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Optische Anordnung mit Zielmarkenprojektor
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Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung mit in mehreren
Wellenlängenbereichen arbeitenden Geräten und einem der Einspiegelung der Achse
eines Gerätes in diejenige eines anderen dienenden Zielmarkenprojelctor.
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Ein Zielmarkenprojektor ist beispielsweise aus der DT AS 23 22 01;
bekannt. Dieser Zielmarkenprojektor ist mit einer einen sichtbaren und einen Infrarot-Anteil
enthaltenden Lichtquelle ausgestattet, deren Strahlung sich über verschiedene optische
Elemente in den Strahlengang eines Infrarot-Detektors und von hier in den Hauptstrahlengang
eines optischen Visiers einspiegeln läßt. Auf diese Weise kann die Verwindung des
Visiers gegenüber einem Infrarot-Goniometer überwacht werden.
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Ferner ist aus der DT-PS 18 15 754 ein im sichtbaren und im 3nfrarot-ellenlängenbereich
arbeitendes, der Überprüfung zweier optischer Achsen dienendes Gerät bekannt. Dasselbe
enthält eine Infrarot-Lichtquelle, die durch einen ihr vorgeschalteten Spektralteiler
und die Bohrung eines ansonsten für den Infrarot-Anteil undurchlässigen Filters
ein Spiegelobjektiv anstrahlt.
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Da der Spektralteiler nur den Infrarot-Anteil passieren läßt, während
er den sichtbaren Anteil unter einem Winkel von 900ausblendet, kann die vom Spiegelobjektiv
reflektierte sichtbare Strahlung einem Okular zugeleitet werden. Im Einsatz wird
die
Bohrung zusammen mit dem Fadenkreuz des Prüflings in das Okular
gespiegelt. Der reflektierte Infrarot-Anteil wird jetzt indirekt über die im Okular
als dunkler Punkt erscheinende Bohrung sichtbar, so daß sich hiermit die Einstellung
des Infrarot-Wellenlängenbereichs überprüfen läßt.
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Es fehlt bisher die Möglichkeit der Harmonisierung und Überprüfung
von mehr als zwei der gleichen optischen Anordnung zugehörigen, in unterschiedlichen
Wellenlängenbereichen arbeitenden Geräten Gemäß der Erfindung wird dieser Mangel
dadurch behoben, daß wenigstens zwei unterschiedlich ausgebildete Zielmarkene projektoren,
ein systemkritisches Gerät mit seiner Achse und ein Prismensystem dergestalt justiert
zu einem die Einspiegelung aller beteiligten Zielmarken entlang der ihnen zugeordneten
optischen Achsen in die interessierenden Geräte ermöglichenden kompakten Baueinheit
in Form eines Breitband-Zielmarkenprojektors verbunden sind. Auf diese Weise läßt
sich eine weitgehend automatisierte Uberprüfung der einzelnen Achsen in der Genauigkeit
von zumindest 0,1 mrad erzielen. Auch wird durch die bauliche Integration des systemkritischen
Gerätes bzw. seiner Achse in den Breitband-Zielmarkenprojektor eine sonst erforderliche
zusätzliche Achse eingespart und durch die starre Anordnung der einzelnen optischen
Komponenten jede nachträgliche Justierung überflüssig. Der Fortfall von Nachjustagen
ist nur bei dieserart automatisch harmonisierten Achsen möglich.
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Die konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht nun vor, daß an
dem ersten Zielmarkenprojektor in der Achse eines Sichtkanals eine Strichplatte,
in der Achse eines Empfängers eine Lochblende sowie in Richtung der vereinigten
Achsen von Strichplatte und Lochblende ein Objektiv befestigt ist, während an dem
zweiten Zielmarkenprojektor an seinem dem Objektiv gegenüberliegenden Ende, in der
Achse einer Wärmebildeinheit,ein weiteres Objektiv und an seinem anderen Ende eine
Zielmarke befestigt sind. Diese Auslegung des Breitband-Zielmarkenprojektors
ermöglicht
es, daß gleichzeitig mehrere optische Achsen in Wellenlängenbereichen zwischen 0,4
und 14 /um definiert sind.
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In diesem Zusammenhang ist es bezüglich der starren gegenseitigen
Justierung der einzelnen optischen Komponenten von Vorteil, wenn die als Spiegel-
oder Linsenobjektiv ausgebildeten Objektive zusammen mit Strichplatte und Lochblende
an den ihnen zugeordneten Zielmarkenprojektoren durch Aufkitten befestigt sind.
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Zweckmäßig ist es ferner, wenn die Zielmarke metallisch und widerstanderwärmbar
ausgebildet durch Aufdampfen am Zielmarkenprojektor befestigt ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Strichplatte
über ein Filter von einer Beleuchtung und die Lochblende über ein weiteres Filter
und einen Strahlteiler von einer weiteren Beleuchtung angestrahlt wird. Nach einem
anderen Merkmal der Erfindung kann auch der mit Strichplatte und Lochblende behaftete
Zielmarkenprojektor als Strahlteiler ausgebildet sein.
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Hinsichtlich des verwendeten Prismensystems ist es vorteilhaft, wenn
sich dasselbe aus mehreren, zum Teil mit Interferenzschichten versehenen und auf
einem gemeinsamen Träger befestigten Teilprismen zusammensetzt, weil dadurch ebenfalls
der tragende Gedanke der Kompaktbauweise wesentlich unterstützt wird.
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Eine besonders sinnvolle Zuordnung der einzelnen Geräte sieht schließlich
die Verwendung eines mit 2,2 /um Wellenlänge arbeitenden Infrarot-Goniometers als
systemkritisches Gerät vor, auf dessen die Hauptachse des gesamten Systems darstellende
Achse die Achsen eines mit 1,06 /um Wellenlänge arbeitenden Lasersenders und Laserempfängers
sowie die Achse des mit 10 /um Wellenlänge arbeitenden hochauflösenden Wärmebildgerätes
mit Hilfe eines die Hauptachse als fest integrierten Bestandteil enthaltenden Ge-Breitband-Zielmarkenprojektors
starr justiert ausgerichtet sind.
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Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher erläutert, wobei die in den Figuren einander entsprechenden
Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt: Fig. 1 das Optikschema sowie den
Verlauf von fünf im vorliegenden Zusammenhang markanten Strahlengängen und Fig.
2'das Schema gemäß Fig. 1 - gesehen in Pfeilrichtung A.
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Der für den langwelligen Bereich von o,4 bis 14 /um ausgelegte Ge-Breitband-Zielmarkenprojektor
1 setzt sich zusammen aus den beiden unterschiedlich ausgebildeten Zielmarkenprojektoren
3 und 4, die sowohl untereinander und über das systemkritische Gerät 23 auch mit
dem Prismensystem 10 starr justiert mit ein ander verbunden sind. Im folgenden sind
unter Wellenlängenangaben jeweils mittlere Werte zu verstehen. Der Zielmarkenprojektor
3 ist ein Strahlteiler, an dem in der Achse 19 eines Sichtkanals 15 die Strichplatte
5, in der Achse 20 eines Laserempfängers 26 die Lochblende 6 sowie in Richtung der
vereinigten Achsen von Strichplatte und Lochblende das Objektiv 27 aufgekittet ist.
An dem Zielmarkenprojektor 4 ist an dem dem Objektiv 27 gegenüberliegenden Ende
ein weiteres Objektiv 28 aufgekittet und an dem anderen Ende dieses Zielmarkenprojektors
außerdem eine metallische und daher widerstandserwärmbare Zielmarke 5 aufgedampft.
Die beiden Objektive 27 und 28 sind als Spiegel-oder Linsenobjektive ausgebildet.
Der Laserempfänger 26 sowie der zugehörige Lasersender 25 arbeiten mit der Wellenlänge
1,06/um.
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Die Strichplatte 5 kann nun von einer regelbaren Beleuchtung 7, z.
B. einer Diode, über ein dazwischengeschaltetes Filter 11
und die
Lochblende 6 von einer ein- und ausschaltbaren sowie regelbaren Beleuchtung 8 über
ein dazwischengeschaltetes Filter 22 und einen Strahlteiler 9 beleuchtet werden;
Der aus einem Prisma oder einem teildurchlässigen Spiegel bestehende Strahlteiler
9 läßt die von dem Lasersender 25 über die Lochblende 6 in Achse 18 verlaufende
und auf den Laser empfänger 26 ausgerichtete Strahlung der Wellenlänge 1,06 um passieren,
während er die von der Beleuchtung 8 kommende und in der Achse 14 verlaufende Strahlung
der Wellenlänge 2,2 /um in die Achse 18 reflektiert, wo sie mit der von der Beleuchtung
7 kommenden Strahlung der Wellenlänge 0,69 /um zusammenfällt.
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Das Prismensystem 10 setzt sich aus drei Teilprismen 29 bis 31 zusammen,
von denen das Teilprisma 30 mit den Interferenzschichten 12 und 13 versehen ist,
die entsprechend den vier Achsen 17 bis 20 für einen Wellenlängenbereich von etwa
0,4 bis 2,6 /um ausgelegt sind. Die einzelnen Prismen 29 bis 31 sind auf einem gemeinsamen
Träger 24 beispielsweise durch Aufkleben befestigt. In allerdings zeichnerisch nicht
ersichtlicher Weise besteht die Interferenzschicht 13 aus einer unbeschichteten
mittigen Ereisfläche von etwa 5 mm'Durchmesser, die von einer schmalen Randverspiegelung
umgeben ist; oder aber die Interferensschicht 13 ist für die Wellenlänge o,69 /um
für etwa 5 der Strahlung durchlässig. Es wird einleuchten, daß in anderen Wellenlängenbereichen
die Interferenzschichten und die Prismenkonfiguration auch anders gestaltet sein
kann, ohne damit den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Da die Strichplatte 5 zum Zielmarkenprojektor 3 mechanisch adaptiert
ist, läßt sie sich mit Hilfe von Beleuchtung 7, Filter 11 und Spiegelobjektiv 27
im Unendlichen abbilden und über das Prismensystem 10 in den Sichtkanal 15, beispielsweise
eines Fernrohrs, einspiegeln. Die Empfänger- oder Lochblende 6 dagegen dient neben
der vorbeschriebenen starren Führung der
Achse 20 des Empfängers
26 der Uberprüfung der systemkritischen Achse 19 im Bereich der Baugruppe 23, die
in Pfeilrichtung hinter der Interferenzschicht 13 nurmehr den langwelligen, einem
Infrarot-Goniometer 23 zugeordneten Bereich von 2,2 /um Wellenlänge enthält. In
dem - wiederum in Pfeilrichtung - vor der Interferenzschicht 13 befindlichen und
vom Sichtkanal 15 herrührenden Teil setzt sich die in der Achse 1 verlaufende Strahlung
aus dem sichtbaren Anteil der Wellenlänge 0,55 /um und dem unsichtbaren Infrarot-Anteil
der Wellenlänge 2,2 /um zusammen.
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Die Zielmarke 2 kann mit Hilfe des Zielmarkenprojektors 4 und seinem
Objektiv 28 im Unendlichen abgebildet und über das Prismensystem 10 in die Achse
17 des hochauflösenden Wärmebildgerätes 21, bzw. dessen mit der Hauptachse 19 identischen
Wärmepunkt eingespiegelt werden. Das mit der Wellenlänge 10 /um arbeitende Wärmebildgerät
21 besitzt einen Monitor 32, auf dem dann neben der dargestellten Szene die im Wärmebildgerät
21 erzeugte und kreisförmig, kreisringförmig oder dgl. gestaltete Zielmarke 2 sichtbar
wird. Auf diese Weise kann aber auch während des Einsatzes die Übereinstimmung einer
ortsunabhangig, extern erzeugten Zielmarke mit dem Wärmepunkt jederzeit überprüft
und bei einer eventuell vorhandenen Abweichung durch Nachführen der externen Zielmarke
auf den Wärmepunkt korrigiert werden.
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Es ist aber auch möglich, bei starrer Anordnung einer Zielmarke im
Monitor 32 oder dgl. die Szene einschließlich Wärmepunkt auf die Zielmarke im Monitor
oder dgl. nachzuführen. Durch Einblenden eines Wärmepunktes in das Infrarot-Goniometer
23 kann ferner - ebenfalls während des Einsatzes - auch jederzeit die Ubereinstinimung
aller Achsen überprüft werden. Damit das Trägermaterial bzw. der Zielmarkenprojektor
4 nicht unnötig aufgeheizt wird und "verwaschene" Flecken bekommt, kann die für
die Zielmarke 2 erforderliche Energie auch im Pulsbetrieb erzeugt werden.
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Um nun die Hauptachse 19 im Bereich der Baugruppe 23 zu überprüfen,
wird die-Beleuchtung 8 betätigt, die über das ihr vorgeschaltete Filter 22 und den
Strahlteiler 3 die Lochblende 6 angestrahlt. Über das Objektiv 27 erfolgt sodann
eine Abbildung des Wärmepunktes der Wellenlänge 2,2 /um im Unendlichen sowie über
das Prismensystem 10 eine Einspiegelung in die Hauptachse 19, wobei die Interferenzschicht
13 durch eine schmale Randverspiegelung ersetzt wird. Bei einem anderen Ausfüllrungsbeispiel
erfolgt die Einspiegelung des Wärmepunktes durch Teilreflexion von etwa 5 an der
Interferenzschicht 13.
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Selbstverständlich ist es denkbar, daß in anderen Ausführungsbeispielen
die systemkritische Hauptachse 19, d.h. diejenige Achse, auf welche die gesamte
Anordnung ausgerichtet ist, auch dem Lasersender 25, dem Laserempfänger 26, dem
Sichtkanal 15, dem Wärmebildgerät 21 oder dgl. mehr zugeordnet sein kann.
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L e e r s e i t e