Die Erfindung betrifft ein optoelektrisches Entfernungs¬ meßgerät, bei dem von einer Laserdiode emittierte und von einem Zielobjekt reflektierte kurze Lichtimpulse von einer Photodiode empfangen werden, in einem opti- sehen Sende- sowie Empfangsleiter je eine Lichtweiche zur Bildung eines kurzen Weges für Referenzsignale an¬ geordnet ist und die von der Photodiode gebildeten elektrischen Impulssignale einem Zeitdiskriminator auf¬ gegeben werden, der die Torzeit eines Quarzoszillators, dessen Taktimpulse einem Zähler aufgetastet werden, steuert, der an eine Offset-Spannung angeschlossen ist und dessen negativem Impulseingang ein Differenzier¬ glied und dessen positivem Impulseingang eine Verzöge¬ rungsleitung vorgeschaltet ist.

Bei einem bekannten optoelektrischen Entfernungsme߬ gerät, wie es beispielsweise in der EP-Veröffentlichung 0076232 beschrieben ist, wird einerseits die Laufzeit

der von der Laserdiode emittierten, von einem Zielobjekt reflektierten und der Photodiode empfangenen Lichtim¬ pulse (Zielimpulse) und anderseits die Laufzeit der von der Laserdiode emittierten, jedoch über die Lichtweichen und den kurzen Weg zur Photodiode gelangenden Referenz¬ impulse bestimmt und zur Ermittlung der Entfernung ausge¬ wertet. Dabei löst der zuerst eintreffende Referenzimpuls nach einer optoelektrischen Umsetzung in einem Zeitdiskri- minator ein Torzeitsignal aus, das durch den später ein- treffenden, über das Zielobjekt laufenden Zielimpuls ab¬ geschaltet wird. Während der gesteuerten Torzeit werden die von einem Quarzoszillator fortlaufend erzeugten Takt¬ impulse (150 MHz) einem Zähler aufgetastet. Die gezählten Impulse werden gruppenweise einem Prozessor zugeführt, welcher durch Sortierung und Mittelwertbildung die zu bestimmende Entfernung ermittelt. Um durch Schwankungen der Speisespannung und der Temperatur verursachte Fehler zu eliminieren, wird für den Zeitdiskriminator unter Ver¬ wendung von Hil-fsi pulsen ein Additionswert gebildet. Dieses Meßverfahren erlaubt nur die Auszählung ganzer Meterschritte in verschiedenen Schwellwertbereichen und läßt das Messen in der Größenordnung von Zentime¬ tern und Millimetern nur mit Hilfe einer nachteiligen Mittelwertbildung aus einer Vielzahl von Einzelmessun- gen zu. Aus der DE-OS 29 08 854 ist zwar auch ein Gerät mit einer im Millimeterbereich liegenden Genauigkeit be¬ kannt, allerdings nur mittels der zur Umsetzung der Im¬ pulse in den NF-Bereich verwendeten Samplingmethode, bei der die Kurvenform aus vielen abgetasteten Amplituden- proben rekonstruiert wird, in einer sehr aufwendigen Weise und auch nur in einem sehr engen Meßbereich, da sich die Zeittransformation nur während der sogenannten schnellen Sägezahnspannung durchführen läßt.

Soweit bei Entfernungsmeßgeräten dieser Art zur Verar¬ beitung der elektrischen Impulssignale ein Zeitdiskrimi-

nator Verwendung findet, besteht der Nachteil, daß eine exakte Ermittlung ihrer Zeitfolge durch unterschiedliche Amplituden stark beeinträchtigt wird, d. h. durch eine Amplitudenänderung wird eine entsprechende Zeitverschie- bung der Auslösung des abgeleiteten Signals verursacht. Das Problem bei Zeitdiskriminatoren besteht darin, Signale unterschiedlicher Amplituden auf ihre genaue Zeitlage zu identifizieren. Die Anstiegsflanke soll möglichst kurz sein, um diese Zeitbestimmung sehr exakt festzulegen. Die Fehler der bekannten Schaltungen beru¬ hen vor allem darauf, daß wegen der endlichen Anstiegs¬ zeit die eingesetzten Zeitdiskriminatoren mit unter¬ schiedlichen Verzögerungen antworten. Um diesen Effekt auszugleichen, wird in den herkömmlichen Schaltungen ein sogenannter Constant-Fraction-Trigger verwendet, der zur Indentifizierung des Zeitpunktes ein aus dem Signal selbst abgeleitetes Signal, vornehmlich ein diffe¬ renziertes Signal, verwendet. Hierfür wird beispiels¬ weise ein differenzierter Impuls auf den negativen Ein- gang eines Spannungskomparators und der Impuls selbst auf den positiven Eingang gegeben. Die negative Spannung am Eingang des Spannungskomparators kann z . B. durch ein RC-Glied geschaffen werden. Die Schaltungen konventio¬ neller Art arbeiten mit einer konstanten Offset-Spannung, und der Spannungskomparator spricht erst beim Überschrei¬ ten dieser Offset-Spannung an. Diese Offset-Spannung liegt praktisch in der Größenordnung von einigen Milli¬ volt und läßt sich nicht weiter vermindern, weil sonst der Spannungskomparator durch Störsignale, Rauschen usw. selbständig schalten würde.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Entfernungsmeßgerät der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Signalverarbeitung mittels eines Zeit- diskriminators zu schaffen, der auch allgemein zur ge¬ nauen Ermittlung der Zeitfolge elektrischer Impulse

unterschiedlicher Amplituden geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen unmittelbar an die elektrische Impulsquelle angeschlos- senen, die Offset-Spannung eines Spannungskomparators steuernden Minimumkomparator und jeweils einer dem posi¬ tiven und negativen Eingang des Spannungskomparators vor¬ geschalteten Verzögerungsleitung.

Durch diese Schaltungsanordnung wird der Vorteil erzielt, daß an den Eingang des Spannungskomparators eine geeig¬ nete Offset-Spannung im richtigen Augenblick angelegt wird. Die neue Schaltung arbeitet ebenfalls mit einer Offset-Spannung, wobei diese jedoch in dem Moment, in dem der maßgebliche Zeitpunkt aus dem differenzierten Impulssignal und dem ursprünglichen Impulssignal abge¬ leitet wird, impulsmäßig so verändert, daß sich ein Minimum an Zeitverschiebung bei voneinander abweichen- -den Amplituden ergibt. Während bisher eine an sich wünschenswerte positive Offset-Spannung wegen des in¬ stabilen Schaltverhaltens ungeeignet war, erfolgt er¬ findungsgemäß im richtigen Augenblick die Umschaltung auf eine positive Offset-Spannung. Herfür wird das zu bestimmende Impulssignal zunächst auf den Minimumkompa- rator gegeben, der die Offset-Umschaltung veranlaßt.

Damit beim Eintreffen des differenzierten Impulssignals und des ursprünglichen I pulssignals bereits eine ver¬ änderte Offset-Spannung am Spannungskomparator anliegt, ist dem positiven und negativen Eingang des Spannungs- komparators jeweils eine Verzögerungsleitung zugeordnet. Dabei ist die im positiven Eingang vorgesehene Verzöge¬ rung größer ausgelegt, um durch Überschneidung des schnel¬ len Anstiegs des direkten Impulses und des schnellen Ab¬ falls des differenzierten Impulses eine möglichst schnelle Spannungsänderung am Eingang des Spannungskomparators zu erhalten. Zur Verzögerung können z. B. Koaxialleiter Ver-

wendung finden.

Wenngleich die neuartige Schaltung für einen Zeitdiskri¬ minator für ein optoelektrisches Entfernungsmeßgerät besonders geeignet ist, läßt sie sich gleichsam allge¬ mein für einen Zeitdiskriminator zur genauen Ermittlung der Zeitfolge elektrischer Impulse unterschiedlicher Amplituden verwenden.

Dem Minimumkomparator kann ein Maximumkomparator par¬ allel geschaltet sein, so daß die den unteren bzw. obe¬ ren Grenzwert unter- bzw. überschreitenden Amplituden¬ werte ermittelt und beispielsweise zum Zwecke einer Eli¬ minierung einer Steuer- und Auswertungseinheit zugeführt werden können.

Die den Zeitdiskriminator verlassenden, äußerst zeitge¬ nauen Rechteckimpulse erlauben eine Zeitdehnung, indem der Ausgang des Spannungskomparators über einen Zeit- dehnschalter an den Zähler angeschlossen ist. So kann die Torzeit beispielsweise um einen Faktor 500 oder 1000 gedehnt werden und ein Auszählen in einem Zähltakt von z. B. 50 MHz erfolgen; der Fehler der Zeitquantisierung würde bei einer Taktperiode von 20 ns und einem Zeit- dehnfaktor 1000 maximal 20 ps betragen. Mithin sind ge¬ naue Entfernungsmessungen bis in den Millimeterbereich möglich.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise darge- stellt; es zeigt:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines optoelektrischen Entfernungsmeßgeräts,

Fig. 2 den Schaltplan eines Zeitdiskriminators und

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Fig. 3 die Eingangsspannung des Zeitdiskriminators in einem Spannungszeitdiagramm.

Das optoelektrische Entfernungsmeßgerät erzeugt mittels eines Senders 1 und einer Laserdiode 2 fortlaufend kurze Lichtimpulse, die über einen Lichtleiter 3 und eine Sendeoptik 5 auf ein Zielobjekt 6 gerichtet werden. Die reflektierten Lichtimpulse gelangen über eine Empfangs¬ optik 7 und einen Lichtleiter 9 in eine Photodiode 10, welche die empfangenen Lichtsignale in elektrische Im¬ pulse umwandelt. In dem sendeseitigen Lichtleiter 9 ist jeweils eine Lichtweiche 4 bzw. 8 angeordnet, die beide durch einen Lichtleiter 24 verbunden sind. Durch die sendeseitige Lichtweiche 4 wird ein Teil der Lichtener- gie, etwa 1 %, aus dem optischen Sendekanal in den Licht¬ leiter 24 abgezweigt und durch die e pfangsseitige Licht¬ weiche 8 in den optischen Empfangskanal geleitet. Dieses abgeleitete und über den kurzen Weg dem Empfangskanal zugeführte Lichtsignal bildet ein Referenzsignal, das von der Photodiode zeitlich vor dem vom Zielobjekt re¬ flektierten Lichtsignal (Zielsignal) empfangen wird, und zwar um die Zeit, die der Lichtimpuls zum Hin- und Rücklauf zwischen dem Gerät und dem Zielobjekt benötigt. Aus Zielsignal und Referenzsignal läßt sich die Laufzeit des Zielimpulses und damit die Entfernung zwischen Sende¬ bzw. Empfangsoptiken 5,7 und dem Zielobjekt 6 bestimmen.

Die empfangenen Lichtsignale, nämlich die Referenz- und Zielsignale, werden mittels der Photodiode 10 in elek- trische Impulse bzw. Signale umgewandelt, die über einen Empfänger 11 einem Spannungskαnparator 25 zugeführt werden. Der Spannungskomparator 25 bildet Torimpulse (Rechteckimpulse) für einen Zähler 14, auf den innerhalb der Torzeit die Taktimpulse eines Taktgebers 15 (Quarzoszillator) auf- getastet werden. Zur Erhöhung der Zeitauflösung werden die Torimpulse über einen Zeitdehnschalter 13 geführt,

dem beispielsweise ein Zeitdehnfaktor von 500, 1000 o. dgl. zugeordnet sein kann. Diese Zeitdehnung erlaubt eine exakte Auszählung von Taktimpulsen, deren Frequenz z. B. in der Größenordnung von 50 MHz liegen kann.

Die gezählten, der Torzeit entsprechenden Taktimpulse werden zur Auswertung einer Steuer- und Auswertungs¬ einheit 16 zugeführt. Der Taktgeber 15 steuert außerdem den Sender 1 und den Empfänger 11. Weiterhin wird der Spannungskomparator 25 durch ein Zeitfenster angesteu¬ ert, welches die Verarbeitung des Referenzsignals oder des Zielsignals auswählt, wobei beispielsweise aufein¬ anderfolgend nur Referenzsignale oder nur Zielsignale verarbeitet werden können, um aus diesen Gruppen zu bilden, welche eine Auswertung durch Sortierung und Mittelwertbildung o. dgl. ermöglichen.

Die vom Empfänger 11 gebildete elektrische Impulsquelle ist mit 17 bezeichnet. Wie Fig. 2 zeigt, ist der nega- tive Eingang des Spannungskomparators 25 über eine Verzöge¬ rungsleitung 18 und einem Differenzierglied, das hier beispielsweise aus einem Kondensator 19 und einem Wider¬ stand 20 besteht, an die elektrische Impulsquelle 17 an¬ geschlossen, während der positive Eingang über eine Ver- zögerungsleitung 21 angeschlossen ist. Die beiden Verzö¬ gerungsleitungen 18,21 sind zunächst beide für eine Signalverzögerung ausgelegt, innerhalb der auf den po¬ sitiven Eingang des Spannungskomparators 25 eine Offset- Spannung angelegt wird. Zusätzlich ist bei der Verzö- gerungsleitung 21 die Verzögerung so ausgelegt, daß die steilsten Bereiche der Anstiegsflanke des direkten Impulses und des Abfalls des differenzierten Impulses sich am Eingang des Spannungskomparators 25 zeitlich überschneiden. Diese Offset-Spannung wird von einem Minimumkomparator 22 gesteuert, der ummittelbar an die elektrische Impulsquelle 17 angeschlossen ist. Der

Minimumkomparator 22 steuert dabei eine Offset-Schaltung (nicht dargestellt) an, welche die Offset-Spannung an¬ legt. In Fig. 3 ist verdeutlicht, daß die Offset-Span¬ nung in dem Augenblick, in dem der maßgebliche Zeit- punkt aus dem differenzierten Signal und dem unveränder¬ ten Signal abgeleitet wird, impulsmäßig so verändert wird, daß sich bei veränderten Amplituden ein Minimum an Zeitverschiebung ergibt.

Fig. 2 zeigt außerdem, daß dem Minimumkomparator 22 ein Maximumkomparator 23 parallelgeschaltet ist. Die vom Minimumkomparator 22 und Maximumkomparator 23 erfaßten Amplitudenwerte, welche den unteren bzw. oberen Grenz¬ wert unter- bzw. überschreiten, können beispielsweise zum Zwecke der Eliminierung der entsprechend eingerich¬ teten Steuer- und Auswertungseinheit 16 zugeführt werden.