NO145490B - Elektrooptisk lokaliseringsapparat med tilbakestraaling, saerlig laser-avstandsmaaler - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et elektrooptisk lokaliserings-

apparat med tilbakestråling, omfattende en optisk sender med sendeoptikk, en optoelektrisk mottager med mottagningsoptikk og en binokulær sikteinnretning med sikteoptikk, hvor sende-strålen,som er rettet loddrett på mottagerens optiske akse,

avbøyes parallelt til denne akse og både mottageren og sen-

deren ved hjelp av et (første) stråledelerelement anordnet i den optiske akse for siktestrålen hos den ene gren av den binokulære sikteinnretning,kobles inn i denne gren, og det slik at den optiske akse for denne gren og den ved hjelp av stråledelerelementet avbøyde optiske akse for mottagnings-

strålen er koaksiale og den ved hjelp av stråledelerelementet avbøyde optiske akse for senderstrålen er tilnærmet koaksial med dem, samt hvor et siktemerke er koblet inn i mottagerens optiske akse og i den ene gren av sikteinnretningen, særlig laser-avs tandsmåler.

Brukbarheten av elektrooptiske systemer og apparater som

dem der f.eks. finner anvendelse for dirigerings-, avstands-målings- og lokaliseringsformål* er uansett sine respektive funksjonsprinsipper i regelen avhengige av om der på slike systemer og apparater finnes eller ikke finnes en praktisk mulighet for justering med den store nøyaktighet som her kreves. ;F.eks. er den akse-feilvinkel mellom sende-, mottagnings- og sikteoptikk som kan tillates for Laser-avstandsmåling over større avstander»mindre eller lik * 0,1 mrad.

Elektrooptiske apparater med en oppbygning som angitt innledningsvis, er allerede kjent. Således viser DE-OS 2 300 466 et utsiktsperiskop som kan kombineres med en laser-anordning og har en oppbygning som nevnt. I den forbindelse skal laser-anordningen være slik kombinert med periskopet at laserstrålen stadig er rettet parallelt med den optiske utsiktsakse. Fra DE-OS 2 343 596 er der kjent en teste- og justeringsanordning

for optiske innretninger til lokalisering og informasjons-overføring, likeledes med en oppbygning som angitt innledningsvis og dessuten med et siktemerke i form av et trådkors som er anordnet på et stråledelerelement og innkoblet i mottagerens

optiske akse og i siktegrenen. Sluttelig er der enn videre fra CH-PS 468 623 kjent en elektrooptisk avstandsmåler som har en oppbygning som nevnt innledningshvis, og hvor der er anordnet et siktemerke i mottagerens optiske akse.

Til grunn for oppfinnelsen ligger nå den oppgave å gi anvisning på en løsning som ved et elektrooptisk apparat av den innledningsvis nevnte art sikrer en enkel og nøyaktig innkobling av et siktemerke.

Ved et elektrooptisk lokaliseringsapparat av den innledningsvis angitte art blir denne oppgave ifølge oppfinnelsen løst ved at siktemerket er anbragt på sideflaten av et annet stråledelerelement som er tilordnet mottageren, og at innspeiling av siktemerket i den ene gren av sikteinnretningen skjer ved hjelp av det første stråledelerelement og en trippeloptikk som er påsatt den fra mottageren bortvendte side av dette og utrettet i mottagerens optiske akse.

Ved et apparat ifølge oppfinnelsen er siktemerket anordnet i en gren av den binokulære sikteinnretning. Siktemerket blir på enkel måte reflektert inn i mottagerens optiske akse via det annet stråledelerelement og blir innspeilet i sikte-stråleveien ved hjelp av det første stråledelerelement, som samtidig også innkobler senderen og mottageren i stråleveien i denne ene gren av den binokulære sikteinnretning, samt ved hjelp av en. trippeloptikk som på tilsvarende måte er anordnet på det første stråledelerelement og egner seg godt for planoptikk. Ved en slik anordning er samtlige optiske akser anordnet for-enet i rommet, samtidig som den ene gren av den binokulære sikteinnretning er slik sammenknyttet med mottageraksen at denne må være identisk ved sikteaksen. En justering av den optiske akse i forbindelse med stor nøyaktighet og retnings-stabilitet er dermed sikret på betryggende måte. På grunn av den gunstige anordning av siktemerket fås dessuten mulighet for å anordne siktemerket og en mottager-ansiktsblender nær hverandre i rommet. Således er synsfeltblenderen ved en gunstig utførelsesform likeledes anordnet på det annet stråledelerelement og på den side av dette som vender mot mottageren.

Ved en spesielt foretrukken utførelsesform er stråledelerelementene utført som stråledeler-terninger. Slike elementer blir også betegnet som strålekombinasjons-terninger. Stråledeler-terningene har den egenskap at de optiske akser for sikteinnretning og mottager alltid er identiske, uansett terningenes plasering, dvs. at disse optiske akser f.eks. også

er identiske om det første stråledelerelements stråle.delende speilplan skulle forandre stilling, f.eks. ved en endring av den vinkel dette speilplan danner med mottagerens eller sikteinnretningens optiske akse.

For innkobling av sende_strålen i sikteinnretningen består det første stråledelerelement hensiktsmessig av to 90°-prismer, hvorav det som vender bort fra mottageren f er lenger enn det som vender mot mottageren. Det har i den forbindelse vist seg særlig gunstig om det lengre prisme har en lengdeforskjell i forhold til det kortere prisme minst lik diameteren av sendeoptikkens utgangspupill og høyst har dobbelt så stor lengde som det korte prisme.

Videre er det hensiktsmessig om stråledelerelementene har innbyrdes inverse transmisjonskarakteristikker, slik at det første stråledelerelement reflekterer utenfra innfallende lys i det infra-røde område og transmitterer det i det synlige område, mens det annet stråledelerelement transmitterer lys i det infrarøde område og reflekterer det i det synlige område.

En gunstig videre utformning består i at sendestrålen betraktes med en optoelektronisk billedomformer, slik at sende-strålen i fjernfeltet og visermerket innreflekteres samtidig i det annet okular hos sikteinnretningen.

<y>tterligere gunstige utformninger av gjenstanden for patentkrav 1 fremgår av trekk som er angitt i underkravene.

En utførelsesform for et apparat ifølge oppfinnelsen vil

i det følgende bli belyst nærmere under henvisning til tegningen.

Fig • 1 viser skjematisk et elektrooptisk apparat som har en optisk sender med sende-optikk, en optoelektrisk mottager med mottagningsoptikk og en binokulær sikteinnretning med sikteoptikk. Ved et slikt apparat danner f.eks. en binokulær kikkert sikteinnretningen, hvori der er integrert en Laser-avstandsmåler. Kikkerten har to okularer 1 og 2 og to objektiver 3 og 4. Sikte-strålegangen i de to kikkertgrener er inntegnet med ubrutte linjer. Dessuten har apparatet en optisk sender 5 med sende-optikk 6 såvel som en mottager 7 med mottagningsoptikk 22 og organer til oppdeling resp. avbøyning av strålene/dannet av et første stråledelerelement 9, et annet stråledelerelement 11,

et avbøyningsprisme 12 og et ytterligere,tredje stråledelerelement 13. Det første stråledelerelement sitter foran mottagerobjektivet 8 og kikkertobjektivet 3 og består av to 90^ prismer som er sammenføyet til en stråledeler-terning som er plasert i siktestrålens optiske akse og utrettet på mottagerens optiske akse. Nærmere bestemt består det første stråledelerelement av to 90^- prismer 9a og 9b, hvorav det prisme 9a som vender bort fra mottageren 7, har større lengde enn det prisme 9b som vender mot mottageren,med en lengdeforskjell minst lik diameteren av utgangs-pupillen 6a hos sendeoptikken 6,og maksimalt har dobbelt så stor lengde som det kortere prisme. Stråledeler-terningen 9 er.på den side 14 av det lengre prisme 9a som vender bort fra mottageren 1< forsynt med et trippelprisme 10 utrettet i mottagerens optiske akse,og har slik transmisjonskarakteristikk at utenfra innfallende lys i det infrarøde område blir reflektert og dirigert som mottagningsstråle til Laser-mottageren, mens den kan slippe utenfra innfallende lys i det synlige område igjennom,så denne synlige stråling kommer til kikkertokularet 1. Det annet stråledelerelement 11/som er tilordnet mottageren 7 og anordnet i dennes optiske akse, danner,sammen med mottagerobjektivet 8, en selv-stendig komponent som kan settes inn og skiftes ut for seg,og består, likedan som det første stråledelerelement 9, av to sammen-føyede 90° prismer som i dette tilfelle er like lange, samtidig som de, som det fremgår av fig. 2, har invers transmisjonskarakteristikk til det første stråledelerelement 9, dvs. at det kan slippe lys i det infrarøde område igjennom og reflektere lys i det synlige område. For å skaffe inverse transmisjonskarakteristikker for de to stråledelerelementer 9 og 11 kan der i området for de respektive felles forbindelsesflater for de to prismer som hver stråledeler-terning er sammensatt av, resp. ved den speilende flate hos det lengre prisme 9a, være anordnet et dikroitisk filter, hvis frekvens-selektive egenskaper er valgt tilsvarende. Den annen stråledelerterning 11 er på den side 15 som vender mot mottageren 7'forsynt med en ansiktsfeltblender 16 og på den tilgrensende side 17 med et siktemerke 18, f.eks. et

trådkors, belyst med en lyskilde 19. Siktemerke-Drojektoren er realisert ved avbildning av siktemerket via siktemerke-belysningen 19, den annen stråledeler-terning 11,som reflekterer siktemerket inn i mottagerens optiske akse, mottagerobjektivet 8 og den første stråledeler-terning 9, hvis trippelprisme 10 reflekterer siktemerket tilbake,så det etter re-fleksjon på den første stråledelerterning og gjennomgang i kikkertobjektivet 3 via et ytterligere tredje stråledelerelement 13 innstråles i sikteinnretningens okular 1. Også siktestrålen kommer inn i okularet via det tredje stråledelerelement. Dette tredje stråledelerelement 13 kan også være utført med et ytterligere prisme 20,så Laser-sendestrålen kan betraktes via en optoelektronisk billedomformer 21 slik at sende-strålen i fjernfeltet og siktemerket blir innspeilet samtidig i det annet okular 2. I den forbindelse er det stråledelende plan hos prismet 20 tildannet slik at det er gjennomtrengelig for sende-strålens infrarøde område og for en del av siktemerke-projeksjons-strålen.

For integrasjon av Laser-avstandsmåleren i den binokulare kikkert er både mottageren og senderen ved hjelp av det første stråledelerelement,som sitter i en gren av kikkerten, langt på vei koaksialt innkoblet i denne gren. Sendestrålen, som til å begynne med er rettet loddrett på mottagerens optiske akse, og som er inntegnet med strekpunkterte linjer, er ved hjelp av 90°-avbøyningsprismet 12, som er anordnet eksentrisk til aksen for mottageren 7 og mellom mottagerobjektivet 8 og det annet stråledelerelement 11, avbøyet parallelt med mottagerens optiske akse og ved hjelp av det første stråledelerelement 9 - nemlig ved hjelp av det område av det lengre prisme 9a som rager utenfor det kortere prisme 9b - reflektert parallelt med siktestrålens optiske akse, men eksentrisk i forhold til denne. Derimot er den stiplet inntegnede motttagningsstråle som skal dirigeres til mottageren^nnkoblet koaksialt i den ene kikkertgren, så mottageraksen blir identisk med sikteaksen. På denne måte er der på betryggende måte sikret en stabil justering av de tre optiske akser - sendestråle , mottagningsstråle , siktestråle -

både når det gjelder integreringen av Laser-avstandsmåleren i kikkerten, men også mht. mekaniske og termiske innflytelser fra

omgivende miljø. Herunder er de optiske akser for sikteinnretning og mottager som følge av de gunstige egenskaper hos stråledeler-terningene 9 og 11 uavhengige av stillingen av stråledeler-terningen 9, altså uavhengige av den vinkel som det stråledelende plan i terningen 9 danner med mottagerens resp. sikteinnretningens optiske akse.

Claims (10)

1. Elektrooptisk lokaliseringsapparat med tilbakestråling, omfattende en optisk sender med sendeoptikk, en optoelektrisk mottager med mottagningsoptikk og en binokulær sikteinnretning med sikteoptikk,hvor sendestrålen,som er rettet loddrett på mottagerens optiske akse, avbøyes parallelt til denne akse og både mottageren og senderen ved hjelp av et (første) stråledelerelement anordnet i den optiske akse for siktestrålen hos

den ene gren av den binokulære sikteinnretning kobles inn i denne gren, og det slik at den optiske akse for denne gren og den ved hjelp av stråledelerelementet avbøyde optiske akse for mottagnings-strålen er koaksiale og den ved hjelp av stråledelerelementet avbøyde optiske akse for senderstrålen er tilnærmet koaksial med dem,samt hvor et siktemerke er koblet inn i mottagerens optiske akse og i den ene gren av sikteinnretningen, særlig laser-avstandsmåler, karakterisert ved at siktemerket (18) er anbragt på sideflaten av et annet stråledelerelement (11) som er tilordnet mottageren, og at innspeiling av siktemerket (18) i den ene gren av sikteinnretningen skjer ved hjelp av det første stråledelerelement (9) og en trippeloptikk (10) som er påsatt den fra mottageren (7) bortvendte side (14) av dette og utrettet i mottagerens optiske akse.

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at stråledelerelementene (9, 11) er utført som deler-terninger.

3. Apparat som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at det første stråledelerelement (9) består av to 90° prismer (9a, 9b), hvorav det (9a) som vender bort fra mottageren (7),er lenger enn det (9b) som vender mot mottageren.

4. Apparat som angitt i krav 3, karakterisert ved at lengden av det lengre prisme (9a) minst overskrider det kortere prismes (9b) lengde med diameteren av sendeoptikkens utgangspupill (6a) og maksimalt utgjør den dobbelte lengde av det kortere prisme.

5. Apparat som angitt i et av kravene 1-4, karakterisert ved at det annet stråledelerelement (11) er anordnet i mottagerens (7) optiske akse og er forsynt med en ansiktsfeltblender (16) på den side (15) som vender mot mottageren, og at siktemerket (18) er anordnet på en tilgrensende side (17) av stråledelerelementet (11).

6. Apparat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at det første stråledelerelement (9) er anordnet foran mottagerobjektivet (8) og sikteinnretningens objektiv (3).

7. Apparat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at stråledelerelementene (9, 11) har innbyrdes inverse transmisjonskarakteristikker, slik at det første stråledelerelement (9) reflekterer utenfra innfallende lys i det infrarøde område og transmitterer slikt lys i det synlige område, mens det annet stråledelerelement (11) transmitterer lys i det infrarøde område og reflekterer det i det synlige område.

8. Apparat som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at der til avbøyning av sendestrålen parallelt til mottagerens (7) optiske akse er anordnet et av-bøyningsprisme (12) som er anbragt mellom mottagerobjektivet (8) og det annet stråledelerelement (9) og eksentrisk i forhold til mottagerens (7) optiske akse.

9. Apparat som angitt i et av tie foregående krav, karakterisert ved at siktestrålen og siktemerke-projeksjonsstrålen ved hjelp av et ytterligere ,tredje stråledelerelement (13) innspeiles i okularet (1) i sikteinnretningens ene gren.

10. Apparat som angitt i krav 9, karakterisert ved at sendestrålen i fjernfeltet og siktemerket (18) samtidig via det tredje stråledelerelement (13) og en optoelektrisk billedomformer (21) innspeiles i okularet (2) i sikteinnretningens annen gren.