CH633638A5

CH633638A5 - Rundblickperiskop mit umschaltbarer tagsicht- und waermebild-optik.

Info

Publication number: CH633638A5
Application number: CH969878A
Authority: CH
Inventors: Rolf Traeger; Dieter Marx; Helmut Knutti
Original assignee: Zeiss Carl Fa
Priority date: 1977-10-13
Filing date: 1978-09-18
Publication date: 1982-12-15
Also published as: NL7810329A; NL187218C; NL187218B; US4260217A; DE2746076A1; GB2007385A; DE2746076C2; GB2007385B; FR2406215B1; FR2406215A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Rundblickperiskop mit umschaltbarer Tagsicht- und Wärmebild-Optik.

Ein Nachtseh-Gerät mit zwei verschiedenen Wellenlängenbereichen zugeordneten Optiken ist aus der DE-PS 22 32 516 bekannt. Bei diesem bekannten Gerät ist für ankommende Strahlung ein in konzentrischen Bereichen für zwei Spektralbereiche transparentes Abschlussfenster vorgesehen, und die zwei verschiedenen Wellenlängenbereiche haben bis zum Auftreffen auf einen ihnen zugeordneten und hinter dem Abschlussfenster angeordneten Elevationsspiegel eine gemeinsame optische Achse. Das Nachtsehgerät ermöglicht die gleichzeitige Beobachtung eines Spektralbereiches von etwa 0,4-13,5 [im Wellenlänge. Nachteilig dabei ist jedoch, dass zwei Elevationsspiegel zu justieren sind. Über die Realisierung der Gleichzeitigkeit der Beobachtung sind keine näheren Angaben gemacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einem einzigen Elevationsspiegel eine koaxiale Anordnung von Tagsicht-Optik und Wärmebild-Optik zu erreichen und die Beobachtung der beiden Spektralbereiche von einer Position aus zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass für die ankommenden Strahlen ein für beide Spektralbereiche durchlässiges Abschlussfenster vorgesehen ist, dass hinter dem Abschlussfenster ein in Elévation und Azimut beweglicher Ausblickspiegel angeordnet ist, der die Strahlung auf das Frontobjektiv der auf zwei Vergrösserungsbereiche umschaltbaren Wärmebild-Optik und auf das Eingangsobjektiv der Tagsicht-Optik lenkt, wobei das Frontobjektiv, das für den ersten Vergrösserungsbereich der Wärmebild-Optik wirksam ist, aus einem für 5 den Wellenlängenbereich von 8 [im bis 14 p.m durchlässigen Material besteht und zum Durchlass des sichtbaren Spektralbereiches mit einer konzentrischen Bohrung versehen ist, die für die Wärmebild-Optik des zweiten Vergrösserungsbereiches als Eingangspupille dient.

io In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung sind durch auswechselbar angeordnete Optikteile für beide optische Systeme verschiedene Abbildungsmassstäbe möglich.

Ein zweckmässiges Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Tagsicht-Optik für grosse Vergrösserung i5 aus einem 90° Umlenkprisma mit dahinter angeordnetem Frontobjektiv und einem Schmidt-Prisma besteht. Für kleine Vergrösserung besteht die Tagsicht-Optik aus einem Keppler-Fernrohr mit einem Linsenumkehrsystem und einer Vorderblende.

20 Die Wärmebild-Optik besteht vorteilhafterweise bei einem grossen Vergrösserungsmassstab aus einem Germanium-Galileifernrohr, dessen sammelndes Frontobjektiv durchbohrt ist, und dessen Zerstreuungslinse an einem, das Bildfeld zweidimensional abtastenden IR-Scanner fixiert ist, wobei nach dem 25 Scanner ein IR-Abbildungsobjektiv und IR-Detektor sowie ein Lumineszenzdiodenarray vorgesehen ist, der ein Bild des die Wärmestrahlung aussendenden Objektes entwirft, für dessen Betrachtung eine Fernrohrlupe vorgesehen ist.

Für einen kleinen Vergrösserungsmassstab ist für die Wär-30 mebild-Optik vorteilhafterweise ein zweites sammelndes IR-Objektiv vorgesehen, das mit der Zerstreuungslinse ein zweites Galileifernrohr bildet, und für das die Bohrung im ersten sammelnden Objektiv als Öffnungsblende und Eintrittspupille dient.

35 Zweckmässigerweise sind die zur Änderung des Abbildungsmassstabes auszuwechselnden Optikteile in einem umschaltbaren Objektivrevolver angeordnet, der zur Sicherstellung der Zielgenauigkeit in Präzisionskugellagern geführt ist.

In einem zweckmässigen Ausführungsbeispiel der Erfin-40 dung wird das von der Tagsicht-Optik entworfene Zielbild durch das eine und das von der Wärmebild-Optik entworfene Zielbild durch das andere Okular eines binokularen Beobachtungstubus betrachtet.

Vorteilhafterweise sind zur Einspiegelung in die Beobach-45 tungsstrahlengänge Zielmarken vorgesehen.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der Kompakten Bauweise des Gerätes, bei dem zur Erreichung einer hohen Leistungsfähigkeit verschiedene Komponenten in einem Gesamtgerät integriert sind. 50 Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. la einen Schnitt durch ein erfindungsgemässes Periskop mit der Darstellung einer schwach vergrössernden Tagsicht-Optik;

55 Fig. lb das Periskop der stark vergrössernden Tagsicht-Optik;

Fig. 2a einen Schnitt durch das Periskop mit der Darstellung der stark vergrössernden Wärmebild-Optik;

Fig. 2b einen Schnitt durch das Periskop in der Darstellung 60 der schwach vergrössernden Wärmebild-Optik;

Fig. 2c einen Schnitt entlang der Linie A-B der Figur 2a.

In den Darstellungen ist mit 1 das Gehäuse des Periskops bezeichnet. Das für beide Spektralbereiche durchlässige Abschlussfenster trägt die Bezeichnung 2, der in Elévation und 65 Azimut bewegliche Ausblickspiegel die Bezeichnung 3. Der Ausblickspiegel 3 ist kreiselstabilisiert und lenkt die empfangene Strahlung lotrecht auf das zur jeweiligen Vergrösserung gehörende Eingangsobjektiv. Zwischen dem Ausblickspiegel und

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dem Eingangsobjektiv der jeweiligen Vergrösserung für die Tagsicht-Optik sind das Frontobjektiv 4 für die Wärmebild-Optik des ersten Vergrösserungsbereiches und eine Vorderblende 5 angeordnet. Das Frontobjektiv 4 für die Wärmebild-Optik besteht aus Germanium und ist mit einer zentralen Bohrung 6 versehen. Durch das Bohrloch 6 treten die zum Tagsicht-Bild beitragenden Strahlen und treffen nach Durchsetzen der Vorderblende 5 auf das Eingangsobjektiv der Tagsicht-Optik. Bei dem optischen System für schwache Vergrösserung ist das Eingangsobjektiv mit 7 bezeichnet, bei dem optischen System für starke Vergrösserung mit 20. Im System für schwache Vergrösserung sind die Umlenkprismen 9 und 10 vorgesehen. Das Prisma 10 ist als Dachkantprisma ausgebildet und lenkt die Strahlen auf das Umkehrobjektiv IIa eines Linsenumkehrsy-stems. Nach nochmaliger Ablenkung an einem 90° -Prisma 12 treffen die Strahlen auf das Schmidt-Prisma 13 zur Korrektur des Bildsturzes bei Azimut-Drehung des Ausblickkopfes, bei der der Spiegel 3 mitgedreht wird. Das hinter dem Schmidt-Prisma angeordnete Umkehrobjektiv IIb erzeugt ein Bild, das mit dem rechten Okular 14 eines Binokular-Tubus 15 betrachtet wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Zielmarke 16 vorgesehen, die über einen Zielmarkenprojektor 17 und einen Teilerwürfel 18 in die Bildebene eingespiegelt wird. Das Frontobjektiv 7 und das Umlenkelement 9 sind in einem nicht gezeichneten Objektivrevolver befestigt. Der Objektivrevolver wird in Präzisionskugellagern geführt. Dadurch ist die Zielliniengenauigkeit bei allen Vergrösserungen der Tagsicht- und der Wärmebild-Optik sichergestellt.

Zur Erzeugung der starken Vergrösserung in der Tagsicht-Optik wird der Objektivrevolver so umgeschaltet, dass ein 90°-Umlenkprisma 19 mit einem dahinterliegenden Frontobjektiv 20 in den Strahlengang gelangt. Gleichzeitig wird das Linsen-umkehrsystem IIa, IIb ausgeschwenkt und das Schmidt-Prisma 13 um 90° vorwärts gedreht, um ein aufrechtes Bild zu erhalten.

Bei dem in Fig. 2a dargestellten Wärmebild-Optikschema gelangt die vom Ziel ausgehende Infrarotstrahlung durch das Abschlussfenster 2 auf den Ausblickspiegel 3, der die Strahlung auf das durchbohrte Frontobjektiv 4 eines Infrarot-Galileifernrohr ablenkt. Bei der in Fig. 2a dargestellten Wärmebild-Optik 5für grosse Vergrösserung gehört das Zerstreuungsobjektiv 21 zu diesem Galileifernrohr. Zur Umschaltung auf die schwache Vergrösserung wird ein im nicht dargestellten Objektivrevolver angebrachtes Objektiv 22 in den Strahlengang eingeschwenkt, welches seinerseits mit dem Zerstreuungsobjektiv 21 ein zweites io Galileifernrohr bildet. Dieses Galileifernrohr benutzt das Loch 6 in der Linse 4 als Öffnungsblende und Eintrittspupille. Die Anordnung der Objektive in den Galileifernrohrsystemen schliesst eine gegenseitige Beeinflussung der Abbildung in den verschiedenen Vergrösserungsmassstäben aus.

15 Wie die aus dem umschaltbaren Galileifernrohr austretende Zielstrahlung zum weiteren Bildaufbau verwendet wird, ist der Fig. 2c, die einen Schnitt entlang der Linie AB der Fig. 2a darstellt, zu entnehmen. Im opto-mechanischen Scanner 24, der beispielsweise als Schwingspiegel ausgebildet ist, findet eine 20 zweidimensionale Abtastung des Bildfeldes statt. Nach dem Schwingspiegel 24 ist ein IR-Abbildungsobjektiv 25 und ein 90°-Umlenkspiegel 26 angeordnet, dem eine weitere IR-Sam-mellinse 27 folgt. Die IR-Strahlung gelangt fokussiert auf den strahlungsempfindlichen Schirm eines IR-Detektors 28, der ei-25 nen in Fig. 2a sichtbaren Lumineszenzdiodenarray 29 speist. Die Betrachtung des von dem Lumineszenzdiodenarray 29 entworfenen Bildes erfolgt über eine im linken Okular-Stutzen 23 eines Binokular-Tubus angeordnete Fernrohrlupe 30 mit den vorangehenden Beobachtungs- und Umlenkelementen 31—34. 30 Mit 13 ist im Beobachtungsstrahlengang des Wärmebildes ebenfalls ein Schmidt-Prisma bezeichnet, das der Korrektor des Bildsturzes bei Azimutdrehung des Ausblickkopfes dient. Auch für den Wärmebild-Strahlengang ist eine Zielmarke 35 vorgesehen, die über einen Zielmarkenprojektor 17 und ein Umlenkelement 35 36 in die Okular-Bildebene eingespiegelt wird.

C

3 Blatt Zeichnungen

Claims

633 638 PATENTANSPRÜCHE

1. Rundblickperiskop mit umschaltbarer Tagsicht- und Wärmebildoptik, dadurch gekennzeichnet, dass für die ankommenden Strahlen ein für beide Spektralbereiche durchlässiges Abschlussfenster (2) vorgesehen ist, dass hinter dem Abschlussfenster (2) ein in Elévation und Azimut beweglicher Ausblickspiegel (3) angeordnet ist, der die Strahlung auf das Frontobjektiv (4) der auf zwei Vergrösserungsbereiche umschaltbaren Wärmebild-Optik und auf das Eingangsobjektiv (7,20) der Tagsicht-Optik lenkt, wobei das Frontobjektiv (4), das für den ersten Vergrösserungsbereich der Wärmebildoptik wirksam ist, aus einem für den Wellenlängenbereich von 8 [im bis 14 (im durchlässigen Material besteht und zum Durchlass des sichtbaren Spektralbereiches mit einer konzentrischen Bohrung (6) versehen ist, die für die Wärmebildoptik des zweiten Vergrösse-rungsbereiches als Eingangspupille dient.

2. Rundblickperiskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch auswechselbar angeordnete Optikteile für beide optische Systeme verschiedene Abbildungsmassstäbe möglich sind.

3. Rundblickperiskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines für das menschliche Auge sichtbaren Bildes der vom Objekt ausgehenden Wärmestrahlung ein Abbildungssystem aus für den Spektralbereich von

8 um bis 14 (xm transparenten Material vorgesehen ist, und dass von einem Lumineszenzdiodenarray (29) ein Wärmebild entworfen wird, für dessen Betrachtung eine Fernrohrlupe (30) vorgesehen ist.

4. Rundblickperiskop nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Änderung des Abbildungsmassstabes auszuwechselnden Optikteile in einem umschaltbaren Objektivrevolver angeordnet sind.

5. Rundblickperiskop nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Zielmarken (16,35) zur Einspiegelung in die Beobachtungsstrahlengänge vorgesehen sind.

6. Rundblickperiskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Betrachtung für das von der Tagsicht-Optik entworfene Zielbild das eine Okular (15) und für das von der Wärmebildoptik entworfene Zielbild das andere Okular (23) eines binokularen Beobachtungstubus vorgesehen ist.