DE19616982C1 - Visiereinrichtung für Tag und Nacht - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Visiereinrichtung für Tag und Nacht, die sich aus einem Tagvisier und einem Nachtsichtgerät zusammensetzt, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Tagsicht-Zielfernrohre, die für einen Nachtbetrieb mit einem Infrarot-Zusatzgerät ausgerüstet sind, sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt. So ist beispielsweise durch DE 33 38 496 der Anmelderin ein Vorsatzgerät für ein optisches Visier bekanntgeworden bei dem Bildaufnahme- und Wiedergabeteil zusammen ein Abbildungsverhältnis von 1 : 1 haben, wobei die optischen Achsen parallel ausgerichtet sind. Dieses Gerät benötigt jedoch eine Strichmarke in seinem Infrarotteil und dies ist - wie sich gezeigt hat - schwierig zu realisieren.

Durch die DE 32 47 261 A1 ist ein weiteres Nachtvorsatzgerät bekannt, das ein im Tagvisier erzeugtes Fadenkreuz benutzen muß, was wiederum eine spezielle Modifikation des verwendeten Tagvisiers voraussetzt und dieses Gerät daher nicht als autonom bezeichnet werden kann.

Wenn nicht nur die Beobachtung bei Nacht von Interesse ist, sondern auch das Zielen erforderlich ist, ergibt sich die Forderung, daß die optischen Achsen des Tag-Zielfernrohres und die des Infrarot-Zusatzgerätes exakt parallel sind, da nur dann bei Tag und Nacht identische Ziele anvisiert werden können, mit Ausnahme der parallaktischen Verschiebung. Nun stellt die Parallelisierung der beiden Achsen und die Gewährleistung der Parallelität im Einsatz schwierige Anforderungen an den Optroniker, wie die zahlreichen Ausführungsformen des Standes der Technik zeigen.

Eine attraktive Lösung ergibt sich mit einem Infrarot-Zusatzgerät, das das im Infrarot aufgenommene Bild im Maßstab 1 : 1 im Sichtbaren wiedergibt, wobei im Inneren dieses Gerätes die optischen Achsen des IR-Teils und des Wiedergabeteils im Sichtbaren exakt parallel sein müssen. Das bei verschiedenen Waffensystemen realisierte Gerät kann ohne Parallelisierungsmaßnahmen auf das vorhandene Tagvisier aufgesetzt werden, aber nur, wenn Mittel vorgesehen sind, das wiedergegebene Bild in die Optik des Tagvisiers einzuspiegeln. Die geforderte Parallelität der Tag- und Nachtachsen ist dabei automatisch gegeben. Allerdings hat die Notwendigkeit, den Abbildungsmaßstab 1 : 1 und die interne Parallelität der IR- und sichtoptischen Achse mit hoher Genauigkeit einzuhalten, bis jetzt die Verwendung von Leuchtdiodenzeilen zur Erzeugung der sichtoptischen Bilder erzwungen. Das Bild wird mit Hilfe einer Abtastvorrichtung erzeugt und ist rot. Rot ist aber physiologisch ungünstig, abgesehen davon ist die Leuchtstärke der erzeugten Bilder nicht besonders hoch und die relativ niedrige Frequenz der Abtastung sehr störend. Außerdem kann gesagt werden, daß das Verfahren bei IR-Geräten mit Matrix-Detektoren nicht sinnvoll ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Visiereinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die nicht nur ein helles, ergonomisch günstiges TV-Bild liefert, sondern auch keine Wiedergabemechanik mehr erfordert und auch für IR-Kameras mit Mosaik-Detektoren verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und ein Ausführungsbeispiel erläutert. Die Figuren der Zeichnung ergänzen diese Erläuterungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht bezüglich der Anordnung der Marken am TV-Bildfeld,

Fig. 2 eine schematische Querschnitts-Darstellung eines Ausführungsbeispiels in seinem Aufbau.

Die vorliegende Erfindung sieht zur Bildwiedergabe eine Kathodenstrahlröhre CRT vor und zeigt nachfolgend auf, wie dies unter den vorstehenden Randbedingungen möglich gemacht wird, denn das Problem bei der Wiedergabe mit einem CRT ist, daß die Lage der Bilder auf dem Schirm und die Größe der Bilder stark von den Betriebsspannungen und von Drifterscheinungen in den Verstärkern abhängen und daß es sehr schwierig ist, eine Kathodenstrahlröhre ausreichend starr in eine mechanische Strukur zu montieren. Dabei muß ein verfahren zur Einhaltung der Parallelität von IR-Achse und Sichtachse und des Wiedergabemaßstabes 1 : 1 gefunden werden.

Dies wird nun durch die Erfindung dadurch gelöst, daß in das wiedergegebene Bild elektronisch Marken eingefügt werden, deren Position von einem das CRT-Bild empfangenden Sensor detektiert wird. Dieser Sensor ist mechanisch ausreichend starr zum IR-Teil des Gerätes justiert. Er besteht vorteilhafterweise aus einem CCD-Detektor mit einer Abbildungsoptik sowie einem Strahlteiler, der einen Teil des Lichtes des CRT auskoppelt und über das Objektiv dem CCD-Sensor zuführt. Die Marken werden im Pixeltakt des IR-Teils in einem festen zeitlichen Abstand zum Bildinhalt generiert und befinden sich vorteilhafterweise knapp außerhalb des wiedergegebenen IR-Bildes, so daß die Information für den Benutzer nicht beeinträchtigt bzw. gestört wird. Bei Bedarf können die Marken auch nur in mehr oder weniger größerem zeitlichen Abstand eingeblendet werden.

Sie werden in einem Ausführungsbeispiel nahe den diagonal gegenüberliegenden Ecken des Bildes erzeugt, so daß aus ihrem Abstand auf dem CCD der Abbildungsmaßstab bestimmt werden kann. Bei Abweichungen vom Maßstab 1 : 1 wird eine Regelspannung abgeleitet, die über die Spannung der Ablenkverstärker des CRT den Maßstab 1 : 1 wieder herstellt.

Aus ihrer Position auf dem CCD, das ja erfindungsgemäß mit seinen Zusatzbauteilen starr mit dem JR-Weg verbunden ist, läßt sich die Lage des Mittelpunktes des Bildes auf dem CCD und damit die Lage der sichtoptischen Achse relativ zur IR-Achse bestimmen und durch die Gleichkomponente der Ablenkverstärker nachregeln.

Zusätzlich bietet sich nun auch die Möglichkeit, die temperaturbedingte Änderung der Brennweite des IR-Objektives über die Änderung der Größe des auf dem CRT wiedergegebenen Bildes zu kompensieren, um den Abbildungsmaßstab 1 : 1 auch bei Temperaturänderungen möglichst genau einzuhalten. Es ist nämlich sehr schwierig, den Temperaturgang des IR-Objektives und den des Wiedergabeobjektives einander anzugleichen. Deshalb ist es einfacher, am IR-Objektiv einen oder mehrere Temperaturfühler anzubringen und die Kennlinie der Änderung der Brennweite des IR-Objektives als Funktion der Ausgangsspannung dieser Temperaturfühler aufzunehmen und z. B. in einem EPROM abzuspeichern.

Aus den im Betrieb mit den Temperaturfühlern gemessenen Temperaturen und der abgespeicherten Kennlinie läßt sich ein Korrekturwert berechnen, der die Ablenkspannungen des CRT so steuert, daß das Bild auf dem CRT so groß dargestellt wird, wie es zur Einhaltung des Maßstabes 1 : 1 erforderlich ist.

Claims (5)

1. Visiereinrichtung für Tag- und Nachtbetrieb, die sich aus einem Tagvisier und einem Nachtsichtgerät zusammensetzt und mit einem aufsetzbaren Infrarot-Zusatzgerät versehen ist, das das im Infrarot aufgenommene Bild im Maßstab 1 : 1 im Sichtbaren wiedergibt, wobei die optischen Achsen des IR-Teils und des Wiedergabeteils im Sichtbaren exakt parallel verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem aufsetzbaren Zusatzgerät zur Bildwiedergabe eine Kathodenstrahlröhre CRT angeordnet ist, in deren wiedergegebenes TV-Bildfeld elektronisch Marken (10, 11) eingespiegelt werden, deren Position von einem das CRT-Bild empfangenden zugeordneten Sensor (12) detektiert wird, der mechanisch starr zum IR-Teil justiert ist.

2. Visiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Sensor (12) aus einen- CCD-Detektor mit einer Abbildungsoptik und einem als Strahlteiler ausgebildeten Umlenkspiegel (1) zusammensetzt.

3. Visiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Marken (10, 11) im Pixeltakt des IR-Teils in einem festen zeitlichen Abstand generiert und unmittelbar außerhalb des IR-Bildfeldes projiziert werden.

4. Visiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Marken (10, 11) zeitlich in einem größeren Abstand und an den diagonal gegenüberliegenden Ecken des Bildfeldes eingeblendet werden.

5. Visiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Objektiv des IR-Teils ein oder mehrere Temperaturfühler zugeordnet sind.