DE3329589C2 - Aus Lasersender, Tagkanal und Wärmebildkanal bestehende Geräteanordnung - Google Patents

Abstract

Die aus Lasersender (3), Tagkanal (4), Wärmebildkanal (1) und Beobachtungskanal (2) bestehende Geräteanordnung (5) kann beim Zusammenbau hinsichtlich ihrer optischen Achsen (34, 33, 18, 33', 18') mit der einzigen Zielmarke (17) harmonisiert werden. Die im Wärmebildkanal empfangene und sichtbar gemachte Strahlung (8) wird mit Hilfe einer ersten Prismenanordnung (14) mit der Zielmarke zusammengeführt. Von hier aus gelangen Strahlung und Zielmarke über eine zweite, mit veränderbarem Spalt (38) versehene Prismenanordnung des Beobachtungskanals (2) auf das Okular (31). Bei geschlossenem Spalt dagegen wird die Strahlung des Tagkanals (4) über ein zweites der Justage dieser Strahlung auf die Zielmarke (17) dienendes Drehkeilpaar (26) auf das Okular gelenkt. Über Ablagespannungen des zweiten Drehkeilpaares und den elektrischen Positionsgeber (36) wird hierbei synchron ein drittes den Lasersender justierendes Drehkeilpaar (35) mitverstellt.

Description

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über eine mit einem veränderbaren Spalt (38) versehende Prismenanordnung (24, 25) ein und dieselbe Zielmarke (17) bei geschlossenem Spalt zusammen mit der im Wärmebildkanal (1) empfangenen und nach optoelektronischer Umwandlung auf einer lichtemittierenden Leuchtdiodenanordnung sichtbar gemachten Strah-

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Beobachtungskanal (2) spiegelbar ist und
für die Grundjustage des Wärmekanals (1) zwischen der Wärmezielmarke (17) und einer wei-Die Erfindung bezieht sich auf eine Geräteanordnung, bestehend aus einem Lasersender, einem Tagkais nal und einem Wärmebildkanal gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Geräteanordnung enthält die DE-AS 20 54 387. Tag- und Nachtkanal besitzen hierbei jeweils eine eigene Zielmarke mit zugehöriger Beleuchtung. Bei

lung (8) oder aber bei geöffnetem Spalt zusam- 20 einem Justagevorgang müssen die beiden Zielmarken men mit der Strahlung des Tagkanals (4) in den miteinander zur Deckung gebracht werden. Außer einem bloßen Hinweis, daß man gegebenenfalls für beide Kanäle auch mit nur einer einzigen Zielmarke auskommt, finden sich in dieser Schrift keine näheren An-

teren Prismenanordnung (14) dieses Kanals, die 25 gaben über die Realisation einer solchen Möglichkeit — der Zusammenführung der Wärmestrahlung (8) geschweige denn bei mehr als zwei Kanälen,
mit der Zielmarke dient, ein erstes Drehkeilpaar Eine ähnliche Anordnung mit mehreren starr mitein-

(21), zum Ausrichten des Tagkanals (4) auf die ander verbundenen Baugruppen, die jeweils einen opti-Wärmebildzielmarke zwischen der ersten Pns- sehen Kanal enthalten, ist aus der DE-PS 25 50 941 bemenanordnung (24, 25) und dem Tagkanal ein 30 kannt Sie benötigt jedoch für den Harmonisierungsvorzweites Drehkeilpaar (26) und — in Austritts- gang ihrer Achsen ein die Strahlenumlenkung bewirkendes Prismensystem, einen sich aus zwei einzelnen Zielmarkenprojektoren zusammensetzenden Breitband-Zielmarkenprojektor sowie insgesamt drei Ziel-35 marken. Diese ansonsten durchaus brauchbare Anordnung ist demnach vergleichsweise aufwendig.

Aus der US-PS 37 22 282 ist sodann die Verwendung eines verstellbaren Prismas mit veränderlichem Luftspalt und aus K. Mütze u. a. »ABC der Optik«, Verlag W.

richtung — unmittelbar vor der Optik des Lasersenders (3) ein drittes Drehkeilpaar (35) für die Angleichung des Lasersenders (3) an den Tagkanal vorgesehen sind.

2. Geräteanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei geöffnetem Luftspalt (38) die Strahlung des Tagkanals (4) über eine zwischen

die den Luftspalt (38) aufweisende Prismenanord- 40 Dausien, Hanau, 1961, S. 25—27, die Verwendung von nung (24, 25) und die Tagoptik (28) schaltbare Ab- gegeneinander verdrehbaren Prismen (Drehkeilpaaren) deckvorrichtung (39) unterdrückt wird.

3. Geräteanordnung nach Anspruch 1, dadurch

zwecks Justierung von optischen Strahlengängen bekannt.

Ausgehend von dem eingangs definierten Stand der

teiler bestehenden Prismenanordnung (14) und der 45 Technik stellt sich als Aufgabe, die vorstehende Gerätemit dem Luftspalt (38) versehenen Prismenanord- anordnung dahingehend zu verbessern, daß bei einer

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gekennzeichnet, daß zwischen der aus einem Strahlnung (24, 25) in Verlaufsrichtung der Wärmebildmarke eine erste Abbildungsoptik (19), ein Bildverstärker (22) und eine zweite Abbildungsoptik (23) geschaltet sind, während zwischen der weiteren Prismenanordnung (24, 25) und einem Okular (31) eine zusammen mit der zweiten Abbildungsoptik (23) im Unendlichen abbildende Optik (29) sowie eine der Abbildung auf der Netzhaut des Beobachters (7) dienende weitere Optik (30) vorgesehen sind.

4. Geräteanordnung nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (38) der weiteren Prismenanordnung (24, 25) zwischen den Hypothenusenflächen der beiden Prismen (24) und (25) vorgesehen und über einen piezoelektrischen, mechanischen oder elektromagnetischen Antrieb veränderbar ist.

5. Geräteanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hypothenusenfläche des einen Prismas (24) dielektrisch bedampft, z. B. nur für Mischbilddarstellungen in beiden Richtungen teildurchlässig ausgebildet ist. und wenigstens eine der Kathetenflächen (37) des anderen Prismas (25) eben

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fest vorgegebenen Anzahl von Geräten bzw. entsprechend vieler optischer Achsen sich dieselben mit nur einer Zielmarke ebenso sicher und mit weniger Aufwand harmonisieren lassen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die in den beiden Figuren einander entsprechenden Teile die gleichen Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

F i g. 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der im Wärmebildkanal beobachtet wird und

Fig.2 einen Teil der Skizze gemäß Fig. 1, aus dem die Beobachtung im Tagkanal ersichtlich ist.

In F i g. 1 ist ein sich im wesentlichen aus einem Wärmebildkanal 1, einem Tagkanal 4, einem Lasersender 3, der ein CO2-Laser sein kann, und einem Beobachtungskanal 2 zusammensetzendes Ziel- und Beobachtungsgerät 5 schematisch dargestellt.

Die zugehörigen Geräteeinheiten sind in montiertem

Zustand miteinander verbunden, so daß dadurch die zugeordneten optischen Achsen 18, 18', 33, 33' und 34 grob vorjuEtiert sind. Die Achsen 18,33 und 34 bzw. die entsprechenden Kanäle 1,4 und 3 verlaufen zueinander parallel. Beim Zusammenbau der einzelnen Geräteeinheiten werden hierbei folgende Justagevorgänge durchgeführt: Im Wärmebildkanal gelangt die von einem Abtastspiegel auf eine Detektoranordnung gelenkte Ziel- und Umgebungsstrahlung nach optoelektronischer Umwandlung auf eine lichtemittierende Diodenanordnung, was jedoch Stand der Technik und aus Gründen einer besseren Obersicht hier nicht dargestellt ist. Von der Diodenanordnung aus fällt die Strahlung 8 im Verlauf der optischen Achse 18 auf das Strahlteilerprisma 14. Um 90° versetzt hierzu wird — entlang der optischen Achse 9 — auch die Wärmebildzielmarke 17 über die Optik 16 und das Drehkeilpaar 21 in das Strahlteilerprisma 14 eingespiegelt Dieses Drehkeilpaar dient dazu. Detektor- und Diodenanordnung parallel tu einer Referenzfläche, die z. B. die Befestigungsfläche des zugehörigen Wärmebildgerätes sein kann, auszurichten. Damit ist im Wärmebildkanal 1 die Grundjustage durchgeführt

Die Grundjustage von Beobachtungskanal 2 und Lasersender 3 bzw. deren optischer Achsen 33' und 34 erfolgt in der jeweiligen Gerätereferenz, die z. B. die Wand sein kann, mit der die zugehörigen Geräte aneinandergrenzen.

Wärmebildzielmarke sowie Ziel- und Umgebungsstrahlung werden entlang der optischen Achse 18 und mit Hilfe einer ersten Abbildungsoptik 19 beispielsweise auf dem Bildverstärker 22 abgebildet, von wo aus Strahlung und Zielmarke über eine zweite Abbildungsoptik 23 auf die im Beobachtungskanal 2 angeordnete und mit dem veränderbaren Luftspalt 38 versehene Prismenan-Ordnung 24, 25 gelangen. Sofern ein Luftspalt vorhanden ist, werden Strahlung und Zielmarke an der dielektrisch bedampften Hypothenusenfläche des Prismenteils 24 um 90° umgelenkt und über die die Strahlung im Unendlichen abbildende Optik 29, das Objektiv 30 und das Okular 31 dem Beobachter 7 dargestellt.

Die dielektrische Behandlung des Prismenteils 24 bewirkt, daß bei dem in Fig. 1 dargestellten geöffneten Luftspalt etwa 90% der Strahlung reflektiert und nur 10% transmittiert werden, so daß in dieser Stellung der Beobachter 7 hauptsächlich die über den Wärmebildkanal einfallende Szene sieht. Zur Unterbindung von Reststrahlung (—10%) des Tagkanales kann die einschwenkbare Abdeckvorrichtung 39 vorgesehen werden. Über einen zeichnerisch nicht dargestellten Piezoantrieb, der bei anderen Ausführungsbeispielen auch durch einen mechanischen oder elektromagnetischen ersetzt sein kann, können die beiden Prismenhälften 24 und 25 mit ihren Hypothenusenflächen aneinandergedrückt werden, so daß dann praktisch kein Luftspalt mehr vorhanden ist und dadurch der Betrieb vom Wärmebild- auf Tagmode umgeschaltet wird. In diesem Fall, der in F i g. 2 dargestellt ist, werden nurmehr etwa 10% der Strahlung reflektiert, was bedeutet, daß die Wärmebildzielmarke 17 reflektiert wird und für den Tagkanal benutzt werden kann. Hierbei ist das Wärmebild ausgeschaltet, während 90% transmittiert werden. Mittels der Prismenanordnung 24, 25 und ihrem veränderbaren Spalt 38 ist somit alternativ Tag- oder Wärmebildbeirieb möglich.

Eine Überprüfung der Achsstabilität des Wärmebildkanals 1 einschließlich Abbüdungsoptik 23 und Prismenanordnung 24, 25 erfolgt hierbei dadurch, daß z. B. das mittlere Element der zeichnerisch nicht dargestellten Diodenanordnung zum Leuchten gebracht wird, sein Abbild über die optische Achse 18 in die Prismer.anordnung 24, ?5 bei geschlossenem Luftspalt 38 eintritt, an der der Eintrittsfläche gegenüberliegenden, verspiegelt ausgebildeten Kathetenfläche 37 reflektiert, auf die Strichplatie der Wärmebildzielmarke 17 rückabgebildet und durch entsprechende Vergütungen auf der Strichplatte dem Beobachter 7 dargestellt wird. Erscheint dabei der Abbildungspunkt in Strichplattenmitte, ist Achsharmonisierung gegeben.

Bei Tagoetrieb wird zum Zweck der Harmonisierung der optisdien Achse 33 bzw. 33' (des Tagkanais 4) auf die optische Achse 18 bzw. 18' (des AVärmebildkanals 1) die Tagszene — in Strahlenverlaufsrichtung — über die Tagoptik :ί8, das Umlenkprisma 17 und das Drehkeilpaar 26 auf die Wärmebildzielmarke 17 (bzw. deren optische Achse 18 und 18') gespiegelt Die eigentliche Justage erfolgt hierbei mit Hilfe des Drehkeilpaares 26. Da bei der Grundjustage der von der Diodenanordnung kommenden Strahlung 8 auf die Wärmebildzielmarke

17 die zugehörigen optischen Achsen 9und 18 bereits justiert werden sind, sind jetzt auch die optische Achse

18 des Wärmebildkanals 1 und die optische Achse 33 des Tagkanals 4 bzw. der Wärmebildkanal 1 und der Tagkanal 4 selbst, und zwar bei Verwendung nur einer gemeinsamen Zielmarke, harmonisiert

Um nun noch die optische Achse 34 des Lasersenders 3 mit den optischen Achsen 18 und 33 von Wärmebildkanal 1 und Tagkanal 4 zu justieren, wird die bei der Verstellung des Drehkeilpaares 26 erzeugte Ablagespannung dazu benutzt, das in Senderichtung vor dem Teleskopobjektiv 13 des Lasersenders angeordnete Drehkeilpiiar 35 den Bewegungen des Drehkeilpaares 26 winkelsynchron von Hand oder automatisch nachzuführen. Hierfür ist das Drehkeilpaar 26 über einen elektrischen Positionsgeber 36 mit dem Drehkeilpaar 35 verbunden Dies ist vor allem bei nachträglichen Justagen, z. B. Feldjustagen, von Bedeutung, weil eine solche Maßnahme ohne Öffnen des Gerätes nicht möglich ist. Damit sind die drei maßgeblichen optischen Achsen 18, 33 und 34 des Beobachtungsgerätes 5 miteinander harmonisiert.

Darüber hinaus läßt sich nach der Endmontage vom Beobachter 7 auch noch folgende Eigenprüfung durchführen: Bei Wärmebildmode wird ein Element der lichtemittierenden Leuchtdiodenanordnung (LED 90) angesteuert und leuchtet. Die Strahlung dieser LED 90 und die Wärmebildzielmarke 17 werden über die Prismenanordnung 24, 25 — bei geöffnetem Spalt 38 — in die optische Achse 18' des Beobachtungskanals 2 geführt und der Beobachter sieht, ob das LED 90-Element in der Mitte der Wärmebildzielmarke liegt. Dies bedeutet, daß der Wärmebildkanal 1 und die kritischen Teile 23,24,25, 29 und 30 harmonisiert sind. Weicht die Stellung der Strahlung dagegen von der Mitte der Wärmebildzielmarke ab, muß letztere über das Drehkeilpaar 21 auf den Leuchi.diodenpunkt bzw. dessen Strahlung ausgerichtet werden. Die Nachjustage des Beobachtungskanals 2 sowi■: des Lasersenders 5 auf die Wärmebildzielmarke 17 erfolgt sodann wieder in der vorbeschriebenen Weise.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Geräteanordnung, bestehend aus einem Lasersender, einem Tagkanal und einem Wärmebildkanal, die mit einem gemeinsamen Beobachtungskanal stan· verbunden sind sowie zueinander parallel ausrichtbare optische Achsen und eine Wärmebildzielmarke aufweisen, die über strahlenumlenkende Prismenanordnungen in den Wärmebildkanal einspiegelbarist, dadurch gekennzeichnet, daß

   falls verspiegelt ausgebildet ist

   6. Geräteanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lasersenderseitige Drehkeilpaar (35) manuell oder über eine beim Versteilen des tagkanalseitigen Drehkeilpaares (26) erzeugte Ablagespannung und einen elektrischen Positionsgeber (36) automatisch und synchron verstellbar ausgebildet ist