AT520307B1

Optical device for detecting a light beam reflected on a distant target

Abstract

An optical device (9) for detecting a light beam (5) reflected at a far end comprises a light source (3) adapted to emit the light beam (4) in a predetermined direction (R1) toward the remote target, a primary lens (2 ) adapted to focus the remotely reflected light beam (5) at a first focal point (F1) and a relay optic (10) arranged such that the first focal point (F1) between the primary lens (2) and the relay optic (10) is arranged to focus the far-reflected light beam (5) diverging from the first focus (F1) to a second focus (F2), one detector unit (6) substantially in the second Focal point (F2) is arranged, and wherein a diaphragm (13, 15, 17,19) is disposed within a normal cross-section (Q1, Q2, Qi) of the far-end reflected light beam (5) to the optical axis (A) between the first focus (F1) and the relay optic (10).

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Expires 27 November 2037.

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18 claims: 18 independent, 0 dependent

  1. 1
    Claims Patentansprüche 1. Optical device (9) for detecting a light beam (5) reflected at a long-range target, comprising a light source (3) which is designed to emit the light beam (4) in a predetermined direction (Rt) onto the long-range target, a primary lens (2 ), the optical axis (A) of which is essentially parallel to the said predetermined direction (R ^ and which is designed to focus the light beam (5) reflected from a distance target in a first focal point (F ^, and a detector unit (6) for detecting focused light, characterized in that the detector unit (6) is arranged in such a way that the first focal point (F ^ lies between the primary lens (2) and the detector unit (6), a diaphragm ( 13, 15, 17, 19) within a cross section (Q1;Q2, Q,) of the light beam (5) reflected from the far target is arranged between the first focal point (F ^ and the detector unit (6). 1. Optische Vorrichtung (9) zum Detektieren eines an einem Fernziel reflektierten Lichtstrahls (5), umfassend eine Lichtquelle (3), die dazu ausgebildet ist, den Lichtstrahl (4) in eine vorbestimmte Richtung (Rt) auf das Fernziel auszusenden, eine Primärlinse (2), deren optische Achse (A) im Wesentlichen parallel zur genannten vorbestimmten Richtung (R^ liegt und die dazu ausgebildet ist, den fernzielreflektierten Lichtstrahl (5) in einem ersten Brennpunkt (F^ zu fokussieren, und eine Detektoreinheit (6) zur Detektion von fokussiertem Licht, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (6) derart angeordnet ist, dass der erste Brennpunkt (F^ zwischen der Primärlinse (2) und der Detektoreinheit (6) liegt, wobei eine Blende (13, 15, 17, 19) innerhalb eines zur optischen Achse (A) normalen Querschnitts (Q1;Q2, Q,) des fernzielreflektierten Lichtstrahls (5) zwischen dem ersten Brennpunkt (F^ und der Detektoreinheit (6) angeordnet ist.
  2. 2
    Optical device according to claim 1, characterized in that the light source (3) in the beam direction (R2) of the light beam (5) reflected from a distant target is arranged in the beam path in front of the primary lens (2), the diaphragm (13, 15, 17, 19) lying in the shadow (S) of the light source (3) that the light source (3 ) throws in the light beam (5) reflected from the far target. 2. Optische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (3) in Strahlrichtung (R2) des fernzielreflektierten Lichtstrahls (5) gesehen in dessen Strahlengang vor der Primärlinse (2) angeordnet ist, wobei die Blende (13, 15, 17, 19) in jenem Schatten (S) der Lichtquelle (3) liegt, den die Lichtquelle (3) im fernzielreflektierten Lichtstrahl (5) wirft.
  3. 3
    Optical device according to Claim 2, characterized in that the diaphragm (13, 15, 17, 19) has said shadow (S) in said cross-section (Q1;Q2, Q,) fully occupies. 3. Optische Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (13, 15, 17, 19) den genannten Schatten (S) im genannten Querschnitt (Q1;Q2, Q,) vollständig einnimmt.
  4. 4
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Blende (15) innerhalb eines weiteren zur optischen Achse (A) normalen Querschnitts (Q2) des fernzielreflektierten Lichtstrahls (5) zwischen dem ersten Brennpunkt (F^ und der Detektoreinheit (6) angeordnet ist. 4th Optical device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that at least one further diaphragm (15) within a further cross-section (Q2) of the light beam (5) reflected from the far target is arranged between the first focal point (F ^ and the detector unit (6).
  5. 5
    Optical device according to Claim 4, characterized in that the diaphragms (13, 15) in cross section (Q1;Q2) different areas (x1;x2) and their area (x1;x2) the greater the further the respective diaphragm (13, 15) is spaced from the first focal point (F ^. 5. Optische Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (13, 15) im Querschnitt (Q1;Q2) unterschiedliche Flächen (x1;x2) aufweisen und ihre Fläche (x1;x2) umso größer ist, je weiter die jeweilige Blende (13, 15) vom ersten Brennpunkt (F^ beanstandet ist.
  6. 6
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (13, 15, 17, 19) eine von einer Glasplatte getragene opake Struktur ist. 6th Optical device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the screen (13, 15, 17, 19) is an opaque structure carried by a glass plate.
  7. 7
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (13, 15) eine runde Scheibe ist. 7th Optical device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the diaphragm (13, 15) is a round disk.
  8. 8
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (17, 19) ein Kegel oder ein Kegelstumpf ist, der sich in Strahlrichtung (R2) des fernzielreflektierten Lichtstrahls (5) gesehen erweitert. 8th. Optical device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the diaphragm (17, 19) is a cone or a truncated cone which extends in the direction of the beam (R2) of the long-range target-reflected light beam (5) expanded.
  9. 9
    Optical device according to Claim 8, characterized in that the opening angle of the cone is essentially matched to the beam path of the light beam (5) reflected from a distant target. 9. Optische Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel des Kegels im Wesentlichen an den Strahlengang des fernzielreflektierten Lichtstrahls (5) angepasst ist.
  10. 10
    Optical device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the diaphragm (13, 17, 19) closest to the first focal point (F ^ is arranged at a distance (di) of at least 100 μm from the first focal point (F ^. 10. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die dem ersten Brennpunkt (F^ nächstliegende Blende (13, 17, 19) in einem Abstand (di) von mindestens 100 μm von dem ersten Brennpunkt (F^ angeordnet ist.
  11. 11
    Optical device according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the diameter of the diaphragm (13, 15, 17, 19) is 50-100%, preferably 80-100%, particularly preferably essentially 100%, of an image size B which equal to GR. * dj / fi is where 11. Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesserder Blende (13, 15, 17, 19) 50 - 100 %, bevorzugt 80 - 100 %, besonders bevorzugt im Wesentlichen 100 %, einer Bildgröße B beträgt, die gleich GR * dj / fi ist, wo 12/19 12/19 AT 520 307 B1 2019-03-15 Austrian AT 520 307 B1 2019-03-15 österreichisches Patent Office at Gr the beam diameter of an emitted light beam (4) at a predetermined distance R, i.e. the distance from the diaphragm (13, 15, 17, 19) to the first focal point (F ^ and fi the distance from the primary lens (2) to the first focal point ( Frf is. Patentamt bei Gr der Strahldurchmesser eines ausgesandten Lichtstrahls (4) in einer vorbestimmten Entfernung R, di der Abstand der Blende (13, 15, 17, 19) zum ersten Brennpunkt (F^ und fi der Abstand der Primärlinse (2) zum ersten Brennpunkt (Frf ist.
  12. 12
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch eine Relais-Optik (10), die zwischen dem ersten Brennpunkt (F^ und der Detektoreinheit (6) angeordnet und dazu ausgebildet ist, den vom ersten Brennpunkt (F^ aus divergierenden fernzielreflektierten Lichtstrahl (5) auf einen zweiten Brennpunkt (F2) zu fokussieren, wobei die Detektoreinheit (6) im Wesentlichen im zweiten Brennpunkt (F2) angeordnet ist. 12th Optical device according to one of Claims 1 to 11, characterized by relay optics (10) which are arranged between the first focal point (F ^ and the detector unit (6) and are designed to detect the distant target diverging from the first focal point (F ^) Light beam (5) on a second focal point (F2) to focus, the detector unit (6) essentially in the second focal point (F2) is arranged.
  13. 13
    Optische Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (13, 15, 17, 19) an der Relais-Optik (10) montiert ist. 13th Optical device according to Claim 12, characterized in that the diaphragm (13, 15, 17, 19) is mounted on the relay optics (10).
  14. 14
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in Verbindung mit Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Relais-Optik (10), die zwischen dem ersten Brennpunkt (Frf und der Detektoreinheit (6) angeordnet sind, wobei die erste Relais-Optik (10, 20) dazu ausgebildet ist, den vom ersten Brennpunkt (Frf aus divergierenden fernzielreflektierten Lichtstrahl (5) auf einen zweiten Brennpunkt (F2) zu fokussieren, und die zweite Relais-Optik (20) dazu ausgebildet ist, den vom zweiten Brennpunkt (F2) aus divergierenden fernzielreflektierten Lichtstrahl (5) auf einen dritten Brennpunkt (F3) zu fokussieren, wobei die genannte Blende (13) zwischen dem ersten Brennpunkt (Frf und der ersten Relais-Optik (10) und die genannte weitere Blende (15) zwischen dem zweiten Brennpunkt (F2) und der zweiten Relais-Optik (20) angeordnet ist, und wobei die Detektoreinheit (6) im Wesentlichen im dritten Brennpunkt (F3) angeordnet ist. 14th Optical device according to one of Claims 1 to 11 in conjunction with Claim 4, characterized by first and second relay optics (10) which are arranged between the first focal point (Frf and the detector unit (6), the first relay optics Optics (10, 20) are designed to direct the light beam (5) diverging from long-range target reflected from the first focal point (Frf) onto a second focal point (F2) to focus, and the second relay optics (20) is designed to focus the second focal point (F2) from diverging long-range target-reflected light beam (5) onto a third focal point (F3) to focus, said diaphragm (13) between the first focal point (Frf and the first relay optics (10) and said further diaphragm (15) between the second focal point (F2) and the second relay optics (20) is arranged, and wherein the detector unit (6) is substantially in the third focal point (F3) is arranged.
  15. 15
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (6) in jenem Bereich angeordnet ist, in dem der fernzielreflektierte Lichtstrahl (5) vom ersten Brennpunkt (F^ aus divergiert, wobei die Detektoreinheit (6) eine Detektionsfläche hat, die sich über den gesamten Querschnitt des fernzielreflektierten Lichtstrahls (5) erstreckt. 15th Optical device according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the detector unit (6) is arranged in the area in which the light beam (5) reflected from a distant target diverges from the first focal point (F ^, the detector unit (6) having a detection surface which extends over the entire cross section of the light beam (5) reflected from a long distance target.
  16. 16
    Optical device according to Claim 14, characterized in that the diaphragm (13, 15, 17, 19) is mounted on the detector unit (6). 16. Optische Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (13, 15, 17, 19) an der Detektoreinheit (6) montiert ist.
  17. 17
    Optische Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (di, d2) der Blende (13, 15, 17, 19) vom ersten Brennpunkt (F^ und/oder die Fläche (x1;x2) der Blende (13, 15, 17, 19) im genannten Querschnitt (Q1;Q2) und/oder die Position der Fläche (x1;x2) der Blende (13, 15, 17, 19) im genannten Querschnitt (Q1;Q2) veränderbar ist bzw. sind. 17th Optical device according to one of Claims 1 to 16, characterized in that the distance (di, d2) of the diaphragm (13, 15, 17, 19) from the first focal point (F ^ and / or the area (x1;x2) the diaphragm (13, 15, 17, 19) in said cross-section (Q1;Q2) and / or the position of the surface (x1;x2) the diaphragm (13, 15, 17, 19) in said cross-section (Q1;Q2) is or are changeable.
  18. 18
    Optische Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Motor, der dazu ausgebildet ist, den genannten Abstand (d1;d2), die genannte Fläche (x1;x2) bzw. die genannte Position zu verändern. 18th Optical device according to claim 17, characterized by a motor which is adapted to drive said distance (i.e.1;d2), the named area (x1;x2) or to change the named position.
Independent claims18