DE4234272A1

DE4234272A1 - Zusammenklappbare optische einrichtung

Info

Publication number: DE4234272A1
Application number: DE4234272A
Authority: DE
Inventors: Yishay Netzer
Original assignee: State of Israel
Current assignee: State of Israel
Priority date: 1991-10-09
Filing date: 1992-10-09
Publication date: 1993-04-15
Also published as: GB9220743D0; GB2260422A; US5313063A; GB2260422B; JPH05296827A; FR2682491A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine zusammenklappbare optische Einrichtung oder ein zusammenklappbares optisches Gerät, und zwar betrifft die vorliegende Erfindung generell eine Nachtsichteinrichtung oder ein Nachtsichtgerät, und zwar insbesondere eine Infrarotabfühleinrichtung oder ein Infrarotabfühlgerät.

Es gibt eine breite Vielfalt an Infrarotabfühleinrichtungen. Insbesondere ist eine vorwärtsschauende Infraroteinrichtung (FLIR-Einrichtung) entwickelt worden und sowohl in Flugzeu gen als auch auf Bodenfahrzeugen in extensivem Gebrauch. Aufgrund ihrer hohen Kosten, ihrer beträchtlichen Größe, ihres hohen Gewichts und ihrer Komplexität und Kompliziert heit ist sie jedoch nicht dazu geeignet, von einem Infan triesoldaten getragen zu werden.

Die US-Patentschrift 44 45 140, die auf den Erfinder der vorliegenden Erfindung zurückgeht, beschreibt ein elektroni sches Bildstabilisierungssystem, das in einer Infrarotabfühleinrichtung brauchbar ist. Die Diskussion des Standes der Technik und die Hinweise, Quellenangaben sowie Druckschriftenangaben über den Stand der Technik, die in dieser US-Patentschrift enthalten sind, werden als relevant für die vorliegende Erfindung betrachtet.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine verbesserte FLIR- Einrichtung oder ein verbessertes FLIR-Gerät zur Verfügung gestellt werden, die bzw. das dazu geeignet ist, von indivi duellen Soldaten getragen und verwendet zu werden, und zwar entweder in einer Handhalte-Art und -Weise oder in einer dreifußmontierten oder gestell-, ständer- oder stativmon tierten Art und Weise.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Er findung wird daher eine vorwärtsschauende Infrarotein richtung oder ein vorwärtsschauendes Infrarotgerät zur Ver fügung gestellt, die bzw. das folgendes umfaßt: eine Reflek toreinrichtung zum Empfangen von Infrarotenergie aus einem Sicht- oder Gesichtsfeld und eine Einrichtung zum Empfangen der Infrarotenergie von dem Reflektor und zum Liefern einer Ausgangsangabe, Darstellung, Informationsanzeige o. dgl. ei nes Infrarotbilds des Sicht- oder Gesichtsfelds, worin die Einrichtung zum Empfangen der Infrarotenergie hermetisch in nerhalb einer Einschließung abgedichtet oder eingeschlossen ist und worin der Reflektor außerhalb der Einschließung an geordnet und zusammenklappbar mit Bezug auf dieselbe ange bracht ist, so daß er eine erste Ausrichtung oder Konfigura tion einnimmt, wenn die Einrichtung in Betrieb ist, und eine zweite, zusammengeklappte und kompaktere Ausrichtung oder Konfiguration, als es die erste Ausrichtung oder Konfigura tion ist, wenn die Einrichtung nicht in Gebrauch ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Einrichtung zum Empfangen eine Infrarotdetektoreinrich tung und eine optischen Einrichtung zum Richten der Infrarotenergie, die von dem Reflektor empfangen worden ist, zu dem Detektor.

Vorzugsweise weist die optische Einrichtung wenigstens einen Abtastspiegel auf. Alternativ kann die optische Einrichtung eine starrende oder fixierte Anordnung oder Gruppierung von Detektoren verwenden und braucht keinen Abtastspiegel aufzuweisen.

Vorzugsweise umfaßt die optische Einrichtung eine Einrich tung zum Wählen der Größe des Sicht- oder Gesichtsfelds.

Außerdem ist vorzugsweise auch eine Laser-Empfangssucher- oder -Entfernungsmessungseinrichtung vorgesehen, die Laser energie über den Reflektor empfängt.

Die FLIR-Einrichtung oder das FLIR-Gerät umfaßt vorzugsweise auch einen Kompaß.

Außerdem wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine vorwärtsschauende Infrarotein richtung zur Verfügung gestellt, die eine Reflektoreinrich tung zum Empfangen von Infrarotenergie aus einem Sicht- oder Gesichtsfeld, eine Einrichtung zum Empfangen der Infrarot energie von dem Reflektor und zum Liefern einer Ausgangsan zeige oder -angabe oder Darstellung eines Infrarotbilds des Sicht- oder Gesichtsfelds, sowie eine Laser-Empfangssucher- oder -Entfernungsmessungseinrichtung, die Laserenergie über den Reflektor empfängt, und einen Kompaß aufweist.

Die vorstehende Einrichtung umfaßt außerdem vorzugsweise eine Sichtlinienstabilisierungseinrichtung oder ein oder mehrere Sichtlinienstabilisierungsmittel. Die Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß sie eine relativ sehr große Apertur hat, welche im wesentlichen unverdunkelt und unverdüstert ist, und zwar bei einem relativ kleinen Gesamtvolumen und einem relativ kleinen Gesamgewicht.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß die Begriffe "Einrichtung" und "Gerät" im Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche synonym verwendet werden und jeweils gegeneinander ersetzbar sind.

Die vorstehenden sowie weitere Vorteile und Merkmale der Er findung seien nachfolgend anhand einiger, in den Figuren der Zeichnung dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungs formen der erfindungsgemäßen Einrichtung in näheren Einzel heiten beschrieben und erläutert, so daß die Erfindung aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Figuren der Zeichnung vollständiger und umfassender ver standen und gewürdigt werden kann; es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte bildliche Darstellung einer FLIR- Einrichtung, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgebaut und operativ ist;

Fig. 2 und 3 Seitenansichtsdarstellungen der FLIR-Einrich tung der Fig. 1 jeweils in der Betriebsausrichtung bzw. im Betriebszustand (Fig. 2) und in der Aufbewahrungs- oder Transportausrichtung oder im Aufbewahrungs- oder Transport zustand (Fig. 3); und

Fig. 4 und 5 teilweise schematisch, teilweise im Blockdia gramm dargestellte Veranschaulichungen der FLIR-Einrichtung der Fig. 1 bis 3, und zwar Fig. 4 in einer seitlichen Teil schnittansicht und Fig. y in einer vorderen Teilschnitt ansicht.

In der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevor zugten Ausführungsform der Erfindung sei auf die Fig. 1 bis 5 Bezug genommen, welche eine FLIR-Einrichtung veranschauli chen, die gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung aufgebaut ist und arbeitet bzw. betrie ben werden kann, und die eine Befestigungsbasis 10 aufweist, welche auf oder an irgendeinem geeigneten Träger angebracht werden kann, und auf welcher eine Befestigungswelle 12 la germontiert ist, die fest mit einer Azimuthcodierscheibe 14 und mit einem Gehäuseantriebszahnrad 16 verbunden ist.

Die Azimuthcodierscheibe 14 ist operativ mit einem Azimuth codierer 18 verbunden, wie z. B. einem konventionellen op tischen Drehcodierer. Ein Azimuthpositionswählmotor 20 ist auf der Befestigungsbasis 10 angebracht und befindet in betriebsmäßigen Eingriff mit dem Antriebszahnrad 16 zum wählbaren Drehen des Zahnrads 16 relativ zu der Basis 10.

Gehaltert durch die und befestigt an der Welle 10 zur Dre hung mit derselben und mit dem Zahnrad 16 ist ein Gehäuse halteteil 22 von insgesamt U-förmiger Konfiguration vorgese hen. Auf dem Gehäusehalteteil 22 ist mittels Anbringungsach sen 24 ein hermetisch verschlossenes oder abgedichtetes Ge häuse 26 drehbar lagermontiert.

Die Höhenausrichtung des Gehäuses 26 relativ zu dem Gehäuse halteteil 22 wird durch den Betrieb eines Höhenpositions wählmotors 28 bestimmt, welcher auf einem Teil 22 montiert ist und sich in Eingriff mit einem Gehäuseantriebszahnrad 30 befindet, das an einer Achse 24 zur Drehung zusammen mit derselben und mit dem Gehäuse 26 befestigt ist. Ein Höhenco dierer 32 wirkt mit einer Höhencodiererscheibe 34 zusammen, die an der Achse 24 zur Drehung zusammen mit derselben und mit dem Gehäuse 26 befestigt ist, um eine Ausgangsangabe der Höhenausrichtung des Gehäuses 26 zu liefern.

Ein Spiegel 40 ist drehbar auf der Oberseite des Gehäuses 26 mittels Befestigungselementen 42 angebracht. Wie speziell in den Fig. 2 und 3 zu sehen ist, kann der Spiegel 40 in eine operative Ausrichtung oder eine operative Stellung (Fig. 2) zum Empfang von Infrarotband- und Laserstrahlung aus einem Sicht- oder Gesichtsfeld und in eine herabzusammengeklappte Ausrichtung oder in einen herabzusammengeklappten Zustand (Fig. 3) zum Aufbewahren und zum Transport ausgerichtet, eingestellt oder positioniert werden. Der Spiegel 40 ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er Strahlung aus einem relativ engen Sicht- oder Gesichtsfeld, wie 2 Grad, em pfängt.

Eine Kathodenstrahlensichtanzeigeröhre 50 und ein zugeordne tes Okular 52 sind außerdem drehbar auf dem Gehäuse 26 mit tels eines drehbaren Befestigungselements 54 angebracht. Die Ausrichtungen oder Stellungen der Kathodenstrahlenröhre 50 und des Okulars 52 jeweils in dem operativen Zustand und in dem Aufbewahrungs- oder Transportzustand sind in Fig. 2 bzw. Fig. 3 gezeigt.

Das Gehäuse 26 ist mit einem erhöhten Rückteil 60 ausgebil det, das eine nach vorwärts gerichtete Objektivlinse 62 mit weitem Sicht- oder Gesichtsfeld (worunter auch ein mehrlin siges Objektiv verstanden werden kann) hat, die an der Vor derseite desselben ausgebildet oder angeordnet ist, und ein Strahlungseintrittsfenster 64, das an der Rückseite dessel ben ausgebildet oder angeordnet ist.

Teilweise innerhalb des erhöhten Rückteils 60 ist ein dreh bar angebrachter dichroitischer Sicht- oder Gesichtsfeld wählspiegel 66 angeordnet. Der Spiegel 66 ist in seiner auf rechtstehenden Betriebsausrichtung, wenn der Spiegel 40 in Gebrauch ist und es gewünscht wird, Strahlung nur aus einem engen Sicht- oder Gesichtsfeld zu empfangen. In seiner auf rechtstehenden Ausrichtung ist der Spiegel 66 so angeordnet, daß er Infrarotband-Strahlung, die er über den Spiegel 40 empfangen hat, zu einer Collimatorlinsenanordnung 68 reflek tiert, und dann über einen Abtastspiegel 70, wie z. B. einen nickenden Spiegel oder Kippschwingspiegel, und eine Detek toroptik 72 zu einer Infrarotdetektoranordnung 74, welche Detektoren, einen Cryokühler und ein Dewar umfaßt. Die Ele mente 68, 70, 72 und 74 können vollständig konventionelle Linsen oder Linsengruppen oder alternativ diffraktive Op tiken oder Beugungsoptiken sein.

Der Spiegel 66 ist so eingerichtet, daß er gewisse Laser strahlung, wie z. B. solche bei einer Wellenlänge von 1,06 µ bzw. µm, überträgt, welche über den Spiegel 40 und das Ein trittsfenster 64 empfangen wird. Diese Laserstrahlung trifft demgemäß direkt auf einen Laserdetektor 76 auf, wie bei spielsweise einen Silicium-Avalanche-Photodetektor oder ei nen Silicium-Lawinen-Photodetektor, welcher ein Ausgangs signal an die Entfernungszähler- oder -meßelektronik lie fert.

Wenn der Spiegel 66 in seiner aufrechtstehenden Ausrichtung ist, blockiert er die über die Linse 62 empfangene Strahlung derart, daß diese die Collimatorlinsenanordnung 68 nicht er reicht. Wenn jedoch der Spiegel 66 in einer abgesenkten Aus richtung oder in einem abgesenkten Zustand ist, wie in Fig. 4 in gestrichelten Linien gezeigt, wird keinerlei Strahlung, die von dem Spiegel 40 empfangen worden ist, auf die Colli matolinsenanordnung 68 gerichtet, vielmehr wird stattdessen Strahlung, die über die Linse 62 aus einem relativ weiten Sicht- oder Gesichtsfeld empfangen worden ist, über die Col limatorlinsenanordnung 68 und die optische Einrichtung 70 und 72 auf die Detektoranordnung 74 gerichtet.

Außerdem ist innerhalb des Gehäuses 26 ein Laserübertrager oder -sender 80 angeordnet, welcher im Zusammenwirken mit einem Laserenergiekondensator 82 und einer Strahlexpandie rungs- und Collimationsoptik 84 einen Laserempfangssucher- oder Entfernungsmessungsausgangsstrahl liefert, der auf ein potentielles Ziel gerichtet werden kann.

Die Bildverarbeitungs-, Laserempfangssucher- bzw. Laserent fernungsmessungs- und Sichtwiedergabeelektronik 86 kann sich auch innerhalb des Gehäuses 26 befinden und kann Eingangs größen bzw. -signale von der Detektoranordnung 74 empfangen, sowie von dem Laserdetektor 76, welcher Laserlicht empfängt und detektiert, das von dem Empfangssucher oder Entfernungs messer ausgesandt und von dem Ziel reflektiert worden ist, und geeignete Ausgangsgrößen oder Signale an die Kathoden strahlenröhre 50 liefern, wie auch an einen Ausgangsport bzw. -anschluß 88 zum Versorgen einer externen Anwendungs-, Ausnutzungs-, Verwertungs- o. dgl. -schaltung oder -ein richtung.

Es ist ein spezielles Merkmal der vorliegenden Erfindung, daß das Gehäuse 26, welches die FLIR-Optik und die Laseremp fangssucher- oder -entfernungsmessungsoptik (mit Ausnahme des Spiegels 40) enthält, hermetisch gegen Kontaminantien bzw. Verunreinigungen abgedichtet oder abgeschlossen ist und demgemäß die FLIR-Einrichtung befähigt, unter relativ harten Schlachtfeldbedingungen verwendet werden zu können.

Ein Kompaß und Winkelratensensoren sind vorzugsweise inner halb des Gehäuses 26 vorgesehen und können zusammen mit der optischen Einrichtung 72 oder an irgendeinem anderen geeig neten Ort plaziert sein. Ihr Zweck ist es, eine absolute Richtung bzw. Richtungsangabe für die Empfangssucher- oder Entfernungsmessungsausrüstung zu liefern, und sie können auch an die Elektronik 86 angekoppelt sein. Alternativ können der Kompaß oder der Kompaßsensor oder die Kompaß sensoren und der Winkelausrichtungssensor oder die Winkel ausrichtungssensoren außerhalb des Gehäuses 26 angebracht sein. Generell gesprochen, kann eine Sichtlinienstabili sierungseinrichtung der Art, wie sie in der US-Patentschrift 44 45 140 beschrieben ist, deren Offenbarung durch diese Bezugnahme mit zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird, oder eine andere geeignete Sichtli nienstabilisierungseinrichtung in der hier beschriebenen Einrichtung eingebaut oder in sonstiger Weise aufgenommen seien.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die darge stellten und/oder beschriebenen Ausführungsformen be schränkt, sondern sie läßt sich vielmehr im Rahmen des Ge genstands der Erfindung, wie er in den Patentansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungs gedankens, wie er sich aus der Gesamtoffenbarung ergibt, in vielfältiger Weise abwandeln und mit Erfolg verwirklichen.

Claims

1. Vorwärtsschauende Infraroteinrichtung, umfassend:
eine Einschließung (26);
einen Reflektor (40), der Infrarotenergie aus einem Sicht- oder Gesichtsfeld empfängt; und
einen Empfänger (66, 68, 70, 72, 74), welcher die In frarotenergie von dem Reflektor (40) empfängt und eine Aus gangsangabe, -darstellung, -anzeige, -größe, -signalfolge o. dgl. eines Infrarotbilds des Sicht- oder Gesichtsfelds liefert,
worin der Empfänger (66, 68, 70, 72, 74) innerhalb der Einschließung (26) hermetisch eingeschlossen oder abgedich tet ist; und
der Reflektor (40) außerhalb der Einschließung (26) an geordnet und mit Bezug auf dieselbe zusammenklappbar ange bracht ist, so daß er eine erste Ausrichtung oder eine erste Stellung (Fig. 2) annimmt, wenn die Einrichtung in Betrieb ist, und eine zweite, zusammengeklappte und kompaktere Aus richtung oder Stellung (Fig. 3), als es die erste Ausrich tung oder Stellung ist, wenn die Einrichtung nicht in Ge brauch ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (66, 68, 70, 72, 74) einen Infrarotdetek tor (74) und eine Richtoptik (70, 72), die dazu geeignet ist, die von dem Reflektor (40) empfangene Infrarotenergie zu dem Detektor (74) zu richten, umfaßt.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtoptik (70, 72) wenigstens einen Abtastspiegel (70) umfaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Richtoptik (70, 72) eine Einrichtung oder Mittel zum Wählen der Größe des Sicht- oder Gesichtsfelds umfaßt.

5. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Laser-Empfangssu cher- oder -Entfernungsmessungsdetektor (76) umfaßt, der La serenergie über den Reflektor (40) empfängt.

6. Vorwärtsschauende Infraroteinrichtung, umfassend:
einen Reflektor (40) zum Empfangen von Infrarotenergie aus einem Sicht- oder Gesichtsfeld;
einen Empfänger (66, 68, 70, 72, 74), welcher Infrarot energie von dem Reflektor (40) empfängt und eine Ausgangsan gabe, -darstellung, -anzeige, -größe, -signalfolge o. dgl. eines Infrarotbilds des Sicht- oder Gesichtsfelds liefert; und
einen Laserempfangssucher und/oder -entfernungsmesser (76, 80, 84), der einen Detektor (76) aufweist, welcher La serenergie über den Reflektor (40) empfängt.

7. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sichtlinienstabi lisierungseinrichtung oder Sichtlinienstabilisierungsmittel umfaßt.

8. Einrichtung nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kompaß aufweist.