DE102009030100A1

DE102009030100A1 - Direktsichtperiskop und Landfahrzeug mit einem Direktsichtperiskop

Info

Publication number: DE102009030100A1
Application number: DE102009030100A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dauner; Ralf Tzschentke; Harry Schlemmer
Original assignee: Carl Zeiss Optronics GmbH
Current assignee: Hensoldt Optronics GmbH
Priority date: 2009-06-22
Filing date: 2009-06-22
Publication date: 2011-01-13
Anticipated expiration: 2029-06-23
Also published as: DE102009030100B4; GB2472130B; GB2472130A; GB201009910D0

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Direktsichtperiskop, umfassend ein Periskop-Grundgerät (1) mit drehbaren Ausblickkopf (9), eine Okularbox (2) und eine optische Übertragungsstrecke (3), die in einem tubusförmigen Gehäuse angeordnet ist und zusammen mit diesem einen Okulararm bildet, wobei das Periskop-Grundgerät (1) und die Okularbox (2) über den Okulararm (17) zur direkten optischen Übertragung eines Szenenbildes an die Okularbox (2) miteinander verbunden sind. Der Okulararm (17) ist mittels mindestens einer zweiachsigen Gelenkeinrichtung (31) und mindestens einer axialen Längenausgleichseinrichtung (30) gelenkig und in der Länge variabel ausgebildet, wobei der Drehpunkt der jeweiligen Gelenkeinrichtung (31) im Fokuspunkt eines Zwischenbildes angeordnet ist und der jeweilige axiale Längenausgleich im parallelen Strahlengang erfolgt. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Landfahrzeug, insbesondere Panzer, mit einem Direktsichtperiskop. Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeugperiskop kann eine gute Abbildungsqualität unabhängig von Verbiegungen und Schwingungen erreicht werden. Auch bei hohen Reichweiten ist eine sehr gute Auflösung möglich. Es wird eine gute optische Transmission und ein kosmetisch sauberes Bild ohne Artefakte erreicht. Ein Verschieben der Sichtlinie kann vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Direktsichtperiskop und ein Landfahrzeug mit einem Direktsichtperiskop.
Ein Periskop ist ein Sehrohr zur verdeckten Beobachtung eines Objektes aus einem Schutzort heraus und wird beispielsweise in U-Booten und in gepanzerten Fahrzeugen eingesetzt.
Eine optische Übertragungsstrecke wird beispielsweise in Periskopen verwendet. Ein im Anfangsbereich der optischen Übertragungsstrecke, d. h. in der Nähe des Periskopgrundgeräts, erzeugtes Zwischenbild wird mittels der Übertragungsoptik in einer okularseitigen Bildebene abgebildet.
Ein Periskop weist ein, auch als Grundkörper bezeichnetes, starres Rohr auf, an dessen Öffnungen optische Umlenkelemente angeordnet sind. Diese lenken senkrecht in das Rohr einfallende Lichtstrahlen, die von einem zu beobachtenden Objekt reflektiert werden, in das Rohr und parallel versetzt zur ursprünglichen Einfallsrichtung wieder hinaus. Zur Beobachtung des Objektes weist das Periskop mindestens eine Okularlinse auf, die am Ende einer optischen Übertragungstrecke angeordnet ist. Die optische Übertragungsstrecke ist in einem Tubus angeordnet und bildet zusammen mit diesem einen Okulararm. Ein Periskop dieser Art ist in EP 1 467 237 A1 beschrieben.
Aus EP 0 123 628 B1 ist für U-Boote bekannt, einen Okularkasten direkt an den Grundkörper anzubinden. Zum Ausgleich von Vibrationen sind die optischen Teleskope des Grundkörpers in Einzelröhren und über Gelenke in einem Innenrohr gelagert.
Herkömmliche Panzer, beispielsweise des Typs „Leopard”, sind als schwere Fahrzeuge von typischerweise 60 t Gewicht ausgelegt. Bei dieser Bauweise kommt es im Bereich der Wanne und des Turms des Panzers kaum zu merklichen Verwindungen. Auch ist der drehbare Turm groß genug, um mindestens einen Beobachter aufzunehmen. Es ist daher bei dieser Bauart möglich, sowohl das Periskoprohr als auch den Okulararm kurz auszubilden und fest an dem stabilen Turm zu befestigen.
Heutzutage werden neben den oben erwähnten Panzer klassischer, schwerer Bauart so genannte Leichtbaupanzer eingesetzt, beispielsweise des Typs „Puma”. Bei diesen Leichtbaupanzern ist die Verwindungssteifigkeit, insbesondere zwischen Turm und Wanne, erheblich geringer. Hinzu kommt, dass bei derartigen Leichtbaupanzern der Turm unbemannt ist und der Kommandostand in den vorderen Bereich der Wanne verlagert ist. Der Okulararm muss daher entsprechend länger ausgelegt werden, beispielsweise mit einer Länge von 1,5 Meter.
Dies führt dazu, dass sich der Okulararm bei schneller Geländefahrt infolge von Trägheitskräften verbiegt, die auf die trägen Massen einwirken. Dabei treten in der Praxis Verschiebungen der im Okulararm befindlichen optischen Elemente senkrecht zur optischen Achse auf. Diese Verschiebungen können einige Millimeter betragen. Sie haben außer einer Bildverschlechterung auch eine merkliche Verschiebung der Sichtlinie zur Folge. Bei starken Erschütterungen oder Schwingungen des Fahrzeuges kann es zu Relativbewegungen zwischen Periskop-Grundgerät und Okularbox kommen. Hierbei verbiegt sich dann der Okulararm was zu einer Verschlechterung der Abbildungsqualität und Veränderung der Richtung der Sichtlinie führt. Bei Schockeinwirkungen kann es sogar zu einer dauerhaften Verschiebung der Sichtlinie kommen. Sind die genannten Einflüsse zu groß, kann der Okulararm zerstört werden.
Aus DE 103 23 331 A1 ist ein Periskop für einen derartigen Panzer bekannt. Die optische Übertragungsstrecke des Periskops enthält einen flexiblen Bildleiter mit optischen Fasern, um den negativen Einfluss von Erschütterungen und Verbiegungen des Okulararms auf die Bildqualität zu reduzieren.
Durch die Verwendung eines flexiblen Bildleiters in der optischen Übertragungsstrecke wird zwar eine gewisse mechanische Entkopplung für Vibrationen erreicht, das ändert aber nichts daran, dass die für die Bildgebung erforderlichen optischen Elemente unverändert vorhanden sein müssen und daher bei einer radialen Verschiebung Abbildungsfehler verursachen.
Die Verwendung eines Bildleiters in der optischen Übertragungsstrecke hat darüber hinaus den Nachteil, dass der Bildleiter in der Bildebene angeordnet werden muss, weswegen extrem hohe Sauberkeitsanforderungen bezüglich der Endflächen und des gesamten Glasmaterials erfüllt werden müssen, typischerweise wenige Fehlstellen von < 10 μm. In der Praxis sind derartige Anforderungen nicht erfüllbar, weil Bildleiter mit der benötigten hohen Anzahl von Bildpunkten und der benötigten Länge auch eine hohe Anzahl von Fehlstellen aufweisen, beispielsweise gebrochene Fasern, Strukturfehler, Polierfehler auf den beiden Endflächen, oder Einschlüsse und Blasen innerhalb des langen Glasweges. Der vorgeschlagene Weg löst daher das oben geschilderte Problem nur teilweise. Die Verwendung eines Bildleiters in der optischen Übertragungsstrecke schränkt darüber hinaus selbst die Abbildungsqualität ein, weil ein Bildleiter immer mit Verlusten behaftet ist, z. B. Transmissionsverlusten durch Fasermäntel und Zwickel sowie Auflösungsverlusten durch die endliche Größe der Einzelfasern.
Aus DE 10 2006 037 304 A1 ist eine optische Übertragungstrecke bekannt, bei der ein Umkehrsystem nicht nur das Bild sondern auch die Vorzeichen einiger Bildfehler, speziell der Abweichung der Sichtlinie, umdreht; der Beitrag eines Objektivs hängt von der Größe seiner Dezentrierung ab, die bei der Verbiegung der Übertragungsoptik auftritt; wenn die Randbedingungen einigermaßen günstig sind, lassen sich die axialen Positionen der Objektive so wählen, dass sich die Fehler über die gesamte Übertragungsstrecke aufheben. Nachteilig hieran ist, dass in der Praxis die Optik nur für einige wenige Biegemoden ausgelegt werden kann, da sie sonst zu aufwendig wird. Zudem müssen die wahrscheinlichen Biegelinien der Übertragungsoptik, die auch von der Art der mechanischen Befestigung beeinflusst werden, vorab bekannt sein (statisch und dynamisch).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Direktsichtperiskop und ein Landfahrzeug mit einem Direktsichtperiskop bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine gute Bildqualität sowie eine hohe Stabilität der Sichtlinie auch bei starken Erschütterungen sichert.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Periskop mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Landfahrzeug mit den Merkmalen den Anspruchs 13.
Das erfindungsgemäße Direktsichtperiskop umfasst ein Periskop-Grundgerät mit drehbaren Ausblickkopf, eine Okularbox, auch Einblickbaugruppe genannt, und eine optische Übertragungsstrecke, die in einem tubusförmigen Gehäuse angeordnet ist und zusammen mit diesem einen Okulararm bildet. Das Periskop-Grundgerät und die Okularbox sind über den Okulararm zur direkten optischen Übertragung eines Szenenbildes an die Okularbox miteinander verbunden. Der Okulararm ist mittels mindestens einer zweiachsigen Gelenkeinrichtung und mindestens einer axialen Längenausgleichseinrichtung gelenkig und in der Länge variabel ausgebildet, wobei der Drehpunkt der jeweiligen Gelenkeinrichtung im Fokuspunkt eines Zwischenbildes angeordnet ist und der jeweilige axiale Längenausgleich im parallelen Strahlengang erfolgt.
Unter Direktperiskop wird ein Periskop verstanden, bei dem das von einer Szene kommende Licht auf rein optischem Wege direkt in das Auge eines Beobachters abgebildet wird. D. h. auf elektronische Mittel wie Kamera und Monitor kann verzichtet werden. Diese elektronischen Mittel können aber auch bei einem Direktsichtperiskop ergänzend zur Verfügung stehen.
Das erfindungsgemäße Landfahrzeug, insbesondere Panzer ist mit dem erfindungsgemäßen Direktsichtperiskop ausgerüstet, wobei der drehbare Kopf außerhalb des Landfahrzeuges zum Rundblicken und die Okularbox innerhalb des Landfahrzeuges angeordnet ist. Okularbox und das Periskop-Grundgerät sind starr am Landfahrzeug befestigt.
Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeugperiskop kann eine gute Abbildungsqualität unabhängig von Verbiegungen und Schwingungen erreicht werden. Auch bei hohen Reichweiten ist eine sehr gute Auflösung möglich. Es wird eine gute optische Transmission und ein kosmetisch sauberes Bild ohne Artefakte erreicht. Ein Verschieben der Sichtlinie kann vermieden werden.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes kann die zweiachsige Gelenkeinrichtung als kardanisches Gelenk, insbesondere als Kugelgelenk ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes können genau eine Gelenkeinrichtung oder genau zwei Gelenkeinrichtungen oder mehr als zwei Gelenkeinrichtungen, beispielsweise drei oder vier Gelenkeinrichtungen vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes kann die axiale Längenausgleichseinrichtung einen Außentubus und einen Innentubus umfassen, wobei der Innentubus derart teleskopartig in dem Außentubus angeordnet sein kann, dass die beiden Tubusse auf ihrer gemeinsamen Längsachse zueinander und voneinander weg bewegt werden können, wobei in dem Innentubus eine erste Linseneinrichtung und in dem Außentubus eine zweite Linseneinrichtung befestigt ist zur Erzeugung eines parallelen Strahlengangs zwischen den beiden Linseneinrichtungen. Es können anstelle von zwei Tubussen auch mehr Tubusse vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes kann das Direktsichtperiskop zwei axiale Längenausgleichseinrichtungen aufweisen, wobei diese einen gemeinsamen Außentubus umfassen, in dessen jeweiligem Ende jedes ein Innentubus teleskopartig angeordnet ist. Die beiden Innentubusse können relativ zum Außentubus zueinander und voneinander weg bewegt werden. In dem jeweiligen Innentubus ist eine erste Linseneinrichtung und in dem Außentubus die korrespondierenden zweiten Linseneinrichtungen befestigt, zur Erzeugung jeweils eines parallelen Strahlengangs im Bereich der jeweiligen Längenausgleichseinrichtung.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes können die beiden axialen Längenausgleichseinrichtungen zwischen zwei Gelenkeinrichtungen angeordnet sind.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes kann die jeweilige Linseneinrichtung zumindest eine kollimierende Linse umfassen.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes können die Längsachsen von Innentubus und Außentubus mit der optischen Achse A in der Längenausgleicheinrichtung zusammenfallen.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes können die beiden axialen Längenausgleichseinrichtungen zwischen zwei Gelenkeinrichtungen angeordnet sein und der gemeinsame Außentubus, insbesondere im Bereich einer Zwischenbildebene (Z), starr gelagert sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes kann genau eine Längenausgleichseinrichtung oder genau zwei Längenausgleichseinrichtungen oder mehr als zwei Längenausgleichseinrichtungen vorgesehen sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes kann dass Periskop-Grundgerät und die Okularbox starr gelagert sein.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Direktsichtperiskopes kann die optische Übertragungsstrecke mindestens ein optisches Umlenkelement zur Umlenkung des Strahlengangs umfassen. Als Umlenkelemente können Umlenkspiegel oder Umlenkprismen vorgesehen sein. Es sind bevorzugt 1, 2, 3, 4, 5 oder mehr Umlenkelemente in einer optischen Übertragungsstrecke vorgesehen. Diese Umlenkelemente können bei engen räumlichen Gegebenheiten, z. B. in einem Landfahrzeug von Nöten sein, um die Übertragungsstrecke an diese Gegebenheiten, anzupassen. Beispielsweise kann es notwendig sein, um ein mechanisches Hindernis, beispielsweise eine Verstrebung höhen- und/oder seitenversetzt herumzukonstruieren. Durch ein optisches Umlenkelement liegt der Bereich unmittelbar vor einem optischen Umlenkelement nicht mehr auf einer gemeinsamen Achse mit dem Bereich unmittelbar nach dem optischen Umlenkelement. Es kann somit eine Umgehungsstrecke im dreidimensionalen Raum geschaffen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des Landfahrzeuges kann der gemeinsame Außentubus starr am Landfahrzeug befestigt sein.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.
Erfindungsgemäße Ausführungsformen des Periskopes sind in den Figuren wiedergegeben. Es zeigen
1 ein Periskop, dessen Okulararm ein zweiachsiges Gelenk und eine axiale Längenausgleichseinrichtung aufweist,
2 ein Periskop, dessen Okulararm zwei zweiachsige Gelenke und eine axiale Längenausgleichseinrichtung aufweist, und
3 ein Periskop, dessen Okulararm zwei zweiachsige Gelenke und eine axiale Längenausgleichseinrichtung aufweist.
Die 1 bis 3 zeigen Rundblickperiskope. Es handelt sich dabei um Direktsichtperiskope, wie sie in Fahrzeugen, insbesondere in Leichtbaupanzern eingesetzt werden. Derartige Fahrzeugperiskope bestehen zumindest aus einem Periskop-Grundgerät 1 und einem Okular, welches vorzugweise in einer Okularbox 2 angeordnet ist. Insofern die Okularbox 2 aus räumlichen Gründen nicht direkt mit dem Periskop-Grundgerät 1 verbunden werden kann, dies kann insbesondere bei Leichtbaupanzern der Fall sein, so findet die optische Verbindung mittels einer optischen Übertragungsstrecke 3 statt. Die optische Übertragungsstrecke 3 ist in einem im Wesentlichen tubusförmigen Gehäuse angeordnet und bildet zusammen mit diesem Gehäuse einen Okulararm.
Das Periskop-Grundgerät 1, auch Grundkörper genannt, weist ein starres Rohr 4, den Periskop-Tubus auf, an dem ein rotierbarer Kopf 9 angeordnet ist. Der rotierbare Kopf weist ein Ausblickfenster 16, das auf eine Szene ausgerichtet werden kann, und ein erstes optisches Umlenkelement, hier einen Elevationsspiegel 7 auf.
Der Elevationsspiegel 7, er könnte auch als Prisma ausgebildet sein, kann richtbar ausgebildet sein. Als Richtbereich kann beispielsweise eine Verschwenkung von –15° bis +60° vorgesehen sein. Auch eine größere Verschwenkung kann vorgesehen sein. In den 1 bis 3 ist der Elevationsspiegel 7 schwenkbar um die Schwenkachse 70 ausgebildet.
Das Bild der Szene wird im oberen Öffnungsbereich 5 des Periskop-Grundgerätes 1 durch das Ausblickfenster 16 über den Elevationsspiegel 7 in den Periskop-Tubus 4 eingespiegelt. Innerhalb des Periskop-Tubus 4 ist ein Kegler-Teleskop 20 angeordnet. Ein einschwenkbares Galilei-Teleskop 21 dient als Vergrößerungswechsler. Es kann beispielsweise ein Wechsel zwischen einer zweifachen und einer achtfachen Vergrößerung vorgesehen sein. Zur Bildaufrichtung ist eine Bildaufrichtungseinrichtung 22 vorgesehen, beispielsweise ein Schmidt-Pechan-Prisma, ein Dove-Prisma oder eine 3-Spiegel-Anordnung.
Am unteren Öffnungsbereich 6 des Periskop-Grundgerätes ist das optische Umlenkelement 8 angeordnet, hier ein Umlenkprisma. Bei den Darstellungen nach 1 bis 3 lenken optische Umlenkelemente 7 und 8 senkrecht zum Rohr 4 in den Kopf 9 einfallende Lichtstrahlen 10, die von einem zu beobachtenden Objekt reflektiert werden, in das Rohr 4 und parallel versetzt zur ursprünglichen Einfallsrichtung wieder hinaus und in die optische Übertragungsstrecke 3 hinein. Aufgrund der Schwenkbarkeit von Umlenkelement 7 und/oder Umlenkelement 8 können die Lichtstrahlen auch mit einem anderen Winkel umgelenkt werden. Der bevorzugte Winkel kann beispielsweise von den begrenzten örtlichen Möglichkeiten in einem Fahrzeug abhängen.
Im Grundzustand ist die optische Übertragungsstrecke 3 senkrecht zum Periskop-Tubus 4 angeordnet, so dass der von der Szene reflektierte Strahlengang parallel zum Strahlengang im Okular liegt. Es kann aber auch ein Grundzustand vorgesehen sein, bei dem die optische Übertragungsstrecke 3 in einem Winkel von 90° ± 20° zum Periskop-Tubus 4 angeordnet ist. Dies kann z. B. aufgrund der Einbaubedingungen in einem gepanzerten Fahrzeug notwendig sein.
Zur Beobachtung des – nicht dargestellten – Objektes weist das Periskop mindestens eine Okularlinse 11 auf, die am Ende der optischen Übertragungstrecke 3 angeordnet ist. In den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind die Okularlinsen 11 in einer Okularbox 2 angeordnet, die am Ende des Okulararms befestigt ist. Die Okularbox 2 umfasst ein starres Gehäuse in dem neben der Okularlinse 11 gegebenenfalls weitere optische Elemente angeordnet sind.
Das Okular ist hier als Geradeinblick ausgebildet, es kann aber auch für einen Benutzer vorteilhaft sein, dass dieses als Schrägeinblick ausgebildet ist. Hierzu kann in der Okularbox ein Umlenkelement, beispielsweise ein Umlenkprisma oder Umlenkspiegel vorgesehen sein.
Mittels der optischen Übertragungsstrecke 3 wird ein im Anfangsbereich, d. h. in der Nähe des Periskopgrundgeräts 1, erzeugtes Zwischenbild mittels der Übertragungsoptik, beispielsweise mehrere Linsen, in eine abschließende Objektbildebene abgebildet. Diese abschließende Objektbildebene kann noch in der optischen Übertragungsstrecke 3 oder bereits in der Okularbox 2angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, weitere Bildebenen in der optischen Übertragungsstrecke 3 vorzusehen.
Das Objektbild in der abschließenden Bildebene wird entweder mittels des Okulars 11 von einem Betrachter 12 betrachtet, oder in der Bildebene ist ein lichtempfindliches Element einer Kamera, beispielsweise einer CCD-Kamera 13, die das Objektbild speichert angeordnet. Alternativ können durch einen Strahlteiler 14 die von der Szene kommenden Strahlen 10 auf den Sensor, insbesondere einen CCD-Sensor abgelenkt werden sowie dem Betrachter 12 zugänglich gemacht werden. Ergänzend können Informationen von einem Monitor 15 in den Betrachter-Strahlengang 10 eingespiegelt und so dem Betrachter 12 zugänglich gemacht werden. Okular 11, Strahlteiler 14 sowie CCD-Sensor und Monitor 15 sind in den 1 bis 3 in dem Gehäuse der Okularbox 2 angeordnet. Es können zudem weitere optische Elemente vorgesehen sein.
Der zwischen Okularbox 2 und Periskop-Tubus 4 angeordnete Okulararm 17 weist mindestens eine Längenausgleichseinrichtung 30 und mindestens eine zweiachsige Gelenkeinrichtung 31 auf.
Die Längenausgleichseinrichtung 30 besteht vorteilhafterweise aus zwei ineinandersteckenden Tubussen 30a und 30b die teleskopartig auf einer gemeinsamen Längsachse zueinander- und auseinander bewegt werden können. Die Längenausgleichseinrichtung 30 ist in dem Bereich der optischen Übertragungsstrecke 3 angeordnet, in der ein kollimierter Beobachtungsstrahl 10 vorliegt. Hierfür kann die Übertragungsoptikeinrichtung mit kollimierenden Optikelementen 32a und 32b ausgestattet sein. Die Längsachse der Längenausgleichseinrichtung 30 stimmt mit der optischen Achse A überein. Hierfür ist eine präzise mechanische Parallelführung notwendig.
Die Gelenkeinrichtung 31 ist vorzugsweise als zweiachsige Gelenkeinrichtung, insbesondere als Kugelgelenk ausgebildet. Die Gelenkeinrichtung 31 ist in dem Bereich der optischen Übertragungsstrecke 3 angeordnet, in der eine Zwischenbildebene des Beobachtungsstrahlengangs liegt. Dabei ist die Achse der Gelenkeinrichtung 31 so angeordnet, dass sie mit dem Fokuspunkt eine Zwischenbildebene zusammen fällt. Bei einer Verkippung bleibt die Sichtlinie konstant und es ändert sich nur die radiale Pupillenlage.
Der Periskop-Tubus 4 und die Okularbox 2 sind fest am gepanzerten Fahrzeug gelagert. Aufgrund von Schwingungen oder harten Stößen kann es zu einer Abstandsänderungen und oder Verkippungen von Okularbox 2 zu Periskop-Grundgerät 4 kommen. Durch die Kombination von parallelgefühter Längenausgleichseinrichtung 30 und zweiachsiger Gelenkeinrichtung 31 können trotz Abstandsänderungen und Verkippungen die von der Szene reflektierten Strahlen 10 sehr gut zur Okularbox übermittelt werden.
1 zeigt eine Ausführungsform der optischen Übertragungsstrecke 3 mit einem zweiachsigen Gelenk 31 sowie einer Längenausgleichseinrichtung 30. Das zweiachsige Gelenk 31 ist zum unteren Ende 6 des Periskoptubus 4 hin im Bereich einer Zwischenbildebene angeordnet. Die Längenausgleichseinrichtung 30 ist zur Okularbox 2 hinangeordnet. Zwei Linsen 32a und 32b bewirken einen kollimierten Strahlengang im Bereich der Längenausgleichseinrichtung 30.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der optischen Übertragungsstrecke 3 mit zwei zweiachsigen Gelenken 31a und 31b sowie einer Längenausgleichseinrichtung 30. Das erste zweiachsige Gelenk 31a ist zum unteren Ende 6 des Periskoptubus 4 hin im Bereich einer Zwischenbildebene angeordnet. Das zweite zweiachsige Gelenk 31b ist zur Okularbox 2 hinangeordnet. Die Verlängungseinrichtung 30 ist zwischen den beiden Gelenken 31a und 31b angeordnet. Zwei Linsen 32a und 32b bewirken einen parallelen Strahlengang im Bereich der Längenausgleichseinrichtung 30.
3 zeigt eine weitere Ausführungsform der optischen Übertragungsstrecke 3 mit zwei zweiachsigen Gelenken 31a und 31b. Das erste zweiachsige Gelenk 31a ist zum unteren Ende 6 des Periskoptubus 4 hin im Bereich einer Zwischenbildebene angeordnet. Das zweite zweiachsige Gelenk 31b ist zur Okularbox 2 hinangeordnet. Da diese Kugelgelenke auch um die optische Achse drehbar sind, ist zwischen den Gelenkeinrichtungen eine mechanische Abstützung, hier das Lager 50, notwendig, um eine stabile Lagerung zu sichern. Damit durch diese zusätzliche Fixierung nicht wiederum Kräfte eingeleitet werden, z. B. durch Verschiebung des Periskop-Tubus gegenüber der mechanischen Abstützung sind zwischen Lager 50 und jeweiliger Gelenkeinrichtung 31a und 31b jeweils eine Längenausgleichseinrichtung 30a und 30b vorgesehen. Diese doppelte Längenausgleichseinrichtung 30a und 30b ist beispielsweise derart ausgebildet, dass ein Außentubus 60 mit dem Lager starr verbunden ist und im jeweiligen Tubusendbereich ein Innentubus 61a und 61b ein- und ausgeschoben werden kann. Die Lagerung ist bevorzugt im Bereich einer Zwischenbildebene angeordnet. Diese Zwischenbildebene kann durch ein Kepler-Teleskop erzeugt werden.
Die beiden Linsen 32a und 32b bewirken einen parallelen Strahlengang im Bereich der ersten Längenausgleichseinrichtung 30a. Die beiden Linsen 32c und 32d bewirken einen parallelen Strahlengang im Bereich der zweiten Längenausgleichseinrichtung 30b. Zwischen der ersten und zweiten Längenausgleichseinrichtung 30a und 30b ist der Tubus des Okulararms starr gelagert.
Für die Erfindung, insbesondere nach den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 gilt, dass in der optischen Übertragungsstrecke mehrere Zwischenbildebenen vorgesehen sein können, um eine saubere Pupillenabbildung und geringen Beschnitt zu erhalten. Es können beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Kegler-Teleskope vorgesehen sein. Insbesondere kann eine gerade Anzahl an Kegler-Teleskopen in der optischen Übertragungstrecke vorgesehen sein, da sich danach ein aufrechtes Bild ergibt.
Bezugszeichenliste

1: Periskop-Grundgerät
2: Okularbox, Einblickbaugruppe
3: optische Übertragungsstrecke
4: starres Rohr, Periskop-Tubus
5: oberer Öffnungsbereich des Periskop-Grundgerätes
6: unterer Öffnungsbereich des Periskop-Grundgerätes
7: erstes optisches Umlenkelement, Elevationsspiegel
8: zweites optisches Umlenkelement, Umlenkprisma
9: rotierbarer Kopf
10: Lichtstrahlen
11: Okularlinse
12: Betrachter
13: Kamera, hier CCD-Kamera
14: Strahlteiler
15: Monitor
16: Ausblickfenster
17: Okulararm
20: Kegler-Teleskop
21: einschwenkbares Galilei-Teleskop, Vergrößerungswechsler
22: Bildaufrichtungseinrichtung
30: Längenausgleichseinrichtung
30a: erste Längenausgleichseinrichtung
30b: zweite Längenausgleichseinrichtung
31: zweiachsige Gelenkeinrichtung
31a: zweiachsige Gelenkeinrichtung
31b: zweiachsige Gelenkeinrichtung
32a: kollimierendes Optikelement
32b: kollimierendes Optikelement
32c: kollimierendes Optikelement
32d: kollimierendes Optikelement
50: Lager
60: Außentubus
61: Innentubus
61a: Innentubus
61b: Innentubus
70: Schwenkachse
A: optische Achse
Z: Zwischenbildebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1467237 A1 [0004]
- EP 0123628 B [0005]
- DE 10323331 A1 [0009]
- DE 102006037304 A1 [0012]

Claims

Direktsichtperiskop umfassend ein Periskop-Grundgerät (1) mit drehbaren Ausblickkopf (9), eine Okularbox (2) und eine optische Übertragungsstrecke (3), die in einem tubusförmigen Gehäuse angeordnet ist und zusammen mit diesem einen Okulararm bildet, wobei das Periskop-Grundgerät (1) und die Okularbox (2) über den Okulararm (17) zur direkten optischen Übertragung eines Szenenbildes an die Okularbox (2) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Okulararm (17) mittels mindestens einer zweiachsigen Gelenkeinrichtung (31) und mindestens einer axialen Längenausgleichseinrichtung (30) gelenkig und in der Länge variabel ausgebildet ist, wobei der Drehpunkt der jeweiligen Gelenkeinrichtung (31) im Fokuspunkt eines Zwischenbildes angeordnet ist und der jeweilige axiale Längenausgleich im parallelen Strahlengang erfolgt.
Direktsichtperiskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiachsige Gelenkeinrichtung (31) als Kugelgelenk ausgebildet ist.
Direktsichtperiskop nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Gelenkeinrichtung (31) oder genau zwei Gelenkeinrichtungen (31a, 31b) oder mehr als zwei Gelenkeinrichtungen vorgesehen sind.
Direktsichtperiskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Längenausgleichseinrichtung (32) einen Außentubus (60) und einen Innentubus (61) umfasst, wobei der Innentubus (61) derart teleskopartig in dem Außentubus (60) angeordnet ist, dass die beiden Tubusse (60, 61) auf ihrer gemeinsamen Längsachse zueinander und voneinander weg bewegt werden können, wobei in dem Innentubus (61) eine erste Linseneinrichtung (32a) und in dem Außentubus (60) eine zweite Linseneinrichtung (32b) befestigt ist zur Erzeugung eines parallelen Strahlengangs zwischen den beiden Linseneinrichtungen (32a, 32b).
Direktsichtperiskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei axiale Längenausgleichseinrichtungen (30) vorgesehen sind, wobei diese einen gemeinsamen Außentubus (60) umfassen, in dessen jeweiligem Ende jeweils ein Innentubus (61) teleskopartig angeordnet ist und die beiden Innentubusse (61) relativ zum Außentubus zueinander und voneinander weg bewegt werden können, wobei in dem jeweiligen Innentubus (61) erste Linseneinrichtungen (32a, 32d) in dem Außentubus (60) zweite Linseneinrichtungen (32b, 32c) befestigt sind, zur Erzeugung jeweils eines parallelen Strahlengangs im Bereich der jeweiligen Längenausgleichseinrichtung (30).
Direktsichtperiskop nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden axialen Längenausgleichseinrichtungen (30) zwischen zwei Gelenkeinrichtungen (31a, 31b) angeordnet sind.
Direktsichtperiskop nach Anspruch einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweilige Linseneinrichtung (32a bis d) zumindest eine kollimierende Linse umfasst.
Direktsichtperiskop nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen von Innentubus (61) und Außentubus (60) mit der optischen Achse A in der Längenausgleicheinrichtung (30) zusammenfallen.
Direktsichtperiskop nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden axialen Längenausgleichseinrichtungen (30a, 30b) zwischen zwei Gelenkeinrichtungen (31a, 31b) angeordnet sind und der gemeinsame Außentubus (60), insbesondere im Bereich einer Zwischenbildebene (Z), starr gelagert, ist.
Direktsichtperiskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine Längenausgleichseinrichtung (30) oder genau zwei Längenausgleichseinrichtungen (30a, 30b) oder mehr als zwei Längenausgleichseinrichtungen vorgesehen sind.
Direktsichtperiskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Periskop-Grundgerät (1) und Okularbox (2) starr gelagert sind.
Direktsichtperiskop nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Übertragungsstrecke (3) mindestens ein optisches Umlenkelement zur Umlenkung des Strahlengangs (10) umfasst zur Höhen- und/oder Seitenversetzung von Teilen der optischen Übertragungsstrecke.
Landfahrzeug, insbesondere Panzer, mit einem Direktsichtperiskop nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der drehbare Kopf (9) außerhalb des Landfahrzeuges zum Rundblicken angeordnet ist und die Okularbox (2) innerhalb des Landfahrzeuges angeordnet ist, wobei die Okularbox (2) und das Periskop-Grundgerät starr am Landfahrzeug befestigt sind.
Landfahrzeug nach Anspruch 13 wobei bei der gemeinsame Außentubus (60) starr am Landfahrzeug befestigt ist.