DE2202175A1 - Verfahren zur stabilisierung einer visierlinie - Google Patents
Verfahren zur stabilisierung einer visierlinieInfo
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Description
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Verfahren zur Stabilisierung einer Visierlinie
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Stabilisierung der
Visierlinie zwischen einem Objekt und einer Beobachtungsoptik, die sich relativ zueinander bewegen können.
Es ist bekannt, Vorrichtungen dadurch zu stabilisieren, daß man sich einmal mit Hilfe des Kreiselprinzips ein raumfestes
Rotationsbezugssystem und mit Hilfe von Weg-, Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsaufnahmen ein raumfestes
Translationsbezugssystem verschafft, Positionsabweichungen der Vorrichtungen von diesen Bezugssystemen bestimmt
und durch geeignete Steuerorgane die ursprüngliche Position wiederherstellt.
Besteht eine solche Vorrichtung z.B« aus einem Beobachtungsgerät,
so können Translationsbewegungen vernachlässigt werden. Man begnügt sich in diesem Fall mit einer dreiachsigen
Winke!stabilisierung mit Kreiseln. Diese Prinzipien haben
einmal den Nachteil, daß z.B. bei sinusförmiger Winkelbewegung
des Beobachters zum Objekt der Frequenzbereich um f = ο infolge von Kreiselfehlern nur asymptotisch erreicht
wird. Ein weiterer Nachteil liegt in der raumfesten Stabilisierung. Dadurch wird die Objektbewegung relativ zum Raum
nicht erfaßt. In vielen praktischen Fällen ist es für eine Stabilisierung nur wichtig, daß eine bestimmte Achse, z.B.
die Visierlinie eines Fernrohres, deren Lage von der zu stabilisierenden Vorrichtung bestimmt wird, d.h. vom Beobachter,
immer durch das interessierende Objekt geht.
Ein weiteres Problem bei optischen Beobachtungsgeräten in Fahrzeugen, die stark wechselnden Beschleunigungen ausge-
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setzt sind, liegt für den Beobachter darin, seine Augenpupille innerhalb der Austrittspupille des optischen Systems
zu halten. Man hat versucht, diese Aufgabe durch Vergrößerung der Austrittspupille, Übergang auf Projektions- oder
gar Fernsehschirme zu lösen. Auch optische Gelenke sind
vorgeschlagen worden. Die genannten Prinzipien haben den Nachteil, daß nur mit erheblichem Aufwand eine brauchbare
Lösung zu erzielen ist. Zudem findet keine berührungslose
direkte Verkopplung zwischen der veränderlichen Relativlage der Augen- und der Austrittspupille statt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stabilisierung der Visierlinie zwischen einem Objekt und
einer Beobachtungsoptik zu schaffen, das ohne aufwendige Trägheitsstabilisatoren auskommt, direkt durch die Objektposition
gesteuert ist und bei dem die dargelegten Nachteile bekannter Verfahren vermieden sind.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß unter Zuhilfenahme eines optischen Gitters als Korrelator
elektrische Signale abgeleitet werden, beispielsweise nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 44 487.1) oder nach
Patent ... (Patentanmeldung P 21 63 200.8), weiche der Ablage
von der Ziellinie nach Größe, Richtung und Vorzeichen entsprechen, und daß diese Signale einem Nachführsystem
zugeführt werden, welches die Visierlinie so lange verschiebt, bis der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt
und damit die Ablage vorzugsweise wieder zu Null geworden ist. Dabei können aus der Stellgröße des Nachführsystems
Meßwerte über Größe, Richtung und/oder Geschwindigkeit der Relativbewegung abgeleitet werden. Das neue Verfahren wird
mit Vorteil so angewendet, daß die Visierlinie zwischen einem Teil des Gesichtes eines Beobachters als Objekt und
der Austrittspupille einer Beobachtungsoptik stabilisiert wird. ~
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Der besondere Vorteil des neuen. Verfahrens liegt in dem
geringeren benötigten Aufwand zu seiner Durchführung.
Ausführungsbeispiele für Einrichtungen zur Durchführung des neuen Verfahrens sind nachfolgend anhand von schematischen
Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Einrichtung mit Abtastung zweier Gitter zur Zwei-Koordinaten-Messung,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Stabilisierung der Visierlinie zwischen einem Objekt und
einer Beobachtungsoptik,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Stabilisierung der Visierlinie zwischen einem optischen
Gerät und einem Teil des Gesichtes des Beobachters dieses optischen Gerätes.
In der als Beispiel für einen Meßkopf schematisch dargestellten
Einrichtung nach Fig.1 bildet ein Objektiv 1 ein nicht dargestelltes Objekt über einen polarisierenden Teiler 2
auf zwei Gitter 31, 3" ab. Diese Gitter sind so ausgestaltet,
daß sich auf einem transparenten Träger reflektierende
Marken befinden. Die die Gitter 31» 3M durchdringenden
Strahlungsanteile gelangen über Kondensorlinsen 23« 24 auf
fotoelektrische Empfänger 27, 29· Die von den Gittermarken
reflektierten Strahlungsanteile werden über den Teiler 2,
einen weiteren polarisierenden Teiler 22 sowie Kondensoren 25, 26 fotoelektrischen Empfängern 28, 30 zugeführt. Wie
ersichtlich, ist zwischen den Teiler 2 und die Gitter 3'» 3M je eine jr -Platte 20, 21 eingefügt, so daß die Polarisationsverhältnisse
der an den Gittern reflektierten Strahlungsanteile gegenüber den einfallenden gerade vertauscht
werden. Mit dieser Anordnung erhält man in verlustarmer Weise aus den von den Gittern 3'» 3" reflektierten
bzw. durchgelassenen Anteilen des Objektbildes an den Aus-
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gangen der Empfängerpaare 27» 28 und 29, 30 gleichstarke
Gegentaktsignale, die den Koordinatenrichtungen zugeordnet sind. Bei fester Relativlage von Objekt und fotoelektrischen
Empfängerpaaren haben die Gegentaktsignale eine Zeitfrequenz, die nur der Bewegungsgeschwindigkeit einer (vorzugsweise
definierten) Bewegung der Gitter in ihren Ebenen proportional ist. Bei bewegtem Objekt dagegen erhält man Zeitfrequenzen,
die je naeh Bewegungsrichtung des Objektes entweder der
Summe oder der Differenz von Objekt und Gittergeschwindigkeit in den jeweiligen Koordinatenrichtungen proportional
sind. Aus diesen Signalen lassen sich in bekannter Weise durch Vergleich mit nur von den Gitterbewegungen abgeleiteten
Signalen, z.B. mittels phasenempfindlicher Gleichrichter als Vergleichsstufen, Größe und Richtung der Objektbewegung
bestimmen.
Soll die Ortslage gemessen werden, so muß die Anzahl der durchlaufenen Perioden an den Ausgängen der Vergleichsstufen
unter Berücksichtigung der ebenfalls vorhandenen Richtungsinformation gezählt werden.
In Fig.2 trägt eine zu stabilisierende Visierlinie das Bezugszeichen
k. Diese Linie verbindet ein Objekt 5 mit einer
Beobachtungsoptik 6. Durch einen in dieser befindlichen Teiler 7 wird aus dem Strahlengang ein Teil 8 zur Steuerung
eines optischen Korrelators 9 beispielsweise nach Art der Pig.1 abgezweigt. Diesem Korrelator ist eine Auswerte-Elektronik
mit angeschlossener Stellvorrichtung 11 nachgeschaltet. Letztere kann über einen Steuerarm 12 auf die
Beobachtungsoptikjso lange einwirken, bis die Visierlinie
wieder zwischen der Beobachtungsoptik 6 und dem Objekt 5 verläuft. Eine Einrichtung 13 dient zur Anzeige von aus der
Stellgröße der Vorrichtung 11 abgeleiteten Meßwerten nach Größe, Richtung und/oder Geschwindigkeit der Relativbewegung
des Objektes 5 bezüglich der Beobachtungsoptik 6.
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Die in Fig.3 schematisch dargestellte Variante dient der
Stabilisierung der Visierlinie 14 zwischen einem optischen
Gerät 15 und dem Auge 16 eines Beobachters. In diesem Fall ist eine mit dem Gerät 15 fest verbundene Infrarot-Strahlungsquelle
17 vorgesehen, die das Auge 16 so beleuchtet, daß es über einen Teiler 7 in einen optischen Korrelator
abgebildet wird. Die Auswertung der Ausgangssignale des Korrelators 9 erfolgt hier genauso wie in der mit Fig.2
beschriebenen Einrichtung, und die Nachführung des Okulars 15' ist derart, daß dem Auge des Beobachters stets die
Pupille des Gerätes 15 gegenübersteht derart, daß die Gerätepupille
die Augenpupille überdeckt. Dies ist für Beobachtungen von sich bewegenden Fahrzeugen aus wichtig.
Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die einfallenden Strahlengänge für das Beobachtungsgerät und für den Korrelator miteinander verflochten. Um eine
Lichtschwächung für die η visuelle Beobachtung zu vermeiden, ist es dann von Vorteil, für Beobachtung und Korre
lator unterschiedliche Spektralbereiche zu verwenden.
Schließlich ist darauf hinzuweisen, daß die Anordnung auch so gewählt werden kann, daß die Beobachtungseinrichtung
und die Korrelationseinrichtung mit unterschiedlichen einfallenden Lichtbündeln beaufschlagt werden, etwa dadurch,
daß die Korrelationseinrichtung seitlich vom Beobachtungsobjektiv und starr mit diesem verbunden angeordnet
ist.
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Claims (2)
- A 183914.1.1972.2207175PatentansprücheVerfahren zur Stabilisierung der Visierlinie zwischen einem Objekt und einer Beobachtungsoptik, die sich relativ zueinander bewegen können, dadurch gekennzeichnet, daß unter Zuhilfenahme eines optischen Gitters (3'f 3") als Korrelator elektrische Signale abgeleitet werden, beispielsweise nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 44 487.1) oder nach Patent ... (Patentanmeldung P 21 63 200.8), welche der Ablage von der Ziellinie (4) nach Größe, Richtung und Vorzeichen entsprechen, und daß diese Signale einem Nachfiihrsystem (11, 12) zugeführt werden, welches die Visierlinie (4) so lange verschiebt, bis der ursprüngliche Zustand wiederhergestellt und damit die Ablage vorzugsweise wieder zu Null geworden ist.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß atis der Stellgroße des Nachführsystems Meßwerte über Größe, Richtung und/oder Geschwindigkeit der Relativbewegung abgeleitet werden.3« Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Objekt ein Teil des Gesichtes, beispielsweise das Auge (16) eines Beobachters eines anderen, mit dem zur Durchführung des Verfahrens verwendeten stabilisierenden System (9) gekoppelten optischen Gerätes (i5)t oder eine künstlich erzeugte Markierung verwendet ist.309831/0059
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