DE2226372B2

DE2226372B2 - Verfahren und Anordnung für optische Zielverfolgungsgeräte

Info

Publication number: DE2226372B2
Application number: DE19722226372
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Elektro-Optik & Co Kg 2392 Gluecksburg GmbH
Current assignee: Elektro-Optik & Co Kg 2392 Gluecksburg GmbH
Priority date: 1972-04-15
Filing date: 1972-04-15
Publication date: 1975-10-02
Also published as: SE390460B; DE2226372A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung für optische Zielverfolgungsgeräte.

Bei Zielverfolgungsgeräten, die mit zentrischen Zerhackerscheiben arbeiten, wird das für die Nachführung notwendige Fehlersignal direkt im optischen Sensor erzeugt. Bei erfolgreicher Nachführung strebt das Signal infolgedessen am Ausgang des optischen Sensors gegen Null und erreicht diesen Wert, wenn das Ziel sich auf der optischen Achse befindet.

Der Nr·ν hteil ist leicht zu ersehen:

Die Steuerungsentscheidungslogik kann nur schwer !wischen den Situationen »Kein Ziel im Bildfeld des Sensors« und »Ziel in der optischen Achse« unterscheiden.

Auch bei Sensoren der zweiten Generation, die mittels einer polaren Bildfeldabtastung durch Multielement-Detektoren arbeiten, wie beispielsweise bei der Anordnung nach der deutschen Offenlegungsschrift 21 16 469, bleibt dieses Problem bestehen.

Das in der US-PS 29 81 843 beschriebene und dargestellte Gerät arbeitet nicht nach dem Abtastverfahren, sondern nach dem Modulationsverfahren. Hierbei wird das Bildfeld mit Hilfe eines Taumelbewegungen ausführenden Spiegels über einer feststehenden, mit radialen Schlitzen versehenen Modulationsscbeibe in eine nutierende Bewegung versetzt. Auch bei diesem Gerät wird das Fehlersignal im optischen Sensor erzeugt und strebt am Ausgang des optischen Sensors gegen Null, wenn das Ziel sich in der optischen Achse befindet.

Ähnlich verhält es sich mit dem in der US-PS 32 44 8S5 beschriebenen und dargestellten Gerät. Das Gerät arbeitet in der äußeren Ringzone mit einem

ίο rotierenden Dachkant-Spiegel, an den sich ein Trommel-Modulator anschließt, in der inneren Zone mit einem mit Schlitzen versehenen rotierenden Scheiben-Modulator. Es weist ebenfalls die bereits oben beschriebenen Nachteile auf.

»5 Der Erfindung liegi die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe eines Abtastverfahrens die Modulation der Zielstrahlung für den gesamten Bildfeldbereich und insbesondere auch für den Fail eines Zieles in der optischen Achse aufrechtzuerhalten.

ao Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird das vom Objekt^;v aufgenommene Bild in Drehung versetzt und das rotierende Bild zellenförmig abgetastet. Hierbei ist die Größe des abtastenden Bildpunktes gegeben durch die Abbildung des Detektors in die Gegenas standseben.;:.

Durch diese Kombination von zellenförmiger und polarer Abtastung bleibt die Modulation der Zielstrahlung über den gesamten Bereich des Bildfeldes aufrechterhalten. Für den Fall, daß das Ziel in der optischen Achse liegt, wird eine bestimmte, vorher genau definierte Modulations-Frequenz erzeugt.

In dieser Weise wird ein Signal immer erzeugt, sobald ein Ziel im Bildfeld erscheint. Die Aufgabe einer Fehlersignalbildung ist der Nachführungs-Elektronik überlassen.

Bei Verwendung eines einzelnen Detektors wird die Abtaslbewegung des Bildpunktes zweckmäßigerweise durch den Drehpunkt des abzutastenden Bildes geführt. Bei Verwendung eines Multizellen-Detektors kann man den abzutastenden Streifen beliebig durch das Bildfeld legen, wenn er nur den Drehpunkt des Bildfeldes an einer Stelle erfaßt. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn der abgetastete Streifen so gelegt wird, daß er sich in gleicher Breite zu beiden Seiten des Drehpunktes des abzutastenden Bildes erstreckt.

Als besonders günstige Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Kombination einer Reversions-Optik mit einer zellenförmig abtastenden Optik vorgeschlagen. Die Rotations- oder Schwing-Achse der zellenförmig abtastenden Optik muß hierbei in einer Achs-Normalebene zur optischen Achse des Systems liegen, während die Achse der Reversions-Optik, welche die Bilddrehung bewirkt, mit der optischen Achse übereinstimmt. Bei Einsatz verschiedener Ausführungen von Reversionsoptiken kann die Erfindung im konvergenten, divergenten oder parallelen Strahlengang verwendet werden. Selbstverständlich ist das Verfahren in einem weiten spektralen Bereich verwendbar, und zwar vom sichtbaren Licht bis zum fernen Infrarot.

Als Reversions-Optik kann sowohl ein Dachkant-Spiegel als auch ein Dachkant-Prisma verwendet werden. Als zellenförmig abtastende Optik eignet sich am besten ein rotierendes Polygonal-Prisma. Im allgemeinen wird es genügen, die Anordnung mit einem einzelnen Detektor auszustatten. Es kann allerdings auch Fälle geben, bei welchen ein Multizellen-Detektor vorzuziehen ist.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß auch für ein Ziel auf der optischen Achse des Sensors eine Modulation erreicht wird. Das jeweils günstigste Verhältnis zwischen Rotations-Frequenz des Bildes und Frequenz d?r linearen Abtastung kann auf folgende Weise errechnet werden: Es sei angenommen, daß der Bilddurchmesser D (= 2 r) der Länge der abgetasteten Zeilen, r also der halben Zeilenlänge entspricht. Der Büdpunktdurchmesser sei mk d bezeichnet. Werden die Bildpunkte am Anfang der Zeile unmittelhbar aneinandergereiht, so wird bei einer Drehung des Bildfeldes von

0 bis y durch die halbe Zeilenlänge (r) eine halbe Kreisfläche abgetastet. Da sich gleichzeitig die andere Hälfte der Zeile über eine Bildfläche von ~ bis π bewegt, wird bei dem Schreiben und Aneinanderreihen der Zeilen von 0 bis ~ ein ganzes Vollbild er-

2 °

zeugt. Werden bei Verwendung von Zellen mit mehreren Elementen ganze Zeilenpakete zugleich geschrieben und diese aneinandergereiht, so kann die Bilddrehzahl gegenüber der Abtastfrequenz entsprechend erhöht werden.

Hieraus ergibt sich für jeden Fall das günstigste Verhältnis von Bild zu Zeile bei am Rande lückenlosem Raster eines Polarbildes.

In den Figuren sind zwei Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Anordnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 a eine Anordnung mit geradem Strahlengang,

F i g. 1 b eine Anordnung mit gefaltetem Strahlengang,

F i g. 2 eine Prinzipskizze des Abtastverfahrens bei Verwendung eines Multielementendetektors.

Bei der Anordnung nach F i g. 1 a werden die aufgefangenen Strahlen in einem Objektiv 1 gebündelt und einem Schmidt-Pecham-Prisma 2 zugeführt, das um die optische Achse S rotiert. Dieses Prisma arbeitet 's Reversionsoptik und erzeurgt eine konventionell«, polare Bildabtastung. Hinter dem Prisma 2 ist im Strahlengang ein Polygonal-Prisma 3 angeordnet. Das Polygonal-Prisma rotiert um eine Achse 6. Diese Achse schneidet die optische Achse 5 und liegt in einer Normalebene zu ihr. Vom Polygonal-Prisma werden die Strahlen dem Detektor 4 zugeleitet Durch den Umlauf des Polygonal-Prismas 3 wird das sich drehende Bild von jeder Mantelfläche des Prismas einmal in seiner ganzen Breite abgevastet. Durch das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeiten ω₂ zu ω₃ wird der Abstand der aufeinanderfolgenden Zeilen am Rand des Bildfeldes und damit die Dichte des Rasters bestimmt

Laut der Anordnung nach F i g. 1 b ist das Schmidt-Pecham-Prisma durch einen an sich bekannten Dachkanspiegel 7 ersetzt. Der Dachkantspiegel rotiert ebenfalls um die Achse 5 und dient als Reversions-Optik. Das Polygonal-Prisma 3 und der Detektor 4 sind in diesem Fall zwischen dem Eingangs-Objektiv 1 und dem Dachkantspiegel 7 jedoch, im Strahlengang gesehen, hinter dem Dachkantspiegel angeordnet. Dies ergibt einen gefalteten Strahlengang, der sich besonders für kurze Bauweise eignet.

Aus der in F i g. 2 wiedergegebenen Prinzipskizze sind in efvas vergrößertem Maßstab die Vorgänge bei Anwendung eines Multizellen-Detektors im erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt. Durch Pfeil 17 ist die Rotationsbewegung der Reversions-Optik angedeutet. Die Pfeile 9, 19 geben die Richtung der Abtastbewegung bei der Stellung 8 zum umlaufenden Bild. Ein senkrecht zu dieser Abtastbewegung liegendes Abtastpaket ist mit 18 bezeichnet. 10 bedeutet den äußeren Rand des Bildfeldes, 20 einen mittleren Teil. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß schon bei diesen zwei Stellungen der Abtastrichtung der im Mittelfeld liegende Teil des Bildes die doppelte Zahl von Abtastungen aufweist als der größere Teil der ihn umgebenden Ringfläche. Durch diese Verdoppelung der Abtastungen im Mittelteil wird die Bildschärfe entsprechend verstärkt. Da die Zahl der sich überdeckenden Abtastrichtungen wesentlich größer ist, verstärkt sich die Bildschärfe von außen nach dem Mittelpunkt zu stetig, bis sie im zentralen Bereich einen Höchstwert erreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Abtastverfahren für optische Zielverfolgungsgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Objektiv (1) aufgenommene Bild in Drehung versetzt und das rotierende Bild zellenförmig abgetastet wird, wobei die Größe des abtastenden Bildpunktes gegeben ist durch die Abdichtung des Detektors in die Gegenstandsebene.

2. Abtastverfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines einzelnen Detektors, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastbewegung des Bildpunktes durch deii Drehpunkt des abzutastenden Bildes führt.

3. Abtastverfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung eines Multizellen-Detektors, dadurch gekennzeichnet, daß der abgetastete Streifen (8) sich in gleicher Breite zu beiden Seiten des Drehpunktes des abzutastenden Bildes erstreckt.

4. Anordnung zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Kombination einer Reversions-Optik (2) mit einer zellenförmig abtastenden Optik (3), wobei die Schwing- oder Rotations-Achse (6) der zellenförmig abtastenden Optik (3) in einer Achsnormalebene zur optischen Achse (5) des Systems liegt.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Reversions-Optik ein Dachkant-Spiegel (7) oder ein Dachkant-Prisma verwendet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als zellenförmig abtastende Optik (3) ein rotierendes Polygonal-Prisma eingebaut ist.

7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der das Bild aufnehmende Einzel-Detektor gegen einen Multizellen-Detektor austauschbar ist.