DE4042165C2 - Zielerfassungssystem mit optischen Fokussiereinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein optoelektronisches Zielerfassungssystem, also ein System zur Erfassung und Winkellokalisierung eines Zieles, in einem sehr ausgedehnten Feld von der Größenordnung des Halbraumes, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein solches System kann in einem Flugzeug mitgeführt werden. Es kann dann eine feindliche Bedrohung durch Flugzeuge oder Flugkörper feststellen.

Bei derartigen optoelektronischen Überwachungssystemen wird im allge­ meinen die von den Zielen ausgehende Infrarotstrahlung erfaßt. Ein Infrarot­ detektor ist im Brennpunkt einer Optik angeordnet. Die Aufgabe des Detektors besteht darin, die von dem Ziel ausgehende und durch die Optik fokussierte elektromagnetische Strahlung in ein elektrisches Signal um­ zusetzen. Diese Systeme sind beispielsweise im Wellenlängen­ bereich zwischen 2 und 5 µm oder 8 und 13 µm empfindlich. Das durch den Detektor erzeugte elektrische Signal wird ver­ stärkt. Elektronische Einrichtungen zur Verarbeitung dieses elektrischen Signals stellen ein plötzliches Anwachsen fest, welches dem Durchgang eines Zielbildes am Infrarotdetektor entspricht.

Die Infrarotdetektoren weisen im allgemeinen eine empfindli­ che Zone auf, auf welcher der Infrarot-Lichtfluß fokussiert werden muß, um in ein elektrisches Signal umgesetzt werden zu können. Diese Zone hat geringe geometrische Abmessungen. Typischerweise liegen sie bei weniger als 1 mm² und oft so­ gar nur 50 µm × 50 µm. Daraus ergibt sich, daß das Feld, in welchem sich das Ziel befinden muß, um erfaßt zu werden, sehr klein ist, wenn ein einziger Detektor im Brennpunkt eines Objektivs angeordnet wird. Der Feldwinkel ist gleich dem Quotienten aus der Abmessung der empfindlichen Zone und der Brennweite des Objektivs; er liegt typischerweise bei weni­ ger als 1°. Dieser Feldwinkelwert erlaubt keine Zielerfas­ sung unter guten Bedingungen, so daß im allgemeinen mehrere empfindliche Zonen entlang einer Längsachse nebeneinander angeordnet werden, um eine Detektorzeile aus einzelnen In­ frarotdetektoren zu bilden. Im allgemeinen werden auf diese Weise einige zehn Detektoren angeordnet. Eine solche Detek­ torzeile wird in der Brennebene des Objektivs angeordnet und überdeckt ein Feld, dessen Winkel bei etwa 10° in Längsrich­ tung der Zeile liegt und einen Bruchteil von 1° senkrecht zur Längsrichtung der Zeile beträgt.

Die Analyse einer Raumzone erfolgt dann durch Bewegung des elementaren Feldes, welches die Zeile überdeckt; dieses Feld wird senkrecht zur Längsachse der Zeile verlagert.

Die Fig. 1 der beigefügten Zeichnung zeigt schematisch ein bekanntes Erfassungssystem, das oft Anwendung findet und mit einer Sensorgruppe ausgestattet ist, die ein Objektiv und eine Infrarot- Detektorzeile umfaßt; sie ist drehbar um die senkrechte Längsachse der Zeile angeordnet. Jeder elementare Detektor der Zeile ist an Verarbeitungseinrichtungen angeschlossen. Das Ziel wird nach seinem Winkel in einem so abgetasteten "Winkelband" lokalisiert, sobald die Verarbeitungseinrichtungen ein Anwachsen des elektrischen Signales erfassen, das einer der Detektoren der Zeile liefert, aufgrund der Kenntnis der Nummer des Detektors, auf den der Lichtfluß gefallen ist, sowie aufgrund der Messung des Visierwinkels, den das System zum Zeitpunkt der Erfassung aufweist.

Ein solches optoelektronisches Infrarot-Überwachungssystem ist mit dem Mangel behaftet, daß nur ein begrenztes Feld erfaßt werden kann.

Es wurden auch bereits Versuche mit anderen Konzepten vorgenommen. Dabei werden optomechanische Abtastvorrichtungen mit Schwingspiegeln, drehbaren Vielfachspiegeln und dergleichen verwendet, die jeweils zu zweit benutzt werden, so daß mehrere einander überlagerte Bänder abgetastet werden. Aber auch mit derartigen Vorrichtungen ist die Abtastung eines vollständigen Halbraumes entsprechend 2π Sterad nicht möglich.

Aus der DE 38 05 642 C1 ist ein Zielerfassungssystem bekannt, das optische Fokussiereinrichtungen und Photodetektoreinrichtungen aufweist, die in der Brennebene der Fokussiereinrichtungen angeordnet sind. Ein Doppelprisma ist in bezug auf die Fokussiereinrichtungen auf der von den Photodetektoreinrichtungen abgewandten Seite angeordnet. Dieses Doppelprisma ist in bezug auf einen Träger um eine Längsachse des Doppelprismas drehbar, die senkrecht zur optischen Achse der Fokussiereinrichtungen ist. Der Träger des Doppelprismas ist seiner­ seits um die optische Achse drehbar. Zwischen dem Doppelprisma und den Fokussiereinrichtungen ist eine optische Einrichtung angeordnet, die das Zielbild in der Brennebene in derselben Richtung hält, unabhängig von den Drehbe­ wegungen des das Doppelprisma tragenden Trägers. Bei diesem Zielerfassungs­ system erfolgt die Abtastung über Höhenwinkel und Azimutwinkel mit variabler Geschwindigkeit und mit schnellerer Abtastgeschwindigkeit über den Azimut­ winkel als über den Höhenwinkel. Es zeigt sich aber, daß zur schnellen Abtastung über den Azimutwinkel größere Trägheitskräfte zu überwinden sind, woraus sich Nachteile für die erforderliche Antriebsleistung und die Ansprechgeschwindigkeit ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Zielerfassungssystem der eingangs angegebenen Art bereitzustellen, das mit einer verminderten Antriebs­ leistung betrieben werden kann und eine höhere Ansprechgeschwindigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmals­ kombination gelöst.

Das optoelektronische Zielerfassungssystem überdeckt auf diese Weise ein gesamtes Suchfeld, das wenigstens einem Raum von 2π Sterad entspricht. Dieser Raum wird in einer Aufeinanderfolge von N Bändern analysiert, deren Winkelbreite dem Winkel entspricht, welchen eine Photodetektorzeile aufspannt, die in der Brennebene des Objektivs angeordnet ist. Jeder Streifen überdeckt wenigstens 180° Länge und ist auf die Senkrechte des Systems zentriert, die durch die optische Achse definiert ist, wenn das System den oberen Halbraum analysiert. Die Streifen werden gleichförmig über den Höhenwinkel durch eine Drehbewegung des Doppelprismas um eine waagerechte Achse, die senkrecht zur vertikalen optischen Achse ist, abgetastet. Ein Träger für die ersten optomechanischen Mittel, welche die Streifenabtastung durchführen, ist um die senkrechte Achse beweglich, so daß der Absolutwinkel der Streifen progressiv verschoben werden kann.

Durch die Verwendung von nur zwei erfindungsgemäßen Systemen, von denen das eine beispielsweise den oberen Halbraum und das zweite den unteren Halbraum überwacht, kann der gesamte Raum um das mit den optoelektronischen Systemen ausgestattete Flugzeug herum überwacht werden.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die zur optimalen Abtastung wenigstens eines Halbraumes (2π Sterad) nachgeregelten Drehgeschwindigkeiten der Drehantriebseinrichtungen zur Drehung des Prismas in bezug auf seinen Träger und zur Drehung des Trägers in bezug auf ein festes Gestell voneinander verschieden. Nach einer ersten Variante ist die Abtastfigur aus "polaren" Streifen zusammengesetzt, die durch schnelle Ablenkung des Doppelprismas erzeugt werden, das eine erste Drehung mit gleichförmiger Geschwindigkeit ausführt, während diese Streifen progressiv mittels einer zweiten, langsameren Drehung um die optische Achse versetzt werden. Gemäß einer zweiten Variante besteht die Abtastfigur aus "parallelen" Streifen, die dadurch erzeugt werden, daß eine schnelle Ablenkung um die optische Achse erfolgt, wobei die Streifen progressiv mittels einer langsameren Drehung des Prismas um seine Längsachse versetzt werden.

Einzelheiten mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 schematisch die Abtastung eines "Streifens" mittels einer Photodetektorzeile nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische diametrale und senkrechte Schnittansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Zielerfassungssystems;

Fig. 3 eine Draufsicht eines bei dem System nach Fig. 2 vorhandenen Getriebes;

Fig. 4 das Schema einer ersten Abtastung eines Halbraumes mittels "polarer Streifen", die durch das System nach Fig. 2 erzeugt werden;

Fig. 5 ein Schema einer zweiten Form der Abtastung eines Halbraumes mittels "paralleler Streifen", die durch das System nach Fig. 2 erzeugt werden; und

Fig. 6A bis 6E Schnittansichten eines Doppelprismas des Abtastsy­ stems in fünf verschiedenen aufeinanderfolgenden Drehstellungen.

In der bereits erwähnten Fig. 1 ist das bekannte Abtastprin­ zip dargestellt, bei dem eine Streifenabtastung mittels einer Infrarot-Photodetektorzeile 1 erfolgt. Beispielshalber wird angenommen, daß die Detektorzeile fünf elementare emp­ findliche Zonen aufweist, die auch als "elementare Detekto­ ren" 31 bis 35 bezeichnet werden. Fokussiereinrichtungen mit einem Objektiv 2 bewirken, daß zu jedem Zeitpunkt einem ele­ mentaren Photodetektor 31 bis 35 eine Raumzone 41 bis 45 entspricht. Die Gesamtheit der einander überlagerten Zonen 41 bis 45 bildet einen senkrechten "Streifen", dessen Höhe dem Feldwinkel entspricht, den die in der Brennebene des Ob­ jektivs 2 angeordnete Detektorzeile 1 überdeckt. Ein Pfeil DB gibt die Abtastrichtung an. Diese Abtastung kann in ein­ facher Weise durch Drehung der Gesamtheit aus Objektiv und Detektorzeile 1 erfolgen, wobei die Drehung um eine Achse erfolgt, die parallel zur Längsachse der Detektorzeile 1 ist; diese Drehung ist in Fig. 1 durch einen Pfeil FR be­ zeichnet.

Elektronische Verarbeitungseinrichtungen 61 bis 65 sind an die elementaren Photodetektoren 31 bis 35 angeschlossen. Je­ de Verarbeitungseinrichtung ist so ausgelegt, daß sie bei­ spielsweise meldet, wenn das von einem Photodetektor abge­ gebene elektrische Signal einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Bei der Darstellung in Fig. 1 tritt eine sol­ che Überschreitung in der Verarbeitungseinrichtung 65 auf, die an den Detektor 35 angeschlossen ist, auf welchem der von einem anvisierten Ziel, das mit 5 bezeichnet ist, aus­ gehende Infrarot-Lichtfluß fokussiert wird, nachdem er die Raumzone 45 durchquert hat. Dieses Ziel 5 wird dann in der Zone 45 lokalisiert, sobald sein Bild von dem Detektor 35 erfaßt wurde. Das Ziel 5 wird ferner in der Abtastrichtung DB lokalisiert, da auch der Drehwinkel der diese Abtastung erzeugenden Drehung zum Zeitpunkt der Erfassung des Zieles 5 bekannt ist.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes optoelektronisches Ziel­ erfassungssystem mit sehr ausgedehntem Erfassungsfeld darge­ stellt. In diesem System finden sich eine Infrarot-Photode­ tektorzeile 1, ein Fokussierobjektiv 2 und Verarbeitungsmit­ tel 6 wieder, welche die elektrischen Signale verarbeiten, die von den elementaren Photodetektoren der Detektorzeile abgegeben werden, wie bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Das optoelektronische System umfaßt ferner ein erstes Prisma 7, einen ersten zylindrischen Träger 8, worin das Prisma 7 zur Ausführung einer diametralen Drehung gelagert ist, sowie ein festes zylindrisches Gestell 12, worin der Träger 8 ko­ axial drehbar gelagert ist.

Das Prisma 7 ist ein regelmäßiges rechtwinkliges Doppelpris­ ma, dessen Grundseiten z. B. durch Klebung mit zwei Drehzap­ fen 111, 112 verbunden sind, die koaxial zu einem Durchmes­ ser des oberen Teiles des Trägers 8 sind. Dieser Durchmesser definiert eine horizontale Längsachse X'X im Prisma 7, die senkrecht zur vertikalen Achse Z'Z ist, welche dem Träger 8, dem Gestell 12 und dem Objektiv 2 gemeinsam ist. Unter die­ sen Bedingungen führt das Prisma 7 eine Höhenwinkel-Ablen­ kung gemäß dem Pfeil FS aus, während es eine Drehbewegung um die Achse X'X ausführt. Die Drehbewegung der Drehzapfen 111 und 112 wird durch Lager 91, 92 geführt, die in zylindri­ schen Hohlräumen gegenüber dem oberen Teil des Trägers 8 an­ geordnet sind. Der eine Drehzapfen 112 wird direkt durch einen ersten Elektromotor 10 angetrieben, der in dem Träger 8 angeordnet ist, während der andere Drehzapfen 111 einem Höhewinkel-Positionsmelder 13 zugeordnet ist, der gleich­ falls in dem Träger 8 enthalten ist.

Dieser Träger 8 kann eine Drehbewegung um die Azimut-Achse oder Seitenwinkelachse Z'Z ausführen, die mit der optischen Achse des Objektivs 2 zusammenfällt. Der obere Teil des Gestells 12 umgibt den unteren Teil des Trägers 8, dessen Drehbewegung in dem Gestell 12 durch Lager 141, 142 geführt wird.

Von einer elektrischen Drehkupplung 15 ist ein innerer Ring 152 an den Außenumfang des Trägers 8 und ein äußerer Ring 151 an den oberen Teil des festen Gestells 12 angeschlossen. Diese Drehkupplung 15 dient dazu, einerseits die Höhenwin­ kel-Positionssignale des Prismas 7, welche der Melder 13 abgibt, an eine Regeleinheit 16 für den Motor 10 zu übertra­ gen, und andererseits Steuersignale für das Anlaufen/Anhal­ ten, die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit von der Einheit 16 an den Motor 10 abzugeben. Diese Einheit 16 re­ gelt den Motor 10 in Abhängigkeit von vorbestimmten Soll­ wertsignalen SC10 und von Höhenwinkel-Positionssignalen.

In analoger Weise dient ein zweiter Motor 17 dazu, den Trä­ ger 8 in bezug auf das feste Gestell 12 um die optische Ach­ se Z'Z in Richtung des Pfeiles FA in Drehung zu versetzen; ein Azimut-Positionsmelder 18 ist zwischen dem Träger 8 und dem Gestell 12 angeordnet. Eine zweite Regelschleife 19 wird durch den Motor 17 und den Melder 18 geschlossen und emp­ fängt weitere Sollwertsignale SC17 für den Motor 17.

Etwa in der Mitte des Gestells 12 enthält das optoelektroni­ sche Erfassungssystem ein zweites Prisma 20, das eine Dreh­ kompensation bewirkt und drehbeweglich um die Azimut-Achse Z'Z ist; bei der bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um ein "TAYLOR"-Prisma. Dieses Prima 20 gewährleistet eine Drehkompensation des Bildes, damit das Bild des im Raume an­ visierten Zieles, welches die Detektorzeile 1 durch das Ob­ jektiv 2 "sieht", in einer vorbestimmten Richtung parallel zur Längsachse der Detektorzeile orientiert bleibt, unabhän­ gig von der Drehung des ersten Trägers 8, welcher die Dreh­ lager für das Abtastprisma 7 trägt, um die Achse Z'Z. Das Bild der Detektorzeile 1 an dem ersten Prisma 7, welches durch das zweite Prisma 20 tritt, wird also parallel zur Längsachse X'X des Prismas 7 gehalten. Das zur Drehkompen­ sation vorgesehene Prisma 20 ist im Inneren eines zweiten zylindrischen Trägers 21 befestigt, dessen Drehbewegung um die Azimut-Achse Z'Z durch Lager 221 und 222 im Inneren des drehbaren Trägers 8 geführt wird. Einzelheiten zur Arbeits­ weise der hauptsächlich zur Drehkompensation verwendeten Prismen sind in der Zeitschrift "Optics and laser technology", August 1972, Seiten 175 bis 188 unter dem Titel "Image rotation devices-a comparative survey" beschrieben.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung ist der zweite Träger 21 drehbeweglich direkt im Inneren des Gestells 12, und der erste Träger 8 rotiert konzentrisch um das Gestell 12. Bei dieser Ausführungsvariante wird praktisch dieselbe Auflösung des optoelektronischen Systems erzielt.

Wegen einer bekannten optischen Eigenschaft des Drehkompen­ sations-Prismas 20 muß der Drehwinkel dieses Prismas jeder­ zeit gleich dem halben Drehwinkel des Trägers 8 sein, wobei die Drehwinkel in bezug auf einen Referenz-Durchmesser des festen Gestells 12 gemessen werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Drehsteuerung des zweiten Trägers 21, welcher das Prisma 20 trägt, mittels des Motors 17, welcher die Drehung des Trägers 8 steuert, durch Verwendung eines Getriebes 23, welches ein Verhältnis von 1/2 zwischen den Drehwinkeln erzwingt.

Wie in Fig. 3 gezeigt, enthält das Getriebe 23 zwei Zahn­ kränze 231, 232 und wenigstens zwei Planetenräder 233, 234. Die Zahnkränze 231, 232 sind konzentrisch zur Achse Z'Z und am unteren Teil des ersten Trägers 8 bzw. des zweiten Trä­ gers 21 befestigt. Die Planetenräder 233, 234 sind zwischen den Zahnkränzen 231 und 232 angeordnet und rotieren in Ku­ gellagern um vertikale Achsen 235 und 236, die parallel zur Achse Z'Z sind und an dem unteren Sockel des Gestells befe­ stigt sind, welches das Objektiv 2 aufnimmt. Die Planetenrä­ der 233, 234 stehen miteinander sowie mit den Zahnkränzen 231, 232 in Kämmeingriff. Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 sind zwei Ritzel 233, 234 diametral einander gegenüberli­ gend zwischen den Zahnkränzen angeordnet. Das Getriebe 23 ermöglicht eine Drehung der Träger 8 und 21 in gleichem Sin­ ne; das Winkelverhältnis 1/2 wird durch das Zahnverhältnis zwischen den Ritzeln 231 und 232 eingestellt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung steuert ein unabhän­ giger Motor, dem ein Fühler und eine die Signale 5C17 emp­ fangende Regeleinheit zugeordnet sind, die Drehbewegung des zweiten Trägers 21, welcher das Prisma 20 trägt.

Der Strahlenverlauf ist schematisch in Fig. 2 durch Linien dargestellt, auf denen Doppelpfeile angegeben sind, welche die Ausbreitungsrichtung angeben. Es ist der Strahlenverlauf durch das Prisma 20, das Fokussierobjektiv 2 und bis zur Photodetektorzeile 1 angegeben. Das Drehkompensations-Prisma 20 ist beispielsweise ein regelmäßiges Prisma, dessen Grund­ fläche ein gleichseitiges Trapez ist, vom Typ "TAYLOR", des­ sen rechtwinklige Hauptseite reflektiert und an den Träger 21 parallel zur Achse Z'Z befestigt ist.

Die Fig. 4 und 5 zeigen zwei Formen der Feldanalyse, die mittels des erfindungsgemäßen optoelektronischen Systems ausgeführt werden können.

Gemäß Fig. 2 besteht eine erste Analyseform, die "Polarstrei­ fen-Analyse", in einer schnellen Höhenwinkel-Abtastung durch Drehung des Prismas 7 und einer langsamen Azimut-Abtastung durch Drehung des Trägers 8 und folglich des Prismas 20, um progressiv den Azimutwinkel eines Polarstreifens zu verän­ dern. In Fig. 4 ist schematisch die Analyse einer Raumzone dargestellt, die einer Halbkugel entspricht, d. h. 2π Sterad. Jeder Streifen BPO entspricht dem Abtastprinzip, dessen Be­ schreibung unter Bezugnahme auf Fig. 1 erfolgte. Unter der hier als Beispiel getroffenen Annahme, daß das analysierte Feld auf die Vertikale zentriert ist, erfolgt die streifen­ förmige Abtastung über den "Höhenwinkel".

Der gesamte Erstreckungswinkel eines Streifens wird in Fig. 4 mit 180° angenommen. In der Praxis kann diese Winkeler­ streckung von diesem Wert verschieden sein und insbesondere auch größer als 180° sein, um zu gewährleisten, daß die Ana­ lyse einer Raumzone ermöglicht wird, die größer als eine Halbkugel ist. Die Drehung des ersten Prismas 7, welches den Raum über einer horizontalen Ebene abtastet, die senkrecht zur Achse Z'Z ist, kann nach unten beispielsweise um 30° oder auch bis 90° beiderseits dieser Ebene ausgedehnt werden.

Die progressive Verlagerung der Streifen BPO über den Azi­ mutwinkel erfolgt durch Drehung um die senkrechte Achse Z'Z. Wenn mit 9 die Winkelbreite eines Streifens bezeichnet wird, entsprechend dem Winkel, den die Detektorzeile 1 im Brenn­ punkt des Objektivs 2 aufspannt, so erfordert die vollstän­ dige Analyse des Feldes eine ganze Anzahl N von Streifen, die wenigstens gleich 180°/Θ ist, aufgerundet auf den nächst­ größeren ganzen Wert. Die Drehung des Trägers 8 muß um eine halbe Drehung, d. h. 180°, während der Abtastung der N Strei­ fen erfolgen. Diese Form der Feldanalyse zeichnet sich durch den Vorteil aus, daß auf einfache Weise die Halbkugel durch kontinuierliche Drehung von optomechanischen Elementen wie das Prisma 7 einerseits und der Träger 8, der Träger 21 und das Drehkompensations-Prisma 20 andererseits überdeckt wer­ den kann. Diese Form der Feldanalyse ist jedoch mit einer Überabtastung in der "Polarzone" behaftet, welche die Verti­ kale Z'Z umgibt, wo alle Streifen zusammenlaufen.

Die Fig. 5 zeigt eine zweite Abtastform, bei welcher die streifenförmige Abtastung durch Drehung des Trägers 8 er­ folgt. Jeder Streifen BPA wird schnell über den Azimutwinkel abgetastet. Die Streifen BPA werden nacheinander im Höhen­ winkel durch Drehung des Prismas 7 um die Achse X'X versetzt.

Die Höhenwinkel-Drehung kann kontinuierlich erfolgen, ent­ sprechend einer progressiven Verlagerung der Streifen mit gleichförmiger Geschwindigkeit, was dann allerdings ein Pro­ blem der Abtastung in der Nähe der Vertikalen Z'Z aufwirft; alternativ erfolgt die Höhenwinkel-Drehung schrittweise, da­ mit die Streifen BPA nacheinander nach oben und nach unten verlagert werden. Bei dieser Abtastform wird vorausgesetzt, daß die schnellste und mit gleichförmiger Geschwindigkeit erfolgende Drehung am Träger 8 erfolgt, der über den Azimut­ winkel in bezug auf das Gestell 12 beweglich ist. Unter die­ sen Bedingungen ist die Ausbeute bei der Abtastung besser, denn es erfolgt keine Überabtastung in der Vertikalen. Es ergibt sich jedoch, daß die Winkelgeschwindigkeit in einem Streifen BPA nicht gleichförmig ist, wenn dieser über den Höhenwinkel verlagert wird, um in der Vertikalen sehr große Werte anzunehmen. Dieses Problem kann über die Regeleinhei­ ten 16 und 19 gelöst werden, indem auf optimierte Werte der Drehgeschwindigkeit geregelt wird. In allen Fällen wird das Drehkompensations-Prisma 20 nachgeregelt, um mit einer Ge­ schwindigkeit zu rotieren, die die Hälfte der Drehgeschwin­ digkeit des Trägers 8 beträgt.

Das Funktionsprinzip des Abtastprismas 7 wird nun unter Be­ zugnahme auf die Fig. 6A bis 6E beschrieben. Dieses Pris­ ma 7, das nach herkömmlicher Technik ausgebildet wird, weist die Besonderheit auf, daß es eine Abtastung eines optischen Strahls über mehr als 180° mittels einer einfachen Drehbewe­ gung um die Achse X'X ermöglicht. Nach herkömmlicher Technik ist eine solche 180°-Verschwenkung mittels eines Spiegels, dessen Drehachse senkrecht zur optischen Achse des Bündels ist, nicht möglich, denn der Spiegel würde während seiner Drehbewegung von einer seiner Schmalseiten her gesehen. In den Fig. 6A bis 6E sind fünf Winkelstellungen des Prismas 7 gezeigt, die vier Drehungen um 22°5 nach rechts um die Achse X'X entsprechen, nämlich von einer anfänglichen Vi­ sierstellung, die in der Zeichnung nach links orientiert ist (Fig. 6A) in eine endgültige Visierposition, die in der Zeichnung nach rechts orientiert ist (Fig. 6E). In diesen Figuren ist auch das Objektiv 2 schematisch dargestellt, welches während der Drehung des Prismas 7 feststeht.

Das Prisma 7 besteht aus zwei gleichen regelmäßigen Prismen 71 und 72, deren Basisflächen rechtwinklige gleichseitige Dreiecke sind, welche senkrecht zur Drehachse X'X orientiert sind. Die großen Seiten 73 der Prismen 71 und 72 sind mit einer totalreflektierenden Schicht versehen, aneinanderge­ fügt und in Längsrichtung auf der Achse X'X ausgerichtet. Jedes Prisma 71, 72 ist folglich ein mit Totalreflexion ar­ beitendes Prisma.

Außer bei der in Fig. 6A gezeigten Anfangsposition und der in Fig. 6E gezeigten Endposition zeigt sich im Verlaufe der Drehung, daß die optischen Strahlen in zwei Anteile geteilt werden, von denen jeder eines der Prismen 71 und 72 durch­ quert und eine Totalreflexion an den großen Seiten erfährt. Es ergibt sich aus dieser Ausbreitungsform des Doppelprismas 7, daß die Drehung der Visierlinie LV zweimal so schnell er­ folgt wie die mechanische Drehung des Prismas 7, das seiner­ seits um die Achse X'X rotiert. Es ergibt sich ferner, daß für eine Drehung des Prismas 7 mit gleichförmiger Geschwin­ digkeit zur Abtastung eines Sektors von höchstens 180° die Abtastausbeute wenigstens 50% beträgt. Die Visierlinie LV wird nämlich während höchstens der Hälfte der Drehbewegung zum Inneren des Gestells 12 des Systems gerichtet, wobei dann die Höhenwinkel-Abtastung nicht nutzbar ist. Diese nicht nutzbare Drehung kann jedoch durch eine oszillierende Dre­ hung des Prismas 7 in einem Sektor von etwa 90° vermieden werden.

Claims (6)

1. Zielerfassungssystem mit optischen Fokussiereinrichtungen (2) und Photo­ detektoreinrichtungen (1), die in der Brennebene der Fokussiereinrichtungen angeordnet sind, ferner mit einem Doppelprisma (7), das in bezug auf die Fokus­ siereinrichtungen (2) auf der von den Photodetektoreinrichtungen abgewandten Seite angeordnet ist, wobei das Doppelprisma (7) in bezug auf einen Träger (8) um eine Längsachse (X'X) des Doppelprismas, die senkrecht zur optischen Achse (Z'Z) der Fokussiereinrichtungen ist, und der Träger (8) des Doppelprismas (7) um diese optische Achse (Z'Z) drehbar ist, und wobei eine optische Einrichtung (20, 21) zwischen dem Doppelprisma (7) und den Fokussiereinrichtungen (2) angeordnet ist, die das Zielbild in der Brennebene in derselben Richtung hält, unabhängig von den Drehbewegungen des das Doppelprisma (7) tragenden Trägers (8), dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (8) und das Doppelprisma (7) mit konstanter Drehgeschwindigkeit angetrieben sind und ein Halbraum von wenigstens 2π Sterad über den Höhenwinkel mit schneller und über den Azimut­ winkel mit langsamer Abtastgeschwindigkeit abgetastet wird.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gestell (12) umfaßt, woran die Fokussierein­ richtungen (2) und die Photodetektoreinrichtungen (1) befestigt sind und worin der Träger (8) drehbeweglich um die optische Achse (Z'Z) gelagert und mit einer Drehbewegung angetrieben wird.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Doppelprisma (7) zwei rechtwinklige Prismen (71, 72) aufweist, deren große Seiten (73) aneinandergesetzt und auf der Längsachse (X'X) ausge­ richtet sind.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Einrichtung durch die ein Zielbild mit gleicher Richtung in der Brennebene gehalten wird, ein Drehkompensations-Prisma (20) umfaßt.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehkompensations-Prisma (20) entlang der optischen Achse (Z'Z) zwischen dem Doppelprisma (7) und den Fokussiereinrichtungen (2) angeordnet ist und mit einer Drehbewegung um die optische Achse (Z'Z) mit einer Winkelgeschwindigkeit angetrieben wird, die gleich der halben Winkelgeschwindigkeit des Trägers (8) ist.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Träger (21) für das Drehkompensations- Prisma (20) vorgesehen ist und ein Getriebe (23) den ersten und den zweiten Träger (8, 21), die koaxial zur optischen Achse (Z'Z) sind, im Verhältnis 1/2 mitei­ nander koppelt.