DE1025636B

DE1025636B - Device for optical distance measurement

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. Apparatus for Optical Distance Measurement The invention relates to a device for optical distance measurement with a transmitter for transmission of modulated light and a receiver to receive the light after it has occurred Reflection on an object located at the far end of the measuring section and one Arrangement for comparing the phase of the emitted and the received light and an adjustable optical retarder.

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. The invention is characterized in that the optical retarder is permanently switched on in the path of light and a switching device is provided through which another working state of the facility can be brought about, in which the emitted light passes through the retarder, bypassing the measuring section is fed back to the receiver.

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. A device for optical distance measurement is known, in which an optical retarder is also switched in the path of light is. In this known device, however, this is only possible if the measuring section is turned off. In the known device there is also a feedback, but only if the measuring section is switched off. In contrast, after According to the invention, the optical retarder is always on and it is a switching device provided, through which another working state can be brought about which the emitted light via the retarder, bypassing the measuring section to Receiver is fed back. This makes the measurement process much easier enables. This is especially the case when it comes to measuring one The majority of distances. In the known device must then for each distance to be measured first a zero digit by adjusting the electrical Delay device can be achieved, after which the same deflection on the measuring instrument is brought about by setting the optical delay path.

Wenn danach eine andere Entfernung zu messen ist, müssen beide genannten Einstellungen des elektrischen und des optischen Verzögerungsgerätes wiederholt werden.If another distance is to be measured afterwards, both must be mentioned Adjustments of the electrical and optical delay device repeated will.

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. In contrast, one can look at the device according to the invention content to use the electrical delay device only once when the set optical delay path. After that you need for each to be measured Distance to adjust only the optical delay path.

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. Compared to a previously proposed facility where an optical retarder is arranged to instead of the distance to be measured can be switched on, the facility according to the invention thereby a Simplification means that it is possible immediately after the setting has been carried out of the light transmitter to obtain a distance value and not just an adjustment an electrical retarder, which is then compared to the optical retarder needs to be calibrated. This saves a considerable amount of time. The establishment is particularly advantageous at high modulation frequencies, as the optical retarder can be of small dimensions and thus result in little loss of light.

Einze Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. One embodiment of the invention is shown in the drawing.

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. The device comprises a light source 1 from which a light beam 2 is sent out. The beam goes through a modulator 3, and the one emanating from it modulated beam 4 is thrown against the distant object, its removal is to be determined. In the beam path there is a mirror 5 that covers part of the Beam 6 deflects against an additional mirror 7, which is in the transmission path of the returning beam is located on the object. One umbrella 8 can block the emitted beam, and a screen 9 can block that of the mirror 5 shut off reflected part 6 of the beam. Under ordinary circumstances it will one of the shields is in the blocked position, as can be seen from the following illustration the way the facility works.

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. The reflected beam 10 passes through the mirror 7 and via an adjustable optical retarder 11 to a light receiver 12. The retarder 11 comprises a pair of prisms 13, 14, of which the prism 14 is adjustable so that a path of variable length is obtained for ray 10. the The length can be read off on a scale 15.

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. The modulator 3 is controlled by an oscillator 16, so that the emitted beam 4 is modulated with the output voltage of the oscillator. the said output voltage is also via an electrical delay 17 the Receiver 12 supplied, the z. B. may include a photocell, and in the one Phase comparison between the output voltage of the delay 17 and the modulation of the supplied light 10 takes place. Phase equality is ensured by a null instrument 18 specified.

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. The arrangement shown to compare the phase of the emitted beam 4, assumed to be related to the phase of oscillation of the oscillator 16 coincides with the phase of the received beam 10 can of course by any other arrangement for phase comparison without departing from the spirit of the invention to be replaced.

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. The mode of operation of the device shown is as follows: With the Locks 8 and 9 in the position shown in the drawing and with the retarder 11 in the zero position, the electrical retarder 17 is first set so that the instrument 18 indicates phase equality. Then the beam 6 is blocked and the beam 4 is released by the fact that the locks 8 and 9 are switched. Of the Delay 11 is now set again until the instrument shows zero again 18 is obtained.

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.Because the wavelength of the modulation of the emitted light is known is, you will find the search distance, apart from an uncertainty regarding be able to determine the number of whole wavelengths.

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.When the instrument 18 is set to zero, that of the Beam 4 and beam 10 covered path from mirror 5 to mirror 7 are the same an integer total of wavelengths minus the one set on the retarder 11 Path and the path covered by the beam 6 between the mirrors 5 and 7.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for optical distance measurement with a transmitter for emitting modulated light and a receiver for receiving of the light after reflection at a distant end of the measuring section Subject and an arrangement for comparing the phase of the sent and the received light and an adjustable optical retarder, characterized in that that the optical retarder is permanently switched on in the path of the light and a switching device is provided through which another working state of the Device can be brought about in which the emitted light via the retarder is fed back to the receiver, bypassing the measuring section.

2. Device according to claim 1, characterized in that the the Modulation oscillation influencing the modulator via an electrical retarder is fed to the arrangement for phase comparison.

3. Device according to claim 2, characterized in that the electrical Delay is adjustable, with the formation of the arrangement for phase comparison as Zero instrument.

Publications considered: Swiss patent specification No. 301 849.