DE1548371A1 - Rundblickfernrohr mit Bildstabilisierung fuer Fahrzeuge - Google Patents

Description

• Rundblickfernrohr mit Bildstabilisierung für Fahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Rundblickfernrohr mit Bildstabilisierung für Fahrzeuge, z.B. Land-, Wasser-, Luft- und Raumfahrzeuge, das mit einem in einem drehbaren Ausblickcopf gelagerten Kippspiegel versehen ist.
• Bei den gebräuchlichen, in Fahrzeugen fest eingebauten Rundblickfernrohren oder Periskopen macht es sich störend bemerkbar, daß bei regellosen Drehbewegungen des Fahrzeugs, wie sie durch Bodenunebenheiten, Wasserwellen, Luftbewegungen oder dergleichen hervorgerufen werden, das Bild der Außenwelt im Blickfeld des Beobachters stark schwankt, Diese Schwankungen des Bildes relativ zur Bildfeldumgrenzung sind um so ausgeprägter, je weiter die zu beobachtenden Gegenstände vom Fahrzeug entfernt sind, und je stärker die gewählte optische Vergrößerung ist, Es wurde bereits versucht, diese Schwierigkeiten auf Schiffen dadurch zu überwinden, daß das Fernrohr und der Beobachter auf einer größeren stabilisierten Plattform untergebracht wurden, die ihrerseits von einer zentralen Kreiselanlage gesteuert wurde. Auf diese Weise wurde die Plattform im wesentlichen raumfest gehalten und den Drehbewegungen des Schiffes weitgehend entzogen.
• Diese Vorkehrungen sind jedoch wegen ihres erheblichen Platzbedarfes nur in den seltensten Fällen durchführbar. In der Regel sind die Raumverhältnisse in Land-, Luft-, Raum- und kleineren Wasserfahrzeugen sehr beengt, so daß sich die Anwendung des oben geschilderten Prinzips zur Bildstabilisierung von selbst verbietet.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein Rundblickfernrohr der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Hilfe ein stabilisiertes Bild unter geringstem Raumbedarf erzeugt werden kann.
• Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Ausblickkopf eine mittels Kreisel um mindestens zwei zueinander senkrechte Achsen stabilisierte Plattform vorgesehen ist, deren eine Achse mit der Drehachse des Ausblickkopfes identisch ist und deren zweite Achse parallel zur Kippachse des Spiegels angeordnet ist und daß Plattform und Kippspiegel im Verhältnis 2:1 gleichsinnig kippbar sind.
• Dadurch wird eine enge bauliche Verbindung der stabilisierten Plattform mit den optischen Bauelementen des Rundblickfernrohrs erreicht, Durch die erfindungsgemäße Ausbildung entspricht der Platzbedarf eines Rundblickfernrohrs mit Bildstabilisierung praktisch dem eines herkömmlichen Periskops mit den gleichen optischen Eigenschaften.
• Gemäß der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß auf der Plattform zwei Kreisel angeordnet sind und daß die Meßachse des einen Kreisels parallel zur zweiten Achse der Plättform und die des anderen Kreisels in der Ausgangslage parallel zu der Drehachse des Ausblickkopfes angeordnet ist.
• Diese Ausbildung des erfindungsgemäßen Rundblickfernrohrs erbringt den Vorteil, daß Wendekreisel handelsüblicher Bauart verwendet werden können. Solche handelsüblichen Kreisel haben besonders kleine Abmessungen und sind mit ihren kochempfindlichen Teilen hermetisch abgeschlossen, so daß ein besonders einfacher Zusammenbau mit den optischen Bauteilen des erfindungsgemäßen Rundblickfernrohrs möglich ist.
• In weiterer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung ist vorgesehen, daß auf der Plattform noch ein weiterer Kreisel zur Messung der Fahrzeugdrehungen um die äußere optische Achse des Rundblickfernrohrs angeordnet ist, dessen Meßachse parallel zur äußeren optischen Achse verläuft. Dieser wei-, tere Kreisel wirkt nach einem anderen Erfindungsmerkmal über einen Verstärkerkanal auf einen Stellmotor, der seinerseits die Drehbewegung eines Wendeprismas zum Zwecke der Bildaufrichtung beeinflußt.
• Schließlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, daß zur willkürlichen Beeinflussung der räumlichen Lage der äußeren optischen Achse zwei Steuerkreise vorgesehen sind, die einen gemeinsamen Handsteuerhebel aufweisen, durch dessen Bewegung Steuerbefehle auf die die Lage des Kippspiegels beeinflussenden Stellmotoren übertragbar sind. Dadurch wird der Beobachter am Rundblickfernrohr in die Lage versetzt, einen relativ zu ihm bewegten Gegenstand laufend zu verfolgen.
• Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie an Hand der schematischen Zeichnung.
• Mit 1 ist ein Ausblickkopf bezeichnet, der auf einem fahrzeugfesten Unterteil 2 drehbar gelagert ist. Zwischen den Lgprböcken 3 und 4, die im Ausblickkopf 1 befestigt sind, ist einerseits ein Kippspiegel 5 und andererseits eine Plattform 6 kippbar gelagert. Die Kippachse 7 des Kippspiegels 5 und eine Drehachse 8 der Plattform 6 sind parallel zueinander und rechtwinklig zur Drehachse 9 des Ausblickkopfes 1 angeordnet.
• Der Kippspiegel 5 und die Plattform 6 sind über ein aus den Zahnrädern 10, 11 und 12 bestehendes Getriebe zwangsläufig derart miteinander verbunden, daß sie sich gleichsinnig miteinander bewegen. Außerdem sind die Zähnezahlen der Zahnräder 10 und 12 so gewählt, daß der Kippspiegel 5 nur die i Hälfte der Winkelbewegungen der Plattform 6 relativ zum Ausblickkopf ausführt.
• Auf der Plattform 6 sind drei Kreisel 13, 14 und 15 angeordnet. Vorzugsweise werden als Kreisel 13, 14 und 15 Wendekreisel mit oder ohne Integrationseinrichtung verwendet Solche Kreisel sind in hermetisch abgeschlossener Form handelsüblich, wodurch sich ein vergleichsweise einfacher Zusammenbau mit den sonstigen Hauelementen des Rundblickfern= rohrs ohne Rücksicht auf die besonders empfindlichen Hauteile des Kreisels durchführen läßt.
• Die Meßachse 16 des Kreisels 13 verläuft in der Ausgangslage parallel zur Drehachse 9 des Ausblickkopfes 1. Die Meßachse 17 des Kreisels 14 ist parallel zur Drehachse 8 der Plattform 6 und somit auch parallel zur Kippachse 7 des Kippspiegels 5 angeordnet. Die Meßachse 18 des dritten Kreisels 15 verläuft schließlich parallel zu der äußeren optischen Achse 19 des Rundblickfernrohrs.@ Im festen Unterteil 2 des Rundblickfernrohrs ist ein Stellmotor 20 mit Getriebe 21 eingebaut, welches in einen am drehbaren Ausblickkopf 1 angeordneten Zahnkranz 22 eingreift, wodurch ein elektromotorischer Antrieb des Ausblickkopfes 1 ermöglicht wird. Außerdem ist am Lagerbock 4 ein weiterer Stellmotor 23 mit Getriebe 24 zur Verstellung der Plattform 6 über die Drehachse 8 angebracht. Darüberhinaus ist im festen Unterteil 2 ein dritter Stellmotor 25 mit Getriebe 26 zur Verstellung eines Wendeprismas 27 angeordnet.
• Die Kreisel 13 und 14 sind über die Verstärker 28 bzw. 29, die die erforderlichen Regelnetzwerke enthalten, mit den Stellmotoren 20 bzw. 23 zu je einem geschlossenen Regelkreis verbunden. Zu diesem Zweck stehen die Punkte 32 und 33 elektrisch in Verbindung. Bei Drehbewegungen der Plattform 6 um die Drehachse 9 und/oder die Drehachse 8 erzeugen die Kreisel Steuersignale, die ihrerseits über die Verstärker 28 bzw. 29 die Stellmotoren 20 bzw. 23 zu solchen Verstellbewegungen veranlassen, daß die Plattform 6 das Bestreben hat, bei beliebigen Drehbewegungen-des Fahrzeugs im wesentlichen raumfest zu bleiben.
• Bei Drehbewegungen des Fahrzeugs um die äußere optische Achse 19 erzeugt der Kreisel 15 Signale, die über einen Verstärker 30 mit Regelnetzwerk dem Stellmotor 25 zugeführt werden. Diese Steuerkette ist so abgestimmt, daß das Wendeprisma 27 sich jeweils um die Hälfte des Winkels dreht, um den sich das Fahrzeug um die äußere optische Achse 19 gedreht hat. Dadurch wird erreicht, daß das Bild im Blickfeld des Beobachters keine Drehungen um die Bildmitte ausführt. Um dem Beobachter die Möglichkeit zu geben, einen beweglichen Gegenstand mit der äußeren optischen Achse 19 des Rundblickfernrohrs zu verfolgen, ist weiterhin ein Handsteuerhebel 31 zur Erzeugung von willkürlichen elektrischen Signalen vorgesehen. Diese Signale wirken über die Verstärker 28 und 29 auf die beiden Stellmotoren 20 und 23 in der Weise, daß der Beobachter eine Drehbewegung. des Ausblickkopfes 1 um seine Drehachse 9 sowie eine Drehbewegung der Plattform 6 um ihre Drehachse 8 mit beliebiger Geschwindigkeit und Drehrichtung willkürlich hervorrufen kann, ohne daß dadurch die Stabilisierungsfunktion der Kreisel gestört wird.
• Vorzugsweise ist der Griff des Handsteuerhebels 31 um zwei zueinander senkrechter Drehachsen schwenkbar gelagert. Jeder dieser Drehachsen ist ein Ferngeber zugeordnet, mit dessen Hilfe willkürliche elektrische Signale als übergeordnete Führungsgrößen in die Regelkreise der Bildstabilisierung eingeführt werden können.
• Bei der Ausbildung der Plattform 6 des erfindungsgemäßen Rundblickfernrohrs sind mehrere Varianten möglich. Werden zur Stabilisierung der Plattform 6 z.B. Wendekreisel ohne Integrationseinrichtung benutzt, so müssen sinngemäß in den ,Verstärkern 28 bzw. 29 im Zuge der Regelnetzwerke elektrische Schaltkreise mit integrierender Wirkung vorgesehen werden, damit Signale entstehen, die der Winkelabweichung proportional sind. Dies ist jedoch nicht erforderlich, wenn Wendekreisel mit eingebauter hydraulischer Integrationseinrichtung verwendet werden. Es verseht, sich von selbst, daß anstelle der beiden Wendekreisel. 13 und 14 ein Lagenkreisel verwendet werden kann, dessen Meßachsen parallel zur Drehachse 9 des AUsblickkopfeS 1 bzw. parallel. zur Kippachse "r des Eihpspiegels 5 angeordnet werden.
• Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß durch die Erfindung die Möglichkeit geschaffen ist, die Lage des Fahrzeugs relativ zur raumfest stabilisierten Plattform 1)eziif;-lich der beiden Achsen 7 und 9 zu messen und als Steuergrüße für Nachführeinrichtungen zü benutzen.

Claims (9)

1. Patentansprüche 1, Für Fahrzeuge bestimmtes Rundblickfernrohr mit Bildstabilisierung, das mit einem in einem drehbaren Ausblickkopf gelagerten Kippspiegel versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Ausblickkopf eine mittels Kreisel um mindestens zwei zueinander senkrechte Achsen stabilisierte Plattform vorgesehen ist, deren eine Achse mit der Drehachse des Ausblickkopfes identisch ist und deren zweite Achse parallel zur Kippachse des Spiegels angeordnet ist und daß die Plattform und der Kippspiegel im Verhältnis-2:1 gleichsinnig zueinander kippbar sind.
2. 2. Rundblickfernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB Plattform und Kippspiegel mit ihren parallelen Achsen in gemeinsamen Lagerböcken gelagert sind, die ihrerseits fest im Ausblickkopf angeordnet sind.
3. 3. Rundblickfernrohr nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daB Plattform und Kippspiegel über ein Getriebe zwangsläufig miteinander verbunden sind.
4. 4. Rundblickfernrohr nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Plattform zwei Kreisel vorgesehen sind und daß die Meßachse des einen Kreisels parallel zur zweiten Achse der Plattform und die des anderen in der Ausgangslage parallel zur Drehachse des Ausblickkopfes angeordnet ist.
5. 5. Rundblickfernrohr nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kreisel über einen Verstärkerkanal und ein Regelnetzwerk mit je einem Stellmotor verbunden ist und daß einer der Stellmotoren über ein Getriebe auf die Drehbewegung des Ausblickkopfes um dessen fahrzeugfeste Drehachs e, und der zweite Stellmotor auf die Drehbewegung der Plattform um die Plattformkippachse einwirkt.
6. 6. Rundblickfernrohr nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Plattform noch ein weiterer Kreisel zur Messung der Fahrzeugdrehungen um die äußere optische Achse des Rundblickfernrohrs vorgesehen ist, dessen Meßachse parallel zur äußeren optischen Achse angeordnet ist.
7. 7. Rundblickfernrohr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Kreisel über einen Verstärkerkanal auf einen Stellmotor einwirkt, der seinerseits die Drehbewegung eines im Strahlengang des Rundblickfernrohrs angeordneten Wendeprismas zum Zwecke der Bildaufrichtung beeinflußt. B.
8. Rundblickfernrohr nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß zur willkürlichen Beeinflussung der räumlichen Lage der äußeren optischen Achse zwei Steuerkreise vorgesehen sind, die einen gemeinsamen Handsteuer-hebel aufweisen,durch dessen Bewegung Steuerbefehle auf die die Lage des Kippspiegels beeinflussenden Stellmotoren übertragbar sind.
9. 9. Rundblickfernrohr nach Anspruch ß, dadurch gekennzeichnet, daß der Iiandsteuerhebel uni zwei zu einander senkrechte Drehachsen schwenkbar gelagert ist und daß jeder dieser Drehachsen ein Ferngeber zugeordnet ist, mit dessen Hilfe willkürliche Signale als übergeordnete Führungsgrößen in die Regelkreise der Bildstabilisierung einfuhrbar sind.