DE2753781A1 - OPTICAL SYSTEM - Google Patents
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- DE2753781A1 DE2753781A1 DE19772753781 DE2753781A DE2753781A1 DE 2753781 A1 DE2753781 A1 DE 2753781A1 DE 19772753781 DE19772753781 DE 19772753781 DE 2753781 A DE2753781 A DE 2753781A DE 2753781 A1 DE2753781 A1 DE 2753781A1
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Description
Die Erfindung betrifft ein optisches System mit Einrichtungen zum Ausrichten des Systems zu einem bestimmten Punkt
und mit einer Meßeinrichtung zum Bestimmen der Abweichung
einer Strahlungsquelle von der Visierlinie zu diesem Punkt.The invention relates to an optical system with devices for aligning the system to a specific point and with a measuring device for determining the deviation
a radiation source from the line of sight to that point.
Die Erfindung soll insbesondere bei Waffensystemen zum
Führen eines sich bewegenden Objektes, z.B. eines Geschosses, zu einem Ziel verwendet werden. In solchen Fällen wird das
optische System auf einen Punkt auf dem Ziel gerichtet, und die Bedienungsperson richtet die Visierlinie ununterbrochen
auf das Ziel. Wenn nun das sich bewegende Objekt mit MittelnThe invention is intended in particular for weapon systems
Guiding a moving object, e.g. a projectile, to a target can be used. In such cases it will
optical system is aimed at a point on the target, and the operator continuously directs the line of sight on the target. If now the moving object with means
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zum Abgeben von Strahlung versehen ist, kann die Abweichung der Strahlungsmittel von der Visierlinie mittels der Meßeinrichtung bestimmt werden, die auf die emittierte Strahlung anspricht. Die Strahlung kann durch eine Strahlungsquelle erzeugt werden, die innerhalb des Gehäuses des sich bewegenden Objektes angebracht ist, oder sie kann durch den Antriebsmotor des sich bewegenden Objektes erzeugt werden, wobei dann die Strahlung die Form von infraroter Strahlung annimmt. Die Strahlung kann jedoch auch von Reflektoren ausgehen, die auf dem sich bewegenden Objekt angeordnet sind. In diesem Falle wird die Strahlung durch eine Strahlungsquelle erzeugt, die z.B. am Ort des optischen Systems angeordnet ist. Die Strahlung wird dann zum sich bewegenden Objekt übertragen und dann zum optischen System durch die Reflektoren reflektiert.is provided for emitting radiation, the deviation of the radiation means from the line of sight can be determined by means of the measuring device which is responsive to the emitted radiation. The radiation can be generated by a radiation source located within the housing of the moving Object is attached, or it can be generated by the drive motor of the moving object, in which case the Radiation takes the form of infrared radiation. However, the radiation can also emanate from reflectors on the moving object are arranged. In this case the radiation is generated by a radiation source, e.g. is arranged at the location of the optical system. The radiation is then transmitted to the moving object and then reflected back to the optical system by the reflectors.
Bei einer besonders wichtigen und vorteilhaften Ausführungsform wird die Erfindung mit einem optischen Visier des Typs kombiniert, der ein Verfolgungsfernrohr aufweist, das gekreuzte Haare oder andere Bezugssymbole für das Sichtvisier aufweist, um es der Bedienungsperson zu erleichtern, das VisierIn a particularly important and advantageous embodiment, the invention features an optical sight of the type combined, which has a tracking telescope having crossed hairs or other reference symbols for the sight to make it easier for the operator to the sight auf das Ziel zu richten und diesem zu folgen. Die Meßeinrichtung zum Bestimmen der Abweichung der Strahlungsquelle von der Visierlinie umfaßt eine bewegbare Meßmaske, die in einer Bildebene des optischen Systems angeordnet ist, so daß die durch die Strahlungsquelle emittierte Strahlung abwechselndaiming at the goal and following it. The measuring device for determining the deviation of the radiation source from the line of sight comprises a movable measuring mask which is arranged in an image plane of the optical system, so that the radiation emitted by the radiation source alternately durch die Maske hindurchgeht bzw. von dieser zurückgehaltenpasses through or is retained by the mask
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wird. Die bewegbare Maske kann z.B. aus einer Glasplatte mit einem darauf angebrachten undurchlässigen, modulierenden Muster bestehen, wobei das Muster eine solche Form hat, daß Information über den Ort der Strahlungsquelle aus den auftretenden Fluktuationen der Strahlungsintensität und der momentanen Winkelstellung der Meßmaske gewonnen werden kann.will. The movable mask can, for example, consist of a glass plate with an opaque, modulating pattern applied thereon, the pattern having a shape such that information via the location of the radiation source from the fluctuations in radiation intensity and the current angular position the measurement mask can be obtained.
Bereits bekannte Verfolgungsfernrohre sind in erster Linie mit einer Objektivlinse, einem Okular und einem sichtbaren Visierbezugssymbol bzw. Bezugssymbol für das Sichtvisier versehen, und zwar im allgemeinen des Typs mit gekreuzten Haaren, wobei dünne Linien auf einer Glasoberfläche vorgesehen sind, die in der Bildebene des Objektivs angeordnet ist. Die Bedienungsperson kann mittels des Okulars auf das Ziel und seinen Hintergrund sehen und mit Hilfe von Zielknöpfen oder ähnlichem das Bezugssymbol des Sichtvisiers auf das Ziel richten und das Symbol während des Verfolgungsvorganges auf dieses gerichtet halten. Aufgrund der Tatsache, daß zwei verschiedene Hauptfunktionen, nämlich Zielen und Messen des Ortes, bewirkt werden müssen, ist es bisher notwendig gewesen, zwei verschiedene optische Systeme zu benutzen, ein optisches System zum Zielen bzw. ein optisches System zum Messen des Ortes. Um eine annehmbare Genauigkeit beim Messen zu erhalten, ist es wesentlich, daß die relative Stellung der Meßeinrichtung und der Zieleinrichtung nicht durch mechanische Verformungen, Tenperaturwechsel usw. beeinflußt wird. Eine Beeinflussung eines optj.-Already known tracking telescopes are primarily with an objective lens, an eyepiece and a visible one Visor reference symbol or reference symbol for the sight, generally of the cross-haired type, wherein thin lines are provided on a glass surface which is arranged in the image plane of the objective. The operator can see the target and its background by means of the eyepiece and with the help of aiming buttons or the like Point the reference symbol of the sight at the target and point the symbol at the target during the tracking process keep. Due to the fact that two different main functions, namely aiming and measuring the location, are effected it has heretofore been necessary to use two different optical systems, one optical system for aiming or an optical system for measuring the location. In order to obtain acceptable accuracy when measuring, it is essential that that the relative position of the measuring device and the target device is not caused by mechanical deformations or temperature changes etc. is influenced. An influence on an optj.
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sehen oder mechanischen Elements kann zu einer Änderung der relativen Stellung der optischen Systeme des Visiers führen. Die Meßsysteme sind daher, damit eine ausreichende Meßgenauigkeit erhalten werden kann, im allgemeinen mit Einrichtungen zum Kontrollieren und Einjustieren der Visierlinie des Fernrohrs und der Achsen der Meßeinheit versehen.see or mechanical element may change the lead relative position of the optical systems of the visor. The measuring systems are therefore generally equipped with devices in order that sufficient measuring accuracy can be obtained for checking and adjusting the line of sight of the telescope and the axes of the measuring unit.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein optisches System zu schaffen, bei dem die oben genannten Nachteile auf technisch einfache Weise vermieden werden.It is therefore an object of the invention to create an optical system in which the above-mentioned disadvantages can be avoided in a technically simple manner.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Optik des optischen Systems eine gemeinsame Optik sowohl für das Ausrichten als auch das Messen des Ortes ist.This object is achieved in that the optics of the optical system share optics for both alignment as well as measuring the place.
Dies bedeutet, daß jede Änderung im optischen System zu gleichen Änderungen in beiden Einrichtungen führt, wehrend die relative Einstellung der beiden Einrichtungen zueinander unverändert bleibt. Irgendwelche Kontroll- oder Einstellmittel sind nicht erforderlich.This means that any change in the optical system is also increased same changes will result in both bodies while the relative setting of the two devices to each other remains unchanged. Any means of control or adjustment are not required.
Die durch die Strahlungsquelle emittierte Strahlung wird in der Meßeinrichtung durch einen Photodetektor empfangen, der zur Erzielung eines niedrigen Rauschniveaus und einer entsprechend hohen Empfindlichkeit mit einer kleinen Detektoroberfläche versehen sein sollte. Die Bildebene, in der die Meßeinrich-The radiation emitted by the radiation source is received in the measuring device by a photodetector, the should be provided with a small detector surface to achieve a low noise level and a correspondingly high sensitivity. The image plane in which the measuring device
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tung angeordnet ist, sollte daher zweckmäßigerweise auf den Photodetektor mit der größtmöglichen Verkleinerung auf solche Weise abgebildet werden, daß das gesamte Licht, das durch die Meßeinrichtung hindurchgeht, auch den Detektor erreicht. Eine gewisse Größe der Detektoroberfläche entspricht in diesem Falle dem größten Wert des Abweichungswinkels, der gemessen werden kann. Bei verschiedenen Systemen zum Messen des Ortes ist jedoch die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung im allgemeinen stark, wenn der Winkel der Abweichung groß ist.device is arranged, should therefore expediently on the photodetector with the greatest possible reduction on such Be imaged in a manner that all of the light that passes through the measuring device also reaches the detector. One In this case, a certain size of the detector surface corresponds to the largest value of the deviation angle that can be measured. In different systems for measuring the location is however, the radiation emitted from the radiation source is generally strong when the angle of deviation is large.
Ortsmeßsystem mit einer konstanten Entfernung von der Visierlinie entfernt. Wenn auf kurzen Entfernungen Messungen vorgenommen werden, muß die Meßeinrichtung mit einem großen Gesichtsfeld versehen werden, während gleichzeitig die vom De-Position measuring system at a constant distance from the line of sight. If measurements are taken over short distances, the measuring device must be provided with a large field of view, while at the same time the de- tektor zur Verfugung gestellte Signalgröße ausreichend groß sein muß. Wenn auf große Entfernungen gemessen wird, ist das Gesichtsfeld jedoch klein, und die vom Detektor zur Verfügung gestellte Signalgröße ist häufig nicht groß genug.The signal size provided by the detector must be sufficiently large. When measuring at great distances, that is However, the field of view is small and the signal size made available by the detector is often not large enough.
Daher besteht eine weitere Aufgabe der Erfindung darin, einen Photodetektor in einer Meßeinrichtung des oben genannten Typs zu schaffen, in dem eine annehmbare Signalgröße durch den Detektor sowohl bei kurzen Entfernungen als auch bei großen Entfernungen zur Verfügung gestellt wird. Um dies zu erreichen, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung noch ein Photodetektor vorgesehen, der in oder nahe bei einer BiId-Therefore, another object of the invention is to provide a photodetector in a measuring device of the above Type in which an acceptable signal magnitude is passed through the detector at both short and long distances Distances is provided. To achieve this, in a preferred embodiment of the invention is still a photodetector is provided, which is located in or near a picture
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ebene des optischen Systems angeordnet und mit einer Oberfläche versehen 1st, die empfindlich auf die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung 1st, wobei die Oberfläche In zwei oder mehrere Teiloberflächen aufgeteilt 1st, von denen jede einem besonderen Bereich von Winkeln entspricht, in dem der Ort der Strahlungsquelle bestimmt werden kann.plane of the optical system is arranged and provided with a surface which is sensitive to the radiation emitted by the radiation source, the surface in two or several sub-surfaces, each of which corresponds to a particular range of angles at which the Location of the radiation source can be determined.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:The invention is described below, for example, with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes optisches System;Fig. 1 in a schematic representation of an inventive optical system;
Fig. 2 eine alternative Ausf Uhrungsform des Systems gemäß Fig. 1;FIG. 2 shows an alternative embodiment of the system according to FIG Fig. 1;
Fig. 3 Mittel, durch die das Ausrichten des Systems erleichtert wird;Fig. 3 means by which the alignment of the system is facilitated;
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem Photodetektor, dessen empfindliche Oberfläche in zwei getrennte Gebiete aufgeteilt ist;Fig. 5 shows a further embodiment of the invention with a photodetector, the sensitive surface in two divided into separate areas;
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Fig. 6 die empfindliche Oberfläche des Detektors;6 shows the sensitive surface of the detector;
Fig. 7 eine alternative Ausführungsform der Detektoroberfläche; 7 shows an alternative embodiment of the detector surface;
Fig. 8 eine vergrößerte Ansicht der Meßeinrichtung;8 is an enlarged view of the measuring device;
Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht des Gebietes zwischen den durchlässigen und nicht durchlässigen Bereichen der Meßeinrichtung; undFIG. 9 is an enlarged sectional view of the area between the permeable and impermeable areas of FIG Measuring device; and
Fig. 10 eine alternative und verbesserte AusfUhrungsform in einer Ansicht gemäß Fig. 9.10 shows an alternative and improved embodiment in a view according to FIG. 9.
In Fig. 1 ist schematisch das erfindungsgemäße optische System dargestellt. Wie bereits erwähnt wurde, ist das optische System besonders dafür geeignet, in einem optischen Visier eingebaut zu werden. Aus diesem Grund wird es im folgenden in Verbindung mit einem optischen Visier beschrieben werden, das die zwei hauptsächlichen Funktionen hat, daß das Ziel angeschaut und die Visierlinie auf dem Ziel gehalten werden kann und daß die Bahn eines Geschosses mit der Visierlinie verglichen und die Abweichung zwischen dem Geschoß und der Visierlinie bestimmt werden kann. Die Art des Meßvorganges und die Art, wie die Abweichung, die durch den Meßvorgang bestimmt ist, in ein elektrisches Signal umgewandeltIn Fig. 1, the optical system according to the invention is shown schematically. As mentioned earlier, this is optical System particularly suitable for being built into an optical sight. For this reason it will be used in the following in connection with an optical sight which has the two main functions that the Target looked at and the line of sight can be kept on the target and that the path of a projectile with the line of sight compared and the deviation between the projectile and the line of sight can be determined. The type of measurement process and the way in which the deviation determined by the measuring process is converted into an electrical signal
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wird und wie dieses Signal verarbeitet und ausgewertet wird, bildet keinen Teil der Erfindung und wird daher hier nicht ausführlicher beschrieben.and how this signal is processed and evaluated does not form part of the invention and is therefore not discussed here described in more detail.
Das optische System umfaßt im wesentlichen eine einzelne optische Eingangsöffnung mit einer Objektivlinse 1, eine Glasplatte 2 und ein Prisma 3, um das sichtbare Licht vom Ziel und von seinem Hintergrund und die durch die Strahlungsquelle des Geschosses emittierte Strahlung zu trennen. Die Strahlungsquelle kann z.B. aus einer Laserquelle bestehen, vorzugsweiseThe optical system essentially comprises a single optical input port with an objective lens 1, a glass plate 2 and a prism 3 to receive the visible light from the target and from its background and the radiation emitted by the radiation source of the projectile. The radiation source can for example consist of a laser source, preferably einer Laserdiode, die am Geschoß auf solche Weise angebracht ist, daß das Laserlicht zum Visier hin ausgesandt wird. Die Objektivlinse 1 sammelt sowohl sichtbares Licht als auch Laserlicht und ist so ausgebildet, daß die Brennweite für sichtbares Licht und Laserlicht verschieden ist. Hieraus folgt, daßa laser diode which is attached to the projectile in such a way that the laser light is emitted towards the sight. the Objective lens 1 collects both visible light and laser light and is designed so that the focal length for visible light and laser light is different. It follows from this that ein Bild des Ziels und seines Hintergrunds in die Bildebene F1 für sichtbares Licht projiziert wird, während ein Bild der Strahlungsquelle in eine andere Bildebene F2 für Laserlicht projiziert wird. In Fig. 1 ist der Strahlengang des sichtbaren Lichtes durch gestrichelte Linien angedeutet, während dasan image of the target and its background is projected into the image plane F 1 for visible light, while an image of the radiation source is projected into another image plane F 2 for laser light. In Fig. 1, the beam path of visible light is indicated by dashed lines, while the Laserlicht durch ausgezogene Linien angedeutet ist. Die Strahlengänge werden im Prisma 3 in an sich bekannter Weise geteilt, so daß sichtbares Licht durch das Prisma hindurch und aus diesem heraus durch ein Okular 4 in die Augen einer Bedienungsperson fällt, während das Laserlicht durch das PrismaLaser light is indicated by solid lines. The beam paths are divided in the prism 3 in a manner known per se, so that visible light passes through the prism and falls out of this through an eyepiece 4 into the eyes of an operator, while the laser light through the prism reflektiert und aus diesem heraus durch ein Linsensystem 6reflected and out of this through a lens system 6
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zu einem Detektor 7 gelangt.arrives at a detector 7.
Damit der Verfolgungsvorgang erleichtert wird, ist das optische System mit einem Bezugssymbol für das Sichtvisier versehen, das aus dünnen Linien auf einer Glasoberfläche besteht, die in der Bildebene F1 angeordnet ist, so daß die Bedienungsperson das Ziel und seinen Hintergrund zusammen mit dem Bezugssymbol des Sichtvisiers im Okular 4 sehen kann. Das Symbol kann aus einem Kreis 8 oder Bogen 9 oder mehreren konzentrischen Kreisen oder Bögen bestehen (siehe Fig. 3)» die als gemeinsamen Mittelpunkt die Visierlinie 10 haben.In order to facilitate the tracking process, the optical system is provided with a reference symbol for the sight sight, which consists of thin lines on a glass surface which is arranged in the image plane F 1 , so that the operator can see the target and its background together with the reference symbol of the Sight in the eyepiece 4 can see. The symbol can consist of a circle 8 or arc 9 or several concentric circles or arcs (see FIG. 3) which have the line of sight 10 as their common center.
Die letztgenannte Ausführungsform wird gegenüber konventionellen gekreuzten Haaren vorgezogen, wenn die Meßeinrichtung, wie weiter unten beschrieben, um die Visierlinie als Drehachse rotiert. Die Linien des Bezugssymbols des Sientvisiers müssen so dünn sein, daß sie nicht die Arbeitsweise der Meßeinrichtung dadurch behindern, daß die Lichtstrahlen unterbrochen werden.The latter embodiment is preferred over conventional crossed hair when the measuring device, as described below, rotated around the line of sight as the axis of rotation. The lines of the reference symbol of the sient visor must be so thin that they do not hinder the operation of the measuring device by the fact that the light rays to be interrupted.
Um die Abweichung des Geschosses von der Visierlinie zu bestimmen, ist das optische System mit einer Meßeinrichtung versehen, die die Form einer Meßmaske 11 (siehe Fig. 4) hat und in der Bildebene F2 angeordnet ist. Die Meßmaske kann aus einer Glasplatte mit einem darauf angeordneten dichroischenIn order to determine the deviation of the projectile from the line of sight, the optical system is provided with a measuring device which has the form of a measuring mask 11 (see FIG. 4) and is arranged in the image plane F 2 . The measuring mask can consist of a glass plate with a dichroic plate arranged on it
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geometrischen Muster bestehen, das für sichtbares Licht durchlässig, aber für das von der Strahlungsquelle emittierte Laserlicht undurchlässig ist. Da dieses Muster für sichtbares Licht durchlässig ist, stört es das optische Bild und das Bezugssymbol des Sichtvisiers sogar dann nicht, wenn die Maske be wegt wird.exist geometric pattern that is permeable to visible light, but impermeable to the laser light emitted by the radiation source. Because this pattern is for visible light is permeable, it does not interfere with the optical image and the reference symbol of the sight even when the mask is is moved away.
Die Entfernung zwischen den beiden Bildebenen F1 und F2 ist so groß, daß die Abdeckungseffekte, die durch die Linien des Bezugssymbols des Sichtvisiers verursacht werden, klein sind,The distance between the two image planes F 1 and F 2 is so great that the masking effects caused by the lines of the reference symbol of the sighting device are small, während gleichzeitig die Meßmaske und das Bezugssymbol deswhile at the same time the measurement mask and the reference symbol des Sichtvisiers auf demselben optischen Element angeordnet sind, z.B. auf jeder Seite der Glasplatte 2, deren Seitenflächen mit den Ebenen F1 und F2 zusammenfallen. Da die Glasplatte gemeinsames Element für die Funktionen sowohl des Zielens als auchSight visors are arranged on the same optical element, for example on each side of the glass plate 2, the side surfaces of which coincide with the planes F 1 and F 2 . As the glass plate common element for the functions of both aiming and aiming des Ortsmessens ist, führt jede Änderung im optischen System zu den gleichen Änderungen in beiden Einrichtungen, während die relative Einstellung dieser beiden Einrichtungen unverändert bleibt. Irgendwelche Mittel zum Kontrollieren und Einstellen der Visierlinie und der Achsen der Meßeinrichtungof location measurement, any change in the optical system results to the same changes in both institutions, while the relative attitude of these two institutions remains unchanged. Any means of controlling and adjusting the line of sight and the axes of the measuring device sind nicht notwendig.are not necessary.
Anstelle von einer gemeinsamen Glasplatte können zwei Glasplatten 13» 14 benutzt werden (siehe Fig. 2). In diesem Falle fällt die Bildebene F1' für das sichtbare Licht vorzugsweise mit der Oberfläche der Glasplatte 13 zusammen, die zur Be-Instead of a common glass plate, two glass plates 13 »14 can be used (see FIG. 2). In this case, the image plane F 1 'for the visible light preferably coincides with the surface of the glass plate 13, which is used for loading
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dlenungsperson hingerichtet 1st. Die Bildebene P^' für das Laserlicht sollte analog mit der Oberfläche der Glasplatte 14 zusammenfallen, die zum Detektor 7 gerichtet 1st. Auch andere Ausführungsformen mit zwei Glasplatten sind möglich; die einzlge Bedingung, die beachtet werden muß, 1st jedoch die, daß die Glasoberflächen, auf denen das Bezugssymbol für das Sichtvisier und die Meßmaske angebracht sind, mit der entsprechenden Bildebene zusammenfallen und daß beide Glasplatten so verbunden sind, daß sie relativ zueinander nicht bewegt werdensupervisor executed 1st. The image plane P ^ 'for the Analogously, laser light should coincide with the surface of the glass plate 14 which is directed towards the detector 7. Others too Embodiments with two glass plates are possible; however, the only condition that must be observed is that the glass surfaces on which the reference symbol for the sight and the measuring mask are attached coincide with the corresponding image plane and that both glass plates so are connected that they are not moved relative to each other können. Für das Arbeiten des Vislers 1st es notwendig, daß die Glasplatte 14 rotiert. Die Glasplatte 13 kann mit der Glasplatte 14 starr verbunden sein und mit derselben Drehgeschwindigkeit rotieren. Sie kann jedoch auch feststehen; in diesem Falle kann das Bezugssymbol aus gekreuzten Haaren becan. For the visler to work, it is necessary for the glass plate 14 to rotate. The glass plate 13 can with the Glass plate 14 be rigidly connected and rotate at the same rotational speed. However, it can also be fixed; in in this case, the reference symbol can be made of crossed hairs stehen.stand.
Fig. 3 zeigt eine Ansicht der Glasoberfläche, die in der Bildebene F1 angeordnet ist, mit dem Bezugssymbol des Sichtvisiers, das konzentrische Kreise 8 und Bögen 9 um einen Mittelpunkt umfaßt, der auf der Visierlinie 10 liegt. Der Mittel-3 shows a view of the glass surface, which is arranged in the image plane F 1 , with the reference symbol of the sight sight, which comprises concentric circles 8 and arcs 9 around a center point which lies on the sight line 10. The middle punkt ist vorzugsweise durch einen kleinen Punkt 15 angedeutet. Der unscharfe Fleck 16 hängt mit dem Bild der Strahlungsquelle zusammen, das in der Bildebene F1 unscharf ist, aber in der Bildebene Fp scharfe Begrenzungen aufweist. In diesem Falle ist angenommen, daß die Wellenlänge der durch die Strahpoint is preferably indicated by a small point 15. The blurred spot 16 is related to the image of the radiation source, which is blurred in the image plane F 1 , but has sharp boundaries in the image plane Fp. In this case, it is assumed that the wavelength of the beam lungsquelle emittierten Strahlung Im sichtbaren Bereich desradiation source emitted radiation in the visible range of the
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Spektrums liegt. Es kann Jedoch auch vorteilhaft sein, die Wellenlänge der ausgesandten Strahlung außerhalb des sichtbaren Bereichs des Spektrums zu wählen, wobei dann kein unscharfes Bild in der Bildebene F1 erscheint.Spectrum lies. However, it can also be advantageous to choose the wavelength of the emitted radiation outside the visible range of the spectrum, in which case no blurred image appears in the image plane F 1 .
Fig. 4 zeigt eine Ansicht der Glasoberfläche, die in der Bildebene F2 angeordnet ist, mit der Meßmaske 11, die aus einer Glasplatte besteht, die ein dichroisches geometrisches Muster trägt. Die gesamte Oberfläche der Glasplatte ist für sichtbares Licht durchlässig. Das darauf angeordnete Muster4 shows a view of the glass surface, which is arranged in the image plane F 2 , with the measuring mask 11, which consists of a glass plate which bears a dichroic geometric pattern. The entire surface of the glass plate is permeable to visible light. The pattern arranged on it ist Jedoch für Strahlung, die durch die StrahlungsquelleHowever, is for radiation emitted by the radiation source emittiert wird, undurchlässig. Die Grenzlinie 17 des undurchlässigen Musters kann eine solche Form aufweisen, daß Information bezüglich der Stellung der Strahlungsquelle aus der Beziehung zwischen den auftretenden Fluktuationen der Strahis emitted, impermeable. The boundary line 17 of the opaque pattern can have such a shape that information relating to the position of the radiation source from the Relationship between the occurring fluctuations of the strah lungsintensität und der Winkelstellung der Maske gewonnenlung intensity and the angular position of the mask werden kann. Dies ist in der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung Nr. ..., die der schwedischen Patentanmeldung Nr. 76 13514-4 entspricht, deutlicher beschrieben.can be. This is in the simultaneously filed patent application No. ..., that of the Swedish patent application No. 76 13514-4, described more clearly.
Um ein niedriges Rauschniveau und eine entsprechend hohe Empfindlichkeit des Detektors 71 zu erhalten, ist der Detektor in einer Bildebene F, (siehe Fig. 5) auf solche Weise angeordnet, daß die Bildebene F2 mit der Ortsmeßeinrichtung mit der größtmöglichen Größenverkleinerung auf die Detektoroberfläche abgebildet wird. Die gesamte Strahlung, die durch dieIn order to obtain a low noise level and a correspondingly high sensitivity of the detector 7 1 , the detector is arranged in an image plane F (see FIG. 5) in such a way that the image plane F 2 with the position measuring device is as reduced as possible to the detector surface is mapped. All radiation emitted by the
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Meßmaske hindurchgeht, wird in diesem Falle den Detektor 7' erreichen. Die empfindliche Oberfläche des Detektors ist in zwei oder mehr getrennte Gebiete aufgeteilt, wobei Jedes dieser getrennten Gebiete einem gewissen Bereich von Winkeln entspricht, in dem der Ort der Strahlungsquelle bestimmt werden kann. Vorzugsweise besteht die Oberfläche des Detektors aus einer inneren mittigen Oberfläche 19 und einer äußeren ringförmigen Oberfläche 20 (siehe Fig. 6).In this case, the detector 7 ' reach. The sensitive surface of the detector is divided into two or more separate areas, each of these separate areas corresponding to a certain range of angles in which the location of the radiation source is determined can. Preferably, the surface of the detector consists of an inner central surface 19 and an outer annular surface 20 (see Fig. 6).
Die innere Oberfläche 19 entspricht dem Bereich von Winkein bzw. dem Meßbereich, in dem die Abweichung der Strahlungs quelle klein ist, d.h. einem engen Gesichtsfeld des optischen Systems. Die äußere Oberfläche 20 entspricht dagegen dem Bereich von Winkeln oder dem Meßbereich, in dem die Abweichung der Strahlungsquelle groß ist, d.h. einem weiten Gesichtsfeld des optischen Systems. Die elektrische Verbindung zur äußeren Oberfläche 20 kann unterbrochen werden, wenn der Abweichungswinkel klein ist und eine große Empfindlichkeit benötigt wird. In diesem Falle wird die Möglichkeit ausgeschaltet, daß die Meßeinrichtung durch andere Strahlungsquellen innerhalb des Meßbereiches des äußeren Detektors gestört werden könnte. Auch die elektrische Verbindung zur inneren Detektoroberfläche 19The inner surface 19 corresponds to the range of angles or the measuring range in which the deviation of the radiation source is small, i.e. a narrow field of view of the optical system. The outer surface 20, on the other hand, corresponds to the range of angles or the measuring range in which the deviation the radiation source is large, i.e. a wide field of view of the optical system. The electrical connection to the outside Surface 20 can be interrupted when the deviation angle is small and great sensitivity is required. In this case, the possibility is eliminated that the measuring device by other radiation sources within the Measuring range of the outer detector could be disturbed. Also the electrical connection to the inner detector surface 19 kann unterbrochen werden, z.B. in solchen Fällen, bei denencan be interrupted, e.g. in cases where
isjfc. der Abweichungswinkel der Strahlungsquelle ziemlich groß/undisjfc. the angle of deviation of the radiation source is quite large / and das einfallende Licht eine große Intensität hat.the incident light has a great intensity.
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In Fig. 7 ist eine alternative Ausf Uhrungsform der Detektoroberfläche dargestellt. Übereinstimmend Bit der Ausf Uhrungsform gemäß Fig. 2 ist die Detektoroberfläche in eine mittige Oberfläche 21 und eine äußere Oberfläche 22 eingeteilt. In diesem Falle ist die innere Oberfläche rechteckförmig, und die äußere Oberfläche umschließt nicht völlig die innere Oberfläche. Eine solche Form von Detektoroberflächen wird bevorzugt, wenn unterschiedliche Meßbereiche in der vertikalen Ebene und der horizontalen Ebene benötigt werden. Wenn der Meßbereich in der vertikalen Richtung nicht vollständig benutzt wird, kann das entsprechende Gebiet der empfindlichen Detektoroberfläche weggelassen werden, was bedeutet, daß die Oberfläche verkleinert werden kann und eine entsprechende Vergrößerung der Empfindlichkeit erhalten werden kann.In Fig. 7 an alternative embodiment of the detector surface is shown. Corresponding bits of the embodiment according to FIG. 2 is the detector surface in a central one Surface 21 and an outer surface 22 divided. In this case the inner surface is rectangular, and the outer surface does not completely enclose the inner surface. Such a form of detector surfaces is preferred when different measuring ranges are required in the vertical plane and the horizontal plane. If the measuring range is in the vertical direction is not fully used, the corresponding area of the sensitive detector surface can be omitted, which means that the surface area can be reduced and a corresponding increase in sensitivity can be obtained.
Es ist wichtig, um eine genaue Messung des Ortes des Geschosses zu erhalten, daß die Grenzlinie 17, d.h. der übergang zwischen dem durchlässigen Teil 12 und dem opaken Teil 18 der Maske klar begrenzt ist. In der Praxis ist dies Jedoch schwierig zu erreichen, da das dichroische Muster aus mehrerenIt is important, in order to obtain an accurate measurement of the location of the projectile, that the boundary line 17, i.e. the transition between the permeable part 12 and the opaque part 18 the mask is clearly delimited. In practice, however, this is the case difficult to achieve because the dichroic pattern consists of several dünnen dielektrischen Schichten besteht, die aufeinander angeordnet sind. Daraus ergibt sich eine Übergangszone zwischen den durchlässigen und opaken Gebieten der Maske, in der sich die Durchlässigkeit allmählich von einem hohen Wert zu einem niedrigen Wert ändert.thin dielectric layers, which are arranged on top of one another. This results in a transition zone between the permeable and opaque areas of the mask in which the permeability gradually increases from a high value to a low value changes.
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Aus Flg. 9, die eine vergrößerte Querschnittsansicht des Gebietes zwischen den transparenten und opaken Gebieten der Maske zeigt, 1st ersichtlich, daß das dlchrolsche Muster 12 aus einer Anzahl von Schichten 23 besteht, die normalerweise aus dielektrischem Material bestehen, die auf der Glasplatte angeordnet sind und zusammen eine die fragliche Strahlung unterbrechende Schicht bilden. Aufgrund der großen Zahl von Schichten, die im Muster enthalten sind, tritt eine Übergangszone d auf. Wie bereits erwähnt wurde, ist eine solche Uber-From Flg. 9, which is an enlarged cross-sectional view of the Area between the transparent and opaque areas of the mask shows, it can be seen that the dlchrolsche pattern 12 consists of a number of layers 23, usually made of dielectric material, which are deposited on the glass plate are arranged and together form a layer which interrupts the radiation in question. Due to the large number of Layers included in the pattern, a transition zone d occurs. As already mentioned, such an over- gangszone dann nicht zufriedenstellend, wenn der Ort des Objektes genau bestimmt werden soll. Als Beispiel der Größe der Genauigkeit, die benötigt wird, kann erwähnt werden, daß für eine Änderung der durchgelassenen Strahlungsintensität von 90 % eine Orts veränderung des Geschosses von maximal 0,05 mradtransition zone is not satisfactory if the location of the property is to be precisely determined. As an example of the level of accuracy that is required, it can be mentioned that for a change in the transmitted radiation intensity of 90 %, a change in location of the projectile of a maximum of 0.05 mrad erlaubt ist.allowed is.
Um die Schärfe der Kante des dichroischen Musters zu verbessern und um damit diese Übergangszone zu verkleinern, ist die Kante des Musters, die an den durchlässigen Teil der Maske angrenzt, mit einer Schicht 24 versehen, die für die fragliche Strahlung undurchlässig ist (siehe Fig. 8). Diese Kantenschicht erstreckt sich entlang der Grenzlinie des Musters und ist so eng, daß, wenn die Maske rotiert, die Einrichtung weiterhin durchsichtig ist. Die Kantenschicht besteht vorzugsweise aus einem Metall, das sehr genau ausgeformt werden kann,In order to improve the sharpness of the edge of the dichroic pattern and thus to reduce this transition zone, is the edge of the pattern, which is adjacent to the transmissive part of the mask, provided with a layer 24 suitable for the Radiation is opaque (see Fig. 8). This edge layer extends along the borderline of the pattern and is so narrow that when the mask rotates the device is still see-through. The edge layer is preferably made of a metal that can be shaped very precisely,
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z.B. Aluminium. Aus Flg. 10 1st ersichtlich, daß die Metallschicht oben auf den dielektrischen Schichten angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, die Kantenschicht unter den dielektrischen Schichten entlang Ihren Grenzlinien anzuordnen.e.g. aluminum. From Flg. It can be seen that the metal layer is placed on top of the dielectric layers. However, it is also possible to place the edge layer under the dielectric layers along your boundary lines.
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