DE1547477C - Tilt-insensitive panoramic periscope. Note: Pa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheimj - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Rundblickperiskop mit einem im »vertikalen« Strahlengang vorgesehenen, um die Fernrohrachse mit dem halben azimutalen Blickwinkel gedrehten Aufrichteprisma. Derartige Periskope haben die Eigenschaft, daß bei Neigungen der das Aufrichteprisma enthaltenden »vertikalen« Achse des Fernrohres um die Einblickrichtung ein Bildsturz eintritt, wenn der azimutale Blickwinkel von 0° (Blick nach vorn) abweicht. Dieser Bildsturz nimmt bei einer Ausblickrichtung von 180° gegenüber der Ausblickrichtung von 0° ein Maximum an. Der Maximalwert ist gleich dem doppelten Neigungswinkel der Fernrohrachse gegenüber der wirklichen Vertikalen.The invention relates to a panoramic periscope with a "vertical" beam path, Erecting prism rotated around the telescope axis with half the azimuthal viewing angle. Such Periscopes have the property that when the "vertical" prism containing the erecting prism is inclined Axis of the telescope around the viewing direction, an image fall occurs when the azimuthal viewing angle deviates from 0 ° (looking ahead). This camber of the image is opposite with a direction of view of 180 ° the direction of view of 0 ° a maximum. The maximum value is equal to twice the angle of inclination the telescope axis compared to the real vertical.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Bildsturz zu vermeiden.The present invention is based on the object of avoiding this image collapse.

Erfindungsgemäß wird das Aufrichteprisma, das ebenso wie das Umlenkprisma um die beiden gemeinsame Fernrohrachse drehbar angeordnet ist, mit einem Ausgleichsgetriebe gekuppelt, welches in Abhängigkeit von solchen Querneigungen der Fernrohrachse einerseits und der azimutalen Blickrichtung andererseits betätigt wird.According to the invention, the erecting prism, which, like the deflecting prism around the two, is common Telescope axis is rotatably arranged, coupled with a differential gear, which is dependent on of such transverse inclinations of the telescope axis on the one hand and the azimuthal viewing direction on the other hand is operated.

Die ausgleichende Drehung des Aufrichteprismas kann mittels einer unmittelbar auf das Ausgleichsgetriebe wirkenden Drehkurbel von Hand bewirkt werden. Das Ausgleichsgetriebe kann ein mechanisches Getriebe in Art eines Planetengetriebes sein, es kann aber auch an Stelle eines mechanischen Ausgleichsgetriebes ein optisches Anwendung finden. Ein solches besteht aus einem zusätzlich zum konventionellen Aufrichteprisma im Strahlengang vorgesehenen weiteren Aufrichteprisma, das, unter der Einwirkung einer Steuerkurve gedreht, selbst als Differential wirkt. Die Steuerkurve muß die Funktion des Bildsturzes in Abhängigkeit von der Neigung und azimutaler Blickrichtung reproduzieren.The compensating rotation of the erecting prism can be directly applied to the differential gear by means of a acting crank can be effected by hand. The differential gear can be mechanical Gear in the manner of a planetary gear, but it can also be used in place of a mechanical differential gear find an optical application. One consists of one in addition to the conventional one Erecting prism provided in the beam path further erecting prism, which, under the action rotated a control cam, even acts as a differential. The control cam must have the function of the Reproduce the image tilt depending on the inclination and azimuthal viewing direction.

Da aus Gründen der starren Verbindung des Periskops mit einem Fahrzeug nur eine quer zur Fahrtrichtung liegende Neigungsebene für die Fernrohrachse für den Bildsturz verantwortlich ist, läßt sich in Weiterbildung der Erfindung die Kompensation desselben weitgehend automatisieren. Zu diesem Zweck ist mit dem Ausgleichsgetriebe ein in oder parallel zu der Neigungsebene der Fernrohrachse drehbar gelagerter Trägheitskörper, also ein Schwerependel oder ein Kreisel, gekuppelt.Because of the rigid connection between the periscope and a vehicle, there is only one transverse to the direction of travel The horizontal plane of inclination for the telescope axis is responsible for the image drop, can be in a further development of the invention, the compensation of the same can be largely automated. To this The purpose is with the differential gear in or parallel to the inclination plane of the telescope axis rotatably mounted inertial body, i.e. a gravity pendulum or a top, coupled.

Zu einem exakten Ausgleich gelangt man wiederum, wenn man dem Ausgleichsgetriebe ,einen die Funktion des auszugleichenden Bildsturzes in Abhängigkeit von der Achsneigung wiedergebenden Steuerkörper vorschaltet, welcher nach der azimutalen Blickrichtung gedreht wird. ■In turn, you can achieve an exact balance if you use the differential gear, one of the functions of the image camber to be compensated depending on the axis inclination reproducing control body upstream, which is rotated according to the azimuthal viewing direction. ■

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der zugehörenden Figuren näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying figures:

In den Fig. 1 bis 5 wird schematisch gezeigt, welche Wirkung bei einer Querneigung der vertikalen Fernrolirachse in den um 180° voneinander differierenden Ausblickrichtungen nach vorn und nach hinten eintreten; In Figs. 1 to 5 is shown schematically which Effect in the event of a transverse inclination of the vertical telescopic axis in those differing by 180 ° from each other Enter directions of view forwards and backwards;

F i g. Γι veranschaulicht in halbschematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Rundblickperiskops mit mechanischem Ausgleichsgetriebe und Schwerepcndel;F i g. Γι illustrated in semi-schematic representation an embodiment of a panoramic periscope with mechanical differential gear and Heavy pendulum;

Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen mceliaiii-Nchcii Itil des AiiMileichsgctriches;7 shows a section through a mceliaiii-Nchcii Itil des AiiMileichsgctriches;

l.'u S /lt. t uv ihctifalls lialbschemaiiMlki Π,ι>· M-.-iliiiii' cm ·\;ι ι Uli ;ιΐί ι t'-i <c i^picl eines U:..ulh!uiperiskopes mit optischem Ausgleichsgetriebe und Schwerependel.l.'u S / lt. t uv ihctifalls lialbschemaiiMlki Π, ι> · M -.- iliiiii 'cm · \; ι ι Uli; ιΐί ι t'-i <c i ^ picl of a U: .. ulh! Uiperiskopes with optical differential gear and gravity pendulum.

Das in den F i g. 1 bis 5 schematisch dargestellte Rundblickperiskop setzt sich grundsätzlich zusammen aus einem Okular 1, einem den Strahlengang knickenden Dachkantprisma 2, einem Objektiv 3, einem um die vertikale Fernrohrachse A-A mit dem halben Azimutwinkel drehenden Aufrichteprisma 4 und einem um die vertikale Fernrohrachse A-A mit dem vollenThe in the F i g. 1 to 5 schematically shown panoramic periscope consists of an eyepiece 1, a roof prism 2 bending the beam path, an objective 3, an erecting prism 4 rotating around the vertical telescope axis AA with half the azimuth angle, and one around the vertical telescope axis AA with the full one

ίο azimutalen Blickwinkel drehenden Umlenkprisma 5. Bei den Darstellungen in F i g. 1 und 3 liegt die Ausblickrichtung, sei es nach vorn (0°) oder sei es nach hinten (180°), in der Zeichenebene, während bei den um 90° gedrehten Darstellungen nach Fig. 2, 4 und 5, die Ausblickrichtungen senkrecht zur Zeichenebene anzunehmen sind. Jeder Figur ist die schematische Darstellung einer Uhr als Zielobjekt beigefügt, welche die Zeit »3 Uhr« anzeigt.ίο azimuthal angle of view rotating deflecting prism 5. In the representations in FIG. 1 and 3 is the direction of view, be it forwards (0 °) or be it to the front rear (180 °), in the plane of the drawing, while in the representations rotated by 90 ° according to FIGS. 2, 4 and 5, the outlook directions are to be assumed perpendicular to the plane of the drawing. Each figure is the most schematic Representation of a clock attached as a target object, which shows the time "3 o'clock".

Bei der Ausblickrichtung nach vorn (0°) tritt, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, auch bei einer Querneigung des Fernrohres kein Bildsturz ein:When looking forward (0 °), as shown in FIGS. 1 and 2 can be seen, even with a cross slope of the telescope no image collapse:

Auch bei einer Blickrichtung nach hinten (180°) tritt so lange ein Bildsturz nicht ein, wie die Fernrohrachse A-A keiner Querneigung unterworfen wird. Das veranschaulicht F i g. 3.Even when looking backwards (180 °), the image does not fall as long as the telescope axis AA is not subjected to any transverse inclination. This is illustrated by FIG. 3.

. Ein — maximaler — Bildsturz tritt jedoch ein, wenn gemäß F i g. 4 bei einer Blickrichtung nach hinten (180°) eine Querneigung der Achse A-A besteht. Im dargestellten Beispiel beträgt die Achsneigung gegenüber der Vertikalen 30°; der aus dem zu F i g. 4 gehörenden Uhrenbild ersichtliche Bildsturz hat den doppelten Winkelwert, also 60°.. A - maximum - image fall occurs, however, if, according to FIG. 4 when looking towards the rear (180 °) there is a transverse inclination of the axis AA . In the example shown, the axis inclination relative to the vertical is 30 °; from the to F i g. 4 belonging clock picture has the double angle value, i.e. 60 °.

F i g. 5 veranschaulicht die Wirkungsweise der Erfindung: Durch ein hier nicht dargestelltes Ausgleichsgetriebe wurde das Aufrichteprisma 4 gegenüber dem Umlenkprisma 5 um einen Winkel verdreht, der in funktioneller Beziehung zu dem Neigungswinkel der Fernrohrachse A-A und dem azimutalen Blickwinkel steht. Das zugehörende Uhrenbild zeigt wieder mit der vertikalen Richtung des großen und der horizontalen des kleinen Zeigers die normale Winkellage des Bildes.F i g. 5 illustrates the mode of operation of the invention: by means of a differential gear, not shown here, the erecting prism 4 was rotated with respect to the deflecting prism 5 by an angle which is functionally related to the inclination angle of the telescope axis AA and the azimuthal viewing angle. The corresponding clock picture again shows the normal angular position of the picture with the vertical direction of the large and the horizontal of the small hand.

Bei der halbschematischen Darstellung, einer Einrichtung (Fig. 6) nach der Erfindung mit einem mechanischen Ausgleichsgetriebe ist wieder das Fernrohrokular mit 1, das strahlenknickende Dachkantprisma mit 2, das Objektiv mit 3, das Aufrichteprisma mit 4 und das Umlenkprisma mit 5 bezeichnet. Die beiden Prismen 4 und 5 gemeinsame Drehachse ist die normalerweise vertikal stehende Fernrohrachse A-A. Die beiden Prismen 4 und 5 sind durch ein Getriebe miteinander gekuppelt, welches durch Zahnräder 7, 8 und 9 sowie 10, 11 und 12 sowie ein Differentialgetriebe 13 gebildet wird. Auf dieses Differentialgetriebe kann entweder über eine Handkurbel 14 oder ein Schwerependel 16 eingewirkt werden, welches ebenso wie die Fernrohrachse A-A in einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Ebene schwenkbar ist.In the semi-schematic representation of a device (Fig. 6) according to the invention with a mechanical differential gear, the telescope eyepiece is again denoted by 1, the beam-bending roof prism with 2, the lens with 3, the erecting prism with 4 and the deflecting prism with 5. The axis of rotation common to both prisms 4 and 5 is the telescope axis AA, which is normally vertical. The two prisms 4 and 5 are coupled to one another by a gear which is formed by gears 7, 8 and 9 as well as 10, 11 and 12 and a differential gear 13. This differential gear can be acted on either via a hand crank 14 or a gravity pendulum 16 which, like the telescope axis AA , can be pivoted in a plane perpendicular to the plane of the drawing.

Dem Differentialgetriebe 13 ist ein Steuerkurvenkörper 15 vorgeschaltet, welcher die Form eines um eine senkrechte Achse synchron mit dem- Ausblickprisma umlaufenden Rotationskörpers besitzt. Die Querschniitsfigur des Steuerkörpers 15 gibt die Funktion des Bildsturzes in Abhängigkeit von der azimutalen HlickML'htuni! wieder, während die Rotations !Ku Iu du·. Ii i'iue Kim.¹HM¹Im L'ehiklct wird, durch AeIi¹Iu di--· !-!iiiktiui! -,'.>:■ iSiUs'.m ,Vs in AhThe differential gear 13 is preceded by a cam body 15, which has the shape of a rotating body rotating around a vertical axis synchronously with the outlook prism. The cross-sectional figure of the control body 15 gives the function of the image camber as a function of the azimuthal HlickML'htuni! again while the rotations! Ku Iu du ·. Ii i'iue Kim. ¹ HM ¹ In L'ehiklct, AeIi ¹ Iu di-- ·! -! Iiiktiui! -, '.>: ■ iSiUs'.m, Vs in Ah

vom Querneigungswinkel der Achse A-A wiedergegeben wird.is represented by the bank angle of axis AA .

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende:The device works as follows:

Bei einer Bewegung der Fernrohrachse A-A in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene behält das Schwerependel 16 seine Lage im Raum bei. Durch die Relativdrehung des Pendels gegenüber der Fernrohrachse wird ein mit dem Schwerependel starr verbundenes Kegelrad 17 in Umdrehung versetzt. Dasselbe erteilt über ein Kegelrad 18 einer Schneckenwelle 19 eine Drehung, welche eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung einer mit einem Innengewinde versehenen Muffe 20 zur Folge hat. Mit der Muffe 20 ist ein Fühlhebel 21 gekuppelt, der federnd dem Steuerkörper 15 anliegt. Die dargestellte Lage der Muffe und des Fühlhebels ist eine der senkrechten Normallage der Achse A-A entsprechende Mittellage. Je nach ihrer Neigung quer zur Blickrichtung wandert unter dem Einfluß des Schwerependels 16 der Stift des Fühlhebels 21 auf dem Steuerkörper 15 nach oben ao oder nach unten. Der Fühlhebel 21 ist über eine weitere Muffe 22 mit einer Rundschiene 23 (vgl. F i g. 6) derart verbunden, daß sie auf dieser in Richtung parallel zur Schneckenwelle 19 in Achsrichtung frei gleiten kann. -35When the telescope axis AA moves in a plane perpendicular to the plane of the drawing, the gravity pendulum 16 maintains its position in space. Due to the relative rotation of the pendulum with respect to the telescope axis, a bevel gear 17 rigidly connected to the gravity pendulum is set in rotation. The same gives a rotation via a bevel gear 18 to a worm shaft 19, which results in an upward or downward movement of a sleeve 20 provided with an internal thread. A sensing lever 21 is coupled to the sleeve 20 and rests resiliently against the control body 15. The position of the sleeve and the feeler lever shown is a central position corresponding to the normal vertical position of the axis AA. Depending on its inclination transversely to the viewing direction, the pin of the sensing lever 21 on the control body 15 moves up or down under the influence of the gravity pendulum 16. The feeler lever 21 is connected via a further sleeve 22 to a round rail 23 (see FIG. 6) in such a way that it can slide freely on this in the direction parallel to the worm shaft 19 in the axial direction. -35

Wird nun durch das Handrad 14 das Umlenk- oder Ausblickprisma 5 über die Zahnräder 9, 8, 7 im Azimut verdreht, so wird über Zahnräder 24, 25, 26 sowie das Ausgleichsgetriebe 13 auch das Aufrichteprisma 4 verdreht, und zwar um einen Betrag, welcher aus der Drehbewegung des Fühlhebels 21 beim Abtasten des um den Azimutwinkel in Drehung versetzten Steuerkörpers 15 und dem halben Azimutwinkel resultiert. Diese Bewegung wird über die Muffe 22 in eine Drehbewegung der Rundschiene 23 umgesetzt, durch welche über Zahnräder 27 und 28 auf das Ausgleichsgetriebe 13 eingewirkt wird.If now by the handwheel 14 the deflecting or view prism 5 via the gears 9, 8, 7 in the If the azimuth is rotated, then the righting prism is also via gears 24, 25, 26 and the differential gear 13 4 rotated, namely by an amount which is derived from the rotary movement of the feeler lever 21 during scanning of the control body 15 set in rotation by the azimuth angle and half the azimuth angle results. This movement is converted into a rotary movement of the round rail 23 via the sleeve 22 implemented, through which the differential gear 13 is acted on via gears 27 and 28.

Tn Fig. 8 ist ein Ausführungsbeispiel für ein optisches Differential dargestellt, welches an Stelle des mechanischen Ausgleichsgetriebes gemäß Fig. 6 eingesetzt werden kann.Tn Fig. 8 is an embodiment of an optical Differential shown, which is used in place of the mechanical differential gear according to FIG can be.

Es enthält außer dem notwendigen Aufrichteprisma 4 zusätzlich ein weiteres Aufrichteprisma 29, welches in Abhängigkeit von der Neigung des Fernrohres und der Azimut-Blickrichtung gesteuert wird, und zwar von dem Handrad 14 über das Zahnradpaar 31/30. Die der Fig. 6 entsprechenden Bauelemente sind gleichlautend beziffert.In addition to the necessary erecting prism 4, it also contains a further erecting prism 29, which is controlled depending on the inclination of the telescope and the azimuth viewing direction, namely from the handwheel 14 via the gear pair 31/30. The components corresponding to FIG. 6 are numbered identically.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Rundblickperiskop mit einem unterhalb des Ausblickprismas vorgesehenen, um die Fernrohrachse mit dem halben azimutalen Blickwinkel gedrehten Aufrichteprisma, dadurch gekennz e i c h η e t, daß dieses Aufrichteprisma (4) ebenso wie das Umlenkprisma (5) um die Fernrohrachse (A-A) drehbar angeordnet und mit einem Ausgleichsgetriebe (13) oder einer optischen Ausgleichsvorrichtung (29) gekuppelt ist, welches in azimutaler Blickrichtungsabhängigkeit von Querneigungen der Fernrohrachse einerseits sowie der azimutalen Blickrichtung andererseits betätigt wird.1. Panoramic periscope with an erecting prism provided below the viewing prism, rotated about the telescope axis with half the azimuthal viewing angle, characterized in that this erecting prism (4) as well as the deflecting prism (5) are arranged to be rotatable about the telescope axis (AA) and with a differential gear (13) or an optical compensating device (29) is coupled, which is actuated in azimuthal direction of view dependence on transverse inclinations of the telescope axis on the one hand and the azimuthal direction of view on the other. 2. Rundblickperiskop nach Anspruch 1 mit einem mechanischen Ausgleichsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß diesem (13) ein die Funktion des auszugleichenden Bildsturzes in Abhängigkeit von der Achsneigung wiedergebender synchron mit dem Umlenkprisma (5) umlaufender Steuerkurvenkörper (15) vorgeschaltet ist, über welchen dem Aufrichteprisma (4) eine aus dem halben azimutalen Blickwinkel und dem Abgriff vom Steuerkurvenkörper resultierende Drehung erteilt wird. ·* .2. Panoramic periscope according to claim 1 with a mechanical differential gear, characterized characterized in that this (13) has a function of the image drop to be compensated as a function from the axis inclination reproducing synchronously with the deflecting prism (5) revolving Control cam body (15) is connected upstream, via which the erecting prism (4) one from the half azimuthal viewing angle and the resulting rotation from the control cam body is granted. · *. 3. Rundblickperiskop nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein optisches Ausgleichsgetriebe, bestehend aus einem zweiten um die Fernrohrachse (A-A) drehbar angeordneten Aufrichteprisma (29) und einem damit gekuppelten, synchron mit dem Umlenkprisma (5) umlaufenden Steuerkurvenkörper (15), über welchen diesem Prisma eine vom azimutalen Blickwinkel und von Querneigungen des Fernrohres abhängige zusätzliche Drehung erteilt wird.3. Panoramic periscope according to claim 1, characterized by an optical differential gear consisting of a second erecting prism (29) rotatably arranged around the telescope axis (AA ) and a control cam (15) coupled therewith, rotating synchronously with the deflecting prism (5), via which this Prism is given an additional rotation that is dependent on the azimuthal angle of view and on transverse inclinations of the telescope. 4. Rundblickperiskop nach Anspruch 1, 2 und 3, gekennzeichnet durch einen in oder parallel zu der Neigungsebene der Fernrohrachse drehbar gelagerten, auf das Ausgleichsgetriebe einwirkenden Trägheitskörper, wie beispielsweise Schwerependel 16 oder Kreisel.4. Panoramic periscope according to claim 1, 2 and 3, characterized by an in or parallel rotatably mounted to the inclination plane of the telescope axis, on the differential gear acting inertial body, such as gravity pendulum 16 or gyroscope. Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings