DE1572768C3 - Infrarot-empfindliches Fernrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fernrohr für gleichzeitige Beobachtung mit IR und mit sichtbarem Licht, ausgestattet mit einem oszillierenden optischen System, das sowohl zur Abtastung des Gegenstandes im IR dient als auch zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes infolge Ablenkung der Strahlung, die von einer sichtbaren Lichtquelle ausgeht, deren Intensität von einem IR-Detektor gesteuert wird.

Es ist bekannt, elektrische Signale von einem infrarot-empfindlichen, einen Gegenstand z. B. eine Landschaft abtastenden. Detektor in ein sichtbares Bild umzuwandeln, aber es ist dabei schwierig, das Infrarotbild in bezug auf das sichtbare Bild auszurichten.

Aus der amerikanischen Patentschrift 29 58 802 sind bereits Geräte bekannt, durch weiche die von Infrarotdetektoren empfangene Information sichtbar gemacht werden kann. Dabei sind photoleitende Zellen in einer vertikalen Reihe angeordnet und das Infrarotbild wird mittels eines stillstehenden Hohlspiegels und eines um eine vertikale Achse schwingenden, flachen Spiegels in der durch die empfindlichen Flächen der Zellen gebildeten Ebene projeziert. Der Gegenstand wird in vertikaler Richtung durch die Zellenreihe und in horizontaler Richtung durch die Schwingungen des flachen Spiegels analysiert. Ein zweiter, mit dem ersteren verbundener Spiegel ermöglicht, in einem dem ersteren ähnlichen Optischen System, in dem die Detektoren durch Glühlampen ersetzt sind, das Infrarotbild in ein sichtbares Bild umzuwandeln. Jeder Detektor ist mit einer Lampe in entsprechender Lage in der Wiedergabevorrichtung verbunden und die vom Detektor empfangene Information wirkt sich auf die Lichtintensität der Lampe aus. Die Bildschärfe einer solchen Vorrichtung ist gering, da diese durch die Anzahl von Detektoren beschränkt ist. Es ist schwierig.

die Lage des Infrarotbildes genau in bezug auf den sichtbaren Gegenstand zu bestimmen.

Aus der britischen- Patentschrift 9 22 779 ist ein

anderes Gerät bekannt, in dem ein sphärischer Spiegel die vom Gegenstand stammende Infrarotstrahlung empfängt. Der im Brennpunkt des Spiegels angebrachte Detektor steht still und der Gegenstand wird durch die

-Schwingungen eines sphärischen Spiegels und eines flachen Spiegels längs senkrechter Linien abgetastet.

Das Sichtbarmachen der von den Detektoren empfangenen Information auf einem Fernsehschirm erfordert eine verwickelte elektronische Apparatur. Es scheint schwierig zu sein, eine genaue Bestimmung der Lage der die Infrarotstrahlung aussendenden Punkte des Gegen-Standes zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Infrarotfernrohr einfacher und leichter Konstruktion zu schaffen, bei dem die Lage des Infrarotbildes in bezug auf die Sichtrichtung genau zu bestimmen ist.

Das Infrarotfernrohr nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erstes reflektierendes Element so angeordnet ist, daß das virtuelle Bild der sichtbaren Lichtquelle am Ort des /Α-Detektors liegt und das Licht zum oszillierenden System zurückgestrahlt wird, und daß ein zweites reflektierendes Element vorgesehen ist, daß das vom oszillierenden System erzeugte sichtbare Bild dem direkt über ein Objektiv eines Hilfsfernrohrs erzeugten Bild überlagert.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß das Abtastsystem keine Präzision der Bewegungen erfordert, da diese für die genaue Überlagerung des direkt sichtbaren und des sichtbar gemachten Infrarotbildes unwesentlich sind.

Da die Überlagerung des Infrarotbildes und des Richtfernrohrbildes genau ist, wenn die Überlagerung für einen bestimmten Punkt des Sichtfeldes richtig ist, haben Verformungen der optischen Systeme keine Auswirkungen.

Das optische Infrarotabtastsystem kann aus einem in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen schwenkbaren Hohlspiegel bestehen.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt das Fernrohr in Frontansicht;

F i g. 2 zeigt einen Schnitt durch dieses Fernrohr;
F i g. 3 zeigt den Spiegelanalysiermechanismus.
Das Infrarotfernrohr (Fig. 2) besteht aus einem Gehäuse 13 mit einem Fenster 1, das für Wellenlängen im Bande von 2 bis 15 μ durchlässig ist. In dem Gehäuse ■ 13 ist ein Hohlspiegel 2, der hier sphärisch ist, angeordnet, und der auf einer Kardanvorrichtung 3 angebracht ist, deren Bewegungen durch einen aus einem Motor und Nocken bestehenden Antriebsmechanismus gesteuert werden. Fig.3 zeigt schematisch diesen Antriebsmechanismus, der aus einem Motor 21 besteht, der eine Zahnradübersetzung mit Nocken 23 und 25 betätigt. Auf dem Nocken 23 ruht ein Hebel 24, der mit der vertikalen Drehachse 27 des Spiegels verbunden ist und auf dem Nocken 25 ruht ein Hebel 26, der mit der horizontalen Drehachse 28 des Spiegels gekuppelt ist. Das Übersetzungsverhältnis ist z. B. 10. Wenn der Spiegel zehn horizontale Abtastungen vollführt hat, hat er sich gleichzeitig vertikal über einen bestimmten Winkel gedreht, der der vertikalen Abtastung entspricht. Das auf diese Weise abgetastete Bild hat eine Bildschärfe von 10 Linien. Um die Anzahl von Linien zu erhöhen, genügt es, das Übersetzungsverhältnis zu erhöhen. Die Grenze wird durch das Ansprechen

des Detektors bestimmt. Der Infrarotdetektor 4 mit Detektorelement 4a (Fig.2) ist im Brennpunkt des Spiegels 2 angebracht. Eine von einer elektrolumineszierenden Diode 5 gebildete Lichtquelle sendet sichtbar Licht aus durch eine Öffnung 6, die gegenüber der Fläche eines kleinen flachen Spiegels 7 konjugiert zum Detektorelement 4a liegt. Der Detektor 4a steuert durch einen nichtgezeichneten Verstärker den der elektrolumineszierenden Diode 5 zugeführten Strom. Die Diode strahlt sichtbares Licht mit einer Intensität aus, die proportional zur Temperatur des betreffenden Bildpunktes ist.

Das von der Diode 5 durch die Blendenöffnung 6 und den Spiegel 7 geformte Lichtbündel 16 wird von dem sphärischen Spiegel 2 reflektiert in der Form eines parallelen Lichtbündels 17 in der Blickrichtung der Infrarotabtastung. Mit einem von einem festen Teil 14 angeordneten Spiegel 8 und 9 gebildeten optischen Hilfssystem wird das Bündel 17 parallel zum Einfallsbündel zurückgesandt, und zwar durch einen Teil eines Objektivs 10 eines mit einem Okular 12 versehenen Fernrohrs 15. Der Spiegel 8 kann z. B. flach und der Spiegel 9 ein Dachprisma sein. Im Fernrohr sieht man somit in jedem Augenblick die Blendenöffnung 6 in der Richtung der Infrarotanalyse und das Infrarotbild des Gegenstandes erscheint im Okular des Fernrohres in genauer Überlagerung mit dem Bild, welches vom Fernrohr 15 von dem vom Gegenstand stammenden und vom Objektiv 10 aufgefangenen sichtbaren Licht geformt wird.

Der das /ft-Signal der Diode zuführende Verstärker ermöglicht sowohl die Regelung der Helligkeit als auch die Regelung des Kontrastes des sichtbar gemachten Infrarotbildes.

Das Richtfernrohr 15 kann auch mit einem Bildverstärker oder mit einer anderen Bildumwandlerröhre versehen werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Fernrohr für gleichzeitige Beobachtung mit IR und mit sichtbarem Licht, ausgestattet mit einem oszillierenden optischen System, das sowohl zur Abtastung des Gegenstandes im IR dient ,als auch zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes infolge Ablenkung der Strahlung, die von einer sichtbaren Lichtquelle ausgeht, deren Intensität von einem IR- Detektor gesteuert wird, dadurch gekenn' zeichnet, daß ein erstes reflektierendes Element (7) so angeordnet ist, daß das virtuelle Bild der sichtbaren Lichtquelle (5) am Ort des //^-Detektors (4a) liegt und das Licht zum oszillierenden System (2) zurückgestrahlt wird, und daß ein zweites reflektierendes Element (8, 9) vorgesehen ist, daß das vom oszillierenden System (2) erzeugte sichtbare Bild dem direkt über ein Objektiv (10) eines Hilfsfernrohrs (15) erzeugten Bild überlagert.

2. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite reflektierende Element einen flachen Spiegel (8) enthält, der einen kleinen Teil der Pupille der Infrarotanalysiervorrichtung benutzt.

3. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oszillierende, optische System (2) für die Infrarotanalyse des Gegenstandes durch einen in zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen schwenkbaren Hohlspiegel gebildet wird.