DE2550941C3 - Optische Anordnung mit Zielmarkenprojektor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung mit in mehreren Wellenlängsbereichen arbeitenden Geräten und einem der Einspiegelung der Achse eines Gerätes in diejenige eines anderen dienenden Zielmarkenprojektor.

Ein Zielmarkenprojektor ist beispielsweise aus der DE-AS 23 22 017 bekannt. Dieser Zielmarkenprojektor ist mit einer einen sichtbaren und einen Infrarot-Anteil enthaltenden Lichtquelle ausgestattet, deren Strahlung sich über verschiedene optische Elemente in den Strahlengang eines Infrarot-Detektors und von hier in den Hauptstrahlengang eines optischen Visiers einspiegeln IaBt. Auf diese Weise kann die Verwindung des Visiers gegenüber einem Infrarot-Goniometer überwacht werden.

Ferner ist aus der DE PS 18 15 754 ein im sichtbaren und im Infrarot-Wellenlängsbereich arbeitendes, der Überprüfung zweier optischer Achsen dienendes Gerät bekannt. Dasselbe enthält eine Infrarot-Lichtquelle, die durch einen ihr vorgeschalteten Spektralteiler und die Bohrung eines ansonsten für den Infrarot-Anteil undurchlässigen Filters ein Spiegelobjektiv anstrahlt. Da der Spektralteiler nur den Infrarot-Anteil passieren läßt, während er den sichtbaren Anteil unter einem Winkel von 90° ausblendet, kann die vom Spiegelobjektiv reflektierte sichtbare Strahlung einem Okular zugeleitet werden. Im Einsatz wird die Bohrung zusammen mit dem Fadenkreuz des Prüflings in das Okular gespiegelt. Der reflektierte Infrarot-Anteil wird jetzt indirekt über die im Okular als dunkler Punkt erscheinende Bohrung sichtbar, so daß sich hiermit die Einstellung des Infrarot-Wellenlängenbereichs überprü-

4) durch Aufkitten befestigt sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielmarke (2) metallisch und widerstandserwärmbar ausgebildet durch Aufdampfen am Zielmarkenprojektor(4) befestigt ist.

5. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strichplatte (5) über ein Filter (11) von einer Beleuchtung (7) und die Lochblende (6) über ein weiteres filter (22) und einen Strahlteiier (9) von einer weiteren Beleuchtung (8) angestrahlt wird.

6. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielmarkenprojektor (3) als ein weiterer Strahlteiler ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Prismensystem (10) aus mehreren, zum Teil mit Interferenzschichten (12, 13) versehenen und auf einem gemeinsamen Träger (24) befestigten Teilprismen (29 bis 31) zusammensetzt.

8. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung eines mit 2,2μπι Wellenlänge arbeitenden Infrarot-Gonimeters als systemkritisches Gerät (23), auf dessen die Hauptachse des gesamten Systems darstellenden Achse (19) die Achsen (18, 20) je eines mit 1,06μΓη Wellenlänge arbeitenden Lasersenders (25) und Laserempfängers (26) sowie die Achse (17) des mit ΙΟμπι Wellenlänge arbeitenden hochauflösenden Wärmebildgerätes (21) mit Hilfe eines die Hauptachse (19) als fest integrierten Bestandteil enthaltenden Ge-Breitband-Zielmarkenprojektors (1) starr justiert ausgerichtet sind.

fen läßt.

Es fehlt bisher die Möglichkeit der Harmonisierung und Überprüfung von mehr als zwei der gleichen optischen Anordnung zugehörigen, in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen arbeitenden Geräten. Gemäß der Erfindung wird dieser Mangel dadurch behoben, daß wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildete Zielmarkenprojektoren, ein systemkritisches Gerät mit seiner Achse und ein Prismensystem zueinander justiert zu einer die Einspiegelung aller beteiligten Zielmarken entlang der ihnen zugeordneten optischen Achsen in die interessierenden Geräte ermöglichenden kompakten Baueinheit in Form eines Breitband-Zielmarkenprojektors verbunden sind. Auf diese Weise läßt sich eine weitgehend automatisierte Überprüfung der einzelnen Achsen in der Genauigkeit von zumindest 0,1 mrad erzielen. Auch wird durch die bauliche Integration des systemkritischen Gerätes bzw. seiner Achse in den Breitband-Zielmarkenprojektor eine sonst erforderliche zusätzliche Achse eingespart und durch die starre Anordnung der einzelnen optischen Komponenten jede nachträgliche Justierung überflüssig. Der Fortfall von Nachjustagen ist nur bei dieserart automatisch harmonisierten Achsen möglich.

Die konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht nun vor, daß an dem ersten Zielmarkenprojektor in der Achse eines Sichtkanals eine Strichplatte, in der Achse eines Empfängers eine Lochblende sowie in Richtung der vereinigten Achsen von Strichplatte und Lochblende ein Objektiv befestigt ist, während an dem zweiten Zielmarkenprojektor an seinem dem Objektiv gegenüberliegenden Ende, in der Achse einer Wärmebildein-

heit, ein weiteres Objektiv und an seinem anderen Ende eine Zielmarke befestigt sind. Diese Auslegung des Breitband-Zielmarkenprojektors ermöglicht es, daQ gleichzeitig mehrere optische Achsen in Wellenlängsbereichen zwischen 0,4 und 14μιη definiert sind. In diesem Zusammenhang ist es bezüglich der starren gegenseitigen Justierung der einzelnen optischen Komponenten von Vorteil, wenn die als Spiegel- oder Linsenobjektiv ausgebildeten Objektive zusammen mit Strichplatte und Lochblende an der. ihnen zugeordneten Zielmarkenprojektoren durch Aufkitten befestigt sind. Zweckmäßig ist es ferner, wenn die Zielmarke metallisch und widerstanderwärmbar ausgebildet durch Aufdampfen am Zielmarkenprojektor befestigt ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Strichplatte über ein Filter von einer Beleuchtung und die Lochblende über ein weiteres Filter und einen Strahlteiler von einer weiteren Beleuchtung angestrahlt wird. Nach einem anderen Merkmal der Erfindung kann auch der mit Strichplatte und Lochblende behaftete Zielmarkenprojektor als Strahlteiler ausgebildet sein.

Hinsichtlich des verwendeten Prismensystems ist es vorteilhaft, wenn sich dasselbe aus mehreren, zum Teil mit Interferenzschichten versehenen und auf einem gemeinsamen Träger befestigten Teilprismen zusammensetzt, weil dadurch ebenfalls der tragende Gedanke der Kompaktbauweise wesentlich unterstützt wird.

Eine besondere sinnvolle Zuordnung der einzelnen Geräte sieht schließlich die Verwendung eines mit 2,2μιη Wellenlänge arbeitenden Infrarot-Goniometers als systemkritisches Gerät vor, auf dessen die Hauptachse des gesamten Systems darstellende Achse die Achsen eines mit Ι,Οβμιη Wellenlänge arbeitenden Lasersenders und Lascrempfängers sowie die Achse des mit ΙΟμιτι Wellenlänge arbeitenden hochauflösenden Wärmebildgerätes mit Hilfe eines die Hauptachse als fest integrierten Bestandteil enthaltenden Ge-Breitband-Zielmarkenprojektors starr justiert ausgerichtet sind.

Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die in den Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

F i g. I das Optikschema sowie den Verlauf von fünf im vorliegenden Zusammenhang markanten Strahlengängen und

Fig. 2 das Schema gemäß Fig. 1 — gesehen in Pfeilrichtung A.

Der für den langwelligen Bereich von 0,4 bis Ι4μπι ausgelegte Ge-Breitband-Zielmarkenprojektor 1 setzt sich zusammen aus den beiden unterschiedlich ausgebildeten Zielmarkenprojektoren 3 und 4, die sowohl untereinander und über das systemkritische Gerät 23 auch mit dem Prismensystem 10 starr justiert miteinander verbunden sind. Im folgenden sind unter Wellenlängenangaben jeweils nittlere Werte zu verstehen. Der Zielmarkenprojektor 3 ist ein Strahlteiler, an dem in der Achse 19 eines Sichtkanals 15 die Strichplatte 5, in der Achse 20 eines Laserempfängers 26 die Lochblende 6 sowie in Richtung der vereinigten Achsen von Strichplatte und Lochblende das Objektiv 27 aufgekittet ist, An dem Zielmarkenprojektor 4 ist an dem dem Objektiv 27 gegenüberliegenden Ende ein weiteres Objektiv 28 aufgekittet und an dem anderen Ende dieses Zielmarkenprojektors außerdem eine metallische und daher widerstanderwärmbare Zielmarke 5 aufgedampft. Die beiden Objektive ?7 und 28 sind als Spiegel- oder Linsenobjektive ausgebildet. Der Laserempfänger 26 sowie der zugehörige Laseisender 25 arbeiten mit der Wellenlänge 1,06 μπι.

Die Strichplatte 5 kann nun von einer regelbaren Beleuchtung 7, z. B. einer Diode, über ein daiwischengeschaltetes Filter 11 und die Lochblende 6 von einer ein- und ausschaltbaren sowie regelbaren Beleuchtung 8 über ein dazwischengeschaltetes Filter 22 und einen Strahlteiler 9 beleuchtet werden. Der aus einem Prisma oder einem teildurchlässigen Spiegel bestehende Strahlteiler 9 läßt die von dem Lasersender 25 über die Lochblende 6 in Achse 18 verlaufende und auf den Laserempfänger 26 ausgerichtete Strahlung der Wellenlänge 1,05 μπι passieren, während er die von der Beleuchtung 8 kommende und in der Achse 14 verlaufende Strahlung der Wellenlänge 2,2μΐη in die Achse 18 reflektiert, wo sie mit der von der Beleuchtung 7 kommenden Strahlung der Wellenlänge 0,69μΐη zusammenfällt.

Das Prismensystem 10 setzt sich aus drei Teilprismen 29 bis 31 zusammen, von denen das Teilprisma 30 mit den Interferenzschichten 12 und 13 versehen ist, die entsprechend den vier Achsen 17 tr- 20 für einen Wellenlängenbereich von etwa 0,4 bis 2,5μπι ausgelegt sind. Die einzelnen Prismen 29 bis 31 sind auf einem gemeinsamen Träger 24 beispielsweise durch Aufkleben befestigt. In allerdings zeichnerisch nicht ersichtlicher Weise besteht die Interferenzschicht 13 aus einer unbeschichteten mittigen Kreisfläche von etwa 5 mm Durchmesser, die von einer schmalen Randverspiegelung umgeben ist; oder aber die Interferenzschicht 13 ist für die Wellenlänge 0,69μπι für etwa 5% der Strahlung durchlässig. Es wird einleuchten, daß in anderen Wellenlängenbereichen die Interferenzschichten und die Prismenkonfiguration auch anders gestaltet sein kann, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Da die Strichplatte 5 zum Zielmarkenprojektor 3 mechanisch adaptiert ist, läßt sie sich mit Hilfe von Beleuchtung 7, Filter 11 und Spiegelobjektiv 27 im Unendlichen abbilden und über das Prismensyntem i0 in den Sichtkanal 15, beispielsweise eines Fernrohrs, einspiegeln. Die Empfänger- oder Lochblende 6 dagegen dient neben der vorbeschriebenen starren Führung der Achse 20 des Empfängers 26 der Überprüfung der systemkritischen Achse 19 im Bereich der Baugruppe 23, die in Pfeilrichtung hinter der Interferenzschicht 13 nurmehr den langwelligen, einem Infrarot-Goniometer 23 zugeordneten Bereich von 2,2μπι Wellenlänge enthält. In dem — wiederum in Pfeilrichtung — vor der Interferenzschicht 13 befindlichen und vom Sichtkanal 15 herrührenden Teil setzt sich die in der Achse 19 verlaufende Strahlung aus dem sichtbaren Anteil der Wellenlänge 0,55μΐτι und dem unsichtbaren Infrarot-Anteil der Wellenlänge 2,2μιτι zusammen.

Die Zielmarke 2 kann mit Hilfe des Zielmarkenprojektors 4 und seine-ii Objektiv 28 im Unendlichen abgebildet und über das Prismensystem 10 in die Achse 17 des hochauflösenden Wärmebildgerätes 21, bzw. dessen mit der Hauptachse 19 identischen Wärmepunkt eingespiegelt werden. Das mit der Wellenlänge ΙΟμττι arbeitende Wärmebildgerät 21 besitzt einen Monitor 32, auf dem dann neben der dargestellten Szene d^:e im Wärmebildgerät 21 erzeugte und kreisförmig, kreisringförmig oder dgl. gestaltete Zielmarke 2 sichtbar wird. Auf diese Weise kann aber auch während des Einsatzes die Übereinstimmung einer ortsunabhängig, extern erzeugten Zielmarke mit dem Wärmepunkt jederzeit überprüft und bei einer eventuell vorhandenen Abwei-

chung durch Nachführen der externen Ziclmarke auf den Wärmepunkt korrigiert werden. Es ist aber auch möglich, bei starrer Anordnung einer Zielmarke im Monitor 32 oder dgl. die Szene einschließlich Wärmepunkt auf die Zielmarke im Monitor oder dgl. nachzufiihren. Durch Einblenden eines Wärmepunktes in das Infrarot-Goniometer 23 kann ferner — ebenfalls während des Einsatzes — auch jederzeit die Übereinstimmung aller Achsen überprüft werden. Damit das Trägermaterial bzw. der Zielmarkenprojektor 4 nicht unnötig aufgeheizt wird und »verwaschene« Flecken bekommt, kann die für die Ziclmarke 2 erforderliche Energie auch im Pulsbetrieb erzeugt werden.

Um nun die Hauptachse 19 im Bereich der Baugruppe 23 /u überprüfen, wird die Beleuchtung 8 betätigt, die über das ihr vorgeschaltete Kilter 22 und den .Strahlteiler 1 die Lochblende 6 anstrahlt. Über das Objektiv 27 erfolgt sodann eine Abbildung des Wärmepunktes der Wellenlänge 2.2μπι im Unendlichen sowie über das Prismensyslem 10 eine Einspiegelung in die Hauptachse

19. wobei die Interferenzschicht 13 durch eine schmale Randverspiegelung ersetzt wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel erfolgt die Einspiegelung des Wärmepunktes durch Teilrcflexion von etwa 5% an der Interferenzschicht 13.

ίο -Selbstvervcrständlich ist es denkbar, daß in anderen Aiisführungsbcispiclen die systemkritische Hauptachse 19, d. h. diejenige Achse, auf welche die gesamte Anordnung ausgerichtet ist, auch dem Lasersender 25, dem l.ascrcmpfängcr 26. dem .Sichtkanal 15. dem Wärmebildgerät 21 oder dgl. mehr zugeordnet sein kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Optische Anordnung mit in mehreren Wellenlängenbereichen arbeitenden Geräten und einem der Einspiegelung der Achse eines Gerätes in diejenige eines anderen dienenden Zielmarkenprojektor, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildete Zielmarkenprojektoren (3,4), ein systemkritisches Gerät (23) mit seiner Achse (19) und ein Prismensystem (10) zueinander justiert zu einer die Einspiegelung aller beteiligten Zielmarken (2, 5, 6) entlang der ihnen zugeordneten optischen Achsen (17; 18; 20; 14 und 19) in die interessierenden Geräte (15,21,23,25,26) ermöglichenden kompakten Baueinheit in Form eines Breitband-Zielmarkenprojektors (1) verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem ersten Zielmarkenprojektor (3) in der Achse (18) eines Sichtkanals (15) eine Strichplatte (5). ;n der Achse (20) eines Empfängers (26) eine Lochblende (6) sowie in Richtung der vereinigten Achsen von Strichplatte und Lochblende ein Objektiv (27) befestigt ist, während an dem zweiten Zielmarkenprojektor (4) an seinem dem Objektiv (27) gegenüberliegenden Ende in der Achse (17) einer Wärmebildeinheit (£1) ein weiteres Objektiv (28) und an seinem anderen Ende eine Zielmarke (2) befestigt sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch JO gekennzeichnet, daß die Objektive (27, 28) als Spiegel- oder Linsenobjektive ausgeführt und zusammen mit Strichplatu (5) um/ Lochblende (6) an den ihnen zugeordneten Zidmarkenprojektoren (3,