DE2817237B2 - Panoramic periscope with laser rangefinder - Google Patents
Panoramic periscope with laser rangefinderInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein Rundsicht-Periskop, mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Pcriskop-Objekiiv, einem dem Objektiv vorgesetzten, in Azimut und ·>') Elevation gegen die Objektivachse dreh- bzw. kippbaren Kopfprisma, einem Okular, einem Umlenkprisma Lind einem Wendeprisina, einem dem Gehäuse zugeordneten, aus Sender und Empfänger bestehenden Laser-Entfernungsmesser sowie mit Mitteln zur optischen M Einkopplung des Entfernungsmessers, wobei der Empl'iinger mittels eines Strahltcilers koaxial mit dem Visierstrahl gekoppelt ist.The invention relates to a panoramic periscope with a periscope lens accommodated in a housing, a head prism that is positioned in front of the lens and rotatable or tiltable in azimuth and elevation relative to the lens axis, an eyepiece, a deflecting prism and a reversible prism, a laser rangefinder, which is assigned to the housing and consists of a transmitter and receiver, as well as means for the optical M coupling of the rangefinder, the emitter being coaxially coupled to the sighting beam by means of a beam divider.
Ein Rundsicht-Periskop dieser Art ist aus der DE-OS 23 00466 bekannt Bei diesem Periskop sind das Objektivgehäuse und das Kopfprisma drehbar miteinander verbunden und drehbar in einem Träger gelagert Das Kopfprisma ist somit zusammen mit dem Objektivgehäuse 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. 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 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. Außerdem ist hierbei eine Vorrichtung zur zwangsläufigen Ausrichtung der beiden Einkoppelelemente zueinander vorgesehen. A panoramic periscope of this type is known from DE-OS 23 00466 Lens housing and the head prism rotatably connected to one another and rotatably mounted in a carrier The head prism is thus together with the lens housing around the optical axis of the lens rotatable and also pivotable about a horizontal axis. The rest are under the lens Periscope elements such as erecting and magnifying lens systems, erecting prism, mirror prism and Eyepiece firmly connected to the carrier, arranged. A laser transmitter is arranged on the carrier itself during the laser receiver is arranged within the carrier in the housing of the objective around the latter and thus rotates with the lens and the lens housing. In the known periscope, a for optical axis of the lens parallel laser beam through a first rotatably arranged on the carrier Prism mirror on an eccentric to the optical axis of the lens and rotatable on its itself rotating housing arranged second prism mirror deflected. From this prism mirror becomes the The laser beam is fed to the head prism of the periscope laterally and parallel to the optical axis of the lens. at This structure of the known periscope is thus periscope optics, coupling elements of the laser transmitter and laser receiver arranged rotatably. In addition, this is a device for inevitable alignment of the two coupling elements provided to each other.
Ferner ist aus der DE-OS 26 56 673 ein Beobachtungs- und Zielgerät bekannt, das einen Entfernungsmeßblock besitzt. Dieser Block besteht aus einem Gehäuse, das einen Laser-Sender, einen Laser-Empfänger und zugeordnete optische Elemente enthält, wobei das Gehäuse des Entfernungsmeßblockes seitlich an dem Beobachtungsgerät befestigt ist. Somit sind beim bekannten Gerät der Empfänger und der Sender mit der jeweils zugehörigen Optik in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Dabei weist das bekannte Beobachtungsgerät kein gemeinsames Objektiv, sondern jeweils einzelne Objektive für Gerät, Sender und Empfänger auf. Über diese Einzelobjektive sind der Sende- und der Empfangsstrahl zueinander und zum Visierstrahl parallel versetzt mit diesem gekoppelt. Es ist jedoch schwierig, die verschiedenen optischen Achsen bei der Kombination des Entfernungsmeßblocks mit dem Beobachtungsgerät über einen großen Temperaturbereich genau parallel zu halten. Beim bekannten Beobachtungsgerät erfolgt die zum Visierstrahl parallel versetzte Einkopplung des Sende- und des Empfangsstrahls zudem über einen gemeinsamen ausschwenkbaren Spiegel, also über ein bewegliches Element. Weitere zu justierende optische Elemente sind außerdem noch sowohl in der Empfangs- als auch in der Sendeoptik, z. B. in Form eines Rhomboeders, vorgesehen. Furthermore, from DE-OS 26 56 673 an observation and targeting device is known which has a distance measuring block owns. This block consists of a housing that contains a laser transmitter, a laser receiver and includes associated optical elements, with the housing of the distance measuring block laterally attached is attached to the observation device. Thus, in the known device, the receiver and the transmitter are with the each associated optics housed in a common housing. The familiar Observation device does not have a common lens, but rather individual lenses for the device, transmitter and Receiver on. Via these individual lenses, the transmit and receive beams are to each other and to Sighting beam coupled with this offset parallel to one another. However, it is difficult to see the various optical Axes when combining the distance measuring block with the observation device over a large Keep temperature range exactly parallel. In the known observation device, the aiming beam takes place In addition, the coupling of the transmit and receive beams offset in parallel via a common one swiveling mirror, i.e. via a movable element. Other optical elements to be adjusted are also in both the receiving and transmitting optics, e.g. B. in the form of a rhombohedron, provided.
Bei der Kombination von Laserentfernungsmessern mit optischen Visiereinrichtungen, wie z. B. einem Rundsicht-Periskop, können sich Anzahl und Anordnung von beweglichen Elementen 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 sich. Art und Anordnung der einzelnen Systemkomponenten gehen entscheidend auf die Lateralgenauigkeit des GerätesWhen combining laser rangefinders with optical sighting devices, such as. B. a Panoramic periscope, the number and arrangement of movable elements can be very disadvantageous impact. The integration of a laser rangefinder into a panoramic periscope is particularly important With regard to the adjustment of the optical axes to one another and thus with regard to the system accuracy difficult and poses considerable problems. Type and arrangement of the individual system components go decisive for the lateral accuracy of the device
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 O1! mrad, d.h. die Winkelauflösung des Visiergerätes muß besser als 0,1 mrad sein.a. The optical axes of the laser rangefinder and the sighting device must be kept very precisely parallel over a large temperature range for the entire field of vision (all-round view). The adjustment tolerances, ie the maximum permissible axis deviations, are, for example, O 1 ! mrad, ie the angular resolution of the sighting device must be better than 0.1 mrad.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Dei einem Rundsicht-Periskop der eingangs genannten Art die Integration eines Laserentfernungsmessers mit hoher Systemgenauigkeit zu ermöglichen und dabei den Aufbau einer derartigen Visiereinrichtung möglichst einfach zu gestalten.The invention is therefore based on the object of providing a panoramic periscope of the type mentioned at the beginning to enable the integration of a laser rangefinder with high system accuracy and thereby the To design such a sighting device as simple as possible.
Diese Aufgabe wird bei einem Rundsicht-Periskop der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Objektiv feststehend in dem als Tubusrohr ausgebildeten Gehäuse angeordnet ist, daß das Kopfprisma zur Azimutverstellung gegenüber dem Objektiv in einer senkrecht zur Objektivachse vor dem Objektiv liegenden Ebene verdrehbar gelagert ist, daß Sender und Empfänger als selbständige Einheiten außerhalb des Gehäuses in jeweils einem eigenen Gehäuse in an sich bekannter Weise seitlich an dem Gehäuse fest an diesem angeordnet sind und zusammen mit dem Gehäuse eine optische Baueinheit bilden, und daß der Strahlengang des Senders mittels mindestens eines den Abstand zwischen Objektivachse und optischer Achse des Senders überbrückenden, zwischen dem Objektiv und dem Strahlteiler des Empfängers Jo angeordneten an sich bekannten Einspiegelelementes koaxial in den Visierstrahlengang eingekoppelt ist.This object is achieved with a panoramic periscope of the type mentioned in accordance with the invention solved in that the lens is fixedly arranged in the housing designed as a tube tube, that the head prism for azimuth adjustment with respect to the lens in a perpendicular to the lens axis in front of the Objectively lying plane is rotatably mounted that the transmitter and receiver as independent units outside the housing in each case in a separate housing in a known manner on the side of the Housing are fixedly arranged on this and together with the housing form an optical assembly, and that the beam path of the transmitter by means of at least one of the distance between the objective axis and bridging the optical axis of the transmitter, between the lens and the beam splitter of the receiver Jo arranged per se known Einspiegelelementes is coupled coaxially into the sighting beam path.
Bei einem derartigen Periskop ergeben sich verschiedene Vorteile. Da die Drehebene (Winkelcodierebene) zur Azimutverstellung des Kopfprismas zwischen dem « Kopfprisma und dem die Kollimatoroptik bildenden, gehäusefesten Periskopobjektiv vorgesehen ist, ist nur noch eine geringe Anzahl von Schleifringen nötig. Die mechanischen Toleranzen und Temperaturgänge des Kopfprismas gehen in die Gerätesystemgenauigkeit -10 nicht ein. Dies ermöglicht geringe bewegte Massen und damit die Anwendung eines kreiselstabilisierten Kopfprismas. Ein besonderer Vorteil eines trfindungsgemäßen Rundsichtperiskops ist darin zu sehen, daß der Kollimator mit dem koaxial eingekoppelten Lasersen- « destrahl, bestehend aus der die Mechanik- und Temperaturtoleranzen bestimmenden optischen Baueinheit mit dem Tubusrohr, Sender und Empiänger, der Kollimatoroptik mit dem Periskopobjektiv, dem Strahlteiler und der Senderoptik, ohne bewegliche Elemente 5i> ausgeführt ist.Various advantages result from such a periscope. Since the plane of rotation (angle coding plane) for azimuth adjustment of the head prism between the «head prism and the one forming the collimator optics, Housing-fixed periscope lens is provided, only a small number of slip rings is necessary. the mechanical tolerances and temperature curves of the head prism go into the device system accuracy -10 not a. This enables low moving masses and thus the use of a gyro-stabilized head prism. A particular advantage of a round view periscope according to the invention is to be seen in the fact that the Collimator with the coaxially coupled laser beam, consisting of the mechanical and Optical assembly with the tube tube, transmitter and receiver, which determines temperature tolerances Collimator optics with the periscope lens, the beam splitter and the transmitter optics, without moving elements 5i> is executed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1 sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous embodiments of the subject matter of claim 1 are specified in the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen 5< > Rundsichtperiskops ist in der Figur schematisch dargestellt und im folgenden anhand dieser Figur näher beschrieben.An embodiment of a 5 <according to the invention > Panoramic periscope is shown schematically in the figure and in more detail below with reference to this figure described.
Das Rundsichtperiskop besteht im wesentlichen aus einem gleichzeitig als Visier- und Empfangsobjektiv m> wirkenden Periskopobjektiv 01, welches feststehend in einem als Gehäuse dienenden Tubusrohr 1 aufgenommen ist, einem Rundsicht-Kopf- oder -Kipp-Prisma 2, das dem Objektiv O 1 vorgesetzt ist und in Azimut und Elevation gegen die Objektivachse dreh- bzw. kippbar i>5 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. Zur Azimutverstellung des Kopfprismas 2 gegenüber dem Objektiv OX ist das Kopfprisma in einer senkrecht zur Objektivachse vor dem Objektiv liegenden mit einer gestrichelten Linie angedeuteten Ebene verdrehbar gelagert Der Lasersender 5 und der Laserempfänger 6 sind als selbständige Einheiten ausgebildet und jeweils in einem eigenen Raum 7 bzw. 8 seitlich an dem Tabusrohr 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 zweite funktionsbestimmende Baueinheit des Perikops, nämlich der Kollimator, gebildet. Die ebenfalls an oder in der optischen Baueinheit aufgenommenen Einkoppelmittel bestehen aus einem Einkoppelelement 9 sowie einem Strahlteiler 11. Das Einkoppelelement 9 ist zwischen dem Objektiv 01 und der Ausgangsseite des Lasersenders angeordnet, z. B. in einem seillichen 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. B. durch Aufkitten. Das andere Prisma wird dann in dem Ansatz 10 gehalten und einmalig zu dem am Objektiv befestigten Prisma justiert. In jedem Fall ragt das Einkoppelelement 9 in die optische Achse des Kollimators hinein, d. h. es überbrückt den Abstand zwischen der Achse des Objektivs 01 und der optischen Achse des Senders vollständig. Das Einkoppelelement hat den Vorteil, daß es lageunabhängig ist, d. h. es entfallen Justiereinflüsse. Die als Galilei-Optik ausgeführte Senderoptik weist außer dem Objektiv O 1 und dem Einkoppelelement 9 ferner noch eine Zerstreuungslinse O2 auf. Ein derartiger Aufbau ermöglicht in vorteilhafter Weise eine koaxiale Einkopplung des Senderstrahls in den Visierstrahlengang. The all-round view periscope essentially consists of a periscope lens 0 1, which acts simultaneously as a sighting and receiving lens, which is held in a fixed position in a tube tube 1 serving as a housing, a all-round head or tilt prism 2, which is placed in front of the lens O 1 and is rotatable or tiltable in azimuth and elevation against the objective axis i> 5, viewing optics with an eyepiece Ok, a turning and deflecting prism 3 or 4, as well as a laser transmitter 5 and a laser receiver 6 and means for optical coupling of the range finder thus formed. In order to adjust the azimuth of the head prism 2 with respect to the objective OX , the head prism is rotatably mounted in a plane that is perpendicular to the objective axis in front of the objective and is indicated by a dashed line. 8 arranged on the side of the taboo tube 1 in the manner shown fixed on this. Thus, the laser rangefinder together with the tube tube forms an optical assembly. This has a housing made of a suitable material, e.g. B. made of gray cast aluminum, and is compact and as largely symmetrical as possible. By this component and by the means optically coupling the range finder, the second function-determining unit of the pericope, namely the collimator, is formed after the panoramic head prism. The coupling-in means also received on or in the optical assembly consist of a coupling-in element 9 and a beam splitter 11. The coupling-in element 9 is arranged between the objective 0 1 and the output side of the laser transmitter, e.g. B. in a rope attachment 10 of the tube and preferably consists of a one-piece triple prism or optionally of two separate prisms. In the latter case, a prism can be mechanically connected directly to the objective 0 1, e.g. B. by cementing. The other prism is then held in the attachment 10 and adjusted once to the prism attached to the objective. In any case, the coupling element 9 protrudes into the optical axis of the collimator, ie it completely bridges the distance between the axis of the objective O 1 and the optical axis of the transmitter. The coupling element has the advantage that it is position-independent, ie there are no adjustment influences. In addition to the objective O 1 and the coupling element 9, the transmitter optics designed as Galilean optics also have a diverging lens O2 . Such a structure advantageously enables coaxial coupling of the transmitter beam into the sighting beam path.
Die Einkopplung des Laserempfängers erfolgt über den Strahlteiler 11, der an dem dem Objektiv 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. Der Strahlteiler 11 ist in vorteilhafter Weise mit einer selektiven Verspiegelung versehen, welche die einfallende Strahlung in einen Empfängerstrahl, z. B. im unsichtbaren Rereich, und in einen Visierstrahl aufteilt. Der Strahlteiler 11 reflektiert dann also die ausgesandte und empfangene unsichtbare Laserstrahlung voll und ist für den sichtbaren Wellenlängenbereich durchlässig. Für den Laserempfänger ist der Strahlteiler 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 EniDfängers. Die optischen Achsen des Visierstrahles und des Empfängerstrahles sind zwangsläufig identisch. Der Strahlteiler 11 muß dann nur noch in v-y-z-Richtung geringfügig justiert werdenThe laser receiver is coupled in via the beam splitter 11, which is attached to the lens O1 opposite end of the tube tube 1 in front of the receiver entrance in a holder 12 arranged and thus also received directly in the optical assembly. The beam splitter 11 is in advantageously provided with a selective mirror coating, which the incident radiation in a Receiver beam, e.g. B. in the invisible area, and divides into a sighting beam. The beam splitter 11 reflects then the emitted and received invisible laser radiation is full and is for the visible wavelength range permeable. For the laser receiver, the beam splitter 11 is provided with a receiver field diaphragm 13 and provided with a crosshair 14 for the visor. Field diaphragm 13 and crosshair 14 can e.g. B. be applied by vapor deposition. This overall arrangement simplifies the adjustment of the EniDfängers. The optical axes of the sighting beam and the receiving beam are inevitably identical. The beam splitter 11 then only has to be in the v-y-z direction adjusted slightly
Die dritte funktionsbestimmende Einheit des Periskops ist die Betrachtungsoptik, welche von dem OkularThe third function-determining unit of the periscope is the viewing optics, which are from the eyepiece
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Ok, einem mit der halben Drehgeschwindigkeit des aber das Fadenkreuz funktionell so gestaltet werden, Ok, one at half the speed of rotation but the crosshairs can be functionally designed
Kopfprismas 2 nachzudrehenden, mit dem Kopfprisma daß das die Bilddrehung kompensierende WendeprismaHead prism 2 to be rotated, with the head prism that the image rotation compensating turning prism
gekuppelten Wendeprisma 3 zur Bildaufrichtung sowie nicht auch das Fadenkreuz (optisch) dreht. Hierzu kanncoupled reversing prism 3 for erecting the image as well as not rotating the crosshairs (optically). Can do this
einem Umlenkprisma 4 gebildet ist, das den Visierstrahl ζ. B. an der Stelle des Fadenkreuzes 14 auf dena deflecting prism 4 is formed, which the sighting beam ζ. B. at the point of the crosshairs 14 on the
in die optische Achse des Objektivs OX ablenkt. Das <·, Strahlteiler 11 nur ein Kreis aufgebracht und dasdeflects into the optical axis of the objective OX. The <·, beam splitter 11 only applied a circle and the
Wendeprisma 3 ist hier zwischen dem Okular Ok und eigentliche Fadenkreuz in einer Zwischenbildebene,Reversible prism 3 is here between the eyepiece Ok and the actual crosshair in an intermediate image plane,
dem Umlenkprisma 4 angeordnet. Dadurch kann dieses z. B. in der gestrichelt eingezeichneten Position vor demthe deflecting prism 4 arranged. This z. B. in the dashed position in front of the
bewegliche optische Bauteile keine negativen Einflüsse Wendeprisma 3 angeordnet werden,
auf die Systemgenauigkeit ausüben. In diesem Fall mußmovable optical components no negative influences reversible prism 3 are arranged,
exercise on the system accuracy. In this case must
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8263 | Opposition against grant of a patent | ||
| 8235 | Patent refused |