorgungsgleichspannungs quelle gleichzeitig über einen Elektrolytkondensator 128 mit Masse verbunden ist. Die angesprochene Unsymmetrie bezieht sich nun auf die Ansteuerung der Basen der Transistoren 80, 81. Die Basis des Transistors 80 ist über Wider stände 129, 130, 131 mit Masse verbunden, wobei der Widerstand 129 mit seiner von der Basis des Transistors 80 abgewandten Seite außerdem über einen Konden sator 132 mit Masse verbunden ist. Zusätzlich ist der Widerstand 129 mit sei ner von der Basis des Transistors 80 abgewandten Seite über einen Widerstand 133 mit dem negativen Potential der Versorgungsgleichspannungsquelle verbun den. Dahingegen ist die Basis des Transistors 81 über einen Widerstand 134 und einen Kondensator 135 mit Masse verbunden. Dabei ist die der Basis des Transistors 81 abgewandte Seite des Widerstandes 134 außerdem mit dem Kollektor eines Transistors 136 und über zwei Widerstände 137, 138 mit dem negativen Po tential der Versorgungsgleichspannungsquelle verbunden. Der Emitter des Tran sistors 136 ist über einen Widerstand 139 einerseits mit dem positiven Poten tial der Versorgungsgleichspannungsquelle, andererseits über einen zusätz lichen Kondensator 140 mit Masse verbunden. Die Basis des Transistors 136 ist über einen Widerstand 141 und einen Kondensator 142 mit Masse verbunden, wo bei der Verbindungspunkt des Widerstandes 141 des Kondensators 142 gleichzei tig mit dem Ausgang des Umschaltgenerators 8 verbunden ist. Fig. 3b) shows a second embodiment for a circuit of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 with dual-gate MOSFETs 16 , 17 as amplifier transistors. The circuit structure is again symmetrical except for an exception described later up to the connection point of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 . The first gate of the dual-gate MOSFETs 16 , 17 is connected to the anode of the photodiodes 10 , 11 . The anode of the photodiode 10 , 11 is also connected to ground via a parallel connection of a coil 72 , 73 and a capacitor 74 , 75 . Furthermore, the cathode of the photodiodes 10 , 11 is in each case connected to ground via a capacitor 76 , 77 . The anode of the photodiodes 10 , 11 is further connected via a resistor 78 , 79 to the collector of a transistor 80 , 81 . The second gate of the dual-gate MOSFET's 16 , 17 is connected via a respective resistor 82 , 83 to the respective collector of the transistor 80 , 81 . Next is the second gate of the dual-gate MOSFETs 16 , 17 via a capacitor 84 , 85 and a series circuit of a resistor 86 , 87 and one with its anode with the opposing 86 , 87 connected diode 88 , 89 connected to ground. The collector of transistor 80 , 81 is also each connected via a resistor 90 , 91 to the positive potential of a DC supply voltage source. Furthermore, the collector of transistors 80 , 81 is connected to ground via a respective capacitor 92 , 93 . The source of the dual-gate MOSFETs 16 , 17 is connected directly to ground. The drain of the dual-gate MOSFETs 16 , 17 is in each case via a parallel connection of a coil 94 , 95 of a capacitor 96 , 97 and a resistor 98 , 99 and in each case the parallel connection of a capacitor 100 , 101 of two diodes 102 connected in series , 103 , 104 , 105 and a resistor 106 , 107 and a respective capacitor 108 , 109 are connected to ground. Furthermore, the drain of the dual-gate MOSFETs 16 , 17 is connected to the base of a transistor 110 , 111 , respectively. The emitters of the transistors 110 , 111 are each connected via a series circuit of a resistor 112 , 113 and a capacitor 114 , 115 to ground and at the same time via a resistor 116 , 117 at the positive potential of the DC supply voltage source. The collectors of transistors 110 , 111 are directly connected to one another, this connection is in turn connected to the emitter of a transistor 118 . The base of transistor 118 is connected via a resistor 119 to the positive potential of the DC supply voltage, a resistor 120 to ground and a capacitor 121 to ground. Furthermore, the collector of transistor 118 is connected to ground via a parallel circuit of a capacitor 122 and a first coil of a transformer 123 . The second coil of the transformer 123 is via shielded cable with the narrowband amplifier 24 , this with the limiter amplifier 25 , this with the phase detector 26 and this with the evaluation unit 27 . Returning to the actual electronics of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 , the emitters of the two transistors 80 , 81 are connected to one another via two resistors 124 , 125 . The two transistors 80 , 81 form an asymmetrically controlled differential amplifier in the specified circuit for the phase-phase activation or deactivation of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 . The connection point of the two resistors 124 , 125 is connected on the one hand via a capacitor 126 to ground and at the same time connected via a relatively high-resistance resistor 127 to the negative potential of the supply DC voltage source, the negative potential of the supply DC voltage source simultaneously via an electrolytic capacitor 128 to ground connected is. The asymmetry mentioned now relates to the activation of the bases of the transistors 80 , 81 . The base of the transistor 80 is connected to ground via opponents 129 , 130 , 131 , the resistor 129 also being connected to ground by its side facing away from the base of the transistor 80 via a capacitor 132 . In addition, resistor 129 is connected to its side facing away from the base of transistor 80 via a resistor 133 to the negative potential of the DC supply voltage source. In contrast, the base of transistor 81 is connected to ground via a resistor 134 and a capacitor 135 . The side of the resistor 134 facing away from the base of the transistor 81 is also connected to the collector of a transistor 136 and, via two resistors 137 , 138, to the negative potential of the DC supply voltage source. The emitter of transistor 136 is connected via a resistor 139 on the one hand to the positive potential of the DC supply voltage source, and on the other hand via an additional capacitor 140 to ground. The base of the transistor 136 is connected to ground via a resistor 141 and a capacitor 142 , where at the connection point of the resistor 141 of the capacitor 142 is simultaneously connected to the output of the changeover generator 8 .

Fig. 1 zeigt weiterhin nach Durchziehen der gestrichelt dargestellten Ver bindungslinien ein Blockschaltbild eines Entfernungsmeßgerätes 1 nach einer zweiten Lehre der Erfindung. Auch für die zweite Lehre der Erfindung gilt das bereits für die erste Lehre der Erfindung Gesagte, daß es sich bei dem mit Hilfe des Blockschaltbildes dargestellten Entfernungsmeßgeräts 1 zwar um ein solches nach dem Dauerstrichverfahren handelt, die zweite Lehre der Erfindung jedoch ebenso wie die erste Lehre der Erfindung auf ein Entfernungsmeßgerät 1 nach dem Pulsverfahren übertragbar ist. Fig. 1 also shows a solid block diagram of a distance measuring device 1 according to a second teaching of the invention after drawing the connecting lines shown in dashed lines Ver. What has already been said for the first teaching of the invention also applies to the second teaching of the invention, that although the distance measuring device 1 shown with the aid of the block diagram is one based on the continuous wave method, the second teaching of the invention is just like the first teaching the invention is transferable to a distance measuring device 1 according to the pulse method.

Gemäß der zweiten Lehre der Erfindung ist ein die Leistung des jeweiligen Licht senders 3 beeinflussender Regler 143 vorgesehen, der die Amplitude des jewei ligen Signals auf einen vorgegebenen Wert - den Sollwert - regelt. In Fig. 1 nicht dargestellt ist ein die Regelgröße des Reglers 143 liefernder Spitzen wertdetektor. Dieser ist im Fall des vorliegenden Blockschaltbildes vorzugs weise hinter dem Schmalbandverstärker 24 angeordnet. Somit wird zum einen der Einfluß von Rauschanteilen auf die Spitzenwertbildung vermieden, zum anderen liegt ein hoher, leicht zu verarbeitender Signalpegel vor. Die Stellgröße des Reglers 143 bildet der Verstärkungsfaktor eines die Leistung des Lichtsenders 3 bestimmenden Verstärkers 144. Im Ergebnis sorgt also der Regler 143 für ei nen konstant hohen Signalpegel bereits am Lichtempfänger und demzufolge auch in den nachfolgenden Verarbeitungseinheiten. Die zweite Lehre der Erfindung führt nicht nur zu einer Verbesserung eines Entfernungsmeßgerätes 1 mit einem Lichtsender und zwei Lichtempfängern, sondern ist analog ebenso auf Entfer nungsmeßgeräte mit zwei Lichtsendern und einem Lichtempfänger, zwei Lichtsendern und zwei Lichtempfängern und auch auf Entfernungsmeßgeräte mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger anwendbar.According to the second teaching of the invention, a controller 143 influencing the power of the respective light transmitter 3 is provided, which regulates the amplitude of the respective signal to a predetermined value - the desired value. A peak value detector delivering the controlled variable of controller 143 is not shown in FIG. 1. In the case of the present block diagram, this is preferably arranged behind the narrowband amplifier 24 . Thus, on the one hand the influence of noise components on the peak value formation is avoided, on the other hand there is a high, easy-to-process signal level. The manipulated variable of the controller 143 forms the amplification factor of an amplifier 144 which determines the power of the light transmitter 3 . As a result, the controller 143 ensures a constantly high signal level at the light receiver and consequently also in the subsequent processing units. The second teaching of the invention not only leads to an improvement of a distance measuring device 1 with a light transmitter and two light receivers, but is also analogously to distance measuring devices with two light transmitters and one light receiver, two light transmitters and two light receivers and also to distance measuring devices with one light transmitter and one light receiver applicable.

Weiterhin kann der Regler 143 sowohl als Proportional-, Proportional-Integral- und Proportional-Integral-Differential-Regler ausgeführt werden.Furthermore, the controller 143 can be designed as a proportional, proportional-integral and proportional-integral-differential controller.

Besonders vorteilhaft wird ein Entfernungsmeßgerät 1 gemäß der zweiten Lehre der Erfindung dadurch ausgestaltet, daß der Regler 143 den Verstärkungsfaktor erst nach Verstreichen einer Vielzahl von Modulationsperioden verändert. Durch diese Maßnahme erreicht man, daß statische Einflüsse auf den Regelvorgang durch ein Hintergrundrauschen stark vermindert werden.A distance measuring device 1 according to the second teaching of the invention is particularly advantageously designed in that the controller 143 changes the amplification factor only after a large number of modulation periods have elapsed. This measure ensures that static influences on the control process are greatly reduced by background noise.

Bei einem Entfernungsmeßgerät 1 mit zwei Lichtsendern oder zwei Lichtempfängern erfährt das Entfernungsmeßgerät 1 eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung dadurch, daß die Verstärkungsfaktoren für das Anliegen des Meßsignals oder des Referenzsignals, allgemein zweier aus unterschiedlichen Signalwegen stam menden Signale, von dem Regler 143 speicherbar sind. Diese Maßnahme wird be sonders vorteilhaft dadurch ergänzt, daß die gespeicherten Verstärkungsfaktoren von dem Umschaltgenerator 8, der die Umschaltung zwischen den beiden Signal wegen bestimmt, abrufbar sind. Da die Lichtsignale im vorliegenden Fall am Eingang der Lichtempfänger 5, 6 im allgemeinen unterschiedliche Intensitäten aufweisen und insbesondere das Meßlichtsignal besonders starken zeitlichen Schwankungen unterworfen ist, wird durch diese Maßnahmen gewährleistet, daß der Regler 143 in sehr kurzen Zeiträumen nach dem Umschalten von einem Sig nalweg auf einen anderen Signalweg den gewünschten Amplitudenwert einregelt.In a distance measuring device 1 with two light transmitters or two light receivers, the distance measuring device 1 experiences a particularly advantageous embodiment in that the amplification factors for the application of the measuring signal or the reference signal, generally two signals originating from different signal paths, can be stored by the controller 143 . This measure is complemented particularly advantageously by the fact that the stored amplification factors can be called up by the switchover generator 8 , which determines the switchover between the two signals. Since the light signals in the present case at the input of the light receivers 5 , 6 generally have different intensities and in particular the measurement light signal is subject to particularly large fluctuations in time, these measures ensure that the controller 143 is switched in a very short period of time after switching from a signal path adjusts the desired amplitude value to another signal path.

Ersetzt man in Fig. 1 die Verarbeitungsstrecke 7 des erfindungsgemäßen Ent fernungsmeßgerätes 1 durch die in Fig. 4 dargestellte Verarbeitungsstrecke 71 so erhält man ein Entfernungsmeßgerät 1 gemäß einer dritten Lehre der Erfin dung.Replacing in Fig. 1, the processing section 7 of the Ent distance measuring device 1 according to the invention by the processing section 71 shown in Fig. 4, one obtains a distance measuring device 1 according to a third teaching of the inven tion.

Zusätzlich zu den bereits genannten Elementen des Blockschaltbildes in Fig. 1 ist bei dem Entfernungsmeßgerät 1 gemäß der dritten Lehre der Erfindung ein ein Mischsignal erzeugender Mischsignalgenerator 145, ein das Mischsignal mit einem Signal mischender erster Mischer 146 und ein das Mischsignal mit dem Amplitudenmodulationssignal mischender zweiter Mischer 147 vorgesehen. Von be sonderer Bedeutung, ist bei dem Entfernungsmeßgerät gemäß der dritten Lehre der Erfindung die Tatsache, daß der Sendepulsgenerator 4 alternierend zwei ver schiedene Amplitudenmodulationsfrequenzen liefert. Dies dient, wie bereits oben erwähnt, dazu, zunächst eine grobe und danach eine feine Entfernungs bestimmung durchzuführen. Erfindungsgemäß ist nun das Entfernungsmeßgerät 1 dadurch besonders verbessert, daß entweder die Mischfrequenz des Mischsignals der Hälfte der Differenz beider Amplitudenmodulationsfrequenzen entspricht oder alternativ die Mischfrequenz und die Amplitudenmodulationsfrequenz alter nierend vertauscht werden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Wahl der Misch frequenzen bzw. der Amplitudenmodulationsfrequenzen wird besonders deutlich anhand der mathematischen Beschreibung des Mischvorgangs:In addition to the elements of the block diagram in FIG. 1 already mentioned, in the distance measuring device 1 according to the third teaching of the invention there is a mixed signal generator 145 generating a mixed signal, a first mixer 146 mixing the mixed signal with a signal and a second mixer mixing the mixed signal with the amplitude modulation signal 147 provided. Of particular importance, is in the distance measuring device according to the third teaching of the invention the fact that the transmission pulse generator 4 alternately delivers two different amplitude modulation frequencies. As already mentioned above, this serves to first determine a rough and then a fine distance. According to the invention, the distance measuring device 1 is now particularly improved in that either the mixed frequency of the mixed signal corresponds to half the difference between the two amplitude modulation frequencies or, alternatively, the mixed frequency and the amplitude modulation frequency are alternately interchanged. The advantage of the selection of the mixing frequencies or the amplitude modulation frequencies according to the invention becomes particularly clear on the basis of the mathematical description of the mixing process:

Es wird also durch die erfindungsgemäße Wahl der Mischfrequenzen und der Am plitudenmodulationsfrequenzen gewährleistet, daß in dem Frequenzgemisch nach dem Mischer 146 bzw. dem Mischer 147 unabhängig von der jeweils anliegenden Am plitudenmodulationsfrequenz ein Anteil mit einer konstanten Gesamtfrequenz vor liegt. Durch diese Maßnahme wird, wie bereits erwähnt, gewährleistet, daß der Phasendifferenzdetektor 26 unabhängig von der Amplitudenmodulationsfrequenz auf der Gesamtfrequenz arbeiten kann.It is thus ensured by the choice according to the invention of the mixing frequencies and the amplitude modulation frequencies that in the frequency mixture after the mixer 146 or the mixer 147 there is a portion with a constant overall frequency independent of the respectively present amplitude modulation frequency. As already mentioned, this measure ensures that the phase difference detector 26 can operate on the total frequency independently of the amplitude modulation frequency.

Das Entfernungsmeßgerät 1 gemäß der dritten Lehre der Erfindung wird weiter dadurch verbessert, daß das Meßsignal oder das Referenzsignal vor dem Mischer 146 einen die übereinstimmende nach dem Mischen vorhandenen Gesamtfrequenz filternden Filter 148 durchläuft. Da es sich, wie aus Gl. 1 ersichtlich, bei der Gesamtfrequenz stets um eine Frequenz verschieden von beiden Amplituden modulationsfrequenzen handelt, führt eine Reduzierung des Anteils der Gesamt frequenz in dem zum Teil verrauschten Eingangssignal durch den Filter 148 vor dem Mischer 146 zu einer Verbesserung der Signalgüte des Signalteils mit der Ge samtfrequenz nach dem Mischer 146. Nach dem Mischer 146 wird das Signal wieder um von einem Schmalbandverstärker verstärkt, der jedoch nicht wie beim Ent fernungsmeßgerät 1 gemäß der ersten Lehre der Erfindung auf die Amplituden modulationsfrequenzen abgestimmt ist, sondern auf die Gesamtfrequenz des Misch signals.The distance measuring device 1 according to the third teaching of the invention is further improved in that the measuring signal or the reference signal before the mixer 146 passes through a filter 148 which filters the corresponding overall frequency present after the mixing. Since it can be seen from Eq. 1 shows that the overall frequency is always a frequency different from the two amplitude modulation frequencies, a reduction in the proportion of the overall frequency in the partially noisy input signal by the filter 148 in front of the mixer 146 leads to an improvement in the signal quality of the signal part with the overall frequency after mixer 146 . After the mixer 146 , the signal is amplified again by a narrowband amplifier, which, however, is not tuned to the amplitude modulation frequencies as in the distance measuring device 1 according to the first teaching of the invention, but to the total frequency of the mixed signal.

Eine Verbesserung bekannter Entfernungsmeßgeräte gemäß der dritten Lehre der Erfindung ist grundsätzlich nur bei Entfernungsmeßgeräten nach dem Dauerstrich verfahren möglich. Eine Einschränkung hinsichtlich der Verwendung von einem oder zwei Lichtsender und einem oder zwei Lichtempfängern besteht hingegen nicht.An improvement on known distance measuring devices according to the third teaching of The invention is basically only for distance measuring devices after the continuous wave procedure possible. A restriction on using one or two light transmitters and one or two light receivers Not.

Abschließend soll noch eine Verbesserung des Umschaltgenerators 8 eingeführt werden, welche Entfernungsmeßgeräte betrifft, die nach einer oder mehreren der diskutierten drei Lehren verbessert worden sind. Der Umschaltgenerator 8 arbeitet im allgemeinen mit einer konstanten Umschaltfrequenz. Diese Umschalt frequenz ist im Vergleich zur Amplitudenmodulationsfrequenz wesentlich ge ringer. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ent fernungsmeßgeräte ergibt sich daraus, den Schaltzustand des Umschaltgenerators 8 dem Meßsignal und dem Referenzsignal zu überlagern. Diese Überlagerung ist in der ersten Ausführungsform gemäß der ersten Lehre der Erfindung, dargestellt in Fig. 3a), durch die Verbindung des Referenzlichtempfängers 6 über den Wi derstand 64 und den Transistor 65 mit dem Summationspunkt der beiden Bipolar transistoren 14, 15 gewährleistet. Die Überlagerung des Schaltzustandes des Umschaltgenerators 8 auf das Meßsignal bzw. das Referenzsignal gewährleistet, daß der Phasendifferenzdetektor 26 anhand des einlaufenden Signals erkennen kann, ob es sich bei diesem um das Meßsignal oder um das Referenzsignal han delt. Etwaige Zeitverzögerungen in der Übermittlung des Umschaltsignals auf anderen Wegen zum Phasendifferenzdetektor 26 und damit verbundene Auswertungs ungenauigkeiten durch die Vermischung beider Signale werden somit vermieden.Finally, an improvement of the switch generator 8 is to be introduced which relates to distance measuring devices which have been improved according to one or more of the three teachings discussed. The switchover generator 8 generally operates at a constant switchover frequency. This switching frequency is significantly lower compared to the amplitude modulation frequency. A particularly advantageous embodiment of the distance measuring devices according to the invention results from superimposing the switching state of the changeover generator 8 on the measurement signal and the reference signal. This superposition is ensured in the first embodiment according to the first teaching of the invention, shown in Fig. 3a), by connecting the reference light receiver 6 via the resistor 64 and the transistor 65 with the summation point of the two bipolar transistors 14 , 15 . The superimposition of the switching state of the switch generator 8 on the measurement signal or the reference signal ensures that the phase difference detector 26 can recognize from the incoming signal whether it is the measurement signal or the reference signal. Any time delays in the transmission of the switchover signal to the phase difference detector 26 in other ways and the associated inaccuracies in the evaluation due to the mixing of the two signals are thus avoided.

Eine weitere Verbesserung des Umschaltvorganges wird dadurch gewährleistet, daß eine Glättung des Umschaltsignals, das von einem Logikkreis erzeugt wird und somit sehr steile Flanken aufweist, vor dem Meßlichtempfänger 5 und dem Referenzlichtempfänger 6 durch je einen Tiefpaß 28, 30, 29, 31 geglättet wird. Diese Glättung wird so durchgeführt, daß keine Wechselwirkung des Umschalt signals mit den eingestrahlten Modulationsfrequenzen erfolgen kann, das Um schaltsignal also eine möglichst geringe Störung des Meßvorganges zur Folge hat.A further improvement of the switching process is ensured in that a smoothing of the switching signal, which is generated by a logic circuit and thus has very steep edges, is smoothed by a low-pass filter 28 , 30 , 29 , 31 in front of the measuring light receiver 5 and the reference light receiver 6 . This smoothing is carried out so that no interaction of the switching signal with the radiated modulation frequencies can take place, the order switching signal thus has the least possible disturbance of the measurement process.

Claims

1. Distance measuring device according to the transit time principle using electromagnetic waves, preferably light waves, with at least one light emitting light transmitter, with a transmit pulse generator modulating the amplitude of the light wave by means of an amplitude modulation signal, with at least two arranged at the end of a light path, a signal supplying light receivers, with a processing section processing a signal and with a switch generator which switches the signals to the processing section in a push-pull manner, whereby a measuring light receiver is provided at the end of a measuring light section at an ordered measuring signal delivering a measuring signal, and a reference signal is arranged at the end of a reference light section the reference light receiver is provided and the receiving element of the measuring light receiver and the reference light receiver consists of one photodiode each, characterized in that the measuring light receiver ( 5 ) and the reference light icht receiver ( 6 ) are activated or deactivated by biasing the respective photodiode ( 10 , 11 ) in the blocking direction or forward direction.

2. Distance measuring device according to claim 1, characterized in that the measuring light receiver ( 5 ) and the reference light receiver ( 6 ) each have a signal amplifier ( 12 , 13 ).

3. Distance measuring device according to claim 2, characterized in that the signal amplifier ( 12 , 13 ) of the measuring light receiver ( 5 ) and the reference light catcher ( 6 ) are activated or deactivated simultaneously with the respective photodiodes ( 10 , 11 ).

4. Distance measuring device according to claim 2 or 3, characterized in that the signal amplifiers ( 12 , 13 ) are substantially in the form of an amplifier transistor.

5. Distance measuring device according to claim 4, characterized in that the United stronger transistor as a bipolar transistor ( 14 ; 15 ) is formed.

6. Distance measuring device according to claim 5, characterized in that the bipolar transistor ( 14 ; 15 ) is connected upstream of a basic series resistor.

7. Distance measuring device according to claim 4, characterized in that the amplifier transistor is designed as a dual-gate MOSFET ( 16 ; 17 ).

8. Distance measuring device according to claim 7, characterized in that a gate of the dual-gate MOSFET ( 16 ; 17 ) is separately connected to the switching generator ( 8 ).

9. Distance measuring device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the measuring light receiver ( 5 ) and the reference light receiver ( 6 ) each have a frequency-selective network.

10. Distance measuring device according to claim 9, characterized in that the frequency-selective network is designed as a short-circuited λ / 4 line ( 18 ; 19 ).

11. Distance measuring device according to claim 9, characterized in that the frequency-selective network is designed as a damped resonant circuit ( 20 ; 21 ).

12. Distance measuring device according to claim 11, characterized in that the inductance in the damped resonant circuit ( 20 ; 21 ) executed frequency selective network in the form of an air coil ( 22 ; 23 ) is formed.

13. Distance measuring device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the processing section ( 7 ) has a narrowband amplifier ( 24 ).

14. Distance measuring device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the processing section ( 7 ) has a limiter amplifier ( 25 ).

15. Distance measuring device according to one of claims 1 to 14, characterized in that the distance measuring device ( 1 ) has a phase difference detector ( 26 ) which determines the phase difference between the amplitude modulation signal and the measuring signal or reference signal.

16. Distance measuring device according to claim 15, characterized in that the distance measuring device ( 1 ) has an evaluation unit ( 27 ) which stores the results of the phase detector ( 26 ) and outputs a measurement result.

17. Distance measuring device according to the transit time principle using electromagnetic waves, preferably light waves, in particular according to one of claims 1 to 16, with at least one light transmitter emitting a light wave, with an amplitude of the light wave by means of an amplitude modulation signal modulating transmit pulse generator and with at least one Arranged at the end of a light path a signal-delivering light receiver, characterized in that a controller ( 143 ) influencing the power of the respective light transmitter ( 3 ) regulates the amplitude of the respective signal to a predetermined setpoint.

18. Distance measuring device according to claim 17, characterized in that a peak value detector delivering the amplitude of the signal to the controller ( 143 ) is seen before.

19. Distance measuring device according to claim 17 or 18, characterized in that the controller ( 143 ) determines the amplification factor of an amplifier ( 144 ) which determines the power of the light transmitter ( 3 ).

20. Distance measuring device according to claim 19, characterized in that the controller ( 143 ) changes the gain factor only after a plurality of modulation periods.

21. Distance measuring device according to claim 19 or 20, characterized in that the amplification factors for the application of the measurement signal or the reference signal from the controller ( 143 ) can be stored.

22. Distance measuring device according to claim 21, characterized in that the stored gain factors can be called up by the switchover generator ( 8 ).

23. Distance measuring device based on the transit time principle using elektromag netic waves, preferably light waves, especially according to one of the Claims 1 to 22, with at least one light emitting a light wave transmitter, with an the amplitude of the light wave by means of an amplitude mod Lation signal modulating transmit pulse generator with at least one at the end a light path arranged, providing a signal, with a mixed signal generator generating a mixed signal with a mixed frequency gate, with a first mixer mixing the mixed signal with a signal, with two mixing the mixed signal with the amplitude modulation signal ten mixer and with one the phase difference between a signal and the Amplitude modulation signal determining phase difference detector, the Transmitting pulse generator alternating at least two amplitude modulation frequencies zen delivers, characterized in that either the mixed frequency of the half te corresponds to the difference between the two amplitude modulation frequencies or Mixing frequency and the amplitude modulation frequency interchanged become.

24. Distance measuring device according to claim 23, characterized in that the signal upstream of the first mixer ( 146 ) passes through a matching filter ( 148 ) which exists after the total frequency filter.

25. Distance measuring device according to one of claims 1 to 24, characterized in that the switching state of the switching generator ( 8 ) is superimposed on the measurement signal and the reference signal.

26. Distance measuring device according to one of claims 1 to 25, characterized in that a low-pass filter ( 28 , 30 , 29 , 31 ) smoothes the changeover signal in front of the measuring light receiver ( 5 ) and the reference light receiver ( 6 ).