DE1240298B

DE1240298B - Anordnung zur Erzeugung zweier Bilder in verschiedenen Wellenlaengenbereichen von einem Gegenstand

Info

Publication number: DE1240298B
Application number: DEE25529A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joseph F Menke
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1960-09-01
Filing date: 1963-09-17
Publication date: 1967-05-11
Also published as: US3500048A; GB1093812A; DE1240298C2; FR90401E

Description

Anordnung zur Erzeugung zweier Bilder in verschiedenen Wellenlängenbereichen von einem Gegenstand Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erzeugung zweier Bilder in verschiedenen Wellenlängenbereichen von einem Gegenstand, wobei ein Glied einer mehrteiligen Optik für einen Wellenlängenbereich durchlässig und für den anderen Wellenlängenbereich reflek-tierend ist und wobei das Glied so ausgebildet ist, daß die beiden das Glied verlassenden Bündel jeweils ein reelles Bild ergeben, nach Patent 977 566.
Eine derartige Anordnung ist in Verbindung mit entsprechenden elektronischen Zusatzgeräten als automatisches Lenkvisier für Flugkörper verwendbar.
Die bisher bekannten Optiken einschließlich Spiegeloptiken und Prismensystemen ergeben im allgemeinen ein Bild über den gesamten Durchlässigkeitsbereich bzw. Reffexionsbereich des optischen Systems je nach dem verwendeten Glas- bzw. Spiegelmaterial. Einige Möglichkeiten zur Einengung bzw. Begrenzung des Spektralbereiches sind bekanntgeworden, wie z. B. Vorsetzen von Filtern, Bedampfung der Spiegel mit Schichten, welche nur in dem gewünschten Spektralbereich reflektieren und Ausbildung der Korrekturlinsen von Bildwandler- und Abtaströhren als Filter. Es ist ferner bekannt, mittels Filtern mehrere Bilder in verschiedenen Spektralbereichen zu erzeugen. Bekannt ist es auch, bei einem Infrarot-Nachtsichtgerät mittels eines als Infrarotfilter wirkenden Belages den sichtbaren Spektralbereich vom Infrarot-Spektralbereich abzutrennen.
Bei der Anordnung der eingangs genannten Art ist es möglich, diese beiden Bilder auf den zwei zugeordneten Sichtgeräten gleichzeitig oder kurzzeitig auf einem Sichtgerät abwechselnd zu betrachten oder über eine analoge Optik wieder zusammenzufügen und die -etrennten Spektralbereiche durch verschiedene Farben darzustellen. Eine solche Anordnung stellt eine auscezeichnete Methode zur Enttarnunvon sowohl gegen Sicht als auch gegen IR-getarnten Objekten dar.
Eine für diese Anordnung vorteilhafterweise gebaute Spiegeloptik (Abb. 1) besteht aus einem Hauptspiegel S1, der die gesamte einfallende Strahlung auf den Gegenspiegel S2 wirfL Dieser Gegenspiegel S2 reflektiert nur einen Spektralbereich und läßt den anderen ungeschwächt hindurch. Entsprechend dieser Trennung wird der eine Spektralbereich im Brennpunkt f 1 fokussiert und in der Bildebene BI ab-ebildet. Der zweite Spektralbereich wird reflektiert, in f2 fokussiert und seinerseits in der Bildebene B 11 abgebildet.
Sinngemäß ist es möglich, in die Bildebene der beiden Spektralbereiche jeden geeigneten Empfänger für die Bilddarstellung anzuordnen. Beispielsweise kann für den Fall der Aktiv-Passiv-Trennung im Infrarot die Trenngrenze zwischen den beiden Bereichen bei 2 Lu liegen. In der Bildebene BI entsteht demnach das Bild der kurzwelligen Strahlung und wird von geeigneten Geräten abgetastet und zur Ab- bildung gebracht, wogegen der rein thermisch strahlende Bildinhalt durch das in BII abgetastete Bild sichtbar wird.
Der Gegenspiegel ist in an sich bekannter Weise mit einem optischen Hochpaßfilter versehen, so daß er für kurze Wellenlängen transparent und von der gewünschten Grenze ab reflektierend ist. Derartige Verspiegelungen sind im allgemeinen für andere Zwecke, wie z. B. Entspiegelungsschichten, in Gebrauch. Der Gegenspiegel kann plan - wie in Ab b. 1 - sein, jedoch auch jede andere Form ganz nach den Erfordernissen des optischen Systems haben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist nun bei einer Anordnung der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das eine Bild zur visuellen Beobachtung des in der Bildebene B II abgebildeten Gegenstandes und das andere Bild zur Bestimmung der Koordinaten des in der Bildebene B I abgebildeten Gegenstandes benutzt wird.
Das Glied kann z. B. den Gegenspiegel einer Spiegeloptik bilden. Insbesondere bildet das Glied eine Pfismenfläche eines mehrteiligen prismatischen Umlenksystems, wobei alle Teile des optischen Sy- stems eine gemeinsame Strahleneintrittsoptik besitzen. Das Bild in der Bildebene B II kann beispielsweise im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugt und durch ein Okular betrachtet werden, während das Bild in der Bildebene B I im IR-Bereich erzeugt wird. Die Strahlung eines Bildpunktes in dieser Bildebene trifft nach Frequenzmodulation mittels einer um ihre Zentralachse konstant und um die optische Achse exzentrisch rotierenden Modulationsscheibe auf ein Empfangselement, so daß die Polarkoordinaten des Bildpunktes bezüglich des Mittelpunktes der Bildebene aus den kennzeichnenden Größen der Frequenzmodulation eindeutig bestimmt werden können.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Bild in der Bildebene B 1 im kurzwelligen IR-Bereich zu erzeugen und mit Hilfe einer Bildwandlerröhre zu betrachten und das Bild in der Bildebene B II im langwelligen IR-Bereich zu erzeugen, wobei die Strahlung eines Bildpunktes in diesem Bereich in gleicher Weise wie oben eine Frequenzmodulation erfährt und somit zur Bestimmung der Bildpunktkoordinaten benutzt werden kann. Im letzteren Fall ist ein entsprechendes Empfangselement ebenfalls hinter der Modulationsscheibe angeordnet.
Die Erfindung sei beispielsweise an Hand der A b b. 2 und 3 näher erläutert.
A b b. 2 zeigt ein Spiegelsystem mit prismatischem Umlenksystem als Anordnung zur Erzeugung der zwei Bilder in verschiedenen Wellenlängenbereichen, und aus A b b. 2 ist eine ergänzende Variation der Anordnung zu entnehmen.
Gemäß A b b. 2 trifft die gesamte Strahlung durch eine gemeinsame Strahleneintrittsoptik zunächst auf die Spiegel 1 und 2 und wird dadurch auf die Prismenfläche 4 eines prismatischen Umlenksystems 3 gelenkt. Diese Prismenfläche 4 ist für den IR-Wellenlängenbereich durchlässig, so daß dieser Strahlenanteil über ein optisches Sammelsystem 5 ungeschwächt auf eine Modulationsscheibe 6 gelangen kann. Die Modulationsscheibe 6 befindet sich in der Bildebene B I, besitzt durchlässige Schlitze und undurchlässige Stege und rotiert um ihre Zentralachse sowie exzentrisch um die optische Achse. Die frequenzmodulierte Strahlung trifft alsdann auf ein Empfangselement 7. Die von der Prismenfläche 4 reflektierte Strahlung des sichtbaren Wellenlängenbereiches wird innerhalb des Umlenksystems 3 nochmals umgelenkt und zur Erzeugung des sichtbaren Bildes in der Bildebene B II benutzt. Ist beispielsweise ein punktförmiges strahlendes Objekt gegeben, so wird dieses einerseits in der Bildebene B II als Bildpunkt abgebildet, der mittels Okular 8 direIkt von einem Beobachter betrachtet werden kann, während andererseits die von dem Objekt ausgehende 1R-Strahlung ebenfalls die Abbildung des Objektes als Bildpunkt in der Bildebene B I ergibt, wobei die Koordinaten des Bildpunktes wie oben beschrieben bestimmt werden.
Weiter ist gemäß Ab b. 3 hinter der Modulationsscheibe 6 ein weiteres als Interferenzschicht wirkendes optisches Glied 9 vorgesehen, das seinerseits für einen Teil des IR-Wellenlängenbereiches (z. B. ;.= 1,9 bis 2,7 [t) durchlässig und für den anderen Teil des IR-Wellenlängenbereiches (z. B. ;. = 1,1 bis 1,8 [t) reflektierend ist, wobei zwei dem jeweiligen Wellenlängenbereich entsprechende Empfangselemente 10 bzw. 11 angeordnet sind, die gegeneinandergeschaltet sind. Damit ist gewährleistet, daß die störende Hintergrundstrahlung durch eine automatische oder Handregelung der Signalabgabe der gegeneinandergeschalteten Empfangselemente völlig unterdrückt werden kann und nur die etwa innerhalb des Bereiches von 1,9 bis 2,7 [t liegende Strahlung des zu erfassenden Objektes das zur Koordinatenbestimmung erforderliche Signal erzeugt.
Die Anordnung kann nun insbesondere in Verbindung mit elektronischen Zusatzgeräten als automatisches Lenkvisier für einen in ein Ziel zu steuernden, mit einem Strahlungsgeber ausgestatteten Flugkörper ausgebildet sein. Dabei wird das in der Bildebene B II erzeugte sichtbare Bild zum Anvisieren des Zieles benutzt (Zielfernrohr). Der an der Prismenfläche 4 abgetrennte und in die Bildebene B I gelangende Infrarot-Anteil der Strahlung wird zur Bestimmung der Bildpunktkoordinaten, d. h. des abgebildeten Flugkörpers bezüglich der optischen, durch das Ziel gehenden Visierlinie herangezogen (IR-Goniometer), so daß aus den der Ablage des Flugkörpers von der Achse Abschußort-Ziel entsprechenden Koordinatenwerten Nachsteuerungssignale für den auf das Ziel abgeschossenen Flugkörper erzeugt werden können. Es läßt sich damit über ein unmittelbar angeschlossenes Rechen- und Steuergerät die automatische Einlenkung und Nachsteuerung des Flugkörpers längs der optischen Visierlinie zum Ziel realisieren. Für den speziellen Fall des Abschusses von Boden-Boden-Flugkörpern ist das gesamte Lenkvisier seitlich an der Abschußeinheit angebracht, wobei das Lenkvisier zum Teil als Zielfernrohr ausgebildet ist.
Das die optischen Elemente für das Zielfernrohr und für das IR-Empfangssystem sowie die Modulationsvorrichtung mit Empfangselement bzw. mit den Empfangselementen enthaltende Gerät ist in Form eines Periskops mit gemeinsamen Ausblick für die beiden Systeme und mit einem gegenüber der optischen Ausblickachse beispielsweise um 101 geneigten Einblick für das Zielfernrohr ausgeführt. Durch diese Ausführung des optisch-mechanischen Teils wird eine kompakte, raumsparende, gewichtsarme, dejustierfest und einblickbequeme Bauform erzielt. Durch die Neigung der Einblickoptik ist eine ausgezeichnete Deckung bei guter Zielverfolgung gewährleistet.
Zum Starten des Flugkörpers ist zunächst nur ein grobes Anvisieren des Zieles notwendig. Vor Abschuß des Flugkörpers wird die Signalabgabe der beiden gegeneinandergeschalteten Empfangselemente derart geregelt, daß Strahlung störender Objekte zur Hintergrundstrahlung abgeglichen bzw. die Hintergrundstrahlung unterdrückt wird. Die vorgenommene Regelung wird nach dem Abschuß beibehalten, so daß nur die vom Flugkörper abgegebene, zum Hintergrund unterschiedliche Strahlung ein Empfangssignal erzeugen kann.
Während des Fluges des Flugkörpers erfolgt dann dessen genaue Nachsteuerung in das Ziel dadurch, daß durch Anvisieren die optische Visierlinie des Zielfernrohres mit dem Ziel zur Deckung gebracht wird und daß das Steuergerät die genauen Steuersignale für den Flugkörper liefert,

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Erzeugung zweier Bilder in verschiedenen Wellenlängenbereichen von einem Gegenstand, wobei ein Glied einer mehrteiligen Optik für einen Wellenlängenbereich durchlässig und für den anderen Wellenlängenbereich reflektierend ist und wobei das Glied so ausgebildet ist, daß die beiden das Glied verlassenden Bündel je- weils ein reelles Bild ergeben, nach Patent 977566, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bild zur visuellen Beobachtung des in der Bildebene (BII) abgebildeten Gegenstandes und das andere Bild zur Bestimmung der Koordinaten des in der Bildebene (B 1) abgebildeten Gegenstandes benutzt wird.
2. Anordnung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Glied (3) eine Prismenfläche eines mehrteiligen prismatischen Umlenksystems bildet. 3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bild in der Bildebene (B II) im sichtbaren Wellenlängenbereich erzeugt und durch ein Okular betrachtet wird und das das andere Bild in der Bildebene (B 1) im IR-Bereich erzeugt wird, wobei die Strahlung eines Bildpunktes in der Bildebene (B I) nach Frequenzmodulation mittels einer um ihre Zentralachse konstant und um die optische Achse exzentrisch rotierenden Modulationsscheibe auf ein Empfangselement trifft, so daß die Koordinaten des Bildpunktes aus den kennzeichnenden Größen der Frequenzmodulation bestimmt werden können. 4. Anordnung nach Anspruchl und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bild in der Bildebene(B1) im kurzwelligen Infrarot-Bereich erzeugt und mit Hilfe einer Bildwandlerröhre betrachtet wird und daß das andere Bild in der Bildebene (BI1) im langwelligen Infrarot-Bereich erzeugt wird, wobei die Strahlung eines Bildpunktes in der Bildebene (B II) nach Frequenzmodulation mittels einer um ihre Zentralachse konstant und um die optische Achse exzentrisch rotierenden Modulationscheibe auf ein Empfangselement trifft, so daß die Koordinaten des Bildpunktes aus den kennzeichnenden Größen der Frequenzmodulation bestimmt werden können. 5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der in der Bildebene (B 1) befindlichen Modulationsscheibe ein weiteres optisches Glied (9) angeordnet ist, das für einen Teil des IR-Wellenlängenbereiches durchlässig und für den anderen Teil des IR-Wellenlängenbereiches reflektierend ist, und daß die Strahlung beider Wellenlängenbereiche zu entsprechend angeordneten Empfangselementen (10 bzw. 11) gelangt, welche zur Unterdrückung der Hintergrundstrahlung gegeneinandergeschaltet sind. 6. Anordnung nach Ansprach 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung in Verbindung mit elektronischen Rechen- und Steuergeräten als automatisches Lenkvisier für längs der optischen Visierlinie in ein Ziel zu steuernde Flugkörper ausgebildet ist. 7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Bild zum optischen Anvisieren des in der Bildebene (B 11) abgebildeten Zieles benutzt wird und das andere Bild zur Erzeugung von Nachsteuerungssignalen für den Flugkörper dient, wobei diese Signale den Ablagekoordinaten bezüglich der optischen Visierlinie des in der Bildebene (B1) als Bildpunkt abgebildeten Flugkörpers entsprechen. 8. Anordnung nach Anspruch7, dadurch gekennzeichnet, daß der zum Anvisieren des Zieles vorgesehene Teil des Lenkvisiers als Zielfernrohr ausgebildet ist. 9. Anordnung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der die optischen Elemente für das Zielfernrohr und für das IR-Empfangssystem sowie die Modulationsvorrichtung mit den Empfangselementen enthaltende Teil des Lenkvisiers in Form eines Periskops ausgebildet ist.