DE2459328C2 - Optical correlator - Google Patents
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Description
F ϊ g. 1 einen Korrelator mit Spiegel zwischen Abbildungsoptik und Raster;F ϊ g. 1 a correlator with a mirror between imaging optics and grid;
F i g. 2 einen Korrelator mit Spiegel vor der abbildenden Optik;F i g. 2 a correlator with a mirror in front of the imaging optics;
F i g. 4 einen Korrelator mit Spiegel im abbildenden optischen System;F i g. 4 a correlator with a mirror in the imaging optical system;
Fig.5 einen Korrelator mit zwei Spiegelsystemen vor der abbildenden Optik;5 shows a correlator with two mirror systems in front of the imaging optics;
Fig.6 einer; Korrelator mit einem Spieger mit gekrümmter Spiegelfläche.Fig.6 one; Correlator with a mirror with curved Mirror surface.
In Fig. 1 ist ein optischer Korrelator beschrieben, welcher eine Abbildungsoptik 10, ein bewegbar gelagertes Raster 11 sowie einen diesem nachgeschalteten fotoelektrischen Empfänger 12 aufweist Das Raster 11 ist als Amplitudenraster ausgebildet Bei Bewegung des Rasters relativ zum Bild des Objektes gibt der Empfänger 12 elektrische Wechselsignale ab, die im Hinblick auf die gesuchte Relativgröße (Bewegungsrichtung, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Bewegungsstrecke) zwischen Objekt und Korrelator ausgewertet werden. Es ist zusätzlich ein Pianspiegei 14 vorgesehen, welcher parallel zur optischen Achse und vorzugsweise parallel zu den Marken des Rasters ortsfest montiert ist Vom Objekt kommende durch das Objektiv schräg einfallende Lichtbündel werden von ihm in Richtung auf das Raster reflektiert, und treffen nach dem Zusammenwirken mit letzterem auf einen fotoelektrischen Empfänger 15 auf, der dann entsprechende Signale abgibt Das bewegbar gelagerte Raster 11 wird mit einer Geschwindigkeit bewegt (durch Pfeil angedeutet), die groß gegen die Relativgeschwindigkeit des Objektbildes ist Die Bewegungsgeschwindigkeit zwischen Objektbild und Raster geht direkt in das Meßergebnis ein. Es ist also notwendig, diese Geschwindigkeit genau zu kennen und möglichst konstant zu halten, wobei gerade letzteres einen ziemlich hohen Geräteaufwand bedingen kann. Wegen der Spiegelung aber ergibt sich für das von diesem Strahlungsanteil entworfene Bild eine Bewegung, die der soeben beschriebenen entgegen verläuft, und es ergibt somit, daß für eine bestimmte Bewegungsrichtung des Objektes relativ zum Korrelator die Signale aus dem unreflektierten Strahlengang sich darstellen als Vo + Δν, (wobei vo durch die Frequenz der Rasterbewegung, Δν durch die Relativbewegung zwischen Korrelator und Objekt gegeben ist) während der reflektierte Strahlengang Signale ergibt, die vo — Δν entsprechen. Aus diesen beiden Gleichungen läßt sich einmal die Rastergeschwindigkeit vo eliminieren. Zum anderen ergibt sich für die gesuchte Relativgeschwindigkeit zwischen Objekt und Korrelator tier Betrag 2Δν, was der Exaktheit der Bestimmung der Relativgeschwindigkeit zugute kommtIn Fig. 1, an optical correlator is described which has imaging optics 10, a movably mounted grid 11 and a photoelectric receiver 12 connected downstream of this. The grid 11 is designed as an amplitude grid which are evaluated with regard to the sought-after relative variable (direction of movement, speed, acceleration, distance of movement) between the object and the correlator. A piano mirror 14 is also provided, which is fixedly mounted parallel to the optical axis and preferably parallel to the marks of the grid to a photoelectric receiver 15, which then emits corresponding signals. The movably mounted grid 11 is moved at a speed (indicated by an arrow) which is large compared to the relative speed of the object image. It is therefore necessary to know this speed exactly and to keep it as constant as possible, the latter in particular being able to require a fairly high level of equipment expenditure. Because of the reflection, however, there is a movement for the image designed by this radiation component which runs counter to that just described, and it thus results that for a certain direction of movement of the object relative to the correlator, the signals from the unreflected beam path are represented as Vo + Δν , (where v o is given by the frequency of the raster movement, Δν is given by the relative movement between the correlator and the object) while the reflected beam path results in signals that correspond to v o - Δν. The raster speed v o can be eliminated from these two equations. On the other hand, the relative speed sought between the object and the correlator results in the amount 2Δν, which benefits the accuracy of the determination of the relative speed
F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem als Optik eine Halblinse tO' vorgesehen ist und der Planspiegel 14 mit seiner spiegelnden Fläche in der optischen Achse liegt, aber vor der abbildenden Optik montiert ist. Als Raster ist hier ein Radialraster Ii' vorhanden, welches von einem Motor 16 angetrieben sich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit bewegt.F i g. 2 shows an embodiment in which as optics a half lens tO 'is provided and the plane mirror 14 with its reflective surface in the optical axis but is mounted in front of the imaging optics. The grid here is a radial grid Ii ', which driven by a motor 16 moves at a predetermined speed.
Beim in Fig.3 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Relativbewegung zwischen Objektbild und Raster dadurch erzeugt, daß zwischen die abbildende Optik 10 und das Raster 11 ein mit einer Drehzahl η rotierendes Spiegelpolygon 20 eingefügt ist Ein Planspiegel 14 ist auch hier vor der Optik 10 parallel zur optischen Achse und in zu den Marken des Rasters 11 entsprechender Richtung starr montier i. Dem Raster sind über eine sammelnde Optik 17 zwei Empfänger 12,15 zugeordnet, deren Ausgangssignale einer Auswertestufe 18 zugeführt werden, welcher eine Anzeige 18' nachgeschaltet ist Diese Stufe 18 kann beispielsweise einen Vor-Rückwärtszähler enthalten, welchem die vom am Spiegel nicht reflektierten Strahlengang herrührenden Signale Vo + Δν über den Plus-Eingang, die vom am Spiegel reflektierten Strahlengang herrührenden Signale Vo — Δν über den Minus-Eingang zugeführt werden; vo In the embodiment shown in Figure 3, the relative movement between the object image and the grid is generated by inserting a mirror polygon 20 rotating at a speed η between the imaging optics 10 and the grid 11 Axis and rigidly mount i in the direction corresponding to the marks of the grid 11. Two receivers 12, 15 are assigned to the grid via collecting optics 17, the output signals of which are fed to an evaluation stage 18, which is followed by a display 18 ' Signals Vo + Δν via the plus input, the signals Vo - Δν originating from the beam path reflected on the mirror are fed in via the minus input; v o
ίο ergibt sich dabei aus der Umdrehungsgeschwindigkeit η des Polygons, denn es gilt V0 == f(n). Am Ausgang des Zählers erscheint dann das Signal Zdvmit entsprechendem Vorzeichen. Es kann mittels eines Anzeigegerätes 18' sichtbar gemacht und/oder zur Ansteuerung einer in der Zeichnung gestrichelt dargestellten und hier beispielsweise auf die Bewegung des Objektes wirkenden Servoeinrichtung 19 benutzt werden.ίο results from the speed of rotation η of the polygon, because V 0 == f (n) applies. The signal Zdv with the appropriate sign then appears at the output of the counter. It can be made visible by means of a display device 18 'and / or used to control a servo device 19, which is shown in dashed lines in the drawing and here, for example, acts on the movement of the object.
In Fig.4 ist dargestellt daß der Spiegel 14 sich auch im Raum der abbildenden Optik befinden kann. Letztere weist hier zwei Glieder 100,101 auf, zwischen denen der Spiegel 14 hier seitlich montiert hi. Das Raster 11 ist wieder beweglich gelagert and es sind nicht mit dargestellte Antriebsmittel für dasselbe vorgesehen. Die Ausgangssignale der Empfänger 12,15 können in oben beschnebener Weise ausgewertet werden.In Figure 4 it is shown that the mirror 14 is also can be located in the space of the imaging optics. The latter here has two links 100, 101, between which the mirror 14 here mounted laterally hi. The grid 11 is again movably mounted and there are not shown Drive means provided for the same. The output signals of the receivers 12, 15 can be described above Way to be evaluated.
Beim in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist wiederum seitlich und vor der Optik 10 ein Planspiegel 14 montiert, der parallel zur optischen Achse und zu den Marken des Rasters 11 ist Auf der anderen Seite ist e;n aus zwei Planspiegeln bestehender Winkelspiegel 22 so angebracht, daß vom Objekt kommende Lichtstrahlenbündel nach zweimaliger Reflexion zum Raster 11 gelangen. Da der Spiegel 14 ja nur einmal reflektiert entstehen also auch hier mittels der fotoelektrischen Empfänger Signale, die in bezug auf die Relativbewegung Δν zwischen Objekt und Korrelator gegenläufig sind.When in F i g. 3, a plane mirror 14 is again mounted on the side and in front of the optics 10, which is parallel to the optical axis and to the marks of the grid 11 After two reflections, the light beam arrives at the grid 11. Since the mirror 14 only reflects once, signals are also generated here by means of the photoelectric receiver which are in opposite directions with regard to the relative movement Δν between the object and the correlator.
In F i g. 6 schließlich ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem zwischen Optik 10 und Objekt seitlich ein Spiegel 14' mit gekrümmter Oberfläche vorhanden ist.In Fig. 6 finally an embodiment is shown, in which a mirror 14 'with a curved surface is present laterally between the optics 10 and the object.
Die übrigen Bauteile haben die weiter oben beschriebene Funktion.The other components have the function described above.
Variationen des Gezeigten sind möglich. Wenngleich in allen Beispielen jeweils ein Amplitudenraster dargestellt ist, so kann die Erfindung selbstverständlich auch bei anderen, mit einem oder mehreren Rastern gleicher oder anderer Art, z. B. mit Phasenrastern, ausgestatteten optischen Korrelatoren Anwendung finden. Auch sind Ausführungsformen für Korrelatoren denkbar, bei denen die gezeigten Spiegel gegeneinander ausgewechseit oder miteinander vertauscht sind. Auch können beispielsweise die Spiegel Außenflächen eines entsprechenden Glaskörpers sein, durch welchen die optische Achse verläuft.Variations of what is shown are possible. Although an amplitude grid is shown in each of the examples is, the invention can of course also with others, with one or more grids the same or other kind, e.g. B. with phase grids, equipped optical correlators are used. Even Embodiments for correlators are conceivable in which the mirrors shown are interchanged with one another or are interchanged. For example, the mirrors can also be outer surfaces of a corresponding one Be a glass body through which the optical axis runs.
Claims (8)
daß im Abbildungsbereich der Optik (10, IC, 100, 15 Es ist ferner ein derartiger Korrelator durch die DE-101) mindestens ein eine zusätzliche gegenläufige OS 22 56 885 bekannt Weiter ist es ganz allgemein aus Bildbewegung erzeugendes Spiegelsystem (14, 14', der Meßtechnik bekannt, zur Erzielung von richtungs-22) vorgesehen ist, und daß die im Zusammenwirken definierenden Signalen mehrere gleichartige Raster mit einem Raster (11,11') aus diesen gegenläufigen vorzusehen und diese gegeneinander um einen beBewegungen resultierenden Lichtflüssc fototlek- 20 stimmten Betrag ihrer Teilungsperiode versetzt zu trisch in elektrische Signale umgewandelt werden. montieren. Bei fotoelektrischer Abtastung ergeben sich1. Optical correlator with an imaging op- ster generating means are known from, for example, US-tik, at least one optical raster, a die- 5 PS 35 Il 751, where at least one receiver (the degree of correlation) associated with the determination of the upper sem. between an included photoelectric receiver system, the reference pattern and a pattern to be tested, these sen output signals are set in a relative movement to one another with regard to movement, direction, speed, movement distance or The task of this movement is to accelerate the acceleration between the correlator and egg Alignment of the patterns to one another is superfluous and the preferably unmarked object is evaluated. Location of the resulting correlation of the pattern, as well as making a ReIa light spot uncritical with at least one. Direction-defining movement between the object image and the raster generating electrical signals are not obtained with these known means, "characterized by th devices,
that in the imaging area of the optics (10, IC, 100, 15 there is also such a correlator from DE-101) at least one additional counter-rotating OS 22 56 885 is known. known from measurement technology, is provided to achieve direction-22), and that the interacting defining signals provide several similar rasters with a raster (11, 11 ') of these opposing ones and these against each other by a moving light-flow phototlek-20 correct amount their graduation period offset to trisch converted into electrical signals. assemble. In the case of photoelectric scanning, the result is
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DE2256885A1 (en) * | 1972-11-20 | 1974-05-22 | Leitz Ernst Gmbh | METHODS OF MEASURING, CONTROLLING AND / OR DISPLAYING THE MOVEMENT OF LAND VEHICLES |
-
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- 1974-12-16 DE DE19742459328 patent/DE2459328C2/en not_active Expired
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