DE1547477B1

DE1547477B1 - Tilt-insensitive panoramic periscope

Info

Publication number: DE1547477B1
Application number: DE19671547477
Authority: DE
Inventors: Werner Dr-Ing Walter
Original assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Current assignee: Carl Zeiss SMT GmbH
Priority date: 1967-03-11
Filing date: 1967-03-11
Publication date: 1970-03-12

Description

Die Erfindung betrifft ein Rundblickperiskop mit einem mi »vertikalen« Strahlengang vorgesehenen, um die Fernrohrachse mit dem halben azimutalen Blickwinkel gedrehten Aufrichteprisma. Derartige Periskope haben die Eigenschaft, daß bei Neigungen der das Aufrichteprisma enthaltenden »vertikalen« Achse des Femrohres quer zur Einblickrichtung ein Bildsturz eintritt, wenn der- azimutale Blickwinkel von 00 (Blick nach vorn) abweicht. Dieser Bildsturz nimmt bei einer Ausblickrichtung von 180' gegenüber der Blickrichtung nach vorn ein Maximum an. Der Maximalwert ist gleich dem doppelten Neigungswinkel der Fernrohrachse gegenüber der wirklichen Vertikalen.The invention relates to a panoramic periscope with a "vertical" beam path provided with an erecting prism rotated about the telescope axis with half the azimuthal viewing angle. Such periscopes have the property that, when the "vertical" axis of the telescope tube containing the erecting prism is inclined, the image falls transversely to the viewing direction if the azimuthal angle of view deviates from 00 (forward view). With a viewing direction of 180 ' compared to the viewing direction to the front, this image camber assumes a maximum. The maximum value is equal to twice the inclination angle of the telescope axis compared to the real vertical.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Bildsturz zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird das Aufrichteprisma, das ebenso wie das Umlenkprisma um die beiden gemeinsaine Fernrohrachse drehbar angeordnet ist, mit einem Ausgleichsgetriebe gekuppelt, welches in Ab- hängigkeit von solchen Querneigungen der Fernrohrachse einerseits und der azimutalen Blickrichtung andererseits betätigt wird, Die ausgleichende Drehung des Aufrichteprismas kann mittels einer unmittelbar auf das Ausgleichsgetriebe wirkenden Drehkurbel von Hand bewirkt werden. Das Ausgleichsgetriebe kann ein mechanisches Getriebe in Art eines Planetengetriebes sein, es kann aber auch an Stelle eines mechanischen Ausgleichsgetriebes ein optisches Anwendung finden. Ein solches besteht aus einem zusätzlich zum konventionellen Aufrichteprisma im Strahlengang vorgesehenen weiteren Aufrichteprisma, das, unter der Einwirkung einer Steuerkurve gedreht, selbst als Differential wirkt. Die Steuerkurve muß die Funktion des Bildsturzes in Abhängigkeit und azimutaler Blickrichtung reproduzieren.The present invention is based on the object of avoiding this image collapse. According to the invention the Aufrichteprisma, which, like the deflecting prism around the two gemeinsaine telescope axis rotatably coupled with a differential gear, which is dependence on the other hand is operated in the absence of such transverse inclinations of the telescope axis on the one hand and the azimuthal direction of view, the balancing rotation of the Aufrichteprismas can by means of a crank acting directly on the differential gear can be effected by hand. The differential gear can be a mechanical gear in the manner of a planetary gear, but it can also be used optically instead of a mechanical differential gear. Such a system consists of a further erecting prism provided in the beam path in addition to the conventional erecting prism, which, rotated under the action of a control cam, itself acts as a differential. The control curve must reproduce the function of the image camber in relation to the azimuthal direction of view.

Da aus Gründen der starren Verbindung des Periskops mit einem Fahrzeug nur eine quer zur Fahrtrichtung liegende Neigungsebene für die Fernrohrachse für den Bildsturz verantwortlich ist, läßt sich in Weiterbildung der Erfindung die Kompensation desselben weitgehend automatisieren. Zu diesem .Zweck ist mit dem Ausgleichsgetriebe ein in oder parallel zu der Neigungsebene der Fernrohrachse drehbar gelagerter Trägheitskörper, also ein Schwerependel oder ein Kreisel, gekuppelt.Because of the rigid connection of the periscope to a vehicle only one inclination plane lying transversely to the direction of travel for the telescope axis for the image fall is responsible, the compensation can be in a development of the invention automate the same to a large extent. For this .Zweck is with the differential gear an inertial body rotatably mounted in or parallel to the inclination plane of the telescope axis, So a gravity pendulum or a top, coupled.

Zu einem exakten Ausgleich gelangt man wiederum, wenn man dem Ausgleichsgetriebe einen die Funktion des auszugleichenden Bildstarzes in Abhängigkeit von der Achsneigung wiedergebenden Steuerkörper vorschaltet, welcher nach der azimutalen Blickrichtung gedreht wird.In turn, you can achieve an exact balance if you use the differential gear one is the function of the tarnish to be compensated depending on the axis inclination upstream reproducing control body, which according to the azimuthal viewing direction is rotated.

Im folgenden sei die Erfindung an Hand der zugehörenden Figuren näher erläutert: In den F i g. 1 bis 5 wird schematisch gezeigt, welche Wirkung bei einer Querneigung der vertikalen Fernrohrachse in den um 180" voneinander differierenden Ausblickrichtungen nach vorn und nach hinten eintreten; F i g. 6 veranschaulicht in halbschematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Rundblickperiskops mit mechanischem Ausgleichsgetriebe und Schwerependel; F i g. 7 zeigt in ebenfalls halbschematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Rundblickperiskopes mit optischem Ausgleichsgetriebe und Schwerependel. Das in den F i g. 1 bis 5 schematisch dargestellte Rundblickperiskop setzt sich grundsätzlich zusammen aus einem Okular 1, einem den Strahlengang knickenden Dachkantprisma 2, einem Objektiv 3, einem um die vertikale Fernrohrachse A-A mit dem halben Azimutwinkel drehenden Aufrichteprisma 4 und einem um die vertikale Fernrohrachse A-A mit dem vollen azimutalen Blickwinkel drehenden Umlenkprisma 5. Bei den Darstellungen in F i g. 1 und 3 liegt die Ausblickrichtung, sei es nach vorn (01') oder sei es nach hinten (1801), in der Zeichenebene, während bei den um 901 gedrehten Darstellungen nach F ig. 2, 4 und 5, die Ausblickrichtungen senkrecht zur Zeichenebene anzunehmen sind. Jeder Figur ist die schematische Darstellung einer Uhr als Zielobjekt beigefügt, welche die Zeit »3 Uhr« anzeigt.The invention is explained in more detail below with reference to the associated figures: In FIGS. 1 to 5 is schematically shown the effect occur at a transverse inclination of the vertical telescope axis in the 180 from each other differing view directions "forward and backward; F i g 6 shows an embodiment illustrated in semi-schematic representation of a Rundblickperiskops with a mechanical differential gear and severity pendulum;. F i g. 7 likewise shows in semi-schematic representation of an embodiment of a Rundblickperiskopes with optical differential gear and gravity pendulum. the g in the F i. 1 to 5 shown schematically Rundblickperiskop in consists of an eyepiece 1, a the beam path buckling roof prism 2, a lens 3, a about the vertical telescope axis AA rotating with half the azimuth angle Aufrichteprisma 4 and a about the vertical telescope axis AA rotating with the full azimuthal angle deviating prism 5. in the illustrations in F i g. 1 and 3 is the view direction, either by prior n (01 ') or be it to the rear (1801), in the plane of the drawing, while the representations rotated by 901 according to Fig. 2, 4 and 5, the outlook directions are to be assumed perpendicular to the plane of the drawing. Each figure is accompanied by a schematic representation of a clock as the target object, which shows the time "3 o'clock".

Bei der Ausblickrichtung nach vom (0') tritt, wie aus den F i g. 1 und 2 ersichtlich, auch bei einer Querneigung des Fernrohres kein Bildsturz ein.When looking towards from (0 ') , as shown in FIGS. 1 and 2, even when the telescope is tilted, the image does not fall.

Auch bei einer Blickrichtung nach hinten (1800) tritt so lange ein Bildsturz nicht ein, wie die Fernrohrachse A-A keiner Querneigung unterworfen wird. Das veranschaulicht F i g. 3. Even when looking towards the rear (1800) , the image does not fall as long as the telescope axis AA is not subjected to any transverse inclination. This is illustrated by FIG. 3.

Ein - maximaler - Bildsturz tritt jedoch ein, wenn gemäß F i g. 4 bei einer Blickrichtung nach hinten (180') eine Querneigung der Achse A-A besteht. Im dargestellten Beispiel beträgt die Achsneigung gegenüber der Vertikalen 30'; der aus dem zu F i g. 4 gehörenden Uhrenbild ersichtliche Bildsturz hat den doppelten Winkelwert, also 60". A - maximum - image fall occurs, however, if according to FIG . 4 when looking towards the rear (180 ') there is a transverse inclination of the axis AA. In the example shown, the axis inclination relative to the vertical is 30 '; from the to F i g. 4 belonging clock picture, which can be seen from the top, has twice the angle value, i.e. 60 ".

F i g. 5 veranschaulicht die Wirkungsweise der Erfinduna: Durch ein hier nicht dargestelltes Ausgleichsgetriebe wurde das Aufrichteprisma 4 gegenüber dem Umlenkprisma 5 um einen Winkel verdreht, der in funktioneller Beziehung zu dem Neigungswinkel der Fernrohrachse A -A und dem azimutalen Blickwinkel steht. Das zugehörende Uhrenbild zeigt wieder mit der vertikalen Richtung des großen und der horizontalen des kleinen Zeigers die normale Winkellage des Bildes.F i g. 5 illustrates the mode of operation of the invention: by means of a differential gear, not shown here, the erecting prism 4 was rotated with respect to the deflecting prism 5 by an angle which is functionally related to the inclination angle of the telescope axis A-A and the azimuthal viewing angle. The corresponding clock picture again shows the normal angular position of the picture with the vertical direction of the large and the horizontal direction of the small hand.

Bei der halbschematischen Darstellung einer Einrichtung (F i g. 6) nach der Erfindung mit einem mechanischen Ausgleichsgetriebe ist wieder das Fernrohrokular mit 1, das strahlenknickende Dachkantprisma mit 2, das Objektiv mit 3, das Aufrichteprisma mit 4 und das Umlenkprisma mit 5 bezeichnet. Die beiden Prismen 4 und 5 gemeinsame Drehachse ist die normalerweise vertikal stehende Fernrohrachse A-A. Die beiden Prismen 4 und 5 sind durch ein Getriebe miteinander gekuppelt, welches durch Zahnräder 7, 8 und 9 sowie 10, 11 und 12 sowie ein Differentialgetriebe 13 gebildet wird. Auf dieses Differentialgetriebe kann entweder über eine Handkurbel 14 oder ein Schwerependel 16 eingewirkt werden, welches ebenso wie die Fernrohrachse A-A in einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Ebene schwenkbar ist.In the semi-schematic representation of a device (Fig . 6) according to the invention with a mechanical differential gear, the telescope eyepiece is again denoted by 1, the beam-bending roof prism with 2, the lens with 3, the erecting prism with 4 and the deflecting prism with 5 . The axis of rotation common to both prisms 4 and 5 is the telescope axis AA, which is normally vertical. The two prisms 4 and 5 are coupled to one another by a gear which is formed by gears 7, 8 and 9 as well as 10, 11 and 12 and a differential gear 13 . This differential gear can be acted on either via a hand crank 14 or a gravity pendulum 16 which, like the telescope axis AA, can be pivoted in a plane perpendicular to the plane of the drawing.

Dem Differentialgetriebe 13 ist ein Steuerkurvenkörper 15 vorgeschaltet, welcher die Form eines um eine senkrechte Achse synchron mit dem Ausblickprisma umlaufenden Rofationskörpers besitzt. Die Querschnittsfigur des Steuerkörpers 15 gibt die Funktion des Bildsturzes in Abhängigkeit von der azimutalen Blickrichtung wieder, während die Rotationsfläche durch eine Kurvenschar gebildet wird, durch welche die Funktion des Bildsturzes in Abhängigkeit vom Querneigungswinkel der Achse A-A wiedergegeben wird.The differential gear 13 is preceded by a control cam body 15 , which has the shape of a rotation body rotating around a vertical axis synchronously with the view prism. The cross-sectional figure of the control body 15 reproduces the function of the image camber as a function of the azimuthal viewing direction, while the surface of rotation is formed by a family of curves through which the function of the image camber is reproduced as a function of the bank angle of the axis AA.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Bei einer Bewegung der Fernrohrachse A-A in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene behält das Schwerependel 16 seine Lage im Raum bei. Durch die Relativdrehung des Pendels gegenüber der Fernrohrachse wird ein mit dem Schwerependel starr verbundenes Kegelrad 17 in Umdrehung versetzt. Dasselbe erteilt über ein Kegelrad 18 einer Schneckenwelle 19 eine Drehung, welche eine Aufwärts- oder Abwärtsbewegung einer mit einem Innengewinde versehenen Muffe 20 zur Folge hat. Mit der Muffe 20 ist ein Fühlhebel 21 gekuppelt, der federnd dem Steuerkörper 15 anliegt. Die dargestellte Lage der Muffe und des Fühlhebels ist eine der senkrechten Normallage der Achse A-A entsprechende Mittellage. Je nach ihrer Neigung quer zur Blickrichtung wandert unter dem Einfluß des Schwerependels 16 der Stift des Fühlhebels 21 auf dem Steuerkörper 15 nach oben oder nach unten. Der Fühlhebel 21 ist über eine weitere Muffe 22 und einer Rundschiene 23 (vgl. F i g. 6) derart verbunden, daß sie auf dieser in Richtung parallel zur Schneckenwelle 19 in Achsrichtung frei gleiten kann.The mode of operation of the device is as follows: When the telescope axis AA moves in a plane perpendicular to the plane of the drawing, the gravity pendulum 16 maintains its position in space. Due to the relative rotation of the pendulum with respect to the telescope axis, a bevel gear 17 rigidly connected to the gravity pendulum is set in rotation. The same gives a rotation via a bevel gear 18 to a worm shaft 19 , which results in an upward or downward movement of a sleeve 20 provided with an internal thread. A sensing lever 21 is coupled to the sleeve 20 and rests resiliently against the control body 15 . The position of the sleeve and the feeler lever shown is a central position corresponding to the normal vertical position of the axis AA. Depending on its inclination transversely to the direction of view, the pin of the sensing lever 21 moves up or down on the control body 15 under the influence of the gravity pendulum 16. The feeler lever 21 is connected via a further sleeve 22 and a round rail 23 (see FIG. 6) in such a way that it can slide freely on this in the direction parallel to the worm shaft 19 in the axial direction.

Wird nun durch das Handrad 14 das Umlenk- oder Ausblickprisma 5 über die Zahnräder 9, 8, 7 im Azimut verdreht, so wird über Zahnräder 24, 25, 26 sowie das Ausgleichsgetriebe 13 auch das Aufrichteprisma 4 verdreht, und zwar um einen Betrag, welcher aus der Drehbewegung des Fühlhebels 21 beim Ab- tasten des um den Azimutwinkel in Drehung versetzten Steuerkörpers 15 und dem halben Azimutwinkel resultiert. Diese Bewegung wird über die Muffe 22 in eine Drehbewegung der Rundscheibe 23 umgesetzt. durch welche über Zahnräder 27 und 28 auf das Ausgleichsgetriebe 13 eingewirkt wird.If the deflecting or viewing prism 5 is now rotated in azimuth by the handwheel 14 via the gears 9, 8, 7 , the erecting prism 4 is also rotated via gears 24, 25, 26 and the differential gear 13, by an amount which from the rotary motion of the sensing lever 21 in the DOWN button of the offset to the azimuth angle in rotation control member 15 and half the azimuth angle results. This movement is converted into a rotary movement of the circular disk 23 via the sleeve 22. through which the differential gear 13 is acted upon via gears 27 and 28.

In F i g. 8 ist ein Ausführungsbeispiel für ein optisches Differential dargestellt, welches an Stelle des mechanischen Ausgleichsgetriebes gemäß F i g. 7 eingesetzt werden kann.In Fig. 8 shows an exemplary embodiment for an optical differential which, instead of the mechanical differential gear according to FIG. 7 can be used.

Es enthält außer dem notwendigen Aufrichteprisma 4 zusätzlich ein weiteres Aufrichteprisma 29, welches in Abhängigkeit von der Neigung des Fernrohres und der Azimut-Blickrichtung gesteuert wird, und zwar von dem Handrad 14 über das Zahnradpaar 31/30- Die der F i g. 7 entsprechenden Bauelemente sind gleichlautend beziffert.It contains apart from necessary Aufrichteprisma 4 addition / 30- The Der f I g through the gear pair 31, another Aufrichteprisma 29, which is controlled sight azimuth depending on the inclination of the telescope and, from the handwheel fourteenth 7 corresponding components are numbered identically.

Claims

1. A Rundblickperiskop with a below view prism provided, rotated about the telescope axis with half the azimuthal angle Aufrichteprisma, d a d u rch g e k hen -zeichnet that this (4) as well as the deviating prism (5) around the telescope axis ( AA) rotatably arranged prism is coupled to a differential gear (13) which is actuated as a function of transverse inclinations of the telescope axis on the one hand and the azimuthal viewing direction on the other hand.

2. Rundblickperiskop according to claim 1 with a mechanical differential gear, characterized in 'that this (13) is a function of the to be compensated image fall is connected upstream as a function of the axial inclination again imaging in synchronism with the deflecting prism (5) a circumferential cam body (15), via which the erecting prism (4) is given a rotation resulting from half the azimuthal angle of view and the tap on the control cam. 3. Panoramic periscope according to claim 1, characterized by an optical differential gear consisting of a second erecting prism rotatably arranged around the telescope axis (AA) and an erecting prism coupled therewith, synchronously with the deflecting prism (5) revolving control cam, via which this prism one of the azimuthal viewing angle and rotation dependent on transverse inclinations of the telescope is issued. 4. Panoramic periscope according to claim 1, 2 and 3, characterized by an inertia body, such as gravity pendulum 16 or gyroscope, which is rotatably mounted in or parallel to the inclination plane of the telescope axis and acts on the differential gear.