DE3607679C2

DE3607679C2 -

Info

Publication number: DE3607679C2
Application number: DE3607679A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ddr 3014 Magdeburg Dd Hebmueller; Albert Dipl.-Phys. Ddr 3302 Barby Dd Nebelung
Original assignee: VEB MESSGERAETEWERK "ERICH WEINERT" MAGDEBURG BETRIEB DES KOMBINATES VEB EAW BERLIN-TREPTOW "FRIEDRICH EBERT" DDR 3011 MAGDEBURG DD
Current assignee: VEB MESSGERAETEWERK "ERICH WEINERT" MAGDEBURG BETRIEB DES KOMBINATES VEB EAW BERLIN-TREPTOW "FRIEDRICH EBERT" DDR 3011 MAGDEBURG DD
Priority date: 1985-05-07
Filing date: 1986-03-08
Publication date: 1989-02-16
Also published as: DE3607679A1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine parallaxefreie Visiereinrichtung für ein Pyrometer, welches insbesondere für den Niedertempe raturbereich und weit entfernte oder sehr kleine Meßobjekte geeignet ist. Die Temperaturmessung kann dabei in einem belie big festlegbaren Wellenlängenbereich der Infrarotstrahlung erfolgen.The invention relates to a parallax-free sighting device for a pyrometer, which is particularly suitable for low temperatures range and very distant or very small test objects suitable is. The temperature measurement can be carried out in one big definable wavelength range of infrared radiation respectively.

Characteristic of the known technical solutions

Bei den bekannten technischen Lösungen werden zur Bündelung der Wärmestrahlung vom Meßobjekt sowohl Linsen als auch Spie gel verwendet. Bei der Messung im Niedertemperaturbereich ist der Spektralbereich mit der Wellenlänge 8 µm . . . 14 µm der energetisch günstigste und dabei weitestgehend von atmosphä rischen Störungen frei. Wesentlich für eine berührungslose Temperaturmessung ist die Möglichkeit der parallaxefreien An visierung des Meßobjektes. Bei einer Vielzahl bekannter Lö sungen für Niedertemperaturpyrometer verwendet man Einzelspie gel, in deren Brennpunkt der Strahlungsempfänger angeordnet ist. Beispiele dafür sind die Geräte der Firma Thermophil In fra, die Gerätetypen T 203, 4472 und 5680 der Firma Ultrakust (BRD) und das Gerät IR 1000 der Firma Trilau. Bei der Verwen dung von Einzelspiegeln ist jedoch eine parallaxefreie Visie rung nicht bzw. nur mit hohem Aufwand möglich, da an der für die Visierung günstigsten Stelle der Empfänger angeordnet ist. Zusätzliche Anordnungen zur Visierung haben den Nachteil auf wendiger konstruktiver Lösungen und erheblicher Abschattungen des Spiegels und damit großer Energieverluste.In the known technical solutions are used for bundling the heat radiation from the measurement object both lenses and spie gel used. When measuring in the low temperature range the spectral range with the wavelength 8 µm. . . 14 µm the most energetically favorable and largely of atmosphere interference free. Essential for a non-contact Temperature measurement is the possibility of parallax-free on sight of the target. With a variety of known Lö Solutions for low temperature pyrometers use single spikes gel, in the focal point of which the radiation receiver is arranged is. Examples of this are the devices from Thermophil In fra, the device types T 203, 4472 and 5680 from Ultrakust (FRG) and the device IR 1000 from Trilau. When using However, the creation of individual mirrors is a parallax-free sight tion is not possible or only with great effort, since the most favorable sighting of the recipient is arranged. Additional arrangements for sighting have the disadvantage Agile design solutions and significant shadowing of the mirror and thus large energy losses.

Aus diesem Grund haben sich international Spiegelsysteme mit zwei sphärischen Spiegeln für die Varianten mit parallaxe freiem Visier durchgesetzt. Insbesondere werden Cassegrain systeme verwendet. Durch die Verwendung von Cassegrainsystemen lassen sich Wechsellichtpyrometer realisieren, die eine sehr hohe Temperaturauflösung ermöglichen. Dazu ist im Strahlengang zwischen dem Konkavspiegel und dem Strahlungsempfänger ein Chopper angeordnet, der die Meßstrahlung moduliert. Beispiele für solche Systeme sind das Gerät Cyclops 33 der Firma Minolta Land, die DD-PS 1 47 410 und die JP-PS 50-15 672. Nachteilig bei der Verwendung von Cassegrainsystemen ist die Abschattung des Konkavspiegels durch den Konvexspiegel, wodurch Energieverlu ste auftreten, die durch größere Konkavspiegeldurchmesser aus geglichen werden müssen. Weiterhin ist die Abschattung des Konkavspiegels von der Entfernung des Meßobjektes abhängig, was durch weitere Maßnahmen, die jedoch eine Verringerung des Energieangebotes des optischen Systems zur Folge haben, aufge hoben werden muß.For this reason, international mirror systems have become involved two spherical mirrors for the variants with parallax free visor enforced. In particular, Cassegrain systems used. Through the use of cassegrain systems alternating light pyrometers can be realized, which is a very enable high temperature resolution. This is in the beam path between the concave mirror and the radiation receiver Arranged chopper that modulates the measuring radiation. Examples for such systems are the Cyclops 33 from Minolta Land, the DD-PS 1 47 410 and JP-PS 50-15 672. Disadvantageous the use of cassegrain systems is the shadowing of the Concave mirror through the convex mirror, whereby energy loss occur, which are characterized by larger concave mirror diameters must be compared. Furthermore, the shadowing of the Concave mirror depends on the distance of the measurement object, what further action, but a reduction in Result of energy supply of the optical system must be lifted.

Diese Nachteile haben dazu geführt, daß Geräte für den Nieder temperaturbereich, von denen eine hohe Auflösung und Genauig keit gefordert wird, mit Linsen ausgerüstet sind, die min destens eine spektrale Transmission von 8 . . . 14 µm Wellenlänge besitzen. Beispiele dafür sind die Geräte der Firma AGA(SE). Bei diesen Geräten ist jedoch eine direkte optische Visierung nicht möglich, da die eingesetzten Linsen für das sichtbare Licht undurchlässig sind. Durch die Verwendung entsprechender Wandler wird die Infrarotstrahlung auf einem Bildschirm sicht bar gemacht, wodurch die Visierung ermöglicht wird. Die ent sprechenden Wandler und der Bildschirm erfordern jedoch einen hohen gerätetechnischen Aufwand.These disadvantages have resulted in devices for the low temperature range, of which high resolution and accurate is required, are equipped with lenses that min at least a spectral transmission of 8. . . 14 µm wavelength have. Examples of this are the devices from AGA (SE). With these devices, however, there is a direct optical sight not possible because the lenses used for the visible Are opaque to light. By using appropriate The converter will see the infrared radiation on a screen made bar, which enables the sighting. The ent speaking converter and the screen, however, require one high technical expenditure.

Aus der US-PS 40 81 678 ist eine Visiereinrichtung für ein Pyrometer mit einer speziellen Objektivlinse bekannt. Diese Objektivlinse besitzt eine im Inneren der Objektivlinse ange ordnete Infrarotlinse. Der die Infrarotlinse umgebende Teil der Objektivlinse ist dagegen auch für Tageslicht durchlässig, welcher zur Anvisierung des Meßobjektes über einen Spiegel mit einer elliptischen Öffnung dient. Nachteilig bei dieser Visiereinrich tung ist die sehr aufwendige Objektivlinse mit der im Inneren befindlichen Infrarotlinse, deren optische Achse mit der optischen Achse der Objektivlinse zur Vermeidung von Parallaxefehlern exakt übereinstimmen muß. Diese Übereinstimmung muß bei der Herstellung der Objektivlinse im gleichen technologischen Prozeß erfolgen und ist daher mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden. Weiterhin ist der Spiegel mit der elliptischen Öffnung in seiner Herstellung ebenfalls sehr aufwendig. Da zur Anvisierung des Meßobjektes der Randbereich der Objektivlinse benutzt wird, führt das zu Verzer rungen des Abbildes des Meßobjektes und zur Verschlechterung der Visierqualität. Eine Verkleinerung der Infrarotlinse führt aber auch zu einer Verringerung an auswertbarer Infrarotstrahlungs energie und ist daher nicht realisierbar.From US-PS 40 81 678 is a sighting device for Pyrometer with a special objective lens known. These Objective lens has a inside of the objective lens arranged infrared lens. The part of the lens surrounding the infrared lens In contrast, objective lens is also permeable to daylight, which for sighting the target via a mirror with a serves elliptical opening. A disadvantage of this visor device tion is the very complex objective lens with the inside located infrared lens, the optical axis with the optical Axis of the objective lens to avoid parallax errors exactly must match. This must be the same during manufacture the objective lens in the same technological process and is therefore associated with considerable difficulties. Farther is the mirror with the elliptical opening in its manufacture also very expensive. Since to target the target Edge area of the objective lens is used, this leads to distortion of the image of the measurement object and for the deterioration of the Visor quality. A reduction in the size of the infrared lens leads, however also a reduction in evaluable infrared radiation energy and is therefore not feasible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine parallaxefreie Visiereinrich tung für ein Pyrometer zur Anvisierung weit entfernter Meßobjekte und bei kleinem Meßfleck zu schaffen. Für die Visiereinrichtung soll eine Objektivlinse und eine verspiegelte Fläche, die den sichtbaren Teil auffallender Strahlen reflektiert, ver wendet werden und damit in bekannter Weise über ein Okular die Anvisierung des Meßobjektes ermöglichen.The object of the invention is a parallax-free visor device for a pyrometer to target distant objects and to create with a small measuring spot. For the sighting device supposed to be an objective lens and a mirrored surface that reflects the visible part of striking rays, ver be used and thus in a known manner via an eyepiece Allow sighting of the target.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Objektiv linse in einem Bereich für Infrarotstrahlung hohe Transmissions eigenschaften und in einem im Zentrum der Objektivlinse angeord neten Bereich für den sichtbaren Teil ankommender Strahlung hohe Transmissionseigenschaften besitzt.According to the invention the object is achieved in that the lens lens in an area for infrared radiation high transmission properties and arranged in one in the center of the objective lens high range for the visible part of incoming radiation Has transmission properties.

Dabei umfaßt der für Infrarotstrahlung durchlässige Bereich der Objektivlinse mindestens den spektralen Transmissionsbe reich eines atmosphärischen Fensters, z. B. 8 . . . 14 µm Wellen länge. Die verspiegelte Fläche ist Bestandteil eines Choppers oder eines halbdurchlässigen Spiegels, so daß die Infrarot strahlung auf bekannte Art und Weise auf den Strahlungsemp fänger gelangt.The area permeable to infrared radiation includes the objective lens at least the spectral transmission range of an atmospheric window, e.g. B. 8. . . 14 µm waves length. The mirrored surface is part of a chopper or a semi-transparent mirror so that the infrared radiation in a known manner to the radiation temp catcher arrives.

Embodiment

Die Erfindung soll anhand nachstehender Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Dabei zeigtThe invention is intended to be illustrated by the following examples are explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Visiereinrichtung mit Beobachtungsoptik und Fig. 1 is a sighting device with observation optics and

Fig. 2 eine Visiereinrichtung mit interner Lichtquelle. Fig. 2 is a sighting device with an internal light source.

Gemäß Fig. 1 fällt die ankommende Strahlung durch eine Objek tivlinse 1 auf eine verspiegelte Fläche 2. Die Objektivlinse 1 besitzt einen zentrisch zur optischen Achse angeordneten Be reich 12, der für sichtbare Strahlung durchlässig ist und einen Bereich 11, der für Infrarotstrahlung durchlässig ist. Die spektrale Transmission des Bereiches 11 der Objektivlin se 1 kann durch eine ein- oder zweiseitig aufgebrachte Schicht 16 wesentlich erhöht werden. Der für sichtbare Strah lung durchlässige Bereich 12 der Objektivlinse 1 kann z. B. als planparallele Platte oder als plan- bzw. bikonvexe Linse aus geführt sein.Referring to FIG. 1, the incoming radiation passes through a OBJEK tivlinse 1 onto a reflective surface 2. The objective lens 1 has a center 12 arranged centrally to the optical axis, which is transparent to visible radiation and an area 11 which is transparent to infrared radiation. The spectral transmission of the region 11 of the objective lens 1 can be significantly increased by a layer 16 applied on one or two sides. The visible radiation radiation permeable area 12 of the objective lens 1 can, for. B. as a plane-parallel plate or as a plane or biconvex lens.

Die verspiegelte Fläche 2 ist Bestandteil eines Choppers oder eines halbdurchlässigen Spiegels und reflektiert mindestens den sichtbaren Teil auffallender Strahlung. Diese sichtbare Strahlung gelangt über eine Feldblende 3, eine Feldlinse 4, einen Umlenkspiegel 5, eine Umkehrlinse 6 und eine Strichplat te 7 auf ein Okular mit den Linsen 8 und 9. Somit kann eine parallaxefreie Anvisierung des Meßobjektes realisiert werden. Durch die erfindungsgemäße Visiereinrichtung ist es möglich, Objektivlinsen einzusetzen, die einen für die Messung im Nie dertemperaturbereich breiten Spektralbereich übertragen, aber für das sichtbare Licht bis auf einen verhältnismäßig kleinen Bereich undurchlässig sind. Dadurch können die theoretisch maximal möglichen Energiebereiche eingesetzt und sehr kleine Meßflecke auch in großen Entfernungen realisiert werden.The mirrored surface 2 is part of a chopper or a semi-transparent mirror and reflects at least the visible part of the radiation. This visible radiation passes through a field diaphragm 3 , a field lens 4 , a deflecting mirror 5 , a reversing lens 6 and a streak plate 7 to an eyepiece with the lenses 8 and 9 . A parallax-free sighting of the measurement object can thus be realized. The sighting device according to the invention makes it possible to use objective lenses which transmit a spectral range which is broad for measurement in the low temperature range, but which are opaque to visible light except for a relatively small range. As a result, the theoretically maximum possible energy ranges can be used and very small measuring spots can be realized even at great distances.

Die Infrarotstrahlung gelangt auf bekannte Art und Weise über den Chopper oder den halbdurchlässigen Spiegel auf den Strah lungsempfänger 10.The infrared radiation reaches the radiation receiver 10 in a known manner via the chopper or the semi-transparent mirror.

Die Visiereinrichtung gemäß Fig. 2 weist anstelle des Okulars eine Lichtquelle 13 auf, deren Strahlung von einem Konkavspie gel 14 gebündelt und über einen Kondensor 17, den Umlenkspie gel 5, die Feldlinse 4 und die Feldblende 3 auf die verspie gelte Fläche 2 fällt und von dort durch den Bereich 12 der Ob jektivlinse 1 auf das Meßobjekt reflektiert wird. Durch ent sprechende Dimensionierung der Feldlinse 4, der Feldblende 3 und des Kondensors 17 kann mit dem auf das Meßobjekt reflek tierten Lichtstrahl die Meßfleckfunktion für die Infrarotstrah lung dargestellt werden. Damit ist die Lage und Größe des Meß flecks 15 eindeutig zu erkennen. Diese Ausführung der erfin dungsgemäßen Visiereinrichtung ist besonders vorteilhaft für sehr kleine Meßobjekte in relativ geringer Entfernung geeignet. In Abwandlung der Visiereinrichtung nach Fig. 2 kann als Licht quelle 13 eine Laserlichtquelle eingesetzt werden, so daß auf grund der hohen Parallelität des Laserlichtes die Feldlinse 4 und die Feldblende 3 entfallen können. The sighting device of FIG. 2, instead of the eyepiece on a light source 13, the radiation gel bundled by a Konkavspie 14 and a condenser 17, the Umlenkspie gel 5, the field lens 4 and the field diaphragm 3 to the verspie applies surface 2 falls and there is reflected by the area 12 of the objective lens 1 onto the measurement object. By appropriate dimensioning of the field lens 4 , the field diaphragm 3 and the condenser 17 , the measuring spot function for the infrared radiation can be represented with the light beam reflected on the measurement object. The position and size of the measuring spot 15 can thus be clearly recognized. This version of the inventive sighting device is particularly advantageous for very small objects at a relatively short distance. In a modification of the sighting device according to Fig. 2 can be used as light source 13 is a laser light source can be used, so that the high parallelism of the laser light, the field lens 4 and the field diaphragm 3 relate to basic.

Aufstellung über die verwendeten BezugszeichenList of the reference symbols used

1 Objektivlinse
2 verspiegelte Fläche
3 Feldblende
4 Feldlinse
5 Umkehrspiegel
6 Umkehrlinse
7 Strichplatte
8 Linse
9 Linse
10 Strahlungsempfänger
11 Bereich
12 Bereich
13 Lichtquelle
14 Konkavspiegel
15 Meßfleck
16 Schicht
17 Kondensor 1 objective lens
2 mirrored surfaces
3 field diaphragm
4 field lenses
5 reversing mirror
6 reversing lens
7 reticle
8 lens
9 lens
10 radiation receivers
11 area
12 area
13 light source
14 concave mirror
15 measuring spot
16 layer
17 condenser

Claims

1. Parallax-free sighting device for a pyrometer, wherein an objective lens and a mirrored surface that reflects the visible part of the incident radiation are present in the pyrometer and thus allows a sighting of the measurement object via an eyepiece in a known manner, characterized in that an im The region of the objective lens arranged for the visible part of incoming radiation has a high transmission and the region of the objective lens arranged around this region has a high transmission for infrared radiation.

2. Parallax-free sighting device for a pyrometer Claim 1, characterized in that the visible Translucent area of the objective lens is a plane-parallel lele plate is.

3. Parallax-free sighting device for a pyrometer Claim 1, characterized in that the visible Translucent area of the objective lens a flat or biconvex lens.

4. Parallax-free sighting device for a pyrometer one of claims 1 to 3, characterized in that the objective lens to increase the spectral transmission is coated on one or two sides.

5. Parallax-free sighting device for a pyrometer one of claims 1 to 4, characterized in that instead of the eyepiece, a light source, a concave mirror and a condenser are arranged so that the light of the Light source through the translucent for visible light Area of the objective lens illuminates the measurement object.

6. Parallax-free sighting device for a pyrometer one of claims 1 to 4, characterized in that a laser light source is used instead of the eyepiece.