DE3137733C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein IR-Sichtgerät mit einem IR- Objektiv, das eine Wärmebildszene über einen periodisch um eine Achse hin- und herschwingenden Schwingspiegel auf eine mehrere in einer Zeile liegende Bildpunkte ab­ tastende IR-Detektoranordnung abbildet, wobei an die Detektoranordnung eine Verstärkeranordnung angeschlossen ist, die die IR-Strahlung jedes Bildpunktes in entsprechen­ de elektrische Signale umwandelt, die sichtbar auf einer der Detektoranordnung entsprechende zeilenförmige Wieder­ gabeanordnung dargestellt werden, die vorzugsweise über die Rückseite des Schwingspiegels und über mindestens einen Umlenkspiegel in einer Betrachtungsebene abgebildet wird.

Ein derartiges Sichtgerät ist unter dem Namen "Common Module" bekanntgeworden und beispielsweise in der Zeit­ schrift "Wehrtechnik" Oktober 1980, Seiten 21 bis 23 be­ schrieben. Mit einem solchen Sichtgerät ist es möglich, eine Wärmebildszene mit relativ hoher Auflösung in ein sichtbares Bild umzusetzen, wobei die zu kühlende IR- Detektoranordnung noch relativ einfach aufgebaut ist. Die Erzeugung des sichtbaren Bildes ist damit räumlich mit der IR-Optik und der IR-Detektoranordnung verbunden.

Ein derartiges Gerät ist zunächst für eine feste Blick­ richtung ausgelegt. Häufig ist es jedoch erwünscht, die Möglichkeit einer Rundumsicht zu haben. Bei üblichen Periskopen für sichtbares Licht, bei denen das Okular und damit die Betrachtungsebene feststeht, wird dies durch Drehen eines Spiegels bzw. eines Prismas erreicht. Zur Kompensation der Bilddrehung wird ein Aufrichtprisma um den halben Winkel mitgedreht. Dieses Prinzip läßt sich nicht ohne weiteres auf das eingangs genannte IR-Sichtge­ rät übertragen, denn um die Abtastrichtung des Schwing­ spiegels bezogen auf die Szene nicht zu drehen, müßte die Kompensation der Bilddrehung im Strahlengang vor dem Schwingspiegel erfolgen. Ein solches Prismensystem für In­ frarotstrahlung ist jedoch sehr aufwendig. Ferner treten dann besondere Probleme wegen der Vignettierung auf, die bei Sichtgeräten für sichtbares Licht weniger störend sind bzw. mit einfachen Mitteln weitgehend ausgeglichen werden können.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein IR-Sichtgerät der eingangs genannten Art anzugeben, das mit einfachen Mitteln für Rundumsicht bei feststehendem Okular bzw. feststehender Betrachtungsebene ausgebildet ist, ohne daß die Abtastrichtung des Schwingspiegels bezüglich der abzu­ tastenden Wärmebildszene verändert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das IR-Teleskop, der Schwingspiegel, das IR-Objektiv, die IR-Detektoranordnung und die Wiedergabeanordnung als Ein­ heit um eine horizontale, durch den Umlenkspiegel verlau­ fende Achse und um eine durch den Umlenkspiegel verlau­ fende vertikale Achse schwenkbar sind, wobei der Umlenk­ spiegel mit beiden Achsen einen Winkel von etwa 45° ein­ schließt und um die vertikale Achse mit der Einheit schwenkbar ist, und daß zwischen dem Umlenkspiegel und der Betrachtungsebene ein Aufrichtsystem angeordnet ist, das zur Kompensation der Bilddrehung entsprechend dem Ver­ schwenken der Einheit mitbewegbar ist. Durch die Zusammen­ fassung der wesentlichsten Teile des IR-Sichtgerätes zu einer Einheit, die um zwei sich in dem Umlenkspiegel schneidende Achsen bewegt werden kann, kann die Kompensa­ tion der Bilddrehung beim Bewegen mit einfachen optischen Mitteln leicht kompensiert werden, so daß eine unveränder­ te Betrachtungsrichtung beim Bewegen erhalten bleibt.

In manchen Fällen ist es zweckmäßig, die zu betrachtende Szene auch direkt im sichtbaren Bereich abzubilden. Um auch hierbei die Bilddrehung mit möglichst wenig Aufwand zu kompensieren, ist eine Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Tagessichtgerät fest verbunden ist und daß der Strahlengang vom Objektiv des Tagessichtgerätes auf den Umlenkspiegel in einen anderen Winkel in der horizontalen Ebene gerichtet ist als der Strahlengang der Wiedergabeanordnung über den Schwing­ spiegel, und daß der Umlenkspiegel auf diesen Strahlengang des Tagessichtgerätes durch Verstellen gegenüber der Ein­ heit einstellbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin bildet ein IR-Teleskop 1 eine Wärmbildszene über den Schwing­ spiegel 2 und ein IR-Objektiv 4 auf eine Detektorzeile 5 ab. Der Schwingspiegel 2 wird durch eine nicht darge­ stellte Antriebsanordnung um eine Achse 3 in schneller Folge hin- und hergekippt. Dies wirkt sich auf der Detek­ torzeile 5 so aus, als würde die abgebildete Wärmeszene ständig hin- und hergeschoben. Dadurch tastet die parallel zur Achse 3 angeordnete Detektorzeile die zu betrachtende Wärmebildszene zeilenweise ab.

An die IR-Detektoren 5 ist über Verstärker eine Wieder­ gabeanordnung aus einer LED-Zeile 6 angeschlossen, die zweckmäßig parallel zu der Detektorzeile angeordnet sein kann, wie dargestellt ist, sofern nicht zusätzliche Umlenk­ anordnungen der Detektorzeile 5 und/oder der LED-Zeile vorgeschaltet sind. Jeder IR-Detektor der Detektorzeile 5 ist über jeweils einen Verstärker mit der innerhalb der Zeile entsprechenden LED verbunden, so daß die LED-Zeile 6 die Intensität der abgetasteten Zeile der Wärmebildszene sichtbar wiedergibt.

Die LED-Zeile 6 wird über eine Optik 7 und die Rückseite des Schwingspiegels 2 und einen als Prisma ausgebildeten Umlenkspiegel 8, eine weitere Optik 10, ein Aufricht­ prisma 15, einen weiteren Umlenkspiegel 11 und ein Okular 12 einem Betrachter sichtbar gemacht. Durch die Ausnutzung des Schwingspiegels 2 sowohl für den IR-Strahlen­ gang wie auch für den sichtbaren Strahlengang sieht der Betrachter aufeinanderfolgend die LED-Zeile 6 an verschie­ denen Stellen entsprechend der gerade abgetasteten Zeile der Wärmebildszene, so daß ein sichtbares Abbild der be­ trachteten Wärmebildszene entsteht.

Für einen größeren Elevationswinkel der Betrachtung sind nun das IR-Teleskop 1, der Schwingspiegel 2, das IR-Objek­ tiv 4, die IR-Detektorzeile 5 sowie die Wiedergabeanordnung aus der LED-Zeile 6 mit den zugehörigen Optiken zu einer Einheit zusammengefaßt und um die Achse 13 drehbar ange­ ordnet, die durch die reflektierende Fläche des Umlenk­ prismas 8 verläuft. Wie aus der Figur ersichtlich, ändert sich dadurch der Strahlengang zwischen dem Schwingspiegel 2 und dem Umlenkprisma 8 und damit in der nachfolgenden optischen Strecke nicht, sondern lediglich die Zeilen­ richtung des erzeugten Bildes wird gedreht. Diese Drehung kann durch entsprechende Gegenbewegung des Aufrichtprismas 15, das hier als Schmidt-Pechan-Prisma dargestellt ist, kompensiert werden, so daß für den Betrachter die Richtung der wiedergegebenen Zeilen konstant bleibt. Auf diese Weise ist also eine Rundumsicht mit einem Elevationswinkel von 180° ohne weiteres möglich.

Für eine Rundumsicht in azimutaler Richtung ist die Einheit aus dem IR-Teleskop 1, dem Schwingspiegel 2, dem IR-Objek­ tiv 4, der Detektorzeile 5 und der Wiedergabeanordnung mit der LED-Zeile 6 zusammen mit dem Umlenkspiegel 8 um eine vertikale Achse 14 drehbar. Bei Drehung um diese Achse ver­ schiebt sich zwar der Strahlengang zu beiden Seiten des Schwingspiegels 2 in der horizontalen Ebene, jedoch ändert sich der Strahlengang nach dem Umlenkprisma 8 nicht, sondern lediglich die Richtung der LED-Zeile 6 ändert sich ent­ sprechend der Drehung um die Achse 14. Diese Drehung der Richtung der LED-Zeile entspricht jedoch der gleichen Drehung, die beim Schwenken der Einheit um die Achse 13 entsteht, und kann somit ebenfalls durch Drehung des Aufrichtprismas 15 kompensiert werden. Dieses Aufrichtprisma 15 muß sich somit in beiden Fällen, d. h. sowohl bei Drehung der Einheit um die Achse 13 der um die Achse 14, um die Achse 14 drehen, und zwar um den halben Drehwinkel. Dadurch bleibt dann für den Betrachter die abgebildete Richtung der LED-Zeile 6 stets konstant bei ebenfalls konstanter Ein­ blickrichtung.

Für die Kombination mit einem Tagessichtgerät ist ein normales Objektiv 16 vorgesehen, dessen Strahlengang durch ein Umlenkprisma 17 ebenfalls auf den Umlenkspiegel 8 gerichtet ist, jedoch von der zum Schwingspiegel 2 entgegen­ gesetzt gerichteten Seite. Der Umlenkspiegel 17 liegt hier in der Achse 13, und der Strahlengang des Objektivs 16 verläuft in der gleichen Ebene wie der Strahlengang zur Detektorzeile 5 und von der LED-Zeile 6 bis zum Umlenkprisma 8. Das Objektiv 16 und der Umlenkspiegel 17 bilden mit der Einheit aus dem IR-Teleskop 1, dem Schwing­ spiegel 2, dem IR-Objektiv 4, sowie der Detektorzeile 5 und der LED-Zeile 6 mechanisch eine bauliche Einheit und werden gemeinsam um die horizontale Achse 13 oder die vertikale Achse 14 gedreht. Um das vom Objektiv 16 aufge­ nommene sichtbare Bild durch das Okular 12 sichtbar zu machen, kann das Umlenkprisma 8 um die Achse 14 gegenüber dieser baulichen Einheit um 180° gedreht werden, so daß es die gestrichelt gezeichnete Stellung annimmt und dadurch den Strahlengang des Objektivs 16 über die Optik 10 und das Aufrichtprisma 15 und den Umlenkspiegel 11 über das Okular 12 zum Betrachter leitet. Für den Ausgleich der Bilddrehung des über das Objektiv 16 aufgenommenen Bildes bei Drehung der Baueinheit um die horizontale Achse 13 oder die vertikale Achse 14 muß das Aufrichtprisma 15 in gleicher Weise um den halben Winkel gedreht werden wie bei Betrach­ tung der Wärmebildszene.

Abwandlungen der in der Figur dargestellten und beschriebe­ nen Anordnung sind ohne weiteres möglich. So kann das Umlenkprisma 8 auch statt um die Achse 14 um eine zu beiden Achsen 13 und 14 senkrecht stehende Achse bezüg­ lich der Baueinheit gedreht werden, um von der Betrach­ tung der Wärmebildszene auf die Betrachtung des sicht­ baren Bildes umzuschalten. Ebenso kann die Anordnung des Aufrichtprismas 15 an einer anderen Stelle zwischen dem Umlenkspiegel 8 und dem Okular 12 erfolgen.

Claims (3)

1. IR-Sichtgerät mit einem IR-Objektiv, das eine Wärme­ bildszene über einen periodisch um eine Achse hin- und herschwingenden Schwingspiegel auf eine mehrere in einer Zeile liegenden Bildpunkte abtastende IR-Detektoranordnung abbildet, wobei an die Detektoranordnung eine Verstärker­ anordnung angeschlossen ist, die die IR-Strahlung jedes Bildpunktes in entsprechende elektrische Signale umwan­ delt, die sichtbar auf einer der Detektoranordnung ent­ sprechende zeilenförmige Wiedergabeanordnung dargestellt werden, die vorzugsweise über die Rückseite des Schwing­ spiegels und über mindestens einen Umlenkspiegel in einer Betrachtungsebene abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das IR-Teleskop (1), der Schwingspiegel (2) das IR-Objektiv (4), die IR-Detektoranordnung (5) und die Wiedergabeanordnung (6) als Einheit um eine horizontale, durch den Umlenkspiegel (8) verlaufende Achse (13) und um eine durch den Umlenkspiegel (8) verlaufende vertikale Achse schwenkbar sind, wobei der Umlenkspiegel (8) mit beiden Achsen (13, 14) einen Winkel von etwa 45° einschließt und um die vertikale Achse (14) mit der Einheit (1, 2, 4, 5, 6) schwenkbar ist, und daß zwischen dem Umlenkspiegel (8) und der Betrachtungsebene (18) ein Aufrichtsystem (15) angeordnet ist, das zur Kompensation der Bilddrehung entsprechend dem Verschwenken der Einheit (1, 2, 4, 5, 6) mitbewegbar ist.

2. IR-Sichtgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Tagessichtgerät fest verbunden ist und daß der Strahlengang vom Ob­ jektiv (16) des Tagessichtgerätes auf den Umlenkspie­ gel (8) in einen anderen Winkel in der horizontalen Ebene gerichtet ist als der Strahlengang der Wiedergabean­ ordnung (6) über den Schwingspiegel (2), und daß der Umlenkspiegel (8) auf diesen Strahlengang des Tagessichtgerätes durch Verstellen gegenüber der Einheit (1, 2, 4, 5, 6) einstellbar ist.

3. IR-Sichtgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkspiegel (8) um die vertikale Achse (14) gegenüber der Einheit (1, 2, 4, 5, 6) verdrehbar ist.