DE1025636B

DE1025636B - Einrichtung zur optischen Entfernungsmessung

Info

Publication number: DE1025636B
Application number: DES46684A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl Ot Schoeldstroem
Original assignee: Svenska AB Gasaccumulator
Current assignee: Svenska AB Gasaccumulator
Priority date: 1954-12-28
Filing date: 1955-12-12
Publication date: 1958-03-06

Description

Einrichtung zur optischen Entfernungsmessung Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur optischen Entfernungsmessung mit einem Sender zum Aussenden von moduliertem Licht und einem Emp--fänger zum Empfang des Lichtes nach erfolgter Reflexion an einem am fernen Ende der Meßstrecke gelegenen Gegenstand sowie einer Anordnung zum Vergleich der Phase des ausgesandten und des empfangenen Lichtes und einem einstellbaren optischen Verzögerer.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verzögerer in den Weg des Lichtes dauernd eingeschaltet ist und eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, durch die ein anderer Arbeitszustand der Einrichtung herbeigeführt werden kann, bei dem das ausgesandte Licht über den Verzögerer unter Umgehung der Meßstrecke zum Empfänger rückgespeist wird.
Es ist eine Einrichtung zur optischen Entfernungsmessung bekannt, bei der ebenfalls ein optischer Verzögerer in den Weg des Lichtes eingeschaltet ist. Bei dieser bekannten Einrichtung ist das aber nur möglich, wenn die Meßstrecke ausgeschaltet ist. Bei der bekannten Einrichtung erfolgt auch eine Rückspeisung, jedoch auch nur dann, wenn die Meßstrecke ausgeschaltet ist. Demgegenüber ist nach der Erfindung der optische Verzögerer dauernd eingeschaltet, und es ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen, durch die ein anderer Arbeitszustand herbeigeführt werden kann, bei dem das ausgesandte Licht über den Verzögerer unter Umgehung der Meßstrecke zum Empfänger rückgespeist wird. Damit wird eine wesentliche Erleichterung des Meßverfahrens ermöglicht. Das ist besonders dann der Fall, wenn es sich um die Messung von einer Mehrzahl von Entfernungen handelt. Bei der bekannten Einrichtung muß dann für jede zu messende Entfernung erst eine Nullanzleige durch Einsteilung des elektrischen Verzögerungsgerätes erreicht werden, wonach derselbe Ausschlag am Meßinstrument durch Einstellung des optischen Verzögerungsweges herbei geführt wird.
Wenn danach eine andere Entfernung zu messen ist, müssen beide genannten Einstellungen des elektrischen und des optischen Verzögerungsgerätes wiederholt werden.
Demgegenüber kann man sich bei der Einrichtung nach der Erfindung damit begnügen, das elektrische Verzögerungsgerät nur einmal bei Nullstellung des optischen Verzögerungsweges einzustellen. Danach braucht man für jede zu messende Entfernung nur den optischen Verzögerungsweg einzustellen.
Im Vergleich zu einer bereits vorgeschlagenen Einrichtung, bei der ein optischer Verzögerer so angeordnet ist, daß er statt der zu messenden Entfernung eingeschaltet werden kann, führt die Einrichtung ge- mäß der Erfindung dadurch eine Vereinfachung herbei, daß es möglich ist, unmittelbar nach durchgeführter Einstellung des Lichtübertragers einen Abstandswert zu erhalten und nicht nur eine Einstellung eines elektrischen Verzögerers, der danach in Vergleich zum optischen Verzögerer kalibriert werden muß. Hierdurch entsteht eine erhebliche Zeitersparnis. Die Einrichtung ist besonders vorteilhaft bei hohen Modulationsfrequenzen, da der optische Verzögerer von kleinen Abmessungen sein kann und dadurch wenig Lichtverluste entstehen.
Einze Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Die Einrichtung umfaßt eine Lichtquelle 1, von der ein Lichtstrahl 2 ausgesandt wird. Der Strahl geht durch einen Modulator 3, und der von diesem ausgehende modulierte Strahl 4 wird gegen den entfernten Gegenstand geworfen, dessen Entfernung zu ermitteln ist. Im Strahlenweg befindet sich ein Spiegel 5, der einen Teil des Strahles 6 gegen einen zusätzlichen Spiegel 7 ablenkt, der sich im Übertragungsweg des zurückkehren den, am Gegenstand reflektierten Strahles befindet. Ein Schirm 8 kann den ausgesandten Strahl absperren, und ein Schirm 9 kann den vom Spiegel 5 reflektierten Teil 6 des Strahles absperren. Unter gewöhnlichen Umständen wird der eine Schirm in der Sperrlage stehen, wie sich aus der folgenden Darstellung der Arbeitsweise der Einrichtung ergibt.
Der reflektierte Strahl 10 geht durch den Spiegel 7 hindurch und über einen einstellbaren optischen Verzögerer 11 weiter zu einem Lichtempfänger 12. Der Verzögerer 11 umfaßt ein Paar Prismen 13, 14, von denen das Prisma 14 einstellbar ist, so daß für den Strahl 10 ein Weg von veränderlicher Länge erhalten wird. Die Länge kann an einer Skala 15 abgelesen werden.
Der Modulator 3 wird von einem Oszillator 16 gesteuert, so daß der ausgesandte Strahl 4 mit der Ausgangsspannung des Oszillators moduliert ist. Die genannte Ausgangsspannung wird außerdem über einen elektrischen Verzögerer 17 dem Empfänger 12 zugeführt, der z. B. eine Photozelle umfassen kann, und in der ein Phasenvergleich zwischen der Ausgangsspannung des Verzögerers 17 und der Modulation des zugeführten Lichtes 10 stattfindet. Phasengleichheit wird von einem Nullinstrument 18 angegeben.
Die gezeigte Anordnung zum Vergleich der Phase des ausgesandten Strahles 4, von der angenommen wird, daß sie mit der Phase der Schwingung des Oszillators 16 übereinstimmt, mit der Phase des empfangenen Strahles 10 kann selbstverständlich durch irgendeine andere beliebige Anordnung zum Phasenvergleich, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen, ersetzt werden.
Die Arbeitsweise der gezeigten Einrichtung ist folgende: Mit den Sperren 8 und 9 in der in der Zeichnung dargestellten Lage und mit dem Verzögerer 11 in der Nullage wird zuerst der elektrische Verzögerer 17 so eingestellt, daß das Instrument 18 Phasengleichheit angibt. Danach wird der Strahl 6 gesperrt und der Strahl 4 dadurch freigegeben, daß die Sperren 8 und 9 umgestellt werden. Der Verzögerer 11 wird jetzt wieder eingestellt, bis eine Nullanzeige wieder am Instrument 18 erhalten wird.
Da die Wellenlänge der Modulation des ausgesandten Lichtes bekannt ist, wird man die gesuchte Ent- fernung, abgesehen von einer Unsicherheit betreffend die Anzahl ganzer Wellenlängen, ermitteln können.
Bei Nulleinstellung des Instrumentes 18 ist offensichtlich der vom Strahl 4 und Strahl 10 zurückgelegte Weg von dem Spiegel 5 zum Spiegel 7 gleich einer ganzen Zahl voil Wellenlängen mit Abzug des an dem Verzögerer 11 eingestellten Weges und des von dem Strahl 6 zwischen den Spiegeln 5 und 7 zurückgelegten Weges.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur optischen Entfernungsmessung mit einem Sender zum Aussenden von moduliertem Licht und einem Empfänger zum Empfang des Lichtes nach erfolgter Reflexion an einem an fernen Ende der Meßstrecke gelegenen Gegenstand sowie einer Anordnung zum Vergleich der Phase des ausgesandten und des empfangenen Lichtes und einem einstellbaren optischen Verzögerer, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Verzögerer in den Weg des Lichtes dauernd eingeschaltet ist und eine Schaltvorrichtung vorgesehen ist, durch die ein anderer Arbeitszustand der Einrichtung herbeigeführt werden kann, bei dem das ausgesandte Licht über den Verzögerer unter Umgehung der Meßstrecke zum Empfänger rückgespeist wird.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Modulator beeinflussende Modulationsschwingung über einen elektrischen Verzögerer der Anordnung zum Phasenvergleich zugeführt wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Verzögerer einstellbar ist, unter Ausbildung der Anordnung zum Phasenvergleich als Nullinstrument.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 301 849.