DE3743194A1

DE3743194A1 - Method and device for optical distance measurement

Info

Publication number: DE3743194A1
Application number: DE19873743194
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Scheck; Siegfried Idler; Klaus Kittmann
Original assignee: Baumer Electric AG
Current assignee: Baumer Electric AG
Priority date: 1987-12-19
Filing date: 1987-12-19
Publication date: 1989-06-29
Also published as: JPH01203918A; DE3743194C2

Abstract

A strongly collimated light beam (18) thrown by a light source (16) of a measuring device (10) onto an object (12) is reflected into the device (10), deflected and unidimensionally focused by means of a mirror surface (24) resembling a cylindrical lens and dispersed by a beam-splitter (30) into two partial beams (32, 34), to which is assigned, in each case, a photodiode (36, 38) on the same optical axis. Both diodes (36, 38) have different separations from the beam-splitter (30) and the photodiode (38) further from the beam-splitter (30) lies on the focal line of the focusing mirror surface (24). The result of this is, in principle, a linear dependence of the distance to be measured on the quotient of the measured photo-currents. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur optischen Entfernungsmessung zwischen einem Meßgerät und einem Objekt, bei dem von einer Lichtquelle ein Licht strahl vom Meßgerät auf das Objekt geworfen, das reflek tierte Strahlbühndel in einem optischen System des Meßge rätes fokussiert und vor der Fokalebene durch einen Strahl teiler in zwei Teilstrahlen zerlegt wird, deren Strahlungs intensitäten mittels zweier optoelektronischer Detektoren in der gemeinsamen optischen Achse jedoch in unterschied lichen Abständen vom Strahlteiler gemessen werden und der Quotient der Detektorströme als Funktion der zu messenden Entfernung ausgewertet wird.The invention relates to a method and a device for optical distance measurement between a measuring device and an object in which a light from a light source beam thrown from the measuring device onto the object, the reflec tiert beam bundle in an optical system of the Meßge advises focused and in front of the focal plane by a beam is divided into two partial beams, their radiation intensities using two optoelectronic detectors in the common optical axis but in different distances from the beam splitter are measured and the Quotient of the detector currents as a function of the measured Distance is evaluated.

Aus der US-PS 37 19 421 ist ein derartiges Verfahren be kannt, bei dem jedem Teilstrahl eine Blende zugeordnet und als Ergebnis die Differenz der Strahlungsflüsse der beiden Detektoren gemessen wird. Sind beide Blenden gleich groß, so liegt bei gleichem Strahlungsfluß das virtuelle Bild der Lichtquelle genau zwischen beiden Blenden. Diese Situation tritt jedoch nur für einen ganz bestimmten Abstand der Lichtquelle vom Objekt auf. Mit diesem Verfahren ist es nur möglich, zu überprüfen, ob die Lichtquelle in einem vorgegebenen richtigen Abstand vom Objekt angeordnet ist und wenn nicht, in welcher Richtung die tatsächliche Lage sich von der gewünschten Lage unterscheidet. Die effektive Größe der Abweichung von der gewünschten Lage läßt sich nicht ermitteln, da die absolute Leuchtkraft der Licht quelle unbekannt ist. Verdoppelt sich diese z.B., so verdoppelt sich auch die Differenz der Strahlungsflüsse der Teilstrahlen, obwohl die Entfernung des Gerätes vom Objekt unverändert bleibt. Mit der bekannten Anordnung ist es also nicht möglich, ein Meßgerät herzustellen, das ein Ausgangssignal zur Verfügung stellt, aus dem sich die tatsächliche Entfernung zum Objekt ermitteln läßt.Such a method is known from US Pat. No. 3,719,421 knows, in which each aperture is assigned an aperture and as a result the difference in the radiation fluxes of the two Detectors is measured. If both panels are the same size, so the virtual image is at the same radiation flow the light source exactly between the two diaphragms. These However, situation occurs only for a certain distance the light source from the object. With this procedure it is only possible to check if the light source in one predetermined correct distance from the object is arranged and if not, in which direction the actual situation differs from the desired location. The effective one Size of the deviation from the desired location can be do not determine because the absolute luminosity of the light source is unknown. If this doubles, for example the difference in radiation fluxes also doubles of the partial beams, although the distance of the device from the Object remains unchanged. With the known arrangement So it’s not possible to make a measuring device, which provides an output signal from which determine the actual distance to the object leaves.

Die DDR-PS 65 320 zeigt vom Aufbau her ein ähnliches op tisches System, dessen Signalauswertung dadurch verbes sert ist, daß nicht die Differenz der Strahlungsflüsse sondern der Quotient aus der Differenz und der Summe der Strahlungsflüsse ausgewertet wird. Damit ist das Meßergeb nis nicht mehr von der absoluten Leuchtstärke der Licht quelle abhängig. Der Abstand der Lichtquelle von einer Sammellinse läßt sich somit direkt zuordnen. Während das Signal bezüglich des Abstandes des virtuellen Bildes der Lichtquelle linear ist, trifft dies bezüglich des realen Bildes der Lichtquelle nicht zu, da dieser Abstand aus der Linsengleichung berechnet werden muß.The structure of the GDR PS 65 320 shows a similar op table system, the signal evaluation thereby improves sert is that not the difference in radiation flows but the quotient of the difference and the sum of the Radiation flows are evaluated. This is the measurement result no longer depends on the absolute luminosity of the light source dependent. The distance of the light source from one The converging lens can thus be assigned directly. During that Signal related to the distance of the virtual image of the Light source is linear, this affects the real one Image of the light source is too close because of this distance the lens equation must be calculated.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, das bekannte Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Aus gangssignal erzeugt wird, welches linear von der zu messenden Entfernung abhängig ist, um so einen echten Entfernungsmesser zu realisieren.The object of the invention is now the known method of the type mentioned in such a way that an off output signal is generated, which is linear from the measuring distance is dependent, so a real one Realize rangefinder.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs ge nannten Art dadurch gelöst, daß das reflektierte Bündel paralleler Lichtstrahlen in dem optischen System eindimen sional fokussiert wird und daß die Messung der Strahlungs intensität eines Teilstrahls in dessen Fokallinie erfolgt.This task is ge in a process of the beginning named type solved in that the reflected bundle dim parallel light rays in the optical system sional is focused and that the measurement of radiation intensity of a partial beam in its focal line.

Ein nach diesem neuen Verfahren arbeitendes Meßgerät hat eine lineare Ausgangskennlinie bezüglich der Objektent fernung. Dies ermöglicht ein direktes Eichen der Ausgangs spannung und erübrigt eine Umrechnung z.B. über eine Werte tabelle. Die Linearisierung des Ausgangssignals beruht also einmal auf der Anordnung einer der beiden Detektoren genau im Abstand der Brennweite des abbildenden optischen Systems (Linse oder Spiegel) und zum anderen auf der Messung der eindimensionalen Leistungsdichte im Strahlungsweg. Würde man den einen Detektor nicht genau im Abstand gleich der Brenn weite des optischen Systems anordnen, so würde sich die ur sprünglich gerade Kennlinie konkav oder konvex verformen, je nachdem, ob sich der Detektor vor oder hinter der Fokallinie befindet. A measuring device working according to this new method has a linear output characteristic with respect to the object distance. This enables direct calibration of the exit voltage and eliminates the need for a conversion e.g. about a values table. The linearization of the output signal is therefore based once on the arrangement of one of the two detectors at a distance from the focal length of the imaging optical system (Lens or mirror) and secondly on the measurement of the one-dimensional power density in the radiation path. You would the one detector is not exactly the same distance as the focal point arrange the width of the optical system, so the ur originally deform straight curve concave or convex, each after whether the detector is in front of or behind the focal line located.

Während nach dem Stand der Technik die Fokussierung des reflektierten Strahlbündels durch die Linse punktförmig erfolgt, wird erfindungsgemäß das Strahlbündel nur ein dimensional fokussiert und die Querschnitte des reflektier ten Strahlbündels haben somit einen gleichbleibenden großen Durchmesser und einen längs des Strahlweges all mählich abnehmenden kleineren Durchmesser. Die beiden Detektoren müssen also in einer Koordinatenrichtung größer als der Strahldurchmesser und in einer dazu senk rechten Richtung kleiner sein, was zu einer schmalen und langen Bauweise des Detektors führt. Alternativ läßt sich die Leistungsmessung auch durch ein den Detektoren jeweils vorgeschaltetes optisches System, z.B. einer Zylinder linse erreichen.While according to the prior art the focus of the reflected beam through the lens point takes place, according to the invention the beam is only one dimensionally focused and the cross sections of the reflective th beam thus have a constant large diameter and all along the beam path gradually decreasing smaller diameter. The two Detectors must therefore be in one coordinate direction larger than the beam diameter and lower in one right direction to be smaller, resulting in a narrow and long construction of the detector leads. Alternatively, you can the power measurement also by one of the detectors upstream optical system, e.g. a cylinder reach lens.

Erfindungsgemäß wird der Quotient der beiden Teilströme der Detektoren ausgewertet, der sich digital oder analog berechnen läßt. Dabei wird der von der in der Fokallinie des optischen Systems anzuordnenden Detektors gemessene Fotostrom für den Zähler des Quotienten verwendet, der kleiner ist als der Fotostrom des anderen Detektors, der näher am optischen System liegt und dessen Teilstrahllänge daher kürzer ist.According to the invention, the quotient of the two partial flows of the detectors evaluated, which can be digital or analog can be calculated. The one in the focal line of the detector to be arranged in the optical system Photocurrent used for the counter of the quotient that is smaller than the photo current of the other detector, the is closer to the optical system and its partial beam length therefore shorter.

Wenn im Vorstehenden von der Fokallinie bzw. der Fokallänge oder Brennweite des optischen Systems gesprochen wird, so sind darunter die Werte zu verstehen, die sich auf eine vom optischen System unendlich weit entfernte Strahlungs quelle beziehen, obwohl mit dem Meßgerät endliche Abstän de gemessen werden.If in the foregoing from the focal line or the focal length or focal length of the optical system is spoken, so are the values that refer to a radiation infinitely distant from the optical system source, although finite distances with the measuring device de can be measured.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird alternativ oder kumulativ auch dadurch gelöst, daß die Lichtstärke der Lichtquelle in Abhängigkeit von der Entfernung des Meßgerätes vom Ob jekt laufend so geregelt wird, daß die Strahlungsintensität eines Teilstrahls konstant bleibt. Insbesondere wird der Fotostrom des näher zum Strahlungsteiler liegenden Detektors auf konstantem Wert gehalten, da bei der Quotientenbildung der Fotoströme der Strom des näher am Strahlungsteiler lie genden Detektors im Nenner steht. Auch mit diesem Regelungs verfahren wird eine Linearisierung des Ausgangssignals in Abhängigkeit von der Objektentfernung erreicht und zwar ist diese Entfernung direkt proportional dem Fotostrom des vom Strahlungsteiler weiter abliegenden Detektors.The task according to the invention is alternative or cumulative also solved in that the light intensity of the light source depending on the distance of the measuring device from the ob is continuously regulated so that the radiation intensity of a partial beam remains constant. In particular, the Photocurrent of the detector closer to the radiation splitter kept at a constant value because of the formation of the quotient the photo streams the current of the closer to the radiation splitter detector in the denominator. Even with this regulation linearization of the output signal in Dependence on the object distance has been reached this distance is directly proportional to the photocurrent from the Radiation splitter further away detector.

Während die Anordnung des einen Detektors in der Fokallinie des optischen Systems eine Linearisierung des Ausgangssig nals ohne jegliche elektronische Kompensation ermöglicht, müssen solche elektronischen Mittel bei der zweiten Alter native zusätzlich vorgesehen werden. Beide Alternativen las sen sich aber vorzugsweise auch in einem Meßgerät realisie ren, wobei eine Umschaltung auf die zweite Alternative vor genommen wird, wenn das Meßverfahren nach der ersten Alter native in Ausnahmefällen nicht zufriedenstellend arbeitet. Dies kann z.B. an den Grenzen des Meßbereiches, bei un günstigen Reflektionseigenschaften des Objektes und ungün stigen Lichtverhältnissen der Fall sein.During the placement of one detector in the focal line linearization of the output signal of the optical system nals without any electronic compensation, need such electronic means at the second age native to be provided in addition. Read both alternatives but preferably also realisie in a measuring device ren, before switching to the second alternative is taken if the measurement method after the first age native does not work satisfactorily in exceptional cases. This can e.g. at the limits of the measuring range, at un favorable reflection properties of the object and unun constant lighting conditions.

Beide Verfahren zur Linearisierung des Ausgangssignals bezüglich der Entfernung setzen voraus, daß die Lichtquelle ein isotroper Strahler ist, dessen abgestrahlte Leistungs dichte in jedem Raumwinkelelement gleich ist. Das trifft näherungsweise für selbstleuchtende Lichtquellen, wie z.B. eine Glühbirne zu. Bei realen Oberflächen, die jedoch nur eingestrahltes Licht reflektieren, treten demgegenüber Abweichungen auf, verursacht durch Glanzwinkeleffekte. Dies hat zur Folge, daß die Leistungsdichte statistischen Schwankungen bei Veränderung des Raumwinkels unterworfen ist, aus denen Störungen des Meßergebnisses resultieren. Um solche Störungen zu vermeiden ist gemäß einer Ausge staltung der Erfindung vorgesehen, daß der auf das Objekt auftreffende Lichtstrahl polarisiert ist und bei der Detek tion der beiden Teilstrahlen der Polarisierungszustand des Lichtstrahls durch Filter eliminiert wird. Im einfachsten Fall wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung eine po larisiertes Licht aussendende Lichtquelle verwendet. Alterna tiv liegt es im Rahmen der Erfindung, im gemeinsamen Strah lungsweg der ausgesendeten und reflektierten Strahlbündel einen aus einem Linear-und Zirkularpolarisator bestehenden optischen Isolator anzuordnen.Both methods for linearizing the output signal for distance, assume that the light source is an isotropic radiator, whose radiated power density is the same in every solid angle element. That is true approximately for self-illuminating light sources, e.g. a light bulb too. With real surfaces, but only reflect the incident light, in contrast Deviations caused by gloss angle effects. As a result, the power density is statistical Subject to fluctuations when changing the solid angle is, from which disturbances of the measurement result result. To avoid such disruptions, according to a staltung the invention provided that of the object incident light beam is polarized and at the Detek tion of the two partial beams the polarization state of the Light beam is eliminated by filters. In the simplest Case is a po according to a development of the invention Larized light emitting light source used. Alterna tiv it is within the scope of the invention, in the common beam path of the emitted and reflected beams one consisting of a linear and circular polarizer arrange optical isolator.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sei die Erfindung näher beschrieben.Using the drawing, which represents an embodiment, the invention is described in more detail.

Die einzige Figur zeigt schematisch den inneren optischen Aufbau eines Meßgerätes 10 zur Messung seines Abstandes von einem Objekt 12. Das Meßgerät 10 enthält einen Kolli mator 14, dessen Lichtquelle 16, z.B. eine gepulste Laser diode, einen gebündelten Lichtstrahl 18 auf das Objekt 12 wirft. Dieser gebündelte Lichtstrahl 18 tritt durch eine im Mittelbereich der Stirnfläche des Kollimators 14 ange ordneten engen Öffnung aus, durchsetzt einen optischen Isolator 20 innerhalb des Gerätes 10, der aus einem Linear und Zirkularpolarisator besteht. Der eng gebündelte Strahl 18 wird von der Oberfläche des Objektes 12 in Form eines Strahlbündels 22 reflektiert, das den optischen Isolator 20 durchsetzt und auf die Stirnfläche des Kollimators 14 trifft. Diese Stirnfläche ist als einfach gekrümmte Spiegel fläche 24 ausgebildet, die das Strahlbündel 22 etwa recht winklig ablenkt und im Punkt 26 linienförmig fokussiert. Das von der Spiegelfläche 24 abgelenkte Strahlbündel 28 trifft auf einen teildurchlässigen Strahlteiler 30, der einen durchgehenden Teilstrahl 32 und einen reflektierten Teil strahl 34 erzeugt. In den Strahlungswegen beider Teilstrah len 32, 34 ist jeweils kein optischer Detektor 36; 38 ange ordnet. Die optischen Detektoren 36, 38 bestehen z.B. aus Fotodioden von - senkrecht zur Papierebene gemessener - langgestreckter Form. Der Detektor 36 im durchgehenden Teil strahl 32 ist dicht hinter dem Strahlteiler 30 angeordnet, während der Detektor 38 vom Strahlteiler 30 einen größeren Abstand hat. Es ist wichtig, daß die beiden Abstände der Detektoren 36, 38 vom Strahlteiler 30 unterschiedlich sind, da diese Abstandsdifferenz als Faktor bei der Entfernungs messung eingeht.The single figure shows schematically the internal optical structure of a measuring device 10 for measuring its distance from an object 12 . The measuring device 10 contains a collimator 14 , the light source 16 , for example a pulsed laser diode, throws a bundled light beam 18 onto the object 12 . This bundled light beam 18 exits through a narrow opening arranged in the central region of the end face of the collimator 14 , passes through an optical isolator 20 within the device 10 , which consists of a linear and circular polarizer. The narrowly focused beam 18 is reflected by the surface of the object 12 in the form of a beam 22 which passes through the optical isolator 20 and strikes the end face of the collimator 14 . This end face is designed as a simply curved mirror surface 24 , which deflects the beam 22 approximately at right angles and focused in line 26 at point 26 . The beam 28 deflected by the mirror surface 24 strikes a partially transmissive beam splitter 30 , which generates a continuous partial beam 32 and a reflected partial beam 34 . In the radiation paths of both partial beams 32 , 34, there is in each case no optical detector 36 ; 38 arranged. The optical detectors 36 , 38 consist, for example, of photodiodes of elongated shape, measured perpendicular to the paper plane. The detector 36 in the continuous part of the beam 32 is arranged close behind the beam splitter 30 , while the detector 38 is at a greater distance from the beam splitter 30 . It is important that the two distances of the detectors 36 , 38 from the beam splitter 30 are different, since this distance difference is a factor in the distance measurement.

Bezogen auf ein gestrichelt dargestelltes Strahlenbündel 40 einer unendlich weit entfernten Lichtquelle hat die Spiegelfläche 24 eine Brennweite, die sich zusammensetzt aus dem Abstand des Punktes 42, in dem die optische Achse des vom Objekt 12 reflektierten Strahlbündels 22 die Spie gelfläche 24 schneidet,vom Punkt 44, in dem die optische Achse des reflektierten abgelenkten Strahls 28 auf den Strahltei ler 30 trifft und weiterhin dem Abstand dieses Punktes 44 vom Brennpunkt 46 des fokussierten Strahlbündels 40 der un endlich weit entfernten Lichtquelle und zwar in der optischen Achse des vom Strahlteiler 30 reflektierten Teilstrahls 34 gemessen. Da die Spiegelfläche 24 nur einfach gekrümmt ist, seine Querschnittsform also senkrecht zur Papierebene nicht ändert, würde das von der unendlich weit entfernten Licht quelle kommende Strahlbündel nicht im Brennpunkt 46 sondern längs einer diesen Punkt 46 enthaltenden, senkrecht zur Pa pierebene verlaufenden Fokallinie fokussiert werden. Der Detektor 38 wird nun auf der optischen Achse des vom Strahl teiler 30 reflektierten Teilstrahls 34 so angeordnet, daß er diese Fokallinie 46 enthält. Die Fokallinie 26 des tat sächlich vom Objekt 12 reflektierten, von der Spiegelfläche 24 abgelenkten und fokussierten und vom Strahlteiler 30 abge lenkten Teilstrahls 34 liegt hinter dem Detektor 38.Based on a dashed line shown radiation beam 40 of an infinitely distant light source has the mirror surface 24 has a focal length which is composed of the distance of the point 42, in which the optical axis of the light reflected from the object 12 beam 22 intersects the Spie gel area 24, from point 44 , in which the optical axis of the reflected deflected beam 28 strikes the beam splitter 30 and further the distance of this point 44 from the focal point 46 of the focused beam 40 of the light source which is finally far away, namely in the optical axis of the partial beam 34 reflected by the beam splitter 30 measured. Since the mirror surface 24 is only simply curved, so its cross-sectional shape does not change perpendicular to the plane of the paper, the beam coming from the infinitely distant light source would not be focused at the focal point 46 but along a focal line containing this point 46 and running perpendicular to the plane of the paper. The detector 38 is now located on the optical axis of the light reflected by the beam splitter 30 part of beam 34 so that it contains this focal line 46th The focal line 26 of the partial beam 34 actually reflected by the object 12 , deflected and focused by the mirror surface 24 and deflected by the beam splitter 30 lies behind the detector 38 .

Die beiden Detektoren 36, 38 sind - senkrecht zur Papier ebene gemessen - mindestens so lang wie der senkrecht zur Papierebene gemessene Durchmesser des von der Spiegelflä che 24 abgelenkten Strahlbündels 28.The two detectors 36 , 38 - measured perpendicular to the paper plane - are at least as long as the diameter of the beam 28 deflected by the mirror surface 24 and measured perpendicular to the paper plane.

Aus der Linsengleichung und dem Strahlensatz läßt sich ab leiten, daß der Abstand der Spiegelfläche 24 vom Objekt 12 proportional ist zu dem Quotienten aus den Breiten der Strah lengänge an den Meßorten der beiden Detektoren 36 und 38. Dieser Quotient multipliziert mit einem geräteeigenen Faktor ergibt die gewünschte Entfernung. Da die Breiten der Strah lungsgänge umgekehrt proportional zu den Fotoströmen der Detektoren 36, 38 ist, läßt sich der zu messende Abstand zwischen Punkt 42 der Spiegelfläche 24 und dem Objekt 12 mathematisch folgendermaßen ausdrückenFrom the lens equation and the radiation set it can be derived that the distance of the mirror surface 24 from the object 12 is proportional to the quotient from the widths of the beam paths at the measuring locations of the two detectors 36 and 38 . This quotient multiplied by a device-specific factor gives the desired distance. Since the widths of the radiation paths are inversely proportional to the photo currents of the detectors 36 , 38 , the distance to be measured between point 42 of the mirror surface 24 and the object 12 can be expressed mathematically as follows

Abstand = (I₃₈/I₃₆) C₁-C₂.Distance = (I₃₈ / I₃₆) C₁-C₂.

Die beiden konstanten C₁ und C₂ sind gerätespezifisch und sind ausschließlich abhängig von den in den optischen Achsen gemessenen Abständen der beiden Detektoren 36, 38 vom Punkt 42 der Spiegelfläche 24. Bezeichnet man den Abstand 42-44-46 mit a und den Abstand des Detektors 36 vom Punkt 42 mit b so errechnen sich die beiden Konstanten zuThe two constant C ₁ and C ₂ are device-specific and are exclusively dependent on the distances of the two detectors 36 , 38 from the point 42 of the mirror surface 24 measured in the optical axes. If the distance 42-44-46 is designated by a and the distance of the detector 36 from point 42 by b, the two constants are calculated

C₁ = a²/(a-b) und C₂ = a b/(a-b).C₁ = a² / (a-b) and C₂ = a b / (a-b).

Die Abhängigkeit des Abstandes von Punkt 42 der Spiegel fläche 24 vom Objekt 12 ist nur dann linear abhängig vom Quotienten der Fotoströme der Detektoren 38 und 36, wenn der weiter vom Strahlungsteiler 30 abliegende Detektor 38 genau in der Fokallinie 46 der Spiegelfläche 24 liegt. Der Quotient der beiden Fotoströme der Detektoren 38 und 36 kann digital oder analog berechnet werden. Noch einfacher ist es, den Fotostrom des Detektors 36 durch ein Regelsystem über den Strom der Lichtquelle 16 auf einen konstanten ent fernungsunabhängigen Wert zu stabilisieren. In diesem Fall ist die zu messende Entfernung eine lineare Funktion des Fotostroms des Detektors 38 allein und kann daher direkt über diesen Fotostrom nach Abzug einer Konstanten gemessen und angezeigt werden.The dependence of the distance from the point 42 of the mirror surface 24 on the object 12 is only linearly dependent on the quotient of the photo currents of the detectors 38 and 36 if the detector 38 further away from the radiation splitter 30 lies exactly in the focal line 46 of the mirror surface 24 . The quotient of the two photo streams of the detectors 38 and 36 can be calculated digitally or analog. It is even easier to stabilize the photocurrent of the detector 36 by means of a control system via the current of the light source 16 to a constant value independent of the distance. In this case, the distance to be measured is a linear function of the photocurrent of the detector 38 alone and can therefore be measured and displayed directly via this photocurrent after subtracting a constant.

Die Detektoren 36 und 38 sind nur schematisiert dargestellt. Sie messen nicht die zweidimensionale, flächenhafte Leucht dichte (W/cm²), sondern nur die Leuchtdichte in einer Koordinate (W/cm). Das wird durch Integration der Leuchtdichte über eine Koordinate erreicht, indem sich die Auswertung in dieser Ko ordinate über den vollen, maximal auftretenden Strahldurch messer erstreckt und in der anderen senkrecht dazustehenden Koordinate nur über einen gerincen Bereich im Zentrum des Strahlbündels, der immer kleiner ist als der Strahldurch messer in dieser Achse. Die integrierende Koordinate liegt senkrecht zur Ebene der Figur.The detectors 36 and 38 are only shown schematically. They do not measure the two-dimensional, areal luminance (W / cm ² ), but only the luminance in one coordinate (W / cm). This is achieved by integrating the luminance over one coordinate, in that the evaluation in this coordinate extends over the full, maximum beam diameter occurring and in the other perpendicular coordinate only over a small area in the center of the beam which is always smaller than the beam diameter in this axis. The integrating coordinate is perpendicular to the plane of the figure.

Bei der Ableitung der vorstehenden Gleichungen wurden einige vereinfachende Annahmen gemacht, nämlich die Vernachlässi gung der endlichen Breite der Detektoren und die Vernachlässi gung von Breite und Divergenz des Strahlbündels der Licht quelle 16. Daraus resultiert in Wirklichkeit eine geringfü gige Abweichung von der perfekten Linearität, die jedoch we niger als 2% innerhalb des zur Verfügung stehenden Meßbereichs ausmacht. Dieser Wert kann jedoch unter 1‰ reduziert werden durch Defokussierung von Detektor 38 um etwa 1% der Fokal länge und gleichzeitiger Optimierung des Abstandes des Detektors 36 vom Punkt 42.In deriving the above equations, some simplifying assumptions have been made, namely neglecting the finite width of the detectors and neglecting the width and divergence of the beam of light source 16 . In reality, this results in a slight deviation from the perfect linearity, which however is less than 2% within the available measuring range. However, this value can be reduced to less than 1 ‰ by defocusing detector 38 by approximately 1% of the focal length and simultaneously optimizing the distance of detector 36 from point 42 .

Jeder der Detektoren 36, 38 wird vorzugsweise als Fotodiode mit integrierter Zylinderlinse realisiert.Each of the detectors 36 , 38 is preferably implemented as a photodiode with an integrated cylindrical lens.

Claims

1. Method for optical distance measurement between a measuring device and an object, in which a light beam is thrown from the measuring device onto the object by a light source, the reflected beam bundle is focused in an optical system of the measuring device and is split into two partial beams by a beam splitter in front of the focal plane, whose radiation intensities by means of two optoelectronic detectors in the common optical axis but measured at different distances from the beam splitter who and the quotient of the detector currents is evaluated as a function of the distance to be measured, characterized in that the light source generates a sharply focused light beam that the reflected bundle of parallel light beams is focused one-dimensionally in the optical system and that the measurement of the radiation intensity of a partial beam takes place in the focal line, which is based on the focal length of the optical system based on an infinitely distant point t reflected beam is defined.

2. The method according to claim 1, characterized in that the radiation intensity measurement in the focal line of the that part steel is made, its detector from the beam splitter has the greater distance.

3. Method for optical distance measurement between a measuring device and an object in which a Light source a beam of light from the meter on the Ob thrown, the reflected beam in one optical system of the measuring device and focused in front of Focal plane through a beam splitter in two partial beams is broken down, the radiation intensities by means of two optoelectronic detectors in the common optical However, axis at different distances from the beam can be measured and the quotient of the detector currents me evaluated as a function of the distance to be measured is characterized, in particular according to claim 1 net that the light intensity of the light source is dependent from the distance of the measuring device from the object it is regulated that the radiation intensity of a part remains constant.

4. The method according to claim 3, characterized in that the photo stream of the Detek closer to the steel divider tors is kept at a constant value.

5. The method according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that for suppression direct ter reflexes the light beam hitting the object is polarized and in the detection of the two parts shine through the polarization state of the light beam Filter is eliminated.

6. The method according to claim 5, characterized in that use a polarized light source det.

7. The method according to claim 5, characterized in that in the common radiation path of the emitted and right inflected beams from a linear and zir kularpolarierer existing optical isolator is arranged.

8. Apparatus for carrying out the method according to one or more of claims 1 to 7 with a collimator, the end face from which an electromagnetic beam generated by a punctiform radiation source emerges has a mirrored deflection surface for the re reflected beam, one in which Beam axis of the deflected reflected beam bundle arranged beam splitter, a first optical detector in the optical axis of the continuous partial beam and a second optical detector in the optical axis of the deflected partial beam, the distances of the detectors from the beam splitter measured along the optical axes being different in size, characterized in that the end face of the collimator ( 14 ) for the one-dimensional focusing of the reflected deflected beam ( 28 ) is simply curved and designed as a mirror surface ( 24 ), and that one ( 38 ) of the detectors ( 36 , 38 ) in the focal line ( 46 ) one ( 34 ) of the partial beams ( 32 , 34 ) is arranged.

9. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that each detector ( 36 , 38 ) has an elongated shape, the longitudinal extent of which is at least equal to the large diameter of the respective partial beam ( 32 , 34 ) occurring there.

10. The device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that in each detector ( 36 , 38 ) a cylindrical lens is integrated, the length of which is at least equal to the largest diameter occurring there of the respective partial beam ( 32 , 34 ).