DE2629820A1

DE2629820A1 - Alignment technique for parallel optic axes - uses collimator and optical elements to assimilate items in same direction of vision

Info

Publication number: DE2629820A1
Application number: DE19762629820
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Roth
Original assignee: Industrie Automation GmbH and Co
Current assignee: Industrie Automation GmbH and Co
Priority date: 1976-07-02
Filing date: 1976-07-02
Publication date: 1978-01-05
Also published as: DE2629820B2

Abstract

To achieve parallel alignment of optic axes of several optical devices in the same direction of vision, a collimator and other optical elements are used, which (5a to 5c) are provided in the collimator (1) and deflect component beam bundles laterally from the beam path of the collimator (1). The component beam bundles follow a course parallel to one another. The optical elements (5a to 5c) consist of ring mirrors which are arranged concentrically about the beam path of the collimator (1). They intersect the optic axis of this beam path making the same angle. The dias. of the ring mirrors (5a to 5c) are graduated such that each ring mirror has the collimator light applied.

Description

Vorrichtung zur parallelen Ausrichtung Device for parallel alignment

mehrerer optischer Achsen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur parallelen Ausrichtung der optischen Achsen mehrerer optischer Geräte, welche die gleiche Blickrichtung haben. multiple optical axes The invention relates to a device for parallel alignment of the optical axes of several optical devices, which have the same line of sight.

Es ist bekannt, mehrere optische Gerste in der Weise nebeneinander anzuordnen, daß dieselben auf das gleiche Ziel blicken. .ro ist es z. 9. bekannt, auf Panzerfahrzeugen ein Tagsichtgerät, ein Nachtsichtgerät, einen Entfernungsmesses und dgl. nebeneinander anzuordnen. Diese Geräte können jedoch nur dann ein brauchbares Bild bzw.It is known to have several optical barley side by side in the way to order that they face the same goal. .ro it is z. 9. known, on armored vehicles a day vision device, a night vision device, a Distance measuring and the like. To be arranged side by side. However, these devices can only then a usable picture or

eine brauchbare Messung liefern, wenn alle Geräte das gleiche Objektfeld anvisieren, d.h. wenn ihre verschiedenen optischen Achsen zueinander parallel ausgerichtet sind, Eine solche Ausrichtung kann z.B. dadurch vorgenommen werden, daß in einer zu der Gerätegruppe großen Entfernung eine achsparallele Strahlen aussendende Lichtquelle (Kollimator) aufgestellt wird, und dieser Kollimator mit den einzelnen Geräten nacheinander anvisiert wird. Wenn dann die Lochblende des Kollimators jeweils im Fadenkreuz der einzelnen Geräte erscheint, sind die Achsen dieser Geräte zueinander parallel ausgerichtet.provide a useful measurement when all devices have the same object field aim, i.e. when their different optical axes are aligned parallel to each other Such an alignment can be done, for example, by inserting a a light source emitting axially parallel rays to the device group at a great distance (Collimator) is set up, and this collimator with the individual devices one after the other is targeted. Then when the aperture of the collimator is in the crosshairs of the appears on the individual devices, the axes of these devices are aligned parallel to each other.

Da die Geräte aber oft in unterschiedlichen Wellenbereichen arbeiten - die Tagsichtgeräte im Bereich des sichtbaren Lichtes, die Nachtsichgeräte im Bereich des infraroten Lichtes -, und da ferner die Optik des Kollimators nur einen bestimmten ellenbereich mit gutem Wirfrunsgrad durchläßt, ist es demnach erforderlich, fjjr eine solche Achsausrichtung mehrere Kollimatoren allfzubauens deren achsen dann aber auch erst untereinander und zueinander justiert werden müssen.But because the devices often work in different wave ranges - the day vision devices in the area of visible light, the night vision devices in the area of infrared light - and since the optics of the collimator are only specific ellen area lets through with a good degree of flux, it is therefore necessary to fjjr Such an axis alignment then allfzubauens several collimators their axes but also only with each other and must be adjusted to each other.

Außerdem ist diese Ausrichtung im Gelände aufwendig und wetterabhängig.In addition, this alignment in the field is complex and weather-dependent.

Es bestand daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Achsen der verschiedenen optischen Gerade auch dann ohne zeitraubende Justierarbeiten an dem bzw.The object was therefore to create a device with which the axes of the various optical straight lines without time-consuming adjustment work on the or

den Prüfkollimatoren ausgerichtet werden können, wenn die Geräte in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen arbeiten. Dabei bestand die besondere Aufgabe, diese Vorrichtung derart zu gestalten, daß damit die Achsausrichtung auch in der Werkstatt vorenommen werden kann, statt wie bisher im Gelände.the test collimators can be aligned when the devices are in work in different wavelength ranges. The special task was to make this device so that the axis alignment in the Workshop can be carried out instead of in the field as before.

Gemäß der Erfindung ist diese .\ufgabe dadurch gelöst, daß in dem Kollimator optische Mittel vorgesehen sind, die aus dem Kollimatorstrahlengang seitlich Teilstrahlenbündel auslenken, die parallel ueinander verlaufen.According to the invention, this problem is solved in that in the Collimator optical means are provided which emerge laterally from the collimator beam path Deflect partial beams that run parallel to each other.

Es werden daher mit diesem Kollimator Teilstrahlenbiindel erzetlct, deren achsen in vorhestimmter Weise zueinander fix und parallel sind. Dabei entspricht der seitliche abstand der Teilstrahlenbündel dem Versatz der optischen Geräte zueinander.Partial bundles of rays are therefore generated with this collimator, whose axes are fixed and parallel to one another in a predetermined manner. This corresponds to the lateral distance between the partial beams and the offset between the optical devices.

Die Erzeugung der Teils trnhlenbiindel geschieht mittel.The partial spiral bundles are produced in a medium manner.

Ringspiegel, die konzentrisch Ltlll die Kollimatorachse herum angeordnet sind und die Kollimatorachse schräg schneiden1 und die außerdem in ihrem Durchmesser in der Weise abgestuft sind, daß sie in Lichtrichtung gesehen kleiner werden, so daß jeder Spiegel mit Licht aus der Kollimator-Lichtquelle beaufschlagt wird.Ring mirror, the concentric Ltlll the collimator axis hereabouts are arranged and the collimator axis cut obliquely1 and also in their Diameters are graduated in such a way that they are smaller as seen in the direction of light so that light from the collimator light source is applied to each mirror will.

Obwohl es an sich gleichgültig ist, unter welchem Winkel die Ringspiegel im Kollimatorskrahlengang stehen, so wird doch insbesondere vorgeschlagen, die Ringspiegel unter 450 zur Kollimatorachse anzuordnen, so daß die Achsen der Teilstrahlenbündel alle senkrecht auf der Kollimatorachse stehen.Although it doesn't really matter at which angle the ring mirror is stand in the collimator's beam path, it is proposed in particular that the annular mirrors to be arranged at 450 to the collimator axis, so that the axes of the partial beams all are perpendicular to the collimator axis.

Der besondere Vorteil der erfundenen Vorrichtung besteht darin, daß es einerseits möglich ist, im Kollimator eine Lichtquelle zu verwenden1 die Strahlen aus einem möglichst großen Wellenlängenbereich aussendet, daß man aber andererseits die Sniezel in ihrem Material auf das einzelne auszurichtende Gerät abs t imn,ei.I kann, so daß sich ein besonders hoher Wirkungsgrad ergiht.The particular advantage of the invented device is that on the one hand it is possible to use a light source in the collimator1 the rays emits from as large a wavelength range as possible, but that on the other hand the Sniezel in their material on the individual device to be aligned abs t imn, ei.I can, so that there is a particularly high degree of efficiency.

Wenn sich also unter den auszurichtenden Geräten z.t3.So if there are 3.

ein mit Infrarotstrahlen arbeitendes Nachtsichtgerät befindet, so ist es angezeigt, das für dieses Gerät bestimmte Teils trahlenbüidel mittels eines Ringsp#iegels auszuspiegeln, der bevorugt Infrarotstrahlen reflektiert. Die Bedeutung der erfundenen Vorrichtung wird besonders gut verstandlich, wenn man bedenkt, daP bei nenbeneinanderangeordnetem Tagsicht- und Stachtsichtgertit trotzdem keine gemeinsame Optik verwendet werden kann, weil aus Naterialgründen die Verarbeitung von Strahlen im sichtbaren und im infraroten Bereich nicht durch die gleiche Optik geschehen kann. Es müssen vielmehr getrennte Optiken vorgesehen werden, deren Achsen parallel zueinander ausgerichtet werden müssen.a night vision device operating with infrared rays is located, so it is indicated that the part intended for this device is radiated by means of a To reflect out a ring mirror, which prevents infrared rays from reflecting. the The meaning of the invented device is particularly easy to understand when one considers However, there is no daP with day-vision and sight-viewing devices arranged side by side common optics can be used because of material reasons the processing of rays in the visible and in the infrared range not through the same optics can happen. Rather, separate optics must be provided, their axes must be aligned parallel to each other.

Falls der seitliche Abstand bekannt ist, den die auszurichtenden Geräte zueinander haben, so ist es sinnvol], die Ringspiegel in diesen abständen fest im Kollimator anzuordnen. Es ist aber auch möglich, einen oder mehrere der Ringspiegel konzentrisch zur optischen Achse verschiebbar zu machen. In diesem Fall kann ein und dieselbe Vorrichtung auf unterschiedliche Gerätekombinationen bzw. deren seitlichen Versatz zueinander eingestellt werden.If the lateral distance is known, the devices to be aligned have to each other, so it makes sense], the ring mirror in these distances firmly in the To arrange collimator. But it is also possible to use one or more of the ring mirrors to make it displaceable concentrically to the optical axis. In this case a and the same device on different device combinations or their side Offset to each other can be set.

In der Zeichnung ist die Erfindung in einem .lusfiihrllnsbeispiel dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 die erfundene Vorrichtung im Querschnitt, Fi. 2 schenatisch die Verwendung der erfundenpn Vorrichtung bei der Ausrichtung der Achsen mehren optischer Geräte, und Fig. 7 eine perspektivische Ansicht der Schemazeichnung der Fig.2 In Fig.1 ist mit 1 der Tubus eines Kollimators bezeichnet, der außerdem noch aus einer Lichtquelle 2, einer Lochblende 3 und einem Hohlspiegel 4 besteht. In bekannter Weise reflektiert letzterer die von der Lichtquelle 2 einfallenden Strahlen achsparallel.In the drawing, the invention is shown in an exemplary embodiment shown. They show: FIG. 1 the invented device in cross section, FIG. 2 schatic Increase the use of the invented device in aligning the axes optical devices, and 7 is a perspective view of the schematic drawing der Fig.2 In Fig.1, 1 denotes the tube of a collimator, which also still consists of a light source 2, a pinhole 3 and a concave mirror 4. In a known manner, the latter reflects the incident from the light source 2 Beams parallel to the axis.

Innerhalb des Tubus 1 sind drei Ringspiegel 5a, 5b, 5c in der Weise schräg im Strahlengang angeordnet, daß sie die Achse 1a des Kollimators unter 450 schneiden.Inside the tube 1 are three ring mirrors 5a, 5b, 5c in the way arranged obliquely in the beam path that it is the axis 1a of the collimator under 450 cut.

Die Ringspiegel haben Öffnungen verschiedenen Durchmessers, wie aus der Zeichnung ersichtlich. Das umgebende Platerial ist verspiegelt, vorzugsweise oberflächenverspiegelt.The ring mirrors have openings of different diameters, such as from can be seen in the drawing. The surrounding plating material is mirrored, preferably surface mirrored.

Die Ringspiegel erden durch Distanzstcke 6 in ihrer Stellung gehalten.The ring mirrors are held in place by spacers 6.

Für die Erfindung ist es unwesentlich, ob das gesamte, die Öffnungen umgebende Material verspiegelt ist, oder nur entsprechend breite Ringe; und es ist auch unwesentlich, ob zur Lagerung der Spiegel tatsachlic Distanzstücke verwendet werden. Statt dessen könnten die Ringspiegel auch selbst so dick sein, daß sie sich gegenseitig abstutzen. AXodifikationen dieser Vrt sind untergeordneter Natur und berrcn nicht den eigentlichen Erfindungsgedanken.For the invention it is unimportant whether the entire, the openings surrounding material is mirrored, or only appropriately wide rings; and it is It is also irrelevant whether spacers are actually used to mount the mirrors will. Instead, the ring mirrors could themselves be so thick that they are support each other. A modifications of this type are of minor nature and Do not forget the actual idea of the invention.

In der Darstellung der Fig.1 befindet sich oberhalb der Ringspiegel 5a, 5b, 5c je ein Loch im ollimatortubus 1 und in den Distanzstücken 6. Die Löcher sind mit ihren Durchmessern den Ringdurchmessern angepaßt.In the representation of Fig. 1 is above the ring mirror 5a, 5b, 5c one hole each in the ollimator tube 1 and in the spacers 6. The holes are adapted with their diameters to the ring diameters.

Die Funktion der Vorrichturgist leicht verst.indlich: Das vom hohlspiegel 4 achsparallel reflektierte Licht fällt auf die verspiegelten Ringe unterschiedlichen Durchmessers, von denen je ein ringförmiges Strahlenbündel nach außen reflektiert wird. Die optischen Achsen der drei Strahlenbündel schneiden die Kollimatorachse senkrecht. Sie sind untereinander parallel, d.h. ihre Parallelität hangt lediglich von den Fertigungstoleranzen ab.The function of the device is easy to understand: that of the concave mirror 4 light reflected axially parallel falls on the mirrored rings different Diameter, each of which reflects a ring-shaped bundle of rays outwards will. The optical axes of the three beams intersect the collimator axis perpendicular. They are parallel to one another, i.e. their parallelism only depends on the manufacturing tolerances.

Auf diese optischen Achsen sind die optischen Achsen der einzelnen optischen Geräte auszurichten. Die optischen Achsen dieser Geräte sind dann zueinander parallel, wenn im Zentrum der Austrittspupille jedes Gerätes, z. n. Fadenkreuz oder Strichmarke, die Lochblende des Kollimators sichtbar ist.On these optical axes are the optical axes of the individual align optical devices. The optical axes of these devices are then to one another parallel if in the center of the exit pupil each device, e.g. n. crosshair or Line mark, the aperture of the collimator is visible.

In den Fig.2 und 3 sind ein Tag- und ein Nachtsichtgerät nebeneinander angeordnet. Beide sind nur schematisch mit ihren optischen Achsen und im übrigen nur in Kastenform dargestellt. tnd zwar ist das TagsicllterLic mit 7 und das Nachtsichtgerät mit 8 bezeichnet.In FIGS. 2 and 3, a day and a night vision device are side by side arranged. Both are only schematic with their optical axes and the rest only shown in box form. tnd it is TagicllterLic with 7 and the night vision device is designated by 8.

Ihre optischen Achsen sind mit 7a bzw. 8a markiert.Their optical axes are marked with 7a and 8a, respectively.

In der Ansicht der Fig.2 fallen sie im oberen Teil teilweise zusammen, jedoch ist ihr Verlauf in Fig.3 klar erkennbar.In the view of Figure 2 they partially coincide in the upper part, however, its course can be clearly seen in FIG.

In dem Gehäuse 9, das beide optischen Geräte umfaßt, ist auch die Vorrichtung zum Ausrichten der optischen Achsen untergebracht, das ist der erfindungsgemäß ausgestaltete Kollimator 1.In the housing 9, which includes both optical devices, is also the Device for aligning the optical axes housed, that is the invention designed collimator 1.

Die Strahlen der beiden optischen Geräte 7 und 8 verlaufen über einen Schwenkspiegel 10, der gegen Anschläge 11 und 12 in die beiden Stellungen "Beobachten" und "Ausrichten" schwenkbar ist. In der Stellung "Beobachten" treten die optischen Achsen beider Geräte nach vorne aus dem Gehäuse 9 aus, d.h. der Benutzer kann sein Ziel beobachten. Für die Strahlen des Nachtsichtgerätes ist dabei noch ein weiterer ortsfester Spiegel 13 vorgesehen, der allerdings nur Umlenkfunktionen hat.The rays of the two optical devices 7 and 8 run over one Oscillating mirror 10, which is against stops 11 and 12 in the two positions "Observe" and "align" is pivotable. In the "Observe" position, the optical ones appear Axes of both devices forward out of the housing 9, i.e. the user can be Observe target. There is another one for the rays of the night vision device Fixed mirror 13 is provided, which, however, only has deflecting functions.

In der Stellung "Ausrichten" werden die optischen Achsen der Geräte jedoch gegen den Kollimator 1 geneit und fallen mit den optischen Achsen zweier aus diesem Kollimator austretenden ringförmien Strahlenbündel zusammen. Ist dies tatsächlich der Fall, dann sind die Achsen der optischen Geräte richtig und parallel zueinander ausgerichtet: in beiden Geräten erscheint die Lochblende des Kollimators z.B. im Fadenkreuz.In the "Align" position, the optical axes of the devices however, against the collimator 1 and coincide with the optical axes of two from this Collimator emerging annular bundles of rays together. If this is indeed the case, then the axes of the optical devices are correct and aligned parallel to each other: the pinhole aperture appears in both devices of the collimator e.g. in the crosshairs.

Ist dies nicht der Fall, so ist dies ein Zeichen dafür, daß die Achsen der Geräte nicht parallel zueinander sind.If this is not the case, this is a sign that the axes the devices are not parallel to each other.

Die Geräte sind dann solange zu justieren, bis in beiden Geräten die Lochblende sichtbar ist. Danach kann wieder umgeschaltet werden auf "Beobachten".The devices must then be adjusted until the Pinhole is visible. You can then switch back to "Observe".

Es sei noch besonders darauf hingewiesen, daß die Vorrichtung - obwohl hier nur beispielsweise im Zusammenhang mit einem Tag- und einem Nachtsichtger.it erl.iutert und beschrieben - in gleicher Weise auch fiir die Ausrichtung der Achsen von z.fl. Entfernungsmessern, Goniometern, Lasergeräten usw. geeignet ist, wenn solche optischen Geräte zu Gerätegruppen mit gleicher Zielrichtung bzw. Beobachtungsrichtung zusammengefaßt sind.It should be noted that the device - although here only, for example, in connection with a day and night vision device explained and described - in the same way for the alignment of the axes from z.fl. Distance meters, goniometers, laser devices, etc. is suitable if such optical devices to device groups with the same target direction or observation direction are summarized.

Claims

A n s p r tt c h e 1. Device for parallel alignment of the optical axes of several optical devices, which have the same line of sight, under Use of a collimator, characterized in that in the collimator (1) optical means (5a; 5b; 5c) are provided which emerge laterally from the collimator beam path Deflect partial beams that run parallel to each other.

2.) Device according to claim 1, characterized in that the optical Middle are ring mirrors (5a; 5b; 5c) which are concentric around the collimator beam path are arranged and the optical axis of this beam path are all under the same Cut angles, nd that the diameter of the ring mirror (5a; 5h; 5c) in the way are graded so that each Rinymirror is exposed to the collimator light.

.) Device according to claim 2, characterized in that the annular mirror intersect the optical axis of the collimator beam path at an angle of 450.

4.) Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the light source (2) of the collimator (1) rays of a large range of wavelengths emitted, and that individual ring mirror for the preferred reflection of certain wavelengths are trained.

5.) Device according to claims 1 to i, characterized in that that the ring mirrors are fixed in place in the collimator.

6.) Device according to claims 1 to 4, characterized in that that at least one of the annular mirrors in the collimator is concentric to the collimator acilse shift "ar is.