DE3328974C1 - Method and device for harmonizing axes of several interconnected optical devices - Google Patents
Method and device for harmonizing axes of several interconnected optical devicesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Achsharmonisierung von mehreren, miteinander verbundenen optischen Einrichtungen.The invention relates to a method and a device for harmonizing several axes with one another associated optical devices.
Für derartige Anwendungsfälle, bei denen mehrere optische Einrichtungen, z. B. in einem gemeinsamen Gehäuse, miteinander verbunden sind und bei denen die Richtungen der optischen Achsen zueinander bekannt sein müssen, z. B. im Falle einer exakten Parallelausrich-For such applications where multiple optical devices, e.g. B. in a common housing, are interconnected and in which the directions of the optical axes to each other are known must be, e.g. B. in the case of an exact parallel alignment
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tung aller Achsen, war bisher der Einsatz eines sog. Marke strahlt dann entweder in einem der Temperatur Prüfmarkenprojektors üblich (DE-OS 26 31 814 oder der Platte entsprechenden Spektralbereich, oder, im DE-AS 29 41 627). Mit Hilfe dieses Prüfmarkenprojek- Falle eines beheizten Fadenkreuzes, bei der Betriebstors wird ein Prüfpunkt in den Strahlengang der opti- temperatur. Die Marke 2.3 des Tagsichtgerätes kann sehen Einrichtungen eingespiegelt und die Ablage die- 5 beispielsweise durch an sich bekannte und nicht näher ses Prüfpunktes von der optischen Achse der Einrich- dargestellte Beleuchtung oder durch eine fluoreszierentung ermittelt. de Beschichtung beobachbar gemacht werden.tion of all axes, so far was the use of a so-called mark then either radiates in one of the temperature Test mark projector common (DE-OS 26 31 814 or the plate corresponding spectral range, or, in DE-AS 29 41 627). With the help of this test mark project- trap a heated crosshair, at the company gate, a test point is placed in the beam path of the opti- temperature. The brand 2.3 of the day vision device can see facilities reflected and the filing of the 5, for example, known per se and not detailed This test point is shown by the optical axis of the device or by fluorescent lighting determined. de coating can be made observable.
Der Einsatz eines Prüf markenprojektors erfordert Beide Marken 1.3 und 2.3 sind einmal direkt entwederThe use of a test mark projector requires both brands 1.3 and 2.3 are directly either
ein hohes Maß an Präzision und verschlechtert zudem auf dem Detektor 1.4 oder mit dem Auge 4 beobachbar;a high degree of precision and also deteriorates observable on the detector 1.4 or with the eye 4;
die Leistung der optischen Einrichtungen durch die zu- 10 zum anderen entsteht in den Bildebenen 1.6 bzw. 2.6the performance of the optical devices through the 10 to the other arises in the image planes 1.6 and 2.6, respectively
sätzliche Anbringung von optischen Elementen zur Ein- durch Reflexion der von den Marken ausgesandtenAdditional attachment of optical elements for the reflection of the emitted by the brands
Spiegelung des Prüfpunktes. Außerdem vergrößert sich Strahlung an einer vor den Eintrittsoptiken 1.5 bzw. 2.5Mirroring the checkpoint. In addition, radiation increases at a point in front of the entry optics 1.5 or 2.5
durch die Verwendung eines Prüfmarkenprojektors das befindlichen planen Reflexionsschicht ein weiteres BildBy using a check mark projector, the planar reflective layer located is another image
Volumen und die Masse der gesamten Einrichtung. der Marken. Auch dieses Bild erscheint auf dem Detek-Volume and mass of the entire facility. of the brands. This image also appears on the detector
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur 15 tor 1.4, bzw. wird mit dem Auge 4 sichtbar. Für den Fall,It is therefore the object of the invention to provide a method for 15 gate 1.4, or is visible to the eye 4. In the case,
Achsharmonisierung von mehreren, miteinander ver- daß die optischen Achsen 1.1 und 2.1 exakt parallel sind,Axis harmonization of several, so that the optical axes 1.1 and 2.1 are exactly parallel,
bundenen optischen Einrichtungen zu schaffen, welches ist in beiden Geräten die Ablage der durch Reflexionto create bound optical devices, which is the storage of the through reflection in both devices
ohne die Verwendung eines gesonderten Prüfmarken- entstandenen Marken von den direkt beobachtetenwithout the use of a separate test mark - created marks from the directly observed
projektors auskommt. Marken sowohl bezüglich des Abstandes als auch derprojector gets by. Brands in terms of both distance and
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den 20 Winkellage gleich. Wenn im Idealfall die Reflexionsebe-This task is the same by a method according to the 20 angular position. If, ideally, the reflection level
Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine ne 5 senkrecht zu den optischen Achsen 1.1 und 2.1Features of claim 1 and by a ne 5 perpendicular to the optical axes 1.1 and 2.1
Vorrichtung nach den Merkmalen des Patentan- steht, so fallen in beiden Geräten die Bilder der direktDevice according to the features of the patent pending, the images of the direct fall in both devices
Spruchs 8 gelöst. beobachteten und der reflektierten Marken aufeinan-Proverb 8 solved. observed and reflected brands on each other
Die erfindungsgemäß vorgesehene Autokollimation der.The autocollimation provided according to the invention.
an Planflächen geschieht bekanntermaßen dadurch, daß 25 Zur Richtungsänderung der optischen Achsen könin
einer optischen Einrichtung eine Marke beobachbar nen entweder die Geräte 1 bzw. 2 als Ganzes mittels
auf sich selbst abgebildet wird. Zur Durchführung des nicht näher dargestellter Stellglieder innerhalb des GeVerfahrens
ist daher in jeder optischen Einrichtung Ie- häuses 3 gedreht werden. Eine andere, in der F i g. 1
diglich eine Marke, welche in dem Spektralbereich der dargestellte Möglichkeit besteht darin, in dem Strahlenoptischen Einrichtung strahlt und welche innerhalb ei- 30 gang der jeweiligen Geräte optische Elemente zur
ner Bildebene der Einrichtung angeordnet ist, erforder- Strahlablenkung, z. B. ein Drehkeilpaar 1.2 oder eine
lieh. Vor den Eintrittsöffnungen der optischen Einrich- kippbare Planplatte 2.2 anzuordnen,
tungen ist dann eine Reflexionseinrichtung mit einer Zur Erzeugung einer möglichst planen und vor beiden
oder mehreren, in der Lage zueinander bekannten Plan- Geräten in der gleichen Lage angeordneten Reflexionsflächen entweder fest installiert oder vorklappbar zum 35 schicht, weist das Gehäuse 3 eine die Eintrittsoptiken 1.5
Zwecke der Autokollimation angeordnet. Da die Auto- und 2.5 gemeinsam abdeckende Frontscheibe 3.1 auf,
kollimation ein empfindliches Verfahren darstellt, um vor welche eine Abdeckung 6 geschwenkt werden kann,
kleine Richtungs- oder Neigungsänderungen festzustel- Die Abdeckung 6 besteht aus einer steifen Platte 6.1 und
len, kann somit ohne Verwendung eines Prüfmarken- einer gehäuseseitigen, weichelastischen Beschichtung
projektors eine Achsharmonisierung durchgeführt wer- 40 6.2, z. B. Schaumstoff. Auf dieser Beschichtung 6.2 ist
. den. dann die Reflexionsschicht 5, z. B. eine Metallfolie, auf-on plane surfaces is known to happen that 25 to change the direction of the optical axes a mark can be observed in an optical device NEN either the devices 1 or 2 as a whole is mapped by means of itself. In order to carry out the actuating elements (not shown in more detail) within the process, the housing 3 must therefore be rotated in each optical device. Another, shown in FIG. 1 diglich a mark, which in the spectral range of the option shown is in the beam optical device and which is arranged within the entrance of the respective device optical elements to the image plane of the device, required beam deflection, z. B. a rotating wedge pair 1.2 or a borrowed. To be arranged in front of the entry openings of the optical tiltable flat plate 2.2,
For generating a plan as possible and in front of two or more plan devices that are known to one another in the same position, the housing 3 has one of the entrance optics 1.5 purposes arranged for autocollimation. Since the car and 2.5 jointly covering windshield 3.1 on, collimation represents a sensitive process in front of which a cover 6 can be pivoted to detect small changes in direction or inclination Using a test mark- a housing-side, flexible coating projector an axis harmonization can be carried out 40 6.2, z. B. Foam. On this coating 6.2 is. the. then the reflective layer 5, e.g. B. a metal foil,
Im folgenden soll anhand von in den Figuren teilweise gebracht. Beim Vorklappen der Abdeckung 6 wird dieIn the following, the figures are partly used with reference to. When the cover 6 is folded forward, the
schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen die Reflexionsschicht 5 gegen die plane Frontscheibe 3.1schematically illustrated embodiments the reflective layer 5 against the planar front pane 3.1
Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt gedrückt, wobei dieser Andruck durch die weichelasti-Invention will be explained in more detail. It shows pressed, whereby this pressure is due to the soft elastic
F ig. 1 eine Vorrichtung zur Achsharmonisierung 45 sehe Beschichtung 6.2 völlig gleichmäßig erfolgt,Fig. 1 a device for axis harmonization 45 see coating 6.2 takes place completely uniformly,
zweier optischer Geräte mit einer schwenkbaren Refle- Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung einer planentwo optical devices with a swiveling reflector Another way to generate a plan
xionseinrichtung; Reflexionsschicht besteht darin, daß die Frontscheibexion device; Reflective layer consists in that the windshield
F i g. 2 eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit einer fest- eine schwach reflektierende Fläche aufweist, an der dieF i g. 2 shows a device according to FIG. 1 with a fixed a weakly reflective surface on which the
installierten Reflexionseinrichtung und Spiegeln zur Strahlung der Marken 1.3 und 2.3 reflektiert wird.installed reflection device and mirrors for the radiation of brands 1.3 and 2.3 is reflected.
Achsharmonisierung; 50 Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 zeigt gegen-Axis harmonization; 50 The embodiment according to FIG. 2 shows opposite
F i g. 3 eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit einer pla- über demjenigen aus F i g. 1 zwei grundlegende Ände-F i g. 3 shows a device according to FIG. 1 with a pla- over that from FIG. 1 two fundamental changes
nen Frontlinse und einem Tripelprisma zur Autokolli- rungen:a front lens and a triple prism for autocolling:
mation. Zum einen bestehen die optischen Elemente zurmation. On the one hand, there are the optical elements for
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel Strahlablenkung innerhalb der Geräte aus kippbarenIn the case of the FIG. 1 illustrated embodiment beam deflection within the devices from tiltable
sind ein Wärmebildgerät 1 sowie ein Tagsichtgerät 2 55 Spiegeln 1.7 bzw. 2.7, die entweder zwischen der Markeare a thermal imaging device 1 and a day vision device 2 55 mirrors 1.7 and 2.7, which are either between the mark
zusammen in einem Gehäuse 3 untergebracht. Die opti- 1.3 und der Eintrittsoptik 1.5 oder vor der Eintrittsoptikhoused together in a housing 3. The opti- 1.3 and entrance optics 1.5 or in front of the entrance optics
sehen Achsen 1.1 und 2.1 der Geräte müssen exakt par- 2.5 angeordnet sind. Die Art der einzelnen, in dem Ge-see axes 1.1 and 2.1 of the devices must be arranged exactly 2.5. The nature of the individual in the
allel ausgerichtet sein, damit die auf dem Detektor 1.4 häuse 3 untergebrachten Geräte kann beispielsweiseallele be aligned so that the devices housed on the detector 1.4 housing 3 can, for example
erscheinende Bildmitte des Wärmebildgerätes 1 mit der von der Art derer gemäß F i g. 1 sein,appearing image center of the thermal imaging device 1 with the type of those according to FIG. Be 1,
über das Auge 4 beobachteten Bildmitte übereinstim- 60 Ein weiterer Unterschied zu dem Ausführungsbei-60 Another difference to the embodiment example
men. . spiel gemäß F i g. 1 besteht darin, daß die Reflexionsein-men. . game according to FIG. 1 consists in the fact that the reflection units
Zum Zwecke der Aulokollimation ist sowohl im War- richtung 7 zur Autokollimation nicht aus einer einzigen mebildgerät 1 als auch im Tagsichtgerät 2 in der Bild- reflektierenden Planfläche, sondern aus einem biegeebene 1.6 bzw. 2.6 der Eintrittsoptik 1.5 bzw. 2.5 jeweils steifen Rahmen 7.1 besteht, in dem für beide Geräte eine Marke 1.3 bzw. 2.3 angeordnet. Die Marke 1.3 des 65 getrennte parallele Frontscheiben 7.2 und 7.3 eingelas-Wärmebildgerätes kann z. B. aus einer metallischen Be- sen sind. Dies hat den Vorteil, daß das Material der schichtung bestehen, welche auf einer im Infraroten Frontscheiben entsprechend den Spektralbereichen der transparenten Platte aufgedampft ist. Die metallische einzelnen optischen Einrichtungen ausgewählt werdenFor the purpose of autocollimation, there is not a single one in the warning direction 7 for autocollimation image device 1 as well as in day vision device 2 in the image-reflecting plane surface, but from a bending plane 1.6 or 2.6 of the entrance optics 1.5 or 2.5 each stiff frame 7.1, in which for both devices a mark 1.3 or 2.3 arranged. The mark 1.3 of the 65 separate parallel front windows 7.2 and 7.3 laser thermal imaging device can e.g. B. are made of a metallic broom. This has the advantage that the material of the there are stratification, which on a front window in the infrared corresponding to the spectral ranges of the transparent plate is evaporated. The metallic individual optical devices are selected
kann. Die Frontscheiben 7.2 und 7.3 v/eisen jeweils auf der den Eintrittsoptiken zugewandten Seite eine Beschichtung 7.4 bzw. 7.5 auf, welche für den Spektralbereich, in dem die jeweilige optische Einrichtung arbeitet, weitestgehend transparent ist und lediglich die Strahlung der Marke 1.3 bzw. 2.3 schwach reflektiert, so daß das Bild der reflektierten Marke noch für einen Detektor bzw. für das Auge erkennbar wird.can. The front panels 7.2 and 7.3 each iron a coating on the side facing the entrance optics 7.4 or 7.5, which for the spectral range in which the respective optical device works, is largely transparent and only reflects the radiation of the mark 1.3 or 2.3 weakly, so that the image of the reflected mark can still be recognized by a detector or the eye.
Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind wiederum zwei optische Einrichtungen 1 und 2 ge- ίο maß der F i g. 1 oder 2 in einem gemeinsamen Gehäuse 3 untergebracht. Zum Zwecke der Achsharmonisierung weisen beide Geräte wiederum in der Bildebene der jeweiligen Eintrittsoptik eine leuchtende Marke 1.3 bzw. 2.3 auf. Zum Zwecke der Autokollimation weist die Frontlinse der Eintrittsoptik !J eine plane Frontfläche 1.5.1 auf, an welcher zum einen das Bild der Marke 1.3 schwach reflektiert und auf sich selbst zurückgeworfen wird. Zum anderen ist zwischen den Geräten 11 und 2 ein dreh- bzw. schwenkbares Tripelprisma S angeordnet, mittels welchem das Bild der Marke 2.3 des Gerätes 2 ebenfalls auf die Planfläche 1.5.1 der Frontlinse 1.5 gelenkt und von dort reflektiert wird. Die Autokollimation beider Geräte 1 und 2 erfolgt somit beide Male über die reflektierende Planfläche 1.5.1. Das Tripelprisma 8 ist so angeordnet, daß es für den Betrieb der Geräte 1 und 2 aus deren Strahlengang herausgeschwenkt werden kann. Zur Korrektur der optischen Achsen sind kippbare Planplatten 2.2 vorgesehen.In the case of the FIG. 3 illustrated embodiment are again two optical devices 1 and 2 ge ίο measured the F i g. 1 or 2 housed in a common housing 3. For the purpose of axis harmonization both devices have a luminous mark 1.3 in the image plane of the respective entrance optics or 2.3. For the purpose of autocollimation, the front lens of the entrance optics! J has a flat front surface 1.5.1, on which, on the one hand, the image of the mark 1.3 is weakly reflected and thrown back on itself will. On the other hand, a rotatable or pivotable triple prism S is arranged between the devices 11 and 2, by means of which the image of the mark 2.3 of the device 2 is also directed onto the plane surface 1.5.1 of the front lens 1.5 and is reflected from there. The autocollimation of both devices 1 and 2 is therefore carried out both times via the reflective flat surface 1.5.1. The triple prism 8 is arranged so that it is necessary for the operation of the devices 1 and 2 can be pivoted out of the beam path. To correct the optical axes are tiltable Plane plates 2.2 provided.
Bei Verwendung von optoelektronischen Detektoren in den einzelnen optischen Einrichtungen kann auf die optischen Elemente zur Strahlablenkung oder auf Stellglieder zur Verlagerung der einzelnen Einrichtungen verzichtet werden, wenn der Ablagefehler der Marken zur Autokollimation auf elektronische Weise erfaßt und zur Korrektur der optischen Achse z. B. durch Verlagerung des elektronisch erzeugten Bildes herangezogen wird. Weiterhin kann eine Achsharmonisierung auch dadurch erzielt werden, daß die Marken selbst senkrecht zum Strahlengang der optischen Einrichtung solange verschoben werden, bis die Bilder der direkt beobachteten und der reflektierten Marke entweder deckungsgleich sind oder in sämtlichen Geräten die gleichen Ablagewerte haben.When using optoelectronic detectors in the individual optical devices, the optical elements for beam deflection or on actuators to relocate the individual devices be waived if the filing error of the marks for autocollimation is detected electronically and to correct the optical axis z. B. used by shifting the electronically generated image will. Axial harmonization can also be achieved by making the marks themselves perpendicular be shifted to the beam path of the optical device until the images of the directly observed and the reflected mark are either congruent or have the same offset values in all devices to have.
Auch bei Ausführungen gemäß denen der F i g. 2 und 3 ist es für den Vorgang der Achsharmonisierung zweckmäßig, die Eintrittsöffnungen der einzelnen Geräte abzudecken bzw. zu verdunkeln, um die Kontrastverhältnisse für das Beobachten der Marken zu verbessern.Even with designs according to those of FIG. 2 and 3 it is for the process of axis harmonization It is advisable to cover or darken the inlet openings of the individual devices in order to improve the contrast for watching the marks improve.
Weiterhin ist es möglich, durch Vergleich der Lage der Bilder der direkt betrachteten und der reflektierten Marke die optische Mitte und damit die Richtung der optischen Achse zu definieren und dort eine weitere Marke zu setzen.It is also possible by comparing the location of the images of the directly viewed and the reflected mark the optical center and thus the direction of the to define the optical axis and to set another mark there.
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8363 | Opposition against the patent | ||
8331 | Complete revocation |