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Technisches
Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein panoramisches Periskop des Typs, der umfasst: ein Gehäuse zur
Montage an einem Fahrzeug; ein Kopfstück, das an dem Gehäuse angebracht
ist und gegenüber demselben
rotiert und mit einem Fenster zur Beobachtung der äußeren Umgebung
versehen ist; im Inneren des Kopfstücks einen Spiegel zum Ablenken eines
einfallenden Strahls von dem Fenster in Richtung auf Detektormittel.
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Periskope dieses Typs werden gewöhnlich an
verschiedenen Fahrzeugtypen, zum Beispiel an Panzern verwendet,
die im bewaffneten Kampf verwendet werden.
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Hintergrundtechnik
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Beispiele panoramischer Periskope
dieses Typs sind in
DE 36 32
923 , GB 22 84 486, GB-B-1,272,742, US-A-3,464,757, US-A-3,200,250, US-A-3,549,231
und US-A-4,108,551
beschrieben.
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Je nach dem Verwendungs- und Konfigurationstyp
kann das Periskop mit einem optischen Weg im sichtbaren Spektrum
oder mit einem optischen Infrarotweg mit einem zugehörigen Infrarotsensor,
oder mit einem Laser-Entfernungsmesser oder mit einer Kombination
aus diesen Elementen versehen sein.
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Der in dem Fahrzeug verfügbare Raum,
wo das Periskop installiert wird, ist begrenzt, und dies führt zur
Notwendigkeit einer kompakten Struktur. Das Anordnen von zwei oder
drei optischen Wegen (sichtbar, infrarot und Laser) in einem panoramischen
Periskop ist schwierig, da es eine große Menge Platz benötigt.
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Außerdem ist die Montage der
verschiedenen optischen Komponenten komplex und schwierig, da die
Komponenten mit großer
Präzision
montiert und ausgerichtet werden müssen. Dies ist schwierig aufgrund
der Tatsache, dass die verschiedenen Komponenten häufig montiert
und demontiert werden müssen.
Es ist darüber
hinaus zum Vereinfachen der Struktur und Vergrößern der optischen Effizienz des
Geräts
erforderlich, die Anzahl der optischen Komponenten zu reduzieren.
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Die allgemeine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Schaffung eines Periskops des oben genannten
Typs, das die Nachteile konventioneller Periskope überwindet.
Insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung
eines Periskops, das kompakt ist, selbst wenn zwei oder mehr optische
Wege in ihm kombiniert sind. Es muss ferner einfach und zuverlässig bezüglich Montage
und Anpassung aller seiner Komponenten sein.
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In einigen Konfigurationen des Periskops
ist ein Infrarotbetrachtungsmodul mit einem IR-Sensor vorgesehen.
Momentan existieren in panoramischen Periskopen verschiedene Typen
von Anordnungen des Infrarotsensors, oder der sogenannten Wärmekammer.
Insbesondere existieren Lösungen,
in denen die gesamte Wärmekammer
und die zugehörige Optik
innerhalb des Zentralgehäuses
des Periskops angeordnet sind. Dies ermöglicht perfekte Ausrichtung
der Optik während
Montage und vermeidet Risiken von Fehlausrichtung. Diese Lösung birgt
jedoch beträchtliche
Nachteile, da das Periskopgehäuse
beträchtliche
Abmessungen einnimmt mit resultierenden Problemen von Installierung
und Begrenzungen hinsichtlich der Möglichkeit, einen optischen
Weg im sichtbaren Spektrum mit dem selben Periskop zu kombinieren.
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Wenn das Periskop eine Wärmekammer
für Nachtsicht
im Infrarotbereich aufweist, hat die vorliegende Endung die Aufgabe,
ein Periskop zu schaffen, in dem die Verbindung der Wärmekammer
mit dem Periskopgehäuse
in einer besonders einfachen Weise durchgeführt werden kann und keine Positionierungs-
und Ausrichtungsprobleme verursacht, und das darüber hinaus besonders kompakt
und einfach zu installieren ist.
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In diesem Zusammenhang besteht eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines
Periskops des oben genannten Typs, in dem die optischen Elemente
längs des
Wegs des Infrarotstrahls reduziert sind, so dass es möglich ist,
ein stärkeres
Signal zu erhalten.
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In einigen Periskopen ist auch ein
Laser-Entfernungsmesser vorgesehen. In diesem Fall trennt ein Separatorelement
innerhalb des Periskopgehäuses
den Laserweg von dem optischen Weg im sichtbaren und/oder Infrarotbereich.
Ein momentan bekannter Typ von Periskop weist ein Trennprisma mit einer
dichroitischen Oberfläche
auf, die so ausgerichtet ist, um den sichtbaren Strahl abzulenken
und dem Laserstrahl Durchtritt zu erlauben. Der abgelenkte sichtbare
Strahl wird auf eine Seitenfläche
des Prismas reflektiert und wird von hier zu einer gegenüberliegenden
Seitenfläche
umgeleitet, von wo er so austritt, dass er in Richtung auf den Betrachtungsmodul gerichtet
wird. Dieses Separatorsystem hat große Abmessungen und nimm eine
beträchtliche
Menge Platz innerhalb des Periskopgehäuses ein.
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Wenn innerhalb des Umfangs der allgemeinen
Aufgabe der vorliegenden Erfindung (d. h. der Schaffung eines Periskops,
das besonders kompakt ist und eine kleine Anzahl optischer Elemente
aufweist), das Periskop einen Laserweg aufweist, besteht eine besondere
Aufgabe darin, ein Periskop zu schaffen, das ein Element zum Abtrennen
des Laserstrahls von dem sichtbaren Strahl aufweist, welches eine
besonders begrenzte Höhe
aufweist, um so den innerhalb des Periskopgehäuses beanspruchten Platz zu
reduzieren und, wenn erforderlich, die Anordnung innerhalb des Periskopgehäuses von
Optik zur Betrachtung im Infrarotbereich zu vereinfachen.
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In diesem Zusammenhang besteht eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines
Periskops, in dem das Separatorelement die Ausbildung eines Wegs für einen
sichtbaren Strahl ermöglicht,
der hinsichtlich des Layouts der Vorrichtung stärker zu bevorzugen ist.
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Normalerweise wird das rotierende
Kopfstück
an das Periskopgehäuse
mittels eines Systems aus Halterungen montiert. Das Volumen des
Kopfstücks
wird am Boden durch ein abgedichtetes Fenster begrenzt, das durchlässig für einen
bestimmten Strahlungsbereich ist, zum Beispiel sichtbare Strahlung
und Infrarotstrahlung, um so Tag- und Nachtsicht zu ermöglichen.
Das Volumen des Zentralgehäuses
der Vorrichtung wird seinerseits durch ein abgedichtetes Fenster
geschlossen, das für
den gleichen Strahlungsbereich durchlässig ist. Die Montage wird
durchgeführt,
indem die beiden Fenster einander gegenüberliegend angeordnet werden.
Dies führt daher
zur Isolierung des Innenvolumens des Kopfstücks und Zentralgehäuses von
der Außenseite, während die
Strahlung, die in das Zentralgehäuse eindringt,
um so Betrachtung direkt über
einen Infrarotsensor zu ermöglichen,
durch mindestens zwei Trennfenster hindurch tritt.
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Dies ist insbesondere in Periskopen
mit mindestens zwei optischen Wegen als erforderlich angesehen worden,
da diese Vorrichtungen in kritischen Umweltbedingungen arbeiten
müssen
und es erforderlich ist, vollständige
Isolierung der in der Vorrichtung enthaltenen empfindlichen optischen
Instrumente gegenüber
der Umgebung sicherzustellen. Darüber hinaus muss die Abdichtungstätigkeit
in Bezug zur Außenseite
sichergestellt sein, um Entweichen des die kontrollierte Atmosphäre innerhalb
der Vorrichtung bildenden Gases zu verhindern.
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Das Vorliegen von zwei Trennfenstern
zwischen dem Volumen des Kopfstücks
und dem Volumen des Gehäuses
der Vorrichtung bildet jedoch einen schwerwiegenden Nachteil, da
es erheblich die Energie des Strahls reduziert, der das Betrachtungsmittel
erreicht. Dieser Nachteil wird in dem Fall von Periskopen verschärft, die
für Nachtsicht
vorgesehen sind, da das Signal im Infrarotbereich an sich sehr schwach
ist. Ein Signalverlust aufgrund von Absorption durch die zwei Fenster
bildet einen extrem negativen Faktor für die Effizienz der Vorrichtung.
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Wenn das Periskop sowohl für Nachtsicht (mittels
Infrarotbildern) als auch Tagsicht (im sichtbaren Bereich) verwendet
werden muss, ist es erforderlich, ein Material auszuwählen, das
sowohl für
Strahlung im fernen Infrarotbereich als auch für sichtbare Strahlung durchlässig ist.
Das mehrspektrale Material, das in einem solchen breiten Bereich
von Spektren verwendet werden kann, reduziert die Sichtdeutlichkeit
im sichtbaren Bereich, was der Gesamtdicke der Fenster beträchtliche
Begrenzungen auferlegt.
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Darüber hinaus ist in konventionellen
Periskopen oft ein Teil des Gehäuses
der Vorrichtung an dem Fahrzeug von innen montiert. Wenn die Vorrichtung
häufigen
Montage- und Demontagevorgängen aus
Gründen
technischer Wartung und Prüfung
ausgesetzt wird, besteht die Gefahr von axialer und Winkelfehlausrichtung
des Kopfstücks
und des Gehäuses.
Solche Fehlausrichtung muss unter allen Umständen verhindert werden, da,
wenn ein Fadengitter innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung vorgesehen ist,
dieses Gitter immer perfekt mit der Achse des von dem Kopfstück kommenden
Strahls ausgerichtet sein muss. Wenn diese Bedingung nicht aufrechterhalten
wird, verliert die zum Zielen von Waffen und dergleichen verwendete
Vorrichtung ihre Betriebseffizienz oder die letztere wird schwerwiegend
beeinträchtigt.
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Um diese Nachteile zu vermeiden,
ist es erforderlich, sehr genaue Toleranzen bezüglich den Oberflächen zum
Verbinden des Kopfstücks
und des Gehäuses
der Vorrichtung miteinander einzuhalten, mit dem offensichtlichen
negativen Effekt im Sinne von Kosten.
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Eine besondere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
besteht in der Schaffung einer Vorrichtung, die eine Reduzierung
von Signalverlusten insbesondere im Infrarotbereich ermöglicht.
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Eine weitere besondere Aufgabe der
vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung,
die die Notwendigkeit des Abbaus des Kopfstücks vom Gehäuse beseitigt und die deshalb
die Gefahr von Fehlausrichtung zwischen der in dem Körper enthaltenen
Optik und der in dem Kopfstück enthaltenen
Optik, und insbesondere der Fehlausrichtung zwischen dem Fadengitter
und der Optik des rotierenden panoramischen Kopfstücks beseitigt.
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Eine weitere Aufgabe einer besonderen
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung,
die keine übermäßig kleinen
Bearbeitungstoleranzen hinsichtlich der Oberflächen zum Verbinden des Kopfstücks und
des Gehäuses
der Vorrichtung miteinander erfordert.
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Noch eine andere Aufgabe einer Ausführungsform
ist das Erhalten eines hohen Ausmaßes an Integration zwischen
den Komponenten und Funktionen, um so alles innerhalb des in einem
Zylinder enthaltenen Raums zu montieren und Montage der Vorrichtung
von oben zu ermöglichen.
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In Periskopen des momentan bekannten Typs,
die mit einem optischen Weg im sichtbaren Spektrum für Tagsicht
versehen sind, werden komplexe Systeme zum Variieren des Vergrößerungsmaßstabs verwendet.
Diese Systeme weisen eine Anordnung bewegbarer Optik auf, die den
Zustand abhängig
von dem erforderlichen Vergrößerungsmaßstab ändern.
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Die bekannten Vorrichtungen sind
teuer und empfindlich sowie platzaufwendig, ein Merkmal, das ein
besonders unvorteilhafter Aspekt ist, wenn das Periskop an Fahrzeugen
installiert werden muss, wo Platz- und Stabilitätsprobleme vorliegen, wie zum Beispiel
im Fall von Panzern, die im bewaffneten Kampf verwendet werden.
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Wenn das Periskop mit einem optischen Weg
im sichtbaren Spektrum versehen ist, besteht eine besondere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Periskops mit
einem System zum Ändern
des Vergrößerungsmaßstabs,
das einfacher, zuverlässiger
und weniger platzaufwendig als konventionelle Systeme ist.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Der Erfindung zufolge, wie sie im
vorliegenden Patentanspruch 1 definiert ist, wird zum Erhalten der
Vorteile und der Aufgaben verbesserter Infrarotbetrachtung, der
Infrarotmodul mit dem Zentralgehäuse
im Bereich einer Berührungsfläche verbunden,
wo der Infrarotstrahl kollimiert wird. Darüber hinaus umfasst die Optik
zum Fokussieren des Infrarotstrahls eine Linse, die ein Austrittsfenster
des Zentralgehäuses
bildet, und eine Linse, die ein Eintrittsfenster des Infrarotmoduls
für den
Durchtritt des Infrarotstrahls bildet.
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Auf diese Weise kann der Infrarotmodul
einfach aus dem Periskopgehäuse
abgebaut und wieder an dieses angebaut werden, ohne Ausrichtungsprobleme
der in dem Modul bzw. dem Gehäuse
enthaltenen Optik, da der kollimierte Strahl unempfindlich für Fehlausrichtungen
der optischen Achsen ist, vorausgesetzt, dass die Parallelität der Achsen
selbst sichergestellt ist. Diese Parallelität kann einfach durch Vorsehen
von zwei flachen Bezugsoberflächen
auf dem Modul bzw. auf dem Zentralgehäuse des Periskops erhalten
werden. Wenn außerdem
die Austrittsfenster des Zentralgehäuses des Periskops und die Eintrittsfenster
des Infrarotmoduls durch Linsenelemente der Fokussieroptik gebildet
werden, wird eine weitere Reihe von Vorteilen erhalten. Erstens,
da die Linsen gleichzeitig Elemente zum Verschließen und Isolieren
des Innenvolumens des Zentralgehäuses und
des Infrarotmoduls von außen
bilden, ist es möglich,
das Einsetzen weiterer Fensterelemente in den optischen Weg des
Infrarotstrahls zu vermeiden, die Signalverlust verursachen. Dies
führt ferner
zu einer Reduzierung der Größe des Periskops.
Darüber
hinaus ist mit dieser Konfiguration mindestens ein Linsenelement
in dem Zentralgehäuse
des Periskops vorhanden und dies ermöglicht es, während Montage die
Achse des einfallenden Strahls mit der Achse der Optik ohne die
Notwendigkeit auszurichten, optische Hilfselemente zur Korrektur
des Winkels einzubringen, welche einen Verlust von Energie in dem
Signal verursachen würden.
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Durch Anordnen eines Teils der Optik
in dem Zentralgehäuse,
während
ein Strahl an der Berührungsfläche zwischen
Zentralgehäuse
und Infrarotmodul kollimiert gehalten wird, befindet sich in dem Bereich
dieser Berührungsfläche ein
Abschnitt des Strahls, der kleiner als der Abschnitt des einfallenden Strahls
ist. Dies ermöglicht
es, in dem Infrarotmodul alle verfügbare Energie mit einer relativ
kleinen Öffnung
zu sammeln.
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Einer besonders vorteilhaften Ausführungsform
der Endung zufolge ist die das Austrittsfenster des Zentralgehäuses bildende
Linse an einer Halterung montiert, deren Position relativ zu dem
Zentralgehäuse
in einer Ebene senkrecht zu der optischen Achse der Linse selbst
einstellbar ist. Dies ermöglicht einfache
Ausrichtung der Optik während
Montage der Vorrichtung. Eine ähnliche
Lösung
kann für
die das Fenster für
den Eintritt des Strahls in das Infrarotmodul bildende Linse angewendet
werden.
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Die in dem Zentralgehäuse des
Periskops untergebrachte Fokussieroptikgruppe kann aus einem galileischen
Teleskop bestehen, dessen Okular die schließende Linse des Austrittsfensters
des Zentralgehäuses
bildet. Die in dem Zentralgehäuse
untergebrachte Optik kann darüber
hinaus eine Zwischenoptikgruppe aufweisen, die längs der Achse der Fokussieroptik
zum Abändern
des Vergrößerungsmaßstabs bewegbar
ist. Der Zwischenoptikgruppe kann eine Blende zugeordnet sein, die
abwechselnd eine in Bezug zu dem optischen Weg ausgerückte Position
oder eine aktive Position einnehmen kann, in der die Blende längs des
optischen Weges angeordnet ist. In der aktiven Position ist die Blende
zwischen der Zwischenoptikgruppe und dem Austrittsfenster des Zentralgehäuses angeordnet.
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Einer möglichen Ausführungsform
zufolge ist die Blende an einer zur optischen Achse senkrechten Achse
gelagert und wird von einem Federelement in ihre ausgerückte Position
belastet. Die Zwischenoptikgruppe und die Blende weisen ineinandergreifende Mittel
auf, die eine Schwenkbewegung der Blende in Richtung auf ihre aktive
Position bewirken, wenn die Zwischenoptikgruppe eine Verschiebungsbewegung längs der
optischen Achse in Richtung auf ihre vom Austrittsfenster des Zentralgehäuses entfernteste Stellung,
d. h. in Richtung auf ihre Stellung angrenzend zu dem Objektiv des
Teleskops durchführt.
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Vorteilhaft können die ineinandergreifenden Mittel
einen Haken integriert mit der Blende aufweisen, der um die Schwenkachse
der Blende selbst schwenkbar ist, während die Zwischenoptikgruppe einen
Stift aufweist, der in den Haken eingreift. Die Form des Hakens
und des Stiftes sind derart, dass die Blende in ihrer aktiven Position
stabilisiert wird, wenn sich die Zwischenoptikgruppe annähernd in
ihrer oberen Position befindet.
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Einer möglichen Ausführungsform
zufolge ist in dem Infrarotmodul eine Anti-Rotationseinrichtung untergebracht,
die ein Pechan-Prisma aufweist.
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Wenn das Periskop einen Laser-Entfernungsmesser
mit einem Separatorelement aufweist, ist es zum Reduzieren des Platzbedarfs
und folglich Ermöglichen
von Integration verschiedener Komponenten geplant, dass das Separatorelement
eine Eintrittsfläche
und eine Austrittsfläche
parallel zueinander aufweisen kann, durch die der sichtbare optische Strahl
hindurchtritt; dass die Eintritts- und Austrittsflächen senkrecht
zu dem sichtbaren optischen Strahl sind; und dass die innere dichroitische
Oberfläche
in Bezug zu der Eintrittsfläche
so ausgerichtet ist, dass der Laserstrahl durch die dichroitische
Oberfläche
in Richtung auf die Eintrittsfläche
in einem solchen Winkel reflektiert wird, um vollständig durch
die Eintrittsfläche
in Richtung auf eine Oberfläche
zum seitlichen Austreten des Laserstrahls reflektiert zu werden.
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Ein dichroitisches Element extrem
begrenzter Dicke wird auf diese Weise erhalten, wobei das Element
derart ist, um Einbau in ein Periskop kleiner Abmessungen, oder
in eine begrenzte Zone eines Periskops zu ermöglichen, das zum Beispiel zusätzlich zu
einem optischen Weg in dem sichtbaren Spektrum auch einen optischen
Infrarotweg aufweist, während
begrenzte Abmessungen des Periskopgehäuses für einfache Installierung beibehalten
werden. Der sichtbare Strahl macht keine Ablenkungen durch das Separatorelement
durch und dies ermöglicht
einfacheres Unterbringen der Optik hinter dem Separatorelement.
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Zum Vereinfachen der Ausbildung der
dichroitischen Oberfläche
ist es möglich,
einen Einfallswinkel der Strahlung auf der dichroitischen Oberfläche vorzusehen,
der viel kleiner als der konventioneller Vorrichtungen ist, zum
Beispiel der Größenordnung
von 30°.
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Zum Reduzieren der Signalverluste
und Vereinfachen der Montage des Kopfstücks und des Gehäuses des
Periskops, wenn mindestens zwei optische Weg vorliegen, können das
Kopfstück
und das gesamte Zentralgehäuse
stabil mit der eingefügten Anordnung
einer Dichtung verbunden werden, die den Innenraum des Kopfstücks und
des Gehäuses gegenüber der
Umgebung isoliert und gegenseitige Drehung erlaubt.
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Auf diese Weise können die beiden Elemente (Kopfstück und Gehäuse) im
Labor zusammengebaut werden, was ein für allemal korrekte Ausrichtung
der optischen Achse des Kopfstücks
und der optischen Elemente sicherstellt, insbesondere des Fadengitters
in dem Periskopgehäuse.
Die Montage und Demontage des Periskops an das bzw. von dem Fahrzeug
erfordern keine Lösung
des Kopfstücks vom
Gehäuse.
Mit der eingefügten
Anordnung eines geeigneten Systems von Dichtringen zwischen dem Kopfstück und dem
Gehäuse
ist es möglich,
die Fenster wegzulassen, die die Innenvolumen des Kopfstücks und
des Gehäuses
verschießen,
wodurch zwei Elemente, die normalerweise in konventionellen Vorrichtungen
vorhanden sind und die Ursache einer Reduzierung des Signals und
folglich der Effizienz des Periskops darstellen, beseitigt werden, mit
Vorteilen insbesondere für
Nachtinfrarotbetrachtung, selbst wenn noch die Möglichkeit besteht, lediglich
eines dieser Fenster beizubehalten, welches in diesem Fall nur eine
mechanische Schutz-, jedoch keine Dichtungsfunktion haben wird.
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Die Dichtungswirkung kann vorteilhaft
mittels der Verwendung eines Paars flacher und geometrisch entgegengesetzer
Dichtringe erhalten werden, von denen der erste ausgelegt ist, um
Abdichtung gegenüber
der Umgebung zur Innenseite hin sicherzustellen, und der zweite
ausgelegt ist, um Abdichtung von der Innenseite zur Umgebung sicherzustellen.
In einer praktischen Ausführungsform
können
Dichtungen mit einem V-förmigen
Schnitt ausgerichtet in entgegengesetzte Richtungen verwendet werden.
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In einer möglichen Ausführungsform
ist dem Zentralgehäuse
ein Betrachtungsmodul zugeordnet, der Mittel zum Fokussieren des
vom panoramischen Kopfstück
kommenden sichtbaren Strahlungsbündels
und mindestens ein Okular zum Beobachten der Umgebung enthält; der
Betrachtungsmodul kann von dem Zentralgehäuse getrennt werden, um Montage und
Demontage des Periskops in Bezug zum Fahrzeug zu vereinfachen. In
diesem Fall weisen das Zentralgehäuse und das Betrachtungsmodul
jeweils ein Austrittsfenster und ein Eintrittsfenster für den von
dem panoramischen Kopfstück
des Periskops kommenden Strahl auf. Das Verbinden der beiden Einheiten
(Zentralgehäuse
und Betrachtungsmodul) miteinander kann vorteilhaft längs flacher
Bezugsoberflächen
senkrecht zu den optischen Achsen der in den Einheiten selbst enthaltenen
optischen Elemente durchgeführt
werden. Wenn von dem letzten Element längs des optischen Wegs innerhalb
des Zentralgehäuses
der Strahl kollimiert austritt, ist es mit diesem System möglich, die
Probleme der optischen Verbindung des Zentralgehäuses und des Betrachtungsmoduls
miteinander auf ein Minimum zu reduzieren. Tatsächlich wird in diesem Fall
das System unempfindlich für
jegliche Fehlausrichtung der optischen Achsen des Zentralgehäuses und
des Betrachtungsmoduls, vorausgesetzt, dass die Parallelität derselben sichergestellt
ist. Die Parallelität
kann einfach mit korrekter und genauer Bearbeitung der beiden flachen Verbindungsflächen erhalten
werden, die eine beträchtliche
Erstreckung haben können,
um die erforderliche Präzision
sicherzustellen.
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Wenn das Periskop einen optischen
Weg im sichtbaren Spektrum mit einem System zum Ändern des Vergrößerungsmaßstabs aufweist,
werden eine Reduzierung der Gesamtabmessungen und größere Zuverlässigkeit
mit einer Vorrichtung erhalten, in der die Mittel zum Variieren
des Vergrößerungsmaßstabs ein
bewegliches Element aufweisen, welches eine optische Gruppe und
einen Reflexionsspiegel trägt, wobei
das bewegliche Element zwischen zwei abwechselnden Positionen verschiebbar
ist: in der ersten der Positionen lenkt der Reflexionsspiegel den
in den Betrachtungsmodul eintretenden Strahl zu einem optischen
Weg ab, der in dem Okular oder in dem Paar von Okularen des Betrachtungsmoduls
endet, während
die durch das bewegliche Elemente getragene Optik gegenüber dem
Weg des Strahls verschoben ist; in der zweiten dieser Positionen
wird der Reflexionsspiegel aus dem Weg des Strahls verschoben und
die Optik ist in den Weg selbst eingefügt, so dass der einfallende
Strahl durch die Optik und eine Reihe von festen optischen Hilfeelementen
verläuft, die
einen alternativen optischen Weg zu dem Reflexionsspiegel definieren.
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In einer praktischen Ausführungsform
weisen die festen optischen Hilfselemente eine Sammellinse angeordnet
zwischen zwei Ablenkprismen auf. Mit dieser Anordnung ist es möglich, einen
optischen Weg zu erhalten, der ein Viereck bildet, dessen erste Seite
die Eintrittsrichtung und die zweite Seite die Austrittsrichtung
des Strahls von dem alternativen optischen Weg definieren, wobei
die beiden Eintritts- und Austrittsrichtungen mit den Einfalls-
und Reflexionsrichtungen des Strahls an dem Reflexionsspiegel zusammenfallen,
wenn der Reflexionsspiegel in dem optischen Weg des Strahls angeordnet
ist.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung
wird die Änderung
des Vergrößerungsmaßstabs mit
einer kurzen Verschiebung des beweglichen Elements erhalten, das
den Reflexionsspiegel und die bewegbare Optik trägt, während die restliche Optik fixiert
ist. Dies vereinfacht beträchtlich
die Struktur des Betrachtungsmoduls, erlaubt eine Reduktion in den
Abmessungen desselben und erhöht
die Zuverlässigkeit
desselben.
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Um einfache Verbindung des Betrachtungsmoduls
mit dem Zentralgehäuse
des Periskops ohne die Notwendigkeit zu ermöglichen, eine relative koaxiale
Anordnung der in dem Gehäuse
vorhandenen Optik und der in dem Modul vorhandenen Optik aufzuerlegen,
kann gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der auf dem Reflexionsspiegel einfallende oder in die bewegliche
Optik eintretende Strahl ein kollimierter Strahl sein.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
sind in den beigefügten Patentansprüchen angegeben
und im folgenden unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Die einzelnen Einrichtungen, Verbesserungen
und Innovationen, die oben zusammengefaßt und im folgenden detaillierter
beschrieben sind, können
einzeln oder in verschiede nen Kombinationen miteinander Verwendung
finden. Insbesondere können
die Konfiguration des Infrarotwegs, des dichroitischen Prismas,
des Mechanismus zum Zusammenbau des Kopfstücks und des Gehäuses sowie
die Mittel zum Ändern
des Vergrößerungsmaßstabs unabhängig voneinander
verwendet werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die Erfindung wird nun deutlicher
unter Bezugnahme auf die Beschreibung und die beigefügte Zeichnung
verstanden werden, die ein praktisches nichtbegrenzendes Beispiel
der Erfindung selbst zeigt. In der Zeichnung:
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1 zeigt
eine perspektivische Außenansicht
der Vorrichtung;
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2 zeigt
eine Seitenansicht der Vorrichtung;
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3 zeigt
einen lokalen Schnitt längs
III-III von 2 durch
den Körper
der Vorrichtung, wobei das Kopfstück entfernt ist;
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4 zeigt
einen Schnitt längs
mehrerer paralleler vertikaler Ebenen längs der Führungslinien IV-IV von 3;
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4A zeigt
einen lokalen Schnitt längs IVA-IVA
von 4;
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5 zeigt
einen weiteren Schnitt längs
einer vertikalen Ebene, die längs
der Linie V-V von 4 angezeigt
ist;
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6 zeigt
einen lokalen Schnitt durch die ersten beiden Spiegel des optischen
Weg längs
einer axialen Ebene senkrecht zu der Ebene der Spiegel selbst;
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7 zeigt
einen Schnitt durch den Betrachtungsmodul;
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8 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Vergrößerungsänderungseinrichtung in dem
Betrachtungsmodul;
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9 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Anti-Rotationseinrichtung des Betrachtungsmoduls;
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10 und 11 zeigen zwei perspektivische Ansichten
an zwei verschiedenen Winkeln der optischen Elemente längs des
Wegs des sichtbaren Strahls;
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11A zeigt
eine schematische Seitenansicht, in einem größeren Maßstab, eines Separatorelements,
das den sichtbaren Strahl von einem Laserstrahl abtrennt, der auf
einen dem Periskop zugeordneten Entfernungsmesser gerichtet ist;
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12 zeigt
einen Teilaxialschnitt durch die Zone zum Anlenken zwischen dem
Kopfstück
und dem Gehäuse
der Vorrichtung;
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12A zeigt
ein Detail von 12 in
einem größeren Maßstab.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die Vorrichtung, allgemein mit 1 bezeichnet, ist
in ihrer Gesamtheit in den 1 und 2 gezeigt. Sie umfasst ein
Zentralgehäuse 3 mit
einem Flansch 5, über
den das Gehäuse 3 an
dem Fahrzeug (nicht gezeigt) befestigt wird. T-T zeigt den Weg der
Verbindungs- und Bezugsebene für
das Periskop und das Fahrzeug an. Mit dem Flansch 5 ist
stabil ein Zwischenelement 3A verbunden, das ein panoramisches
Kopfstück 9 trägt, welches
in Bezug zu dem Gehäuse 3 um
eine vertikale Achse A-A rotiert. Wie im folgenden deutlich werden
wird, sind das Gehäuse 3 mit
dem Zwischenelement 3A und das rotierende Kopfstück 9 stabil
miteinander so verbunden, dass die Vorrichtung 1 an das
Fahrzeug montiert und von diesem demontiert werden kann, ohne die
Notwendigkeit, das Kopfstück 9 und
das Gehäuse 3, 3A voneinander
zu trennen.
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Das rotierende Kopfstück 9 umfasst
ein Fenster 11, um den Durchtritt des Laserstrahls eines Entfernungsmessers
und von Strahlungsbündeln
im sichtbaren und fernen Infrarotbereich für Tag- und Nachtsicht zu ermöglichen.
Innerhalb des rotierenden Kopfstücks 9 weist
dieses einen stabilisierten Spiegel 13 (2) auf, der eine schräg verlaufende und ansteigende
Bewegung durchführen
kann und der Lichtstrahlen von außerhalb durch das Fenster 11 empfängt und
sie in Richtung auf das Innere des Gehäuses 3 der Vorrichtung
ablenkt, wo die verschiedenen optischen Einrichtungen, die im folgenden
ausführlich
beschrieben sind, angeordnet sind. Das Kopfstück 9 ist frei für Drehung
um Nx360°,
um so den gesamten umgebenden Horizont zu erkunden. Der Spiegel 13 ist
so angebracht, um um zwei zueinander senkrechte Achsen rotieren
zu können,
von denen eine parallel zu der Drehachse A-A des Kopfstücks 9 ist.
Die beiden kombinierten Bewegungen, d. h. des Kopfstücks 9 und
des innerhalb desselben angeordneten Spiegels 13, erlauben
eine Ausrichtung der Betrachtungslinie in jede Richtung, unabhängig von
den Bewegungen des Fahrzeugs, an dem die Vorrichtung 1 angebracht
ist.
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An dem Gehäuse 3 sind drei Hauptmodule angebracht:
ein erster Modul 15 zum Betrachten des Infrarotbereichs,
im folgenden als IR-Modul bezeichnet, der eine Wärmekammer zum Betrachten des
fernen Infrarotbereichs enthält;
ein zweiter Modul 17, der im folgenden als der Betrachtungsmodul
für Tagsicht
in dem sichtbaren Strahlungsbereich bezeichnet ist; ein dritter
Modul 19, der als Lasermodul bezeichnet ist und einen Laser-Entfernungsmesser
enthält,
der nicht detailliert beschrieben werden soll und an sich bekannt
ist.
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Das Strahlungsbündel, das durch das Fenster 11 eintritt
und durch das Fenster 13 in Richtung auf die Achse des
Gehäuses 3 und
innerhalb des Gehäuses 3 reflektiert
wird, wird in drei Strahlen unterteilt: sichtbare Strahlung, Infrarot-
(IR-) Strahlung und Laserstrahlung (die den heraustretenden und
zurückkehrenden
Laserstrahl des Entfernungsmessers bildet). Die drei Strahlen, d.
h. der Infrarotstrahl, sichtbare Strahl und Laserstrahl, folgen
dem selben Weg in dem panoramischen Kopfstück und in einem ersten Abschnitt
des Gehäuses 3,
und werden dann mittels optischer Bandtrennelemente (dichroitischer Spiegel)
unterteilt, die verschiedene Wege erzeugen, die alle in dem Gehäuse 3 enthalten
sind, um so die drei Module 15, 17 und 19 zu
erreichen. Im folgenden wird zuerst der Weg des Infrarotstrahls
und als zweites der Weg des Laserstrahls und des sichtbaren Strahls
beschrieben.
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3 zeigt
einen lokalen Schnitt längs
einer Ebene III-III senkrecht zu der Achse A-A der Vorrichtung 3 und
zusammenfallend mit der oberen Oberfläche des Flanschs 5.
Der Abschnitt zeigt einen ersten dichroitischen Spiegel 21,
der bei 45° in
Bezug zur Horizontalen geneigt ist und der den Laserstrahl und die
sichtbare Strahlung in Richtung auf einen Reflexionsspiegel 23 reflektiert,
der auch bei 45° ausgerichtet
ist, welcher den Laserstrahl und den sichtbaren Strahl in Richtung
auf einen Weg lenkt, der seitlich in Bezug zu der Mittelachse des
Gehäuses 3 angeordnet
ist und der im folgenden beschrieben werden soll.
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Der dichroitische Spiegel 21 ist
durchlässig für Infrarotstrahlung,
so dass der Infrarotstrahl durch den dichroitischen Spiegel 21 selbst
mit einer geringfügigen
Ablenkung aufgrund des Durchtritts durch die beiden Berührungsflächen von
Luft/Spiegel und Spiegel/Luft hindurchtritt. In 6 kennzeichnet F die Achse des durch
den rotierenden Spiegel reflektierten Strahls, Fir die
Achse des Infrarotstrahls, der aus dem dichroitischen Spiegel 21 austritt,
und Fv die Achse des sichtbaren Strahls
und des Laserstrahls, die durch den dichroitischen Spiegel 21 und
durch den Spiegel 23 reflektiert werden.
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Die beiden Spiegel 21, 23 sind
an eine Halterung 25 montiert, die deutlich in verschiedenen,
in den 3, 4, 5 und 6 gezeigten
Ansichten sichtbar ist. Insbesondere der dichroitische Spiegel 21 ist
an der Halterung 25 mittels zwei Seitenträgern 27 befestigt.
Der Spiegel 23 ist an ein Rahmenstück 29 montiert, das
seinerseits an einem an die Halterung 25 montierten Zwischenelement 31 gehalten
wird. Das Zwischenelement 31 kann um eine vertikale Achse ausgerichtet
sein, während
das Rahmenstück 29 um eine
horizontale Achse ausgerichtet sein kann. Dies erlaubt Anpassung
der Position des Reflexionsspiegels 23 an der Halterung 25 in
Bezug zu dem dichroitischen Spiegel 21 für richtige
Ausrichtung der optischen Achsen.
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Der Strahl Fir,
der durch den dichroitischen Spiegel 21 hindurchtritt,
wird durch eine erste Optikgruppe fokussiert, die in dem Gehäuse 3 untergebracht
ist und ein in seiner Gesamtheit mit 33 bezeichnetes Teleskop
von Galilei-Typ bildet (4 und 5). Das Teleskop 33 umfasst
eine Eintrittslinse 35 (Teleskopobjektiv), einen Satz von
Zwischenoptik 37 und eine Austrittslinse 39 (Teleskopokular).
Die Austrittslinse 39 ist an einem Bund 41 angebracht,
der mit einem Flansch 41A ausgerüstet ist, welcher in einem
Sitz 41B untergebracht ist, der in dem Gehäuse 3 ausgebildet
und dort mittels eines Verriegelungsrings 43 befestigt
ist. Der Durchmesser des Flanschs 41A ist etwas kleiner
als der Durchmesser des Sitzes 41B, um so Anpassung der
Position des Bunds 41 zu ermöglichen und folglich die optische
Achse des Teleskops 33 so auszurichten, dass sie senkrecht
zur Ebene der Baugruppe 3S des Infrarotmoduls 15 ist. Die
Linse 39 und der zugehörige
Bund 41 bilden das untere Verschlussfenster des Periskopgehäuses 3.
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Der die Linse 39 verlassende
Strahl ist ein kollimierter Strahl für die Zwecke, die im folgenden beschrieben
werden sollen.
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Die Zwischenoptik 37 ist
an einen Ring 45 montiert, der in zwei Führungen 47 parallel
zu der Achse Fir des IR-Strahls geführt wird,
und umfasst einen Ansatz 49, der in eine Spiralnut 51 einer
an einem Schaft 55 gehaltenen Schraube 53 eingreift.
An einem ihrer Enden weist die Schraube 55 einen Zahnkranz 55A auf,
der mit einem Zahnrad 57 (siehe 4A) ineinander greift, das durch einen
Motor (nicht in der Figur gezeigt) zum Drehen gebracht wird. Drehung
der Schraube 53 verursacht Verschiebung des Rings 45 und
der zugehörigen
Zwischenoptik 37 aus der in durchgezogenen Linien in 4 gezeigten Position zu
der in Strichellinien in der selben Figur gezeigten Position, die
durch 37X gekennzeichnet ist. Die in 4 gezeigten beiden Positionen entsprechen
zwei verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben des
durch das Teleskop 33 fokussierten Infrarotbilds. Wenn
die Zwischenoptik 37 in der Position 37X angeordnet
ist, muss eine Blende 59 zwischen dieser Optik und der
Austrittslinse 39 eingefügt werden. Die Blende ist mittels
zwei Drehgelenken 61 mit zwei Trägern 63 integriert
mit dem Gehäuse 3 der
Vorrichtung angelenkt, und wird normalerweise in einer ausgerückten Position
in bezug zu dem Weg des Infrarotstrahls mittels einer Spiralfeder 65 (4A) gehalten, die koaxial
mit einem der Drehgelenke 63 angeordnet ist. Um die Anhebung der
Blende und Positionierung derselben in dem Weg des Infrarotstrahls
zu ermöglichen,
ist der Ring 45 mit einem Stift versehen, der, wenn die
Gruppe 37 aus der unteren Position in Richtung auf die
obere Position 37X angehoben wird, mit einem Haken 69 in
Eingriff kommt, der integriert mit der Blende 59 ist und um
die Achse der Drehgelenke 61 schwenkt. Wie deutlich 4 zu entnehmen ist, tritt
während
der Auswärtsbewegung
des Rings 45 der Stift 67 zuerst in Kontakt mit
der Oberfläche 69A des
Hakens; unter Fortsetzung des Anstiegswegs dreht sich der Ring 69 um
die Achse der Drehgelenke 61, bis der Stift 67 in die
Nut 69B des Hakens 69 eingreift, wenn der Ring 45 seine
maximale angehobene Position erreicht (gezeigt in Strichellinien
in 4). Die geometrische Form
des Hakens 69 und des Stifts 67 ist derart, dass die
Blende 59 sicher in dieser Position verriegelt wird, so
dass sie keine Schwenkbewegung in Bezug zu der horizontalen Position
ausführen
kann.
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Wenn der Ring 45 zurück in die
untere Position gebracht wird, verursacht die Spiralfeder 65 das Einziehen
der Blende 59.
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Die Zwischenoptik 37 und
die Elemente, an der sie angebracht ist, sowie die Einrichtungen
zum Ändern
des Vergrößerungsmaßstabs,
die Verschiebung derselben längs
der Achse verursachen, werden in dem Gehäuse 3 mittels einer
speziellen Öffnung
montiert, die dann durch einen Deckel 3C verschlossen wird.
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Der IR-Modul 15 ist innerhalb
eines Gehäuses 71 untergebracht,
das eine flache Bezugsfläche 71S zur
Verbindung mit dem Zentralgehäuse 3 der Vorrichtung
aufweist. Die flache Oberfläche 71S ist mit
der flachen Oberfläche 3S des
Gehäuses 3 verbunden.
Die Bearbeitung der Oberflächen 3S und 71S stellt
korrekte Winkelpositionierung des Zentralgehäuses 3 und des Gehäuses 71 des
IR-Moduls 15 zueinander sicher. Da, wie oben ausgeführt, der
das Teleskop 33 verlassende Strahl ein kollimierter Strahl ist,
ist es während
des Verbindens des IR-Moduls 15 und des Zentralgehäuses 3 miteinander
nicht erforderlich, koaxiale Ausrichtung sicherzustellen.
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Das Gehäuse 71 des IR-Moduls 15 wird
an der Oberseite durch ein Eintrittsfenster geschlossen, das aus
einer Eintrittsoptikgruppe 73 (Objektiv der IR-Kammer)
besteht, welche an einen Bund 75 mit einem Flansch 75A montiert
wird. Der Flansch 75A wird in einem Sitz 77 des
Gehäuses 71 des
IR-Moduls 15 angebracht und hat einen kleineren Innendurchmesser
als der Durchmesser des Sitzes 77, um so die Anpassung
der Position der Optik 73 und folglich Ausrichtung der
optischen Achse derselben zu ermöglichen,
so dass sie senkrecht zu der Ebene 71S für Montage
an das Gehäuse 3 ist.
Der Bund 75 wird an richtiger Stelle mittels eines Verriegelungsrings 79 befestigt.
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Die beiden gegenseitigen Anpassungen
des Teleskops 33 an die Ebene 3S und des Moduls 15 an die
Ebene 71S ermöglichen
perfekte Austauschbarkeit der Module 15 und schnelle Montage
und Demontage derselben.
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Die Eintrittsoptik 73 bildet
zusammen mit dem in dem Zentralgehäuse 3 untergebrachten
Teleskop 33 die Optik zum Fokussieren des Infrarotstrahls,
der mit der Einheit zur Umwandlung des Infrarotbilds verknüpft ist,
welche allgemein durch 81 bezeichnet ist, in dem IR-Modul
untergebracht ist und als eine "Wiederabbildungseinrichtung" bezeichnet wird.
Die Umwandlungseinheit 81 kann aus einer Wärmekammer
eines an sich bekannten Typs bestehen, der hier nicht ausführlicher
beschrieben ist, oder kann aus einem Sensor des in der Italienischen
Patentanmeldung Nr. FI96A59 beschriebenen Typs bestehen, die am
25.3.1996 im Namen desselben Anmelders eingereicht wurde.
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Wie insbesondere im Querschnitt von 5 gezeigt ist, ist eine
Anti-Rotationseinrichtung, allgemein durch 83 gekennzeichnet,
in dem IR-Modul 15 zwischen der Eintrittsoptik oder dem
Objektiv 73 und dem Sensor 81 angeordnet. Sie
umfasst ein sogenanntes "Pechan-Prisma", das tatsächlich aus
zwei Prismen 85, 87 besteht, die durch eine Halterung 89 und
durch zwei Träger 90 und 91 gehalten
werden. Der Weg des Infrarotstrahls in die Prismen 85, 87 ist in
Punkt-Strich-Linien in 5 angezeigt:
er wird fünfmal
reflektiert, bevor er aus der horizontalen Fläche des Prismas 87 austritt
und in Richtung auf die Wiederabbildungseinrichtung 81 gerichtet
wird. Wie bekannt ist, verursacht eine Drehung des Pechan-Prismas 85, 87 um
einen bestimmten Winkel um seine vertikale optische Achse eine doppelte
Drehung des Bilds um die selbe Achse. Die Drehung der Halterung 89 und
folglich des Pechan-Prismas hat die Funktion, in der betreffenden
Einrichtung die Drehung des panoramischen Kopfstücks 9 und des Spiegels 13 auszugleichen
und folglich sicherzustellen, dass das Bild immer in einer geeigneten
Ausrichtung betrachtet wird.
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Die Drehung der Halterung 89 wird
mittels eines Anti-Rotationsmotors 93 erhalten, der ein
doppeltes Zahnrad 95 antreibt, welches mit einem Zahnkranz 97 integriert
mit der Halterung 89 ineinander greift. Das Zahnrad 95 ist
doppelt und die beiden Teile sind elastisch so vorgespannt, um winkelförmig in bezug
zueinander zur Wiedergewinnung des Spiels auf den ineinander greifenden
Zähnen
zu rotieren. Der Anti-Rotationsmotor 93 ist an einen Halteblock 99 montiert,
der an dem Gehäuse 71 des
IR-Moduls 15 befestigt ist. Der Halteblock 99 hält ferner
die rotierende Halterung 89, an die das Pechan-Prisma 85, 87 mittels
der eingefügten
Anordnung eines Lagerpaars 100 montiert ist. Die Wiederabbildungseinrichtung 81 ist
auch auf dem Halteblock 99 befestigt, wie in 5 angezeigt ist. Der Anti-Rotationsmotor 93 veranlasst
das Pechan-Prisma 85, 87, eine Drehung äquivalent
der Hälfte
der von dem rotierenden Kopfstück 9 durchgeführten Drehung
durchzuführen,
so dass das Infrarotbild eine fixierte Ausrichtung bei Eintritt
in die Wiederabbildungseinrichtung 81 beibehält.
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Wie deutlich den 3 und 6 zu
entnehmen ist, werden der Laserstrahl und die Strahlen in dem sichtbaren
Bereich, die durch den dichroitischen Spiegel 21 und durch
den Reflexionsspiegel 23 reflektiert werden, nach unten
in das Gehäuse 3 hinein längs eines
Wegs seitlich und parallel zu dem hier beschriebenen Weg des Infrarotstrahls
gelenkt. Im folgenden soll der Weg der Laserstrahlen und der sichtbaren
Strahlen unter Bezugnahme insbesondere auf die axonometrischen Ansichten
beschrieben werden, die in den 10 und 11 gezeigt sind. Unter dem
Reflexionsspiegel 23 ist ein Objektiv 101 angeordnet, das
in einem Sitz 103 (siehe 6 und 7) in dem Gehäuse 3 des
Periskops montiert ist. Der durch den Spiegel 23 reflektierte
Strahl wird durch das Objektiv 101 fokussiert und zu einem
Separatorelement 105 mit einer inneren dichroitischen Oberfläche 105A geschickt,
die die Funktion hat, den Laserstrahl von den sichtbaren Strahlen
zu trennen. Der Laserstrahl wird durch die dichroitische Oberfläche 105A in
Richtung auf die optische Neu-Kollimierungsgruppe 107 geschickt.
Diese Gruppe bildet zusammen mit dem Objektiv 101 ein Teleskop,
das als ein "Laserstrahlausweiter" bezeichnet wird.
Der so neu kollimierte Strahl wird über das Fenster 107A zu
dem Lasermodul 19 geschickt, das nicht beschrieben und
an sich bekannt ist.
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Das Separatorelement 105 ist
isoliert und detailliert in der diagrammartigen Seitenansicht von 11A gezeigt.
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Es besteht aus einem Paar von Prismen 105X, 105Y,
die an der dichroitischen Oberfläche 105A miteinander
verbunden sind. Das Prisma 105X weist eine Eintrittsfläche 105I senkrecht
zu dem Strahl Fv auf. Der Strahl Fv tritt durch die Eintrittsfläche 105I hindurch
und trifft auf die dichroitische Oberfläche 105A. Die letztere
ist so ausgerichtet, dass der Einfallswinkel α klein ist, typischerweise in
der Größenordnung
von 30°.
Die dichroitische Behandlung der Oberfläche 105A ist derart,
um die sichtbare Strahlung durchzulassen, welche ihren Weg fortsetzt, bis
sie aus einer Austrittsfläche 105U austritt
(ohne in Bezug zu der Eintrittsrichtung Fv abgelenkt
zu werden), die auf dem Prisma 105Y ausgebildet ist und noch
senkrecht zu der Richtung des Strahls Fv ist. Umgekehrt
wird der Laserstrahl durch die dichroitische Oberfläche 105A zurück in Richtung
auf die Eintrittsfläche 105I reflektiert.
Der Einfallswinkel β des Laserstrahls
F1 auf der Oberfläche 105I ist
derart, um Gesamtreflexion des Laserstrahls selbst zu verursachen,
der daher in Richtung auf die Austrittsfläche 105L abgelenkt
wird, die auf dem Prisma 105X und senkrecht zu der Richtung
des durch die Oberfläche 105I reflektierten
Laserstrahls gebildet ist.
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Das so gebildete Separatorelement 105 hat Höhenabmessungen,
die extrem klein sind und viel kleiner als die konventionellen Trennprismen
sind, die in Periskopen des bekannten Typs verwendet werden.
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Der sichtbare Strahl, der aus der
Oberfläche 105U austritt,
tritt durch ein Fadengitter 109 hindurch, bis er ein Ablenkprisma 111 erreicht,
das seinen Weg modifiziert, indem es ihn um 90° ablenkt. Der Strahl, der aus
dem Prisma 11 austritt, tritt durch eine Kollimierungsoptikgruppe 113 hindurch,
die in einem Sitz 115 (7)
des Zentralgehäuses 3 der
Vorrichtung untergebracht ist. Die Kollimierungsoptik 113 dient auch
als ein Fenster zum Verschließen
des Zentralgehäuses 3 auf
der Seite, wo der Betrachtungsmodul 17 angeschlossen ist,
und aus ihm tritt ein kollimierter Strahl aus. Der Betrachtungsmodul 17 ist
in einem Gehäuse 117 untergebracht,
das ein Eintrittsfenster 119 (7, 10)
aufweist. Die optischen Elemente, die im folgenden beschrieben werden
sollen, sind alle in dem Betrachtungsmodul 17 enthalten,
welcher mit dem Zentralgehäuse 3 der
Vorrichtung mittels flacher Halteoberflächen (sichtbar in dem in 7 ge zeigten lokalen Querschnitt)
verbunden ist. Da auch in diesem Fall, wie in dem Fall des Infrarotwegs,
ein kollimierter Strahl aus dem Zentralgehäuse 3 austritt, ist es
ausreichend, die korrekte gegenseitige Positionierung des Zentralgehäuses 3 und
des Gehäuses 117 sicherzustellen,
welche mit flachen Bezugsflächen ohne
die Notwendigkeit erhalten werden kann, die Koaxialität der Optik
sicherzustellen.
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In dem Betrachtungsmodul 17 sind
optische Elemente angeordnet, die dem sichtbaren Strahl ermöglichen,
zwei alternativen Wegen zu folgen, die zwei verschiedenen Vergrößerungsmaßstäben entsprechen,
welche von der Bedienungsperson über einen
Hebel ausgewählt
werden können.
Der komplexere Weg, wie in einer besonders deutliches Weise in 10 gezeigt ist, soll im
folgenden beschrieben werden. Der Strahl, der in den Betrachtungsmodul 17 durch
das Fenster 119 eintritt, tritt in eine Zerstreuungsoptikgruppe 121 ein,
aus der er so austritt, um durch ein Prisma 123 in Richtung
auf ein optisches Sammelelement 125 abgelenkt zu werden, das
in einem in 7 gezeigten
Sitz 124 untergebracht ist. Der aus der Optik 125 austretende
Strahl wird erneut durch ein weiteres Prisma 127 in Richtung
auf einen Filter 129 abgelenkt, um so ein Anti-Rotationsprisma 131 zu
erreichen, das aus einem im Stand der Technik bekannten, sogenannten "Dove-Prisma" besteht. Die mechanische
Montage des Primas 131 soll unter Bezugnahme auf 9 beschrieben werden.
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Der aus dem Anti-Rotationsprisma 131 austretende
Strahl wird um 180° durch
ein Ablenkprisma 133 abgelenkt, um so die Fokussieroptik 135 zu
erreichen, die insbesondere in 11 sichtbar
ist und das Objektiv des Betrachtungsteleskops bildet. Der fokussierte
Strahl wird durch ein Prisma 137 abgelenkt und tritt in
ein Strahlteilerprisma 139 ein. Das letztere weist eine
innere Trennfläche 139A (einen
sogenannten "Strahlteiler") auf, die den Eintrittsstrahl
in zwei unterteilt: 50% der Energie des optischen Strahls wird durch
ein erstes Rhombusprisma 141 zu einem ersten Okular abgelenkt,
während
die restlichen 50% der Energie des Strahls durch die Oberfläche 139A hindurchtritt,
um so durch die Rückfläche des
Prismas 139 in Richtung auf ein zweites Rhombusprisma 142 und
von dort zu einem zweiten Okular 144 reflektiert zu werden.
Die Prismen 141, 142 und die jeweiligen Okulare 143, 144 werden
so angebracht, um in der Lage zu sein, den interaxialen Abstand
der Okulare 143, 144 durch Anpassen desselben
an den Abstand zwischen den Pupillen der die Szene durch die Okulare 143, 144 betrachtenden
Bedienungsperson einzustellen. Jedes Okular 143, 144 bildet
zusammen mit dem Objektiv 135 ein Betrachtungsteleskop.
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Auf der Fläche des Strahlteilerprismas 139 entgegengesetzt
der Fläche,
auf der die Prismen 141, 142 verbunden sind, ist
ein weiteres Prisma 145 angeordnet, durch dessen Eintrittsfläche 145A der Strahl
von einem Fernsehmikrobildschirm eintreten kann, wobei dieser Mikrobildschirm
an sich bekannt ist und das von der Wiederabbildungseinrichtung 81 erhaltene
Bild darauf wiedergegeben wird. Dieses Bild wird durch das Prisma 145 in
Richtung auf das Strahlteilerprisma 139 abgelenkt, dessen
Trennfläche 139A den
Strahl in zwei Teile unterteilt, die zu den beiden Okularen 143, 144 geschickt
werden. Offensichtlich wird, wenn der Mikrobildschirm in Betrieb ist
und das Bild, das die Okulare 143, 144 und folglich den
Betrachter erreicht, das von dem Infrarotsensor erhaltene Fernsehbild
ist, der sichtbare optische Weg durch eine Blende unterbrochen,
die geeignet längs des
Wegs selbst positioniert und nicht gezeigt ist.
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Um den Vergrößerungsmaßstab des Bilds abzuwandeln,
das durch die Okulare 143, 144 betrachtet werden
kann, ist es möglich,
einen Ablenkspiegel 151, der in den 10 und 11 gestrichelt
dargestellt ist, längs
des optischen Wegs einzufügen. Wenn
der Spiegel 151 in die in gestrichelten Linien in 10 gezeigte Position eingefügt wird,
wird die Optik 121 in Bezug zum optischen Weg verschoben,
so dass der kollimierte Strahl, der durch das Fenster 119 hindurchtritt,
das Objektiv 135 mit einer Reihe von Ablenkungen erreicht,
ohne durch die Fokussieroptik hindurchzutreten.
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Zum Ändern des Vergrößerungsmaßstabs des
Bilds, das durch die Okulare 143, 144 zu sehen ist,
ist es daher erforderlich, alternativ die negative Optik 121 oder
den Spiegel 151 in den optischen Weg zu bringen. Zu diesem
Zweck werden diese beiden Elemente an einem Schlitten 153 angebracht, der
zum Durchführen
einer Verschiebungsbewegung senkrecht in Bezug zu der Ebene von 7 mittels eines Hebels 155 ausgelegt
ist.
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8 zeigt
eine axonometrische Ansicht des Schlittens 153, der zum
Zweck größerer Deutlichkeit isoliert
von den anderen Elementen des Betrachtungsmoduls 17 gezeigt
ist.
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Der Hebel 155 ist um eine
Achse C-C angelenkt und verursacht eine Verschiebung des Schlittens 153 in
der durch den Doppelpfeil f153 in 8 angezeigten
Richtung mittels eines Schwingarms 157, der mit einem Loch 157A versehen
ist, in das ein mit dem Schlitten 153 integrierter Stift
eingreift. Die Bewegung des Schlittens 153 wird mittels
einer Führung 159 geführt und
die zwei Positionen, die abwechselnd von dem Schlitten 153 eingenommen werden
können,
sind durch zwei Kerben 161, 163 begrenzt, in die
eine Arretierung (nicht sichtbar) eingesetzt wird, wobei die Arretierung
durch einen Elektromagneten oder eine andere geeignete Betätigungseinrichtung
gesteuert wird, die allgemein mit 165 bezeichnet und an
dem Schlitten 153 montiert ist. In der Position, wo die
Arretierung in die Kerbe 163 eingreift (in 8 gezeigter Zustand) wird der Spiegel 151 in bezug
zu dem optischen Weg des sichtbaren Strahls verschoben, wohingegen
in der Position, wo die Arretierung in die Kerbe 161 eingreift,
der Spiegel in dem Weg des optischen Strahls angeordnet ist und
ihn in Richtung auf das Anti-Rotationsprisma 131 ablenkt.
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Der Schlitten 153 ist mit
einem Sitz 167 versehen, in dem die Optik 121 montiert
ist, und kann daher als eine Alternative zu dem Spiegel 151 in
den optischen Weg gebracht werden.
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9 zeigt
eine axonometrische Ansicht der Anti-Rotationseinrichtung, von der
das Prisma 131 einen Teil bildet. Sie weist ein feststehendes
Gehäuse 171 mit
einer innerhalb desselben angeordneten Gruppe auf die um eine vertikale
Achse rotierent, deren unterer Teil 173 sichtbar ist und
mit dem das Prisma 131 integriert ist. Mit der rotierenden
Gruppe 173 ist ein Zahnkranz 175 integriert, der
mit einem Ritzel 177 ineinander greift, das durch einen
Motor 179 betätigt
wird. Die Rotation der Anti-Rotationseinrichtung um die optische
Achse des Prismas 131 wird in einer ähnlichen Weise und zu den Zwecken
gesteuert, die bereits unter Bezugnahme auf die Anti-Rotationseinrichtung
83 des
Infrarotmoduls 15 beschrieben wurde. 9 zeigt ferner den Sitz 134,
in dem das Fokussierobjektiv 135 montiert ist, sowie die
Ablenkprismen 133 und 137.
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12 zeigt
einen Teilaxialschnitt durch die Zone zum Anlenken des rotierenden
Kopfstücks 9 und
des Zwischenelements 3A des Zentralgehäuses 3. Das Kopfstück 9 wird über ein
Paar von Lagern 191, 193 auf dem Zwischenelement 3A gehalten.
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Zum Sicherstellen der Dichtungswirkung zwischen
dem Innenraum und dem Außenraum
der Vorrichtung 1 ist ein ringförmiger Sitz 195 vorgesehen,
wobei dieser Sitz durch einen Ringkanal 196, der in dem
Grundelement des Kopfstücks 9 ausgebildet
ist, und durch einen Ring 197 begrenzt wird, der mit dem
Zwischenelement 3A des Zentralgehäuses 3 integriert
ist. In dem Sitz 195 sind zwei flache Dichtringe mit V-förmigem Querschnitt
mit einer entgegengesetzten Dichtungsgeometrie angeordnet. Der erste äußere Dichtring 201 stellt
die Abdichtung gegen den Druck von externem Fluid (Luft) sicher,
während
der zweite innere Dichtring 203 das Entweichen von Gas
unter Druck verhindert, das innerhalb der Vorrichtung 1 enthalten
ist. Eine zylindrische Wand 205 integriert mit dem Ring 197 erstreckt
sich zwischen den beiden Dichtringen 201, 203.
Die Wände, an
denen die Dichtungen gleiten, weisen eine kontrollierte Rauhigkeit
auf.
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Diese Anordnung stellt einerseits
eine perfekte Dichtung in beide Richtungen sicher, d. h. von außen nach
innen und von innen nach außen.
Andererseits ist eine ausreichende Reduzierung von Reibung garantiert,
um ein begrenztes Widerstandsdrehmoment sicherzustellen.
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Es wird verstanden werden, dass die
Zeichnung lediglich ein Beispiel zeigt, das nur zur praktischen
Darstellung der Erfindung vorgesehen ist, wobei die Formen und Anordnungen
dieser Erfindung variiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen, wie sie durch die Patentansprüche definiert ist. Die in den
anliegenden Patentansprüchen
vorhandenen Bezugsziffern sollen lediglich das Lesen der Patentansprüche unter
Bezugnahme auf die Beschreibung und Zeichnung vereinfachen, und
begrenzen nicht den durch die Patenansprüche dargestellten Schutzumfang.