DE2623399C2

DE2623399C2 - Afocal spectral converter

Info

Publication number: DE2623399C2
Application number: DE19762623399
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Industrie-Automation & Co 6900 Heidelberg De GmbH
Current assignee: Industrie-Automation & Co 6900 Heidelberg De GmbH
Priority date: 1976-05-25
Filing date: 1976-05-25
Publication date: 1982-12-30
Also published as: FR2366591A1; GB1584556A; IT1115481B; NL7705783A; DE2623399A1; NL189623B; CH612768A5; FR2366591B1; SE7705977L; SE436664B; NL189623C

Description

a) der Aufnahmeteil (1) und der Wiedergabeteil (2) besitzen getrennte refrakti ve Abbildungssysteme (21; 23), die beide zusammen das Abbildungsverhältnis 1 :1 haben;a) the receiving part (1) and the reproduction part (2) have separate refractive imaging systems (21; 23), both of which together have an aspect ratio of 1: 1;

b) die optische Achse des Aufnahmeteils ist zur optischen Achse des Wiedergabeteils parallel;b) the optical axis of the receiving part is parallel to the optical axis of the reproducing part;

c) die optische Trennstelle zwischen dem Vorsatzgerät und dem Hauptgerät liegt in Lichtrichtung vor der Eintrittspupille des Hauptgerätes; undc) the optical separation point between the front-end device and the main device is in the direction of the light in front of the entrance pupil of the main device; and

d) die Einspiegelung der Strahlen des Wiedergabeteils (2) erfolgt mittels eines Spektralteilers (3), der fester Bestandteil des Vorsatzgerätes ist, ohne daß eine Beeinflussung des Bildes des Hauptgerätes stattfindet.d) the rays of the display part (2) are reflected in by means of a spectral splitter (3), which is an integral part of the attachment, without affecting the image of the Main unit takes place.

3030th

Die Erfindung betrifft einen afokalen Spektralwandler entsprechend dem Gattungsteil des Patentanspruches. The invention relates to an afocal spectral converter according to the generic part of the patent claim.

Damit ein solches Vorsatzgerät in der Praxis tatsächlich verwendbar ist, müssen verschiedene Bedingungen erfüllt sein. Insbesondere muß ein solches Gerät einen relativ großen Bildwinkel liefern, und es muß eine entsprechende Abbildungsqualität haben. Außerdem darf es die bestehende Ziel- und/oder Richtvorrichtung nur unmerklich beeinflussen.Various conditions must be met so that such an attachment can actually be used in practice be fulfilled. In particular, such a device must provide a relatively large angle of view, and it must have the corresponding image quality. The existing aiming and / or aiming device may also be used only imperceptibly influence.

Bekannte Geräte dieser Art, die im Vorsatzgerät mit reflektiven abbildenden optischen Mitteln im Aufnahmeteil und im Wiedergabeteil arbeiten, wie z. B. in der DE-OS 15 72 768 beschrieben, erfüllen diese Bedingungen nicht, weil generell die von ihnen gelieferte Abbildungsqualität zu schlecht ist. Außerdem ist der von ihnen gelieferte Bildwinkel zu klein. Ferner hat die Austrittspupille des Vorsatzgerätes einen viel zu großen Abstand von der Eintrittspupille des Ziel- und/oder Richtgerätes, und sie ist mit der Eintrittspupille des Ziel- und/oder Richtgerätes nicht identisch bzw. deckungsgleich. Außerdem benötigen die Geräte nach dem Stand der Technik einen aufwendigen Justiervorgang (Achsharmonisierung). Known devices of this type, those in the front-end device with reflective imaging optical means in the receiving part and work in the playback part, such as B. described in DE-OS 15 72 768, meet these conditions not because the image quality they provide is generally too poor. In addition, the one from the angle of view supplied to them is too small. Furthermore, the exit pupil of the attachment is much too large Distance from the entrance pupil of the target and / or aiming device, and it is aligned with the entrance pupil of the target and / or straightening device not identical or congruent. In addition, the devices need according to the state the technology requires a complex adjustment process (axis harmonization).

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Vorsatzgerät der genannten Art zu schaffen, bei dem diese Nachteile vermieden sind, und das daher in der Praxis gut verwendbar ist. Insbesondere soll eine Achsharmonisierung entfallen können.The invention is therefore based on the object of creating an attachment of the type mentioned, in which these disadvantages are avoided and can therefore be used well in practice. In particular, a Axis harmonization can be dispensed with.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe mit einem Gerät gelöst, das die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches besitzt.According to the invention, this object is achieved with a device that has the characterizing features of Owns claim.

Der wesentliche Unterschied des erfundenen Vorsatzgerätes gegenüber denjenigen nach dem Stand der Technik besteht somit darin, daß in seinem Aufnahmeteil und Wiedergabeteil getrennte refraktive Abbildungssysteme verwendet werden, die beide zusammen das Abbildungsverhältnis 1 :1 haben. Nur dadurch ist es z. B. möglich, die Austrittspupille des Vorsatzgerätes möglichst nahe an die Eintrittspupille des Ziel- und/oder Richtgerätes heranzurücken, so daß die Einspiegelung über die gesamte Eintrittspupille des Ziel- und/oder Richtgerätes erfolgen kann und man eine ungestörte Pupille erhält Außerdem erreicht man ebenfalls nur dadurch den von den heutigen Geräten geforderten großen Bildwinkel.The main difference between the invented attachment and the prior art Technology thus consists in having separate refractive imaging systems in its receiving part and reproducing part which both together have the aspect ratio 1: 1. That's the only way it is z. B. possible, the exit pupil of the attachment as close as possible to the entrance pupil of the target and / or Alignment device so that the reflection over the entire entrance pupil of the target and / or Straightening device can be carried out and one gets an undisturbed pupil. In addition, one also only reaches thus the large image angle required by today's devices.

Weiter ist es wesentlich, daß die optische Achse des Aufnahmeteils zur optischen Achse des Wiedergabeteils parallel ist, denn erst dadurch wird das Vorsatzgerät justierunempfindlich zum Ziel- und/oder RichtgerätFurthermore, it is essential that the optical axis of the receiving part corresponds to the optical axis of the reproducing part is parallel, because only then does the front-end device become adjustment-insensitive to the aiming and / or straightening device

Da keine Beeinflussung des Bildes des Hauptgerätes stattfinden soll, muß die Austrittspupille des Wiedergabeteils so groß bemessen sein, daß für das Ziel- und/oder Richtgerät keine Randvignettierung auftrittSince the image of the main device is not to be influenced, the exit pupil of the display part must be dimensioned so large that no edge vignetting occurs for the aiming and / or aiming device

Schließlich erfolgt die Einspiegelung der Strahlen des Wiedergabeteiles in den Strahlengang des Ziel- und/oder Richtgerätes mittels eines Spektralteilers.Finally, the rays of the playback part are reflected in the beam path of the target and / or straightening device by means of a spectral splitter.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt Es zeigtIn the drawing, the invention is shown in an exemplary embodiment

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise des Vorsatzgerätes im Zusammenbau mit dem HauptgerätF i g. 1 shows a schematic representation of the mode of operation of the attachment in the assembly with the main device

Fig.2 schematisch den optischen Aufbau eines Vorsatzgerätes,Fig. 2 schematically the optical structure of an attachment,

Fig.3 schematisch den Anbau des Gerätes an ein übliches Ziel- und/oder Richtgerät.3 schematically shows the attachment of the device to a conventional aiming and / or straightening device.

Das Vorsatzgerät besteht aus zwei Teilen, dem Aufnahmeteil 1, in welchem die vom Objekt emittierten IR-Strahlen abgetastet und dem Detektor zugeleitet werden, und dem Wiedergabeteil 2, in dem die von den Lumineszenzdioden abgegebenen Strahlen zu einem Bild vereinigt und weitergeleitet werden. Die Trennlinie 6 vertritt in F i g. 1 die gesamte Elektronik, in der die Umwandlung der aufgenommenen IR-Strahlen über ein Video-Signal und Lumineszenzdioden in sichtbare Strahlen erfolgt. Die ankommenden IR-Strahlen 17 werden zunächst durch den Spiegel 15 umgelenkt, dann durch das spezielle IR-Objektiv 21 fokussiert und gelangen so zu dem Detektor. Die von den Lumineszenzdioden kommenden sichtbaren Strahlen werden in dem speziell für sichtbares Licht konzipierten Objektiv 23 in parallele Strahlen umgewandelt und gelangen so zu einem Spektralteiler 3, welcher durch die Austrittsöffnung 32 und die Eintrittspupille 41 in den Strahlengang des Hauptgerätes einspiegelt. Die Optik des Ziel- und/oder Richtgerätes ist mit 46 bezeichnet. Der Strahlenteiler 3 ist so schmalbandig ausgebildet, daß er nur exakt die von den Lumineszenzdioden kommenden Strahlen reflektiert und die restlichen Strahlen durchläßt.The attachment consists of two parts, the receiving part 1, in which the emitted by the object IR rays are scanned and sent to the detector are, and the reproducing part 2, in which the emitted from the light emitting diodes beams into one Image can be merged and forwarded. The dividing line 6 represents in FIG. 1 all the electronics in which the Conversion of the recorded IR rays into visible ones via a video signal and luminescent diodes Rays takes place. The incoming IR rays 17 are first deflected by the mirror 15, then focused through the special IR lens 21 and thus arrive at the detector. The ones from the light emitting diodes Coming visible rays are in the lens specially designed for visible light 23 converted into parallel beams and thus arrive at a spectral splitter 3, which passes through the exit opening 32 and the entrance pupil 41 reflected in the beam path of the main device. The optics of the aiming and / or aiming device is denoted by 46. The beam splitter 3 is so narrow-banded that that it only exactly reflects the rays coming from the light emitting diodes and the rest of them Lets rays through.

Gegenüber der Austrittsöffnung 32 ist eine Eintrittspupille 31 angeordnet, durch die die sichtbaren Strahlen in das Ziel- und/oder Richtgerät eintreten können. Auf diese Weise wird dem durch das Ziel- und/oder Richtgerät erkennbaren, natürlichen Bild ein Wärmebild überlagert, das die am beobachteten Objekt auftretenden unterschiedlichen Temperaturen in verschiedener Intensität zeigt. Durch die Vergrößerung 1 :1 wird dabei erreicht, daß beide Bilder deckungsgleich sind.Opposite the exit opening 32 there is an entrance pupil 31 through which the visible rays can enter the target and / or aiming device. In this way, the target and / or Directional device recognizable, natural image superimposed on a thermal image that occurs on the observed object shows different temperatures in different intensities. The magnification 1: 1 becomes achieved that both images are congruent.

In Fig.2 ist der innere Aufbau eines möglichen Vorsatzgerätes schematisch dargestellt. Das spezielle IR-Objektiv im Aufnahmeteil ist mit 11 bezeichnet. 12 ist ein IR-strahlenbrechendes Polygonalprisma, das mit einem zweiten Polygonalprisma 22 für sichtbares Licht auf einer Welle sitzt und durch einen gemeinsamenIn Fig.2 the internal structure of a possible Attachment device shown schematically. The special IR lens in the receiving part is labeled 11. 12th is an IR refractive polygonal prism, which with a second polygonal prism 22 for visible light is seated on a shaft and through a common one

Motor 7 angetrieben wird. Hierdurch wird eine exakt synchrone Drehbewegung der beiden Polygonalprismen erreicht Hinter dem Polygonalprisma 12 ist eine Transformationsoptik 13 angeordnet, von welcher die ankommenden IR-Strahlen einem Detektor i4 zugeleitet werden. Die Umwandlung der vom Detektor aufgenommenen IR-Strahlen in sichtbare Strahlen erfolgt in an sich bekannter Weise über em Video-Signal und Lumineszenzdioden 24. Die von den Lumineszenzdioden 24 ausgehenden sichtbaren Strahlen gelangen über eine Linsengruppe 26 in das Polygonalprisma 22. Diese Linsengruppe kann zur Justierung der Parallelität der optischen Achsen im Aufnahme- und Wiedergabeteil dienen. Vom Polygonalprisma 22 wird das sichtbare Bild geschrieben und dann über einen Kollimator 23 zu einem Umlenkspiegel 25 geleitet Der Umlenkspiegel 25 reflektiert die Strahlen und leitet sie dem Spektralteiler 3 zu, von dem sie in der beschriebenen Weise in den Strahlengang des Grundgerätes eingespiegelt werden. Im Gehäuse, das den Spektralteiler 3 umg^;bt, ist zu diesem Zweck eine Austriltsöffnung 32 vorgesehen. Gegenüber der Austrittsöffnung 32 befindet sich eine Eintrittsöffnung 31 für die sichibaren Strahlen, welche nach Durchtritt durch den Spektralteiler 3 gleichfalls in die Eintrittspupille des Grundgerätes gelangen. Im Strahlenteiler befindet sich ein Loch 33 für Prüfzwecke.Motor 7 is driven. As a result, an exactly synchronous rotary movement of the two polygonal prisms is achieved. Behind the polygonal prism 12 there is a transformation optics 13, from which the incoming IR rays are fed to a detector i4. The IR rays recorded by the detector are converted into visible rays in a manner known per se using a video signal and luminescence diodes 24. The visible rays emanating from the luminescence diodes 24 pass through a lens group 26 into the polygonal prism 22. This lens group can be used for adjustment serve the parallelism of the optical axes in the recording and playback part. The visible image is written by the polygonal prism 22 and then passed via a collimator 23 to a deflecting mirror 25. The deflecting mirror 25 reflects the rays and guides them to the spectral splitter 3, from which they are reflected in the beam path of the basic device in the manner described. In the housing that surrounds the spectral splitter 3 ^; bt, an outlet opening 32 is provided for this purpose. Opposite the exit opening 32 there is an entry opening 31 for the visible rays which, after passing through the spectral splitter 3, also reach the entry pupil of the basic device. There is a hole 33 in the beam splitter for testing purposes.

Aus F i g. 3 ist der Anbau des Vorsatzgerätes 5 an das Grundgerät 4 ersichtlich. Für die bereits besprochenen Teile gelten dieselben Bezeichnungen, wie bei den vorhergehenden Figuren. Hinter der Eintrittspupille 41 des Ziel- und/oder Richtgerätes ist hier ein Umlenkprisma 42 angeordnet, welches die Strahlen umlenkt und einem zweiten Umlenkprisma 43 zuleitet Nach nochmaliger Umlenkung durch Prisma 43 gelangen die Strahlen in das Okular 44.From Fig. 3 shows the attachment of the attachment 5 to the base unit 4. For those already discussed Parts are given the same designations as in the previous figures. Behind the entrance pupil 41 of the aiming and / or straightening device is a deflecting prism here 42 arranged, which deflects the beams and a second deflecting prism 43 after Another deflection by prism 43, the rays reach the eyepiece 44.

Wesentlich ist dabei, daß zwischen dem Ziel- und/oder Richtgerät und dem Vorsatzgerät keinerlei Steuerverbindungen oder dgl. erforderlich sind. Es ist völlig ausreichend, zwischen Vorsatzgerät und Hauptgerät einfach zu handhabende Befestigungsmittel vorzusehen, die eine grobe Parallität zwischen der optischen Achse des Ziel- und/oder Richtgerätes einerseits und den optischen Achsen des Aufnahmeteils und des Wiedergabeteils im Vorsatzgerät andererseits gewährleisten.It is essential that nothing between the aiming and / or straightening device and the attachment Control connections or the like. Are required. It is completely sufficient between the front attachment and the main unit to provide easy-to-use fasteners that have a rough parallelism between the optical axis of the aiming and / or straightening device on the one hand and the optical axes of the receiving part and the playback part in the front-end device on the other hand.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Claim:

Afocal spectral converter as an adjustment-insensitive attachment for a main device, e.g. B. for a Aiming and / or aiming device for converting a thermal image into a visible image, with a Image pick-up part in the infrared and an image display part in the visible, and with one Scanning device arranged between the receiving part and the reproducing part, characterized by combining the following features: