DE2817237A1 - ROUND VISION PERISCOPE WITH LASER DISTANCE METER - Google Patents
ROUND VISION PERISCOPE WITH LASER DISTANCE METERInfo
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Abstract
Description
Rundsicht-Periskop mit Laser-EntfernungsmesserPanoramic periscope with laser rangefinder
Die Erfindung betrifft ein Rundsicht-Periskop mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Periskop-Objektiv, einem dem Objektiv vorgesetzten, in Azimut und Elevation gegen die Objektivachse dreh- bzw. kippbaren Kopfprisma, einem Okular, einem Umlenkprisma und einem Wendeprisma, einem dem Gehäuse zugeordneten, aus Sender und Empfänger bestehenden Laser-Entfernungsmesser sowie mit Mitteln zur optischen Einkopplung des Entfernungsmessers.The invention relates to a panoramic periscope with one in a housing recorded periscope lens, one in front of the lens, in azimuth and Elevation against the objective axis rotatable or tiltable head prism, an eyepiece, a deflecting prism and a turning prism, a transmitter assigned to the housing and receiver existing laser rangefinder as well as means for optical Coupling of the range finder.
Ein Rundsicht-Periskop dieser Art ist aus der DE-OS 2 300 466 bekannt. Bei diesem Periskop sind das Obåektivgehäuse und das Kopfprisma drehbar miteinander verbunden und drehbar in einem Träger gelagert. Das Kopfprisma ist somit zusammen mit dem Cbjektivgehäuse um die optische Achse des Objektivs drehbar und außerdem um eine Horizontalachse verschwenkbar. Unter dem Objektiv sind die übrigen Periskop-Elemente, wie Umkehr- und Vergrößerungslinsensysteme, Aufrichteprisma, Spiegelprisma und Okular fest mit dem Träger verbunden, angeordnet.A panoramic periscope of this type is known from DE-OS 2,300,466. In this periscope, the lens housing and the head prism are rotatable with one another connected and rotatably mounted in a carrier. The head prism is thus together with the lens housing rotatable around the optical axis of the lens and also pivotable about a horizontal axis. The other periscope elements are under the lens, such as erecting and magnifying lens systems, erecting prism, mirror prism and eyepiece firmly connected to the carrier, arranged.
Am Träger selbst ist ein Lasersender angeordnet, während der Laserempfänger innerhalb des Trägers in dem Gehäuse des Objektivs um dieses herum angeordnet ist und sich somit mit dem Objektiv und dem Objektivgehäuse dreht.A laser transmitter is arranged on the carrier itself, while the laser receiver within the carrier in the housing of the lens around it is arranged and thus rotates with the lens and the lens housing.
Bei dem bekannten Periskop wird ein zur optischen Achse des Objektivs paralleler Laserstrahl durch einen am Träger drehbar angeordneten ersten Prismenspiegel auf einen exzentrisch zur optischen Achse des Objektivs und drehbar an dessen sich selbst drehenden Gehäuse angeordneten zweiten Prismenspiegel abgelenkt. Von diesem Prismenspiegel wird der Laserstrahl seitlich und parallel zur optischen Achse des ObJektivs dem Kopfprisma des Periskops zugeführt. Bei diesem Aufbau des bekannten Periskops sind somit Periskop-Optik, Einkoppelelemente des Lasersenders und Laserempfänger drehbar angeordnet.In the known periscope, a becomes the optical axis of the objective parallel laser beam through a first prism mirror rotatably arranged on the carrier on an eccentric to the optical axis of the lens and rotatable on its itself self-rotating housing arranged second prism mirror deflected. Of this The prism mirror turns the laser beam laterally and parallel to the optical axis of the Objective fed to the head prism of the periscope. In this construction of the known Periscopes are periscope optics, coupling elements of the laser transmitter and laser receiver rotatably arranged.
Außerdem ist hierbei eine Vorrichtung zur zwangsläufigen Ausrichtung der beiden Einkoppelelemente zueinander vorgesehen.In addition, there is a device for inevitable alignment of the two coupling elements provided to each other.
Bei der Kombination von Laserentfernungsmessern mit optischen Visiereinrichtungen, wie z. B. einem Rundsicht-Periskop, können sich Anzahl und Anordnung von beweglichen Elementen jedoch sehr nachteilig auswirken. Die Integration eines Laserentfernungsmessers in ein Rundsicht-Periskop ist insbesondere im Hinblick auf die Justierung der optischen Achsen zueinander und damit bezüglich der Systemgenauigkeit schwierig und birgt erhebliche Probleme in sih. Art und Anordnung der einzelnen Systemkomponenten gehen entscheidend auf die Lateralgenauigkeit des Gerätes ein. Die optischen Achsen des Laserentfernungsmessers und der Visiereinrichtung müssen über einen großen Temperaturbereich für den gesamten Sichtbereich (Rundumsicht) sehr exakt parallel gehalten werden. Die Justiertoleranzen, d. h. die maximal zulässigen Achsabweichungen, liegen dabei z. B. bei 0,1 mrad, d. h.When combining laser rangefinders with optical sighting devices, such as B. a panoramic periscope, the number and arrangement of movable Elements, however, have a very detrimental effect. The integration of a laser rangefinder in a panoramic periscope is particularly important with regard to the adjustment of the optical Axes to each other and thus difficult and harbors with regard to the system accuracy significant problems in sih. Type and arrangement of the individual system components go has a decisive impact on the lateral accuracy of the device. The optical axes of the The laser rangefinder and the sighting device must cover a wide temperature range must be kept very precisely parallel for the entire field of vision (all-round view). The adjustment tolerances, d. H. the maximum permissible axis deviations are included z. B. at 0.1 mrad, d. H.
die Winkelauflösung des Visiergerätes muß besser als 0,1 mrad sein. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, ein Rundsicht-Periskop mit einem Laserentfernungs- messer bei entsprechender hoher Systemgenauigkeit zu schaffen und den Aufbau einer derartigen Visiereinrichtung möglichst einfach zu gestalten.the angular resolution of the sighting device must be better than 0.1 mrad. The invention is therefore based on the object of a panoramic periscope with a Laser removal knife with a correspondingly high system accuracy to create and the construction of such a sighting device as simple as possible to design.
Diese Aufgabe wird bei einem Rundsicht-Periskop der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Objektiv fest in einem Tubusrohr als Gehäuse angeordnet ist, daß die Drehebene (Winkelcodierebene) zwischen dem Kopfprisma und dem Objektiv vorgesehen ist, daß Sender und Empfänger als selbständige Einheiten in jeweils einem eigenen Raum seitlich an dem Tubusrohr fest an diesem angeordnet sind und zusammen mit dem Tubusrohr eine optische Baueinheit bilden, daß der Sender mittels mindestens eines den Abstand zwischen Obåektivachse und optischer Achse des Senders überbrückenden, in der optischen Baueinheit aufgenommenen Tripelelementes koaxial in den Visierstrahlengang eingekoppelt ist und daß der Empfänger mittels eines die einfallende Strahlung in einen Empfänger strahl und in einen Visierstrahl aufteilenden, selektiv verspiegelten Teilerwürfels koaxial mit dem Visierstrahl gekoppelt ist.In the case of a panoramic periscope, this task becomes the one mentioned at the beginning Type solved according to the invention in that the objective is fixed in a tube tube is arranged as a housing that the plane of rotation (angle coding plane) between the head prism and the lens is provided that the transmitter and receiver as independent units in each case arranged in a separate space on the side of the tube tube fixed to this are and together with the tube tube form an optical assembly that the transmitter by means of at least one the distance between the objective axis and the optical axis of the transmitter bridging triple element received in the optical assembly is coupled coaxially into the sighting beam path and that the receiver means one beam the incident radiation into a receiver and into a sighting beam dividing, selectively mirrored splitter cube coaxial with the sighting beam is coupled.
Bei einem derartigen Periskop ergeben sich verschiedene Vorteile. Da die Drehebene (Winkelcodierebene) zwischen dem Kopfprisma und dem die Kollimatoroptik bildenden Periskopobjektiv vorgesehen ist, ist nur noch eine geringe Anzahl von Schleifringen nötig. Die mechanischen Toleranzen und Temperaturgänge des Kopfprismasgehen in die Gerätesystemgenauigkeit nichte ein. Dies ermöglicht geringe bewegte Massen und damit die Anwendung eines kreiselstabilisierten Kopfprismas. Ein besonderer Vorteil eines erfindungsgemäßen Rundsichtperiskops ist darin zu sehen, daß der Kollimator mit dem koaxial eingekoppelten Lasersendestrahl, bestehend aus der die Mechanik- und Temperaturtoleranzen bestimmenden optischen Baueinheit mit dem Tubusrohr, Sender und Empfänger, der Kollimatoroptik mit dem Periskopobjektiv, dem Strahlteilerwürfel und der Senderoptik, ohne bewegliche Elemente ausgeführt ist.Various advantages result from such a periscope. Because the plane of rotation (angle coding plane) between the head prism and the collimator optics forming periscope lens is only a small number of Slip rings necessary. The mechanical tolerances and temperature drifts of the head prism go does not affect the device system accuracy. This enables low moving masses and thus the use of a gyro-stabilized head prism. A special The advantage of a panoramic periscope according to the invention is that the collimator with the coaxially coupled laser beam, consisting of which the mechanical and temperature tolerances determining optical assembly with the tube tube, transmitter and recipient, the collimator optics with the periscope lens, the Beam splitter cube and the transmitter optics, is designed without moving elements.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the subject matter of the claim 1 are specified in the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Rundsichtperiskops ist in der einzigen Figur schematisch dargestellt und im folgenden anhand dieser Figur näher beschrieben.An embodiment of a panoramic periscope according to the invention is shown schematically in the single figure and in the following on the basis of this Figure described in more detail.
Das Rundsichtperiskop besteht im wesentlichen aus einem gleichzeitig als Visier- und Empfangsobjektiv wirkenden Periskopobjektiv 01, welches feststehend in einem als Gehäuse dienenden Tubusrohr 1 aufgenommen ist, einem Rundsicht-Kopf- oder Kipp-Prisma 2, das dem Objektiv 01 vorgesetzt ist und in Azimut und Elevation gegen die Objektivachse dreh- bzw. kippbar ist, einer Betrachtungsoptik mit einem Okular Ok, einem Wende- und einem Umlenkprisma 3 bzw. 4, sowie einem Lasersender 5 und einem Laserempfänger 6 und Mitteln zur optischen Einkopplung des dadurch gebildeten Entfernungsmessers. Die Drehebene (Winkelcodierebene) ist zwischen dem Kopfprisma 2 und dem Objektiv 01 vorgesehen und mit einer gestrichelten Linie angedeutet. Der Lasersender 5 und der Laserempfänger 6 sind als selbständige Einheiten ausgebildet und jeweils in einem eigenen Raum 7 bzw. 8 seitlich an dem Tubusrohr 1 in der dargestellten Weise fest an diesem angeordnet. Somit bildet der Laserentfernungsmesser zusammen mit dem Tubusrohr eine optische Baueinheit. Diese weist ein Gehäuse aus einem geeigneten Material, z. B. aus Aluminiumgrauguß, auf und ist kompakt und möglichst weitgehend symmetrisch ausgeführt. Durch diese Komponente sowie durch die den Entfernungsmesser optisch einkoppelnden Mittel ist nach dem Rundsicht-Kopfprisma die weite funktionsbestimmende Baueinheit des Perikops, nämiich der Kollimator, gebildet. Die ebenfalls an oder in der optischen Baueinheit aufgenommenen Einkoppelmittel bestehen aus einem Tripelelement 9 sowie einem Teilerwürfel 11.. Das Tripelelement 9 ist zwischen dem Objektiv 07 und der Ausgangsseite des Lasersenders angeordnet, z. B. in einem seitlichen Ansatz 10 des Tubusrohres und besteht vorzugsweise aus einem einteiligen Tripelprisma oder gegebenenfalls aus zwei getrennten Prismen. In letzterem Fall kann ein Prisma unmittelbar mit dem Objektiv 01 mechanisch verbunden werden, z. 3. durch Aufkitten. Das andere Prisma wird dann in dem Ansatz 10 gehalten und einmalig zu dem am Objektiv befestigten Prisma justiert.The panoramic periscope essentially consists of one at the same time acting as a sighting and receiving lens periscope lens 01, which is fixed is received in a tube tube 1 serving as a housing, a panoramic head or tilting prism 2, which is placed in front of the lens 01 and in azimuth and elevation is rotatable or tiltable against the objective axis, viewing optics with a Okular eyepiece, a turning and a deflecting prism 3 and 4, as well as a laser transmitter 5 and a laser receiver 6 and means for optically coupling the formed thereby Rangefinder. The plane of rotation (angle coding plane) is between the head prism 2 and the lens 01 are provided and indicated with a dashed line. Of the The laser transmitter 5 and the laser receiver 6 are designed as independent units and in each case in a separate space 7 or 8 on the side of the tube tube 1 in FIG Way firmly arranged on this. Thus, the laser rangefinder forms together an optical assembly with the tube tube. This has a housing made of a suitable one Material, e.g. B. made of gray cast aluminum, and is compact and as extensive as possible symmetrically executed. Through this component as well as through the rangefinder optically coupling means is after the panoramic head prism the a large function-determining structural unit of the pericope, namely the collimator. The coupling-in means also received on or in the optical assembly consist of a triple element 9 and a dividing cube 11 .. The triple element 9 is arranged between the lens 07 and the output side of the laser transmitter, z. B. in a lateral extension 10 of the tube and preferably consists of a one-piece triple prism or optionally two separate prisms. In the latter case, a prism can be mechanically connected directly to the objective 01 be e.g. 3. by cementing. The other prism is then held in the extension 10 and adjusted once to the prism attached to the lens.
In jedem Fall ragt das Tripelelement 9 in die optische Achse des Kollimators hinein, d. h. es überbrückt den Abstand zwischen der Achse des Objektivs Ol und der optischen Achse des Senders vollständig. Das Tripelelement als Einkoppelelement hat den Vorteil, daß es lageunabhängig ist, d. h. es entfallen Justiereinflüsse.In any case, the triple element 9 protrudes into the optical axis of the collimator in, d. H. it bridges the distance between the axis of the lens Ol and the optical axis of the transmitter completely. The triple element as a coupling element has the advantage that it is position-independent, i. H. there are no adjustment influences.
Die als Galilei-Optik ausgeführte Senderoptik weist außer dem Objektiv Ol und dem Einkoppelelement 9 ferner noch eine Zerstreuungslinse 02 auf. Ein derartiger Aufbau ermöglicht in vorteilhafter Weise eine koaxiale Einkopplung des Senderstrahls in den Visierstrahlengang.In addition to the objective, the transmitter optics, designed as Galilean optics, have Ol and the coupling element 9 also have a diverging lens 02. One of those Structure advantageously enables coaxial coupling of the transmitter beam into the sighting beam path.
Die Einkopplung des Laserempfängers erfolgt über den Teilerwürfel 11, der an dem dem Objekt Ol gegenüberliegenden Ende des Tubusrohres 1 vor dem Empfängereingang liegend in einer Halterung 12 angeordnet und damit ebenfalls direkt in der optischen Baueinheit aufgenommen ist.The laser receiver is coupled in via the splitter cube 11, the one at the end of the tube 1 opposite the object OI in front of the receiver entrance arranged lying in a holder 12 and thus also directly in the optical Unit is added.
Der Teilerwürfel 11 ist in vorteilhafter Weise mit einer selektiven Verspiegelung versehen, welche die einfallende Strahlung in einen Empfängerstrahl, z. B. im unsichtbaren Bereich, und in einen Visierstrahl aufteilt. Der Teilerwürfel 11 reflektiert dann also die ausgesandte und empfangene unsichtbare Laserstrahlung voll und ist für den sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig. Für den Laserempfänger ist der Teilerwürfel 11 mit einer Empfängergesichtsfeldblende 13 und für das Visier mit einem Fadenkreuz 14 versehen. Gesichtsfeldblende 13 und Fadenkreuz 14 können z. B. durch Aufdampfen aufgebracht werden. Diese Gesamtanordnung vereinfacht das Justieren des Empfängers. Die optischen Achsen des Visierstrahles und des Empfängerstrahles sind zwangsläufig identisch. Der Teilerwürfel 11 muß dann nur noch in x-y-z-Richtung geringfügig justiert werden.The divider cube 11 is advantageously with a selective Mirror coating, which converts the incident radiation into a receiver beam, z. B. in the invisible area, and divides into a sighting beam. The divider cube 11 then reflects the sent out and received invisible Laser radiation is full and is transparent to the visible wavelength range. For the laser receiver, the splitter cube 11 is provided with a receiver field stop 13 and provided with a crosshair 14 for the visor. Field stop 13 and Crosshairs 14 can, for. B. be applied by vapor deposition. This overall arrangement simplifies the adjustment of the receiver. The optical axes of the sighting beam and the receiver beam are inevitably identical. The divider cube 11 must then can only be adjusted slightly in the x-y-z direction.
Die dritte funktionsbestimmende Einheit des Periskops ist die Betrachtungsoptik, welche von dem Okular Ok, einem mit der halben Drehgeschwindigkeit des Kopfprismas 2 nachzudrehenden, mit dem Kopfprisma gekuppelten Wendeprisma 3 zur Bildaufrichtung sowie einem Umlenkprisma 4 gebildet ist, das den Visierstrahl in die optische Achse des Objektives 01 ablenkt. Das Wendeprisma 3 ist hier zwischen dem Okular Ok und dem Umlenkprisma 4 angeordnet. Dadurch kann dieses bewegliche optische Bauteil keine negativen Einflüsse auf die Systemgenauigkeit ausüben. In diesem Fall muß aber das Fadenkreuz funktionell so gestaltet werden, daß das die Bilddrehung kompensierende Wendeprisma nicht auch das Fadenkreuz (optisch) dreht. Hierzu kann z. B. an der Stelle des Fadenkreuzes 14 auf den Teilerwürfel 11 nur ein Kreis aufgebracht und das eigentliche Fadenkreuz in einer Zwischenbildebene, z. B. in der gestrichelt eingezeichneten Position vor dem Wendeprisma 3 angeordnet werden.The third function-determining unit of the periscope is the viewing optics, which from the ocular Ok, one with half the speed of rotation of the head prism 2 reversing prism 3 to be rotated, coupled to the head prism, for erecting the image and a deflecting prism 4 is formed, which the sighting beam in the optical axis of the lens 01 deflects. The reversible prism 3 is here between the eyepiece Ok and the deflecting prism 4 arranged. As a result, this movable optical component cannot exert negative influences on the system accuracy. In this case, however, it must Crosshairs are functionally designed so that the image rotation compensates Reversible prism does not also rotate the crosshair (optically). For this purpose, z. B. at the Place of the crosshair 14 on the divider cube 11 only a circle and the actual crosshair in an intermediate image plane, e.g. B. in the dashed line The position shown in front of the reversing prism 3 can be arranged.
6 Patentansprüche 1 Figur6 claims 1 figure
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