DE102004024859A1

DE102004024859A1 - Optische Anordnung für einen Suchkopf

Info

Publication number: DE102004024859A1
Application number: DE102004024859A
Authority: DE
Inventors: Jörg Dr. Baumgart; Dirk Krogmann; Hans Dieter Dr. Tholl
Original assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-15
Also published as: FR2872301A1; US7214916B2; FR2872301B1; GB0510014D0; GB2414355A; GB2414355B; US20050258338A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine optische Anordnung (2) für einen Suchkopf (16) zur Abbildung einer Objektszene auf eine Detektoreinheit (4), umfassend eine Steuereinheit (24), eine erste optische Einheit (10) mit zwei zumindest teilweise transparenten optischen Elementen, insbesondere Prismen (42, 44), eine zweite optische Einheit (14) und eine Strahlablenkeinheit (18), wobei die erste optische Einheit (10) zur Lenkung von Strahlung aus mindestens zwei Ausschnitten der Objektszene überlagernd auf die Strahlablenkeinheit (18) und die Strahlablenkeinheit (18) zur Auswahl eines der Ausschnitte und in Verbindung mit der zweiten optischen Einheit (14) zur Abbildung des ausgewählten Ausschnitts auf der Detektoreinheit (4) vorbereitet ist. DOLLAR A Es wird eine die Auswertung von Bildern bei Störstrahlung oder Erschütterungen unterstützende optische Anordnung (2) angegeben, die einen piezoelektrischen Bewegungsaktuator (46, 48, 50) umfasst, wobei die optischen Elemente beweglich zueinander gelagert sind und die Steuereinheit (24) zur Ansteuerung des Bewegungsaktuators (46, 48, 50) und hierüber zur Einstellung eines Abstands (62) zwischen den optischen Elementen vorbereitet ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer optischen Anordnung für einen Suchkopf zur Abbildung einer Objektszene auf eine Detektoreinheit, umfassend eine Steuereinheit, eine erste optische Einheit mit zwei zumindest teilweise transparenten optischen Elementen, insbesondere Prismen, eine zweite optische Einheit und eine Strahlablenkeinheit, wobei die erste optische Einheit zur Lenkung von Strahlung aus mindestens zwei Ausschnitten der Objektszene überlagernd auf die Strahlablenkeinheit und die Strahlablenkeinheit zur Auswahl eines der Ausschnitte und in Verbindung mit der zweiten optischen Einheit zur Abbildung des ausgewählten Ausschnitts auf der Detektoreinheit vorbereitet ist.

Eine zielverfolgende Optik eines Suchkopfs, beispielsweise eines Flugkörpersuchkopfs oder eines bodengebundenen Suchkopfs, dient zur Abbildung einer Objektszene aus der Umgebung des Suchkopfs mit einer hohen Bildwiederholfrequenz. Hierbei ist der Suchkopf in der Regel Erschütterungen oder Vibrationen unterworfen, die eine Auswertung der aufgenommenen Bilder erschweren. Zusätzlich kann eine Auswertung durch zu Abwehrzwecken ausgesandte Störstrahlung erschwert werden.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine optische Anordnung für einen Suchkopf anzugeben, die eine die Auswertung von Bildern unterstützende Optik umfasst.

Diese Aufgabe wird durch eine optische Anordnung der eingangs genannten Art gelöst, die erfindungsgemäß einen mikromechanischen Bewegungsaktuator umfasst, wobei die optischen Elemente beweglich zueinander gelagert sind und die Steuereinheit zur Einstellung eines Abstands zwischen den optischen Elementen vorbereitet ist. Durch die Einstellbarkeit des Abstands zwischen den optischen Elementen kann der Strahlengang durch die optischen Elemente während der Aufnahme einer Bildfolge korrigiert werden. Die Bilder können insbesondere hinsichtlich einer Vibration oder einer Erschütterung stabilisiert werden, und es kann unerwünschte Strahlung zumindest teilweise unterdrückt werden. Der mikromechanische Bewegungsaktuator erlaubt eine Bewegungsgenauigkeit von unter 1 μm und kann ein piezoelektrisches Element sein. Die optischen Elemente können Prismen sein, die die Form eines beliebigen Polyeders haben.

Vorteilhafterweise umfasst die Anordnung mindestens drei unabhängig voneinander ansteuerbare Bewegungsaktuatoren, wobei die Steuereinheit zur Steuerung einer Verkippung der optischen Elemente relativ zueinander vorbereitet ist. Durch eine Verkippung der optischen Elemente relativ zueinander kann eine geringe Ablenkung des Strahlengangs in einem Sub-Pixelbereich mit sehr hoher Genauigkeit erreicht werden. Durch drei unabhängig voneinander ansteuerbare Bewegungsaktuatoren kann eine Verkippung der optischen Elemente um eine erste Achse und unabhängig davon um eine zweite, von der ersten unterschiedliche Achse erfolgen. Zusätzlich können die optischen Elemente mit drei Bewegungsaktuatoren stabil gelagert werden.

Vorteilhafterweise umfasst die Anordnung eine Detektoreinheit und ein Mittel zur Ermittlung einer Position der Abbildung auf der Detektoreinheit, wobei die Steuereinheit zu einer Steuerung einer Verkippung der optischen Elemente in Abhängigkeit von Vorgaben des Mittels vorbereitet ist. Es kann eine hohe Sichtlinienstabilität von nacheinander aufgenommenen Bildern erreicht werden. Das Mittel kann eine Bildverarbeitungseinheit sein, die beispielsweise eine markante Kontur eines aufgenommenen Bilds der Objektszene ermittelt und die Lage mit der Lage der Kontur in einem Folgebild vergleicht. Bei einer unerwünschten Abweichung der Lagen, beispielsweise durch eine Vibration oder eine Erschütterung, können die optischen Elemente vor Aufnahme eines dritten Bilds entsprechend verkippt werden, so dass der Strahlengang in der Weise korrigiert wird, dass die Kontur in einer gewünschten Position zu liegen kommt. Es ist auch möglich, dass das Mittel ein Beschleunigungssensor ist. Es kann eine Beschleunigung erfasst und anhand beispielsweise eines Kennfelds eine Korrekturverkippung der optischen Elemente relativ zueinander ermittelt und eine entsprechende Ansteuerung des Bewegungsaktuators veranlasst werden.

Zweckmäßigerweise bilden die Steuereinheit und das Mittel zur Ermittlung einer Position der Abbildung einen Regelkreis. Es kann eine effektive und schnelle Sichtlinienstabilisierung erreicht werden. Die von dem Regelkreis durchgeführte Regelung kann manuell zu- und abschaltbar sein, wobei es auch möglich ist, die Regelung in Abhängigkeit eines Parameters, beispielsweise einer Vibration oder eines Maßes an Erschütterungen, abhängig zu machen. Die Regelung kann eine geschlossene Regelung sein, bei der kein weiterer Parameter Einfluss auf die Regelungsgröße bzw. Sichtlinienstabilisierung hat. Es ist auch möglich, weitere Parameter, wie beispielsweise Temperatur oder Beschleunigungsfrequenzen oder -werte, in die Regelung einfließen zu lassen.

Eine stabile und präzise Abstandseinstellung der optischen Elemente zueinander kann erreicht werden, wenn die optischen Elemente über den Bewegungsaktuator gegeneinander abgestützt sind. Der Bewegungsaktuator kann hierbei zwischen einander zugewandten Flächen der optischen Elemente angeordnet sein und mittelbar oder unmittelbar mit diesen Flächen verbunden sein. Außerdem können die optischen Elemente über den Bewegungsaktuator fest miteinander verbunden sein.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Anordnung mindestens zwei, insbesondere mindestens drei unabhängig voneinander ansteuerbare Bewegungsaktuatoren. Es ist eine genaue Einstellung eines Abstands zwischen den Prismen und einer Verkippung, insbesondere einer zweiachsigen Verkippung der Prismen relativ zueinander möglich.

Insbesondere ist die Steuereinheit zur Einstellung eines Abstands in Abhängigkeit eines vorgegebenen Spektralbereichs vorbereitet, der durch eine Vielfachinterferenz zwischen den optischen Elementen eine mindestens 80-prozentige Aus löschung erfährt. Zwei Flächen der optischen Elemente können nach dem Prinzip eines Fabry-Perot-Spektrometers zur zumindest weitgehenden Auslöschung eines gewünschten Spektralbereichs verwendet werden. Unter einem Spektralbereich wird auch eine einzige im Wesentlichen scharfe Frequenz verstanden, beispielsweise die eines Lasers. Störstrahlung eines Abwehrgeräts, die beispielsweise von einer Laserquelle ausgesandt wurde, kann gezielt zwischen den optischen Elementen zumindest weitgehend ausgelöscht werden, so dass eine Auswertung der aufgenommenen Bilder trotz Störstrahlung ermöglicht wird. Zumindest wird eine Zerstörung des Detektors vermieden. Der Spektralbereich kann voreingestellt sein oder durch die Steuereinheit vorgegeben werden, beispielsweise anhand eines Messergebnisses. Es ist auch möglich, dass die Vorgabe von einer weiteren Einheit erfolgt.

Zur Erreichung einer möglichst guten Auslöschung nach dem Prinzip eines Fabry-Perot-Spektrometers weisen die optischen Elemente jeweils eine ebene Oberfläche auf, wobei die beiden Oberflächen parallel zueinander und mit einem einstellbaren Abstand voneinander ausrichtbar sind.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird erreicht, indem die Steuereinheit zur Steuerung einer Abfolge von Verkippungsstellungen der optischen Elemente zueinander in der Weise vorbereitet ist, dass die Objektszene mehrfach hintereinander – und jeweils um weniger als 1 Abstand zwischen zwei benachbarten Pixeln der Detektoreinheit versetzt von einer Grundabbildung – auf der Detektoreinheit abgebildet wird. Hierdurch kann mit Hilfe von Rechenmethoden eine Sub-Pixel-Auflösung erreicht werden. Durch die Aufsummierung von mehreren versetzt aufgenommenen Bildern und eine Schwerpunktbildung mit Hilfe bildverarbeitender Verfahren kann die Auflösung unter die Größe eines Pixels gesteigert werden. Die Summierung kann so aufgebaut werden, dass ein Ausschnitt der Abbildung zuerst zentral auf einem Pixel der Detektoreinheit zu liegen kommt und in nachfolgenden Bildern über die nicht aktive Grenzzone zwischen den Pixeln zu den benachbarten beispielsweise acht Pixeln um jeweils die Distanz des halben Pixel-Rastermaßes abgelenkt wird. Aus den aufsummierten Signalanteilen kann der Schwerpunkt eines Objekts des Ausschnitts berechnet werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Anordnung mindestens zwei Paare von optischen Elementen mit jeweils einem Bewegungsaktuator, wobei ein erstes Paar zur Abbildung eines ersten Ausschnitts der Objektszene und ein zweites Paar zur Abbildung eines vom ersten unterschiedlichen zweiten Ausschnitts der Objektszene auf der Detektoreinheit vorgesehen ist. Jedes Paar bildet somit – ggf. unter Heranziehung weiterer optischer Elemente – einen Ausschnitt der Objektszene bzw. ein Gesichtsfeld auf der Detektoreinheit ab, wobei die Gesichtsfelder zu einem Gesamtbild zusammengesetzt werden können. Es kann ein großes Gesamtbild mit einer hohen Auflösung erreicht werden.

Die optische Anordnung kann in allen zielverfolgenden Optiken Verwendung finden. Besonders vorteilhaft ist ein Flugkörpersuchkopf mit einer solchen optischen Anordnung.

Zeichnung
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
1 eine optische Anordnung zur Abbildung einer Objektszene auf eine Detektoreinheit in einem Suchkopf,
2 einen Prismenvorsatz der optischen Anordnung,
3 einen Schnitt durch ein Prismenpaar des Prismenvorsatzes mit Bewegungsaktuatoren,
4 einen Längsschnitt durch das Prismenpaar aus 3,
5 einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer Abbildung einer Objektszene auf einer Detektoreinheit und
6 ein in mehreren Bildern versetzt aufgenommenes Detail einer Objektszene.
1 zeigt eine optische Anordnung 2 zur Abbildung einer Objektszene auf eine Detektoreinheit 4. Die optische Anordnung 2 umfasst vier Prismenpaare 6, 8, von denen in 1 nur zwei Prismenpaare 6, 8 schematisch als Dreieck dargestellt sind. Die vier Prismenpaare 6, 8 sind Teil einer optischen Einheit 10 zur Lenkung von Strahlung aus vier Ausschnitten der Objektszene überlagernd in eine Zwischenbildebene 12, in der die vier Ausschnitte sich gegenseitig überdeckend abgebildet werden. Die optische Einheit 10 ist außer den Prismenpaaren 6, 8 nur schematisch als Linse dargestellt. Eine zweite, ebenfalls schematisch dargestellte optische Einheit 14 dient zur Abbildung der Objektszene auf der Detektoreinheit 4. Die optische Anordnung 2 ist in einem Suchkopf 16 eines Flugkörpers angeordnet, dessen Hülle angedeutet ist.
In der Zwischenbildebene 12 ist eine Strahlablenkeinheit 18 mit zwei mikrooptischen Linsenfeldern 20, 22 angeordnet. Die beiden Linsenfelder 20, 22 umfassen jeweils z.B. 256 × 256 als Linsen ausgestaltete optische Elemente, die im ersten mikrooptischen Linsenfeld 20 als Sammellinsen und im zweiten mikrooptischen Linsenfeld 22 als Zerstreuungslinsen ausgebildet sind. Beide Linsenfelder 20, 22 sind quadratisch und eben. Die Maße der einzelnen Linsen der Linsenfelder 20, 22 sind beispielsweise einige bis viele 10 μm. Analog zu den Linsenfeldern 20, 22 umfasst die Detektoreinheit 4 z.B. 256 × 256 Detektorelemente 76, wobei jedem Detektorelement 76 ein Linsenpaar aus einer Sammellinse des Linsenfelds 20 und einer Zerstreuungslinse des Linsenfelds 22 zugeordnet ist. Ein auf dem Linsenpaar in der Zwischenbildebene 12 abgebildeter Ausschnitt der Objektszene kann durch eine entsprechende Ausrichtung der Linsen zueinander auf dem zugeordneten Detektorelement 76 abgebildet werden. Die Detektorelemente 76 entsprechen in ihren Abmessungen jeweils den Mikrolinsen der Linsenfelder 20, 22, skaliert mit einem durch die optische Einheit 14 bestimmten Abbildungsmaßstab.
Zur Bewegung der Linsenfelder 20, 22 relativ zueinander umfasst die optische Anordnung 2 eine Steuereinheit 24, die eine Bewegungseinheit 26 ansteuert. Durch die Bewegungseinheit 26 sind die beiden Linsenfelder 20, 22 in den beiden senkrecht zu einer optischen Achse 28 der optischen Anordnung 2 stehenden orthogonalen Raumrichtungen y, z, die durch die Pfeile 30 dargestellt sind, beweglich gelagert.
Bei einer fluchtenden Anordnung der Linsen der Linsenfelder 20, 22 in Richtung der optischen Achse 28 durchtritt Strahlung 32 die Strahlablenkeinheit 18 im Wesentlichen unverändert. In 1 sind die Linsenfelder 20, 22 nicht fluchtend, sondern etwas versetzt zueinander angeordnet. Das Linsenfeld 20 ist in y-Richtung um die Strecke y₁ gegenüber dem Linsenfeld 22 verschoben. Hierdurch wird die Strahlung 32 wie gezeigt in y-Richtung etwas abgelenkt. In analoger Weise wird die Strahlung 32 bei einer Verschiebung des Linsenfelds 20 in negativer y-Richtung relativ zum optischen Linsenfeld 22 etwas in negative y-Richtung abgelenkt.
2 zeigt einen Prismenvorsatz 34 in einer perspektivischen und schematischen Darstellung. Der Prismenvorsatz 34 umfasst die beiden in 1 gezeigten Prismenpaare 6, 8 sowie zwei weitere Prismenpaare 38, 40. Die vier Prismenpaare 6, 8, 38, 40 lenken jeweils Strahlung 32 aus einem den Prismenpaaren 6, 8, 38, 40 zugeordneten Ausschnitt der Objektszene zur Strahlablenkeinheit 18 und weiter zur Detektoreinheit 4. Aus vier resultierenden Gesichtsfeldern 36 kann ein Gesamtbild der Objektszene zusammengesetzt werden. Die Auswahl des auf der Detektoreinheit 4 abgebildeten Ausschnitts der Objektszene geschieht durch die Wahl der Relativposition der mikrooptischen Linsenfelder 20, 22 zueinander. Je nach Verschiebung der mikrooptischen Linsenfelder 20, 22 zueinander wird einer der vier Ausschnitte auf der Detektoreinheit 4 abgebildet.
Jedes der Prismenpaare 6, 8, 38, 40 umfasst zwei Prismen 42, 44, die in 3 detaillierter dargestellt sind. In 3 sind die beiden Prismen 42, 44 des Prismenpaars 8 in geschnittener Darstellung und schematisch gezeigt. Zwischen den Prismen 42, 44 sind drei piezoelektrische Bewegungsaktuatoren 46, 48 angeordnet, von denen nur zwei gezeigt sind. Der dritte piezoelektrische Bewegungsaktuator 50 ist in 4 gezeigt. Die Bewegungsaktuatoren 46, 48, 50 umfassen jeweils einen piezoelektrischer Kristall, der an jeweils einem Haltemittel 52, 54 gehalten und über das Haltemittel 52, 54 indirekt mit der Wandung des Suchkopfs 16 verbunden ist. Die Haltemittel 52, 54 dienen außerdem zur Spannungsversorgung der piezoelektrischen Kristalle und sind jeweils mit der Steuereinheit 24 elektrisch verbunden. Die Steuereinheit 24 ist wiederum mit einem Mittel 56 zur Ermittlung einer Position einer Abbildung der Objektszene auf der Detektorein heit 4 verbunden, das seinerseits mit einem Beschleunigungssensor 58 in Kontakt steht. Das Mittel 56 umfasst eine Bildverarbeitungseinrichtung.
Die beiden Prismen 42, 44 des Prismenpaars 8 sind über die Bewegungsaktuatoren 46, 48, 50 miteinander befestigt und somit gegeneinander abgestützt. Die Prismen 42, 44 sind durch die Bewegungsaktuatoren 46, 48, 54 in Richtung der Pfeile 60 relativ zueinander beweglich gelagert, so dass ein Abstand 62 zwischen zwei einander zugewandten Oberflächen 64, 66 der Prismen 42, 44 innerhalb vorgegebener Grenzen frei wählbar ist. Bei einem Einfall kohärenter Strahlung 68 in das Prismenpaar 8 wird dieses zwischen den Oberflächen 64, 66 der Prismen 42, 44 mehrfach hin und her reflektiert. Hierdurch wird das Prinzip eines Interferometers nach Fabry-Perot realisiert, so dass bei einer geeigneten Wahl des Abstands 62 eine weitgehende Auslöschung der Strahlung 68 stattfindet. Die Auslöschung erfolgt durch eine Vielfachinterferenz zwischen den Prismen 42, 44. So kann eine von beispielsweise einem Störungslaser eingestrahlte Strahlung 68 zu 90% ausgelöscht werden, so dass eine Auswertung von Abbildungen der Objektszene auf der Detektoreinheit 4 trotz eingestrahlter störender Strahlung 68 möglich ist.
Die Bewegungsaktuatoren 46, 48, 50 sind durch die Steuereinheit 24 getrennt voneinander ansteuerbar. Hierdurch kann eine Verkippung der Prismen 42, 44 innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um zwei, beispielsweise senkrecht aufeinander stehende Verkippungsachsen 70, 72 realisiert werden. Durch eine Verkippung der Prismen 42, 44 relativ zueinander kann eine geringe Strahlablenkung von einfallender Strahlung 32 sehr präzise erreicht werden. Bei einer Verkippung von 40 mrad der Prismen 42, 44 relativ zueinander kann eine Ablenkung der Strahlung 32 innerhalb der optischen Anordnung 2 um 1 mrad erreicht werden, wodurch eine Verschiebung einer Abbildung einer Objektszene auf der Detektoreinheit um einen Pixelabstand 74 (5) erreicht wird. Der Pixelabstand 74 entspricht dabei der Entfernung vom Mittelpunkt eines Detektorelements 76 zum Mittelpunkt eines benachbarten Detektorelements 76.
Bei einer Störung des Strahlengangs durch die optische Anordnung 2, beispielsweise durch eine Vibration oder Erschütterung, wird die Vibration oder Erschütte rung durch den Beschleunigungssensor 58 registriert. Das Mittel 56 zur Ermittlung einer Position einer Abbildung auf der Detektoreinheit 4 errechnet hieraus einen resultierenden Strahlengangfehler. In 5 sind eine Grundabbildung 78 auf einem Detektorelement 76 und eine 80 gezeigt, die durch einen Strahlengangfehler auf der Detektoreinheit 4 abgebildet wird. Das Mittel 56 berechnet aus dem Strahlengangfehler eine Korrekturstrecke 82 oder einen Korrekturwert und liefert diesen an die Steuereinheit 24. Diese steuert die Bewegungsaktuatoren 46, 48, 50 in der Weise an, dass die Prismen 42, 44 gegeneinander verkippt werden. Hierdurch wird der Strahlengang korrigiert, so dass die 80 auf der Grundabbildung 78 zu liegen kommt. Es kann auf diese Weise eine Sichtlinienstabilisierung der 80 auf der Detektoreinheit 4 erreicht werden.
Eine alternative Sichtlinienstabilisierung kann erreicht werden, indem zuerst eine Grundabbildung 78 aufgenommen wird und in einem nachfolgenden Bild eine 80. Anhand eines Bildverarbeitungsalgorithmus, der von dem Mittel 56 durchgeführt wird, kann eine Verschiebung der 80 relativ zu der Grundabbildung 78 ermittelt werden und daraus ein Korrekturwert bzw. eine Korrekturstrecke 82. Eine nachfolgende Abbildung wird durch eine Verkippung der Prismen 42, 44 um die Korrekturstrecke 82 – oder eine beispielsweise interpolierte andere Strecke – versetzt auf der Detektoreinheit 4 abgebildet. Die Steuereinheit 24 und das Mittel 56 können hierbei einen Regelkreis zur Sichtlinienstabilisierung bilden.
6 zeigt schematisch dargestellte Detektorelemente 76, 84, 86, 88, auf denen eine Grundabbildung 90 eines Objekts der Objektszene abgebildet wird. Zu einem ersten Zeitpunkt kommt die Grundabbildung 90 zum größten Teil auf dem Detektorelement 76 zu liegen. Der Gegenstand wird nun in beispielsweise acht aufeinander folgenden Aufnahmen auf den Detektorelementen 76, 84, 86, 88 abgebildet, wobei durch eine Verkippung der Prismen 42, 44 relativ zueinander der Strahlengang durch die optische Anordnung 2 verändert wird. Das Objekt bzw. ein zugehöriger Ausschnitt der Objektszene wird um jeweils einen halben Pixelabstand 74 verschoben zur Grundabbildung 90 auf den Detektorelementen 76, 84, 86, 88 abgebildet. Die Grundabbildung 9 und die zusätzlichen acht Bilder 92 werden aufsummiert und es wird ein Schwerpunkt 94 durch das Mittel 56 gebildet. Dieser Schwerpunkt 94 ist im unteren Teil der 6 als markante Struktur der Intensität I über der z-Richtung gezeigt. Die Intensität I kann sich hierbei auf die Intensität der Strahlung 32, die Farbe der Strahlung, deren Polarisation oder eine andere Strahlungseigenschaft der Strahlung 32 beziehen. Durch die Lage des Schwerpunkts 94 kann eine räumliche Auflösung des abgebildeten Objekts bzw. des abgebildeten Ausschnitts der Objektszene erreicht werden, die feiner als ein Pixelabstand 74 ist.

2: optische Anordnung
4: Detektoreinheit
6: Prismenpaar
8: Prismenpaar
10: optische Einheit
12: Zwischenbildebene
14: optische Einheit
16: Suchkopf
18: Strahlablenkeinheit
20: Linsenfeld
22: Linsenfeld
24: Steuereinheit
26: Bewegungseinheit
28: optische Achse
30: Pfeil
32: Strahlung
34: Prismenvorsatz
36: Gesichtsfeld
38: Prismenpaar
40: Prismenpaar
42: Prisma
44: Prisma
46: Bewegungsaktuator
48: Bewegungsaktuator
50: Bewegungsaktuator
52: Haltemittel
54: Haltemittel
56: Mittel
58: Beschleunigungssensor
60: Pfeil
62: Abstand
64: Oberfläche
66: Oberfläche
68: Strahlung
70: Verkippungsachse
72: Verkippungsachse
74: Pixelabstand
76: Detektorelement
78: Grundabbildung
80: Abbildung
82: Korrekturstrecke
84: Detektorelement
86: Detektorelement
88: Detektorelement
90: Grundabbildung
92: Bild
94: Schwerpunkt
I: Intensität

Claims

Optische Anordnung (2) für einen Suchkopf (16) zur Abbildung einer Objektszene auf eine Detektoreinheit (4), umfassend eine Steuereinheit (24), eine erste optische Einheit (10) mit zwei zumindest teilweise transparenten optischen Elementen, insbesondere Prismen (42, 44), eine zweite optische Einheit (14) und eine Strahlablenkeinheit (18), wobei die erste optische Einheit (10) zur Lenkung von Strahlung aus mindestens zwei Ausschnitten der Objektszene überlagernd auf die Strahlablenkeinheit (18) und die Strahlablenkeinheit (18) zur Auswahl eines der Ausschnitte und in Verbindung mit der zweiten optischen Einheit (14) zur Abbildung des ausgewählten Ausschnitts auf der Detektoreinheit (4) vorbereitet ist, gekennzeichnet durch einen mikromechanischen Bewegungsaktuator (46, 48, 50), wobei die optischen Elemente beweglich zueinander gelagert sind und die Steuereinheit (24) zur Ansteuerung des Bewegungsaktuators (46, 48, 50) und hierüber zur Einstellung eines Abstands (62) zwischen den optischen Elementen vorbereitet ist.
Optische Anordnung (2) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens drei unabhängig voneinander ansteuerbare Bewegungsaktuatoren (46, 48, 50), wobei die Steuereinheit (24) zu einer Steuerung einer Verkippung der optischen Elemente relativ zueinander vorbereitet ist.
Optische Anordnung (2) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Detektoreinheit (4) und ein Mittel (56) zur Ermittlung einer Position der Abbildung auf der Detektoreinheit (4), wobei die Steuereinheit (24) zu einer Steuerung einer Verkippung der optischen Elemente in Abhängigkeit von Vorgaben des Mittels (56) vorbereitet ist.
Optische Anordnung (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (24) und das Mittel (56) zur Ermittlung einer Position der Abbildung einen Regelkreis bilden.
Optische Anordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Elemente über den Bewegungsaktuator (46, 48, 50) gegeneinander abgestützt sind.
Optische Anordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei unabhängig voneinander ansteuerbare Bewegungsaktuatoren (46, 48, 50).
Optische Anordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (24) zur Einstellung eines Abstands (62) in Abhängigkeit eines vorgegebenen Spektralbereichs vorbereitet ist, der durch eine Vielfachinterferenz zwischen den optischen Elementen eine mindestens 80-prozentige Auslöschung erfährt.
Optische Anordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden optischen Elemente jeweils eine ebene Oberfläche (64, 66) aufweisen und die beiden Oberflächen (64, 66) parallel zueinander und mit einem einstellbaren Abstand (62) voneinander ausrichtbar sind.
Optische Anordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (24) zur Steuerung einer Abfolge von Verkippungsstellungen der optischen Elemente zueinander in der Weise vorbereitet ist, dass die Objektszene mehrfach hintereinander – und jeweils um weniger als 1 Pixelabstand (74) zwischen zwei benachbarten Detektorelementen (76, 84, 86, 88) der Detektoreinheit (4) versetzt von einer Grundabbildung (90) – auf der Detektoreinheit (4) abgebildet wird.
Optische Anordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens zwei Paare von optischen Elementen mit jeweils mindestens einem Bewegungsaktuator (46, 48, 50), wobei ein erstes Paar zur Abbildung eines ersten Ausschnitts der Objektszene und ein zweites Paar zur Abbildung eines vom ersten unterschiedlichen zweiten Ausschnitts der Objektszene auf der Detektoreinheit (4) vorgesehen ist.
Flugkörpersuchkopf mit einer optischen Anordnung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.