NL8603106A - Werkwijze voor het totstandbrengen van een harmonisatie van een dag-nachtrichtstelsel voor een projectiel met geleiding door een laserbundel. - Google Patents

Description

Titel: Werkwijze voor het totstandbrengen van een harmonisatie van een dag-nachtrichtstelsel voor een projectiel met geleiding door een laserbundel

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het harmoniseren van een dag-nachtstelsel voor het afvuren van een projectiel met een dagbaan, omvattende een dagkijker met een reëel draadkruis, een geleidingszender op een laserbundel en een collimator/verschilmeter, waarbij de nachtkijker bovendien een thermische camera omvat, werkend in een voorafbepaalde spectrale band.

Een dergelijk stelsel is bestemd voor het uitgelijnd geleiden van een projectiel.

De laserzender, aangebracht op de afvuurplaats, belicht een geleidingstunnel met vierkante doorsnede, gecentreerd op de richtlijn.

De uitvinding beoogt een permanente controle te verzekeren van de harmonisatie, voor en tijdens het afvuren van een projectiel, tussen de assen van de lasergeleidebundel, de dagrichtkijker en de thermische camera. De werkwijze maakt voorts een niet-vaste fixatie tussen de dagafvuurpost en de thermische camera en de onderlinge uitwisselbaarheid van het thermische camerastelsel zonder wijziging der harmonisatie.

Dit doel wordt bereikt met de werkwijze volgens de uitvinding, die daardoor wordt gekenmerkt dat genoemde dagkijker en genoemde collimator/verschilmeter een compact en stevig mechanisch onderstelsel vormen, zodanig uitgevoerd, dat hun respectievelijke optische assen rigoureus onderling evenwijdig zijn en deze evenwijdigheid ook op de lange duur onder de heersende omgevingsomstandigheden behouden, waarbij de harmonisatie van genoemde geleidingszender permanent wordt verkregen door het uitzenden van een gedeelte van de daardoor uitgezonden flux op een verschilme-terontvanger door middel van successievelijke reflecties op twee scheidingsorganen, welke een compact onderstelsel vormen, geplaatst voor het objectief van de collimator en op een derde scheidingsorgaan na dit objectief, waarbij een besturingsmiddel op elk moment het door de verschilmeter gemeten verschil tot nul terugbrengt, en de harmonisatie van genoemde thermische camera op dezelfde wijze permanent wordt verkregen door het in het brandvlak daarvan door middel van een invariabel triëderonderstelsel vormen van het infrarood beeld van het draadkruis van de collimator zichtbaar gemaakt na elektronische verwerking op genoemd visualisatiescherm, waargenomen via het oculair van de dagkijker, welke harmonisaties onafhankelijk zijn van afwijkingen van de geleidezen-der, afwijkingen van de thermische camera, afwijking van de visualisatiekathodestraalbuis en de positie van de thermische camera.

De nuvolgende beschrijving en de daarbij behorende figuur, gegeven bij wijze van voorbeeld, dienen ter toelichting van de uitvinding.

De enkele figuur toont het principeschema van het dag-nachtafvuurstelsel voor een projectiel voor het uitvoeren van de harmonisatiewerkwijze volgens de uitvinding.

De dagafvuurpost vormt een geheel, bestaande uit de dagrichtkijker, een lasergeleidezender en een collimatorver-schilmeter.

De dagrichtkijker is een zichtkijker met een objectief 1, een reëel draadkruis 2 en een oculair 3. Het beeldcorrec-tiestelsel is niet getekend. Een scheidingsorgaan maakt het waarnemen mogelijk van een scherm 5 van een kathodestraal-buis, symmetrisch met het draadkruis 2. Het oog van de waarnemer bevindt zich ter plaatse 6.

De laserbundelgeleidezender omvat een objectief 7, hier gevormd door twee met 7 aangegeven lenzen, een bundelcodeer-stelsel 8, en een laser 9.

De collimator-afwijkingsmeter omvat: voor de collimatorfunctie: een objectief 10, een reëel draadkruis 11 en een lichtbron 12.

voor de afwijkingsmeter een objectief 10, een scheidingsorgaan 13, een afwijkingsmeetontvanger 14 en twee schelders 15 en 16, die onderling star zijn verbonden tot een niet-vervormbaar geheel. Een van deze lamellen kan een recht diëder zijn, zodanig dat het stelsel 15-16 een niet-variabel triëder is.

De richtkijker en de collimator vormen een mechanisch compact en stijf onderstelsel, zodanig uitgevoerd, dat de optische assen, bepaald door het optisch midden van het objectief 1 en het kruispunt van de draadkruis 2, het optisch midden van het objectief 10 en het kruispunt van het draadkruis 11, goed evenwijdig zijn en deze parallelliteit ook op langere termijn onder de optredende omgevingsomstandigheden bewaren. Deze stabiliteit is gemakkelijk te bereiken, omdat het geheel compact is en de optische delen kleine afmetingen hebben.

De thermische camera omvat een infrarood objectief 17, waarvan het brandvlak ligt op 18. De detectoren en het analysestelsel zijn niet in de figuur aangegeven. Het objectief 17 wordt vooraf gegaan door een onveranderbaar optisch element, gevormd uit een dichroïsche lamel 19, vast verbonden met een recht diëder 20. Een lamel 21 met parallelle oppervlakken dient als afsluitvenster en optisch filter.

Het principe der harmonisatie berust op de stabiliteit op lange termijn van de volgende onderstelsels: richtkijker/ collimator/afwijkingsmeter, invariabel stelsel 15 + 16 en invariabel stelsel 19 + 20.

De geleiding met de laserbundel geschiedt bijvoorbeeld met een golflengte λ = 10,6.

Een klein gedeelte van de uitgezonden straling wordt naar de afwijkingsmeter 14 gezonden door reflectie op de parallelle lamel 16. Een koppeling, bijvoorbeeld inwerkend op het codeerstelsel 8 (of op een niet-getekend optisch afbuigelement) brengt op elk moment de door de afwijkingsmeter 14 gemeten afwijking terug naar nul.

Het objectief 7 van de geleidezender is bij voorkeur een lens met variabel brandpunt met zeer grote brandpuntver-houdingen, waarin de groepen lenzen tijdens het afvuren beweegbaar zijn. De controle op elk moment van de geleideas en het volgen van de richting van deze as maakt het mogelijk de mechanische toleranties van deze zoemlens te vergroten.

De as van de thermische camera is de as, bepaald door de collimator 10 + 11, die het beeld van het draadkruis 11 projecteert in het brandvlak 15 van de thermische camera door het niet variabel triëder 19 + 20. Het beeld, geleverd door de thermische camera na elektronische verwerking, wordt zichtbaar gemaakt op het scherm 5 van een kathodestraalbuis. Het draadkruis dat op dit scherm verschijnt, is dus het beeld van het draadkruis 11. Het definieert perfect de richtlijn van de camera, onafhankelijk van alle mechanische, elektrische, magnetische afwijkingen van het earnerastelsel, zelfs wanneer het draadkruis, dat verschijnt op het scherm 5 niet exact symmetrisch is met het draadkruis 2 in het scheidingsorgaan 4. Deze symmetrie kan worden verkregen door het inwerken op de afbuiging van de kathodestraalbuis wanneer men wenst dat het zichtbare en het IR-beeld gesuper-poneerd zijn.

De thermische camera is in het algemeen gevoelig in de band 8 - 12 μ. Het draadkruis 11 kan in deze spectrale band zijn geprojecteerd, doch dit heeft de volgende bezwaren: het is gunstig wanneer de bruikbare diameter van de bundel, uitgezonden door de collimator aanzienlijk kleiner is dan de diameter van de pupil van de thermische camera, zodat het stelsel collimator-richtkijker compact is en dat het triëder 19 + 20 klein en gemakkelijk vervaardigd kan worden. In dat geval is het beeld van het draadkruis 11 geprojecteerd in het brandvlak 18 met een kleine pupildiameter, aanzienlijk minder precies dan het beeld van de omgeving, gevormd met een pupil met grote diameter, als gevolg van de afbuiging, waarvan de grenshoek in feite: α = ——, waarbij D de diameter der pupil is en λ de golflengte. Het middel om te realiseren dat het geprojecteerde draadkruis een goede definitie heeft, is het gebruik van een golflengte λ die aanzienlijk korter is, zodanig dat geldt = waarbij en D^ betrekking hebben op de afbeelding van de scene en en D2 op het afbeelden van het draadkruis. De spectrale band van thermische camera's is in het algemeen begrensd tot de band van 8 tot 12 μ, teneinde de corresponderen met het atmosferisch transmissievenster. Een interferentiefilter snijdt golflengten kleiner dan 8μ af, terwijl de detector het afsnijden bij 12μ realiseert. Bij afwezigheid van dit filter, is de camera gevoelig tussen 2 en 12μ, waarbij de afsnijding bij 2 μ die is van het in het objectief gebruikte germanium. De collimator kan dus het draadkruis projecteren in een smalle band, gelegen rond λ = 2μ onder voorwaarde dat het filter 8 - 12 μ stroomopwaarts van het injecteren van het draadkruis wordt geplaatst. Dit filter wordt bij voorkeur geplaatst op het venster 21, dat het triëderstelsel 19 + 20, geplaatst voor het objectief 17, beschermt.

Het projecteren van het draadkruis met λ = 2μ stuit op een probleem, dat bestaat uit het chromatisme van het objectief 17 van de thermische camera. Dit objectief is normaliter gecorrigeerd in de band 8 - 12 μ en het longitudinale chromatisme is voor op germanium gebaseerde objectieven zeer belangrijk. Deze defocalisatie bij 2μ wordt gecorrigeerd op de collimator. Het draadkruis 11 is eveneens axiaal verplaatst, zodanig dat zijn beeld exact wordt gevormd in hetzelfde vlak 18 als het beeld van de scene bij 8 - 12 μ.

De materialen in de projectieweg van het draadkruis zijn bijvoorbeeld de volgenden: bron 12 : halogeenlamp met klein vermogen, draadkruis 11 : lamel uit gemetalliseerd en gefotogravuurd glas, scheidingsorgaan 13 : glaslamel met dichroïsche bewerking reflecterend bij λ. = 10,6 μ, objectief 10 : lens uit germanium, scheidingsorgaan 15 : glaslamel (idem lamel 13), diëder 20 : glasprisma, scheidingsorgaan 13 : germaniumlamel met reflectie bij λ = 2 μ, transmissie bij λ- = 8 tot 12 μ, venster 21 : lamel uit germanium met evenwij dige oppervlakken met transmissie bij 8 tot 12 μ, afsnijden bij 2 tot 8 μ.

Het in het objectief 17 invoegen van de bundel van het draadkruis kan geschieden via het midden van de pupil van dit objectief om elke paralaxfout te voorkomen in het geval, waar de focussering van het objectief niet perfect is geweest.

Teneinde te voorkomen dat de MTF-val in het IR-beeld wordt opgewekt, moet de lamel 19 perfect lamel zijn en mag geen faseverschuiving teweegbrengen tussen het midden en de rand van de pupil van het objectief 17.

Wanneer het objectief 17 bifocaal is, wordt de lamel 19 zodanig gedimensioneerd, dat deze de pupil van het grote veld van het objectief geheel bedekt.

Het longitudinale chromatisme is in het algemeen verschillend voor de twee brandafstanden van het objectief en het heeft voordelen twee draadkruisen 11 en 11 bis te gebruiken, axiaal op afstand gelegen langs de optische as van de collimator, belicht door twee verschillende bronnen 12 en 12 bis (11 bis en 12 bis zijn niet in de figuur afgebeeld).

Daar de lichtsterkte waarmee het draadkruis bij een korte focusafstand van het objectief wordt geprojecteerd, veel groter is dan bij een lange focusafstand, is de verlichting van het draadkruis veel intensiever bij een korte focusafstand. Men plaatst dan ook een verzwakker op het draadkruis voor de korte focusafstand zodanig, dat voor de velden dezelfde helderheid van het draadkruis wordt verkregen.

De draadkruisen 11 en 11 bis (deze laatste is niet in de figuur weergegeven) kunnen een verschillende vorm hebben, zodanig dat de schutter weet of hij werkt met een klein veld of een groot veld.

Het omschakelen van de bronnen 12 en 12 bis (deze laatste is niet in de figuur weergegeven) wordt automatisch bestuurd door het veranderen van het veld. De twee bronnen zijn identiek, zodanig dat slechts een enkele besturing van de regeling van de lichtsterkte van het draadkruis nodig is.

Claims (6)

1. Werkwijze voor het harmoniseren van een dag-nachtstel-sel voor het afvuren van een projectiel met een dagbaan, omvattende een dagkijker met een reëel draadkruis, een geleidingszender op een laserbundel en een collimator/ver-schilmeter, waarbij de nachtkijker bovendien een thermische camera omvat, werkend in een voorafbepaalde spectrale band, met het kenmerk, dat genoemde dagkijker en genoemde collimator /ver schilmeter een compact en stevig mechanisch onder-stelsel vormen, zodanig uitgevoerd, dat hun respectievelijke optische assen rigoureus onderling evenwijdig zijn en deze evenwijdigheid ook op de lange duur onder de heersende omgevingsomstandigheden behouden, waarbij de harmonisatie van genoemde geleidingszender permanent wordt verkregen door het uitzenden van een gedeelte van de daardoor uitgezonden flux op een verschilmeterontvanger door middel van successievelijke reflecties op twee scheidingsorganen, welke een compact onderstelsel vormen, geplaatst voor het objectief van de collimator en op een derde scheidingsorgaan na dit objectief, waarbij een besturingsmiddel op elk moment het door de verschilmeter gemeten verschil tot nul terugbrengt, en de harmonisatie van genoemde thermische camera op dezelfde wijze permanent wordt verkregen door het in het brandvlak daarvan door middel van een invariabel triëderonderstelsel vormen van het infrarood beeld van het draadkruis van de collimator zichtbaar gemaakt na elektronische verwerking op genoemd visualisatiescherm, waargenomen via het oculair van de dagkijker, welke harmonisaties onafhankelijk zijn van afwijkingen van de geleidezender, afwijkingen van de thermische camera, afwijking van de visualisatiekathodestraalbuis en de positie van de thermische camera.

2. Harmonisatiewerkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het realiseren van een draadkruis, geprojecteerd in de thermische camera met een goede definitie ondanks de compactheid van de collimator met kleine diameter wordt verkregen door het teweegbrengen van de projectie bij een veel kleinere golflengte en buiten de spectrale band van de camera en het aanbrengen van een interferentiefilter, dat het afsnijden teweegbrengt bij de ondergrens van genoemde spectrale band en voor de injectie-inrichting, waarbij het afsnijden bij de bovengrens wordt gerealiseerd door de IR-detector.

3. Harmonisatiewerkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat genoemd interferentiefilter bij voorkeur is aangebracht op een venster dat genoemd triëderonderstelsel beschermt, vastgezet voor het objectief van de camera.

4. Harmonisatiewerkwijze volgens de conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat de defocussering, veroorzaakt door het longitudinale chromatisme van het objectief van de thermische camera bij genoemde projeetiegolflengte van het draad-kruis wordt gecorrigeerd op de collimator door een axiale verschuiving van genoemd draadkruis, zodat het beeld ervan zich exact vormt in hetzelfde vlak als het beeld van de scene.

5. Harmonisatiewerkwijze volgens de conclusies 2 en 3, met het kenmerk, dat het objectief van de camera bifocaal is en het longitudinale chromatisme in het algemeen verschillend is voor de twee brandpuntafstanden van genoemd objectief, de correctie van het chromatisme bij voorkeur wordt verkregen door middel van twee draadkruisen axiaal verplaatst ten opzichte van elkaar op de optische as van de collimator, belicht door twee verschillende bronnen en gevormd met verschillende patronen.

6. Harmonisatiewerkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een verzwakker is aangebracht op de bron, welke het draadkruis belicht dat correspondeert met de korte brandpuntafstand voor het bewaren van dezelfde helderheid van het draadkruis voor de twee velden, welke genoemde bronnen identiek zijn, zodanig dat een gemeenschappelijke besturing voor de regeling van de helderheid der draadkruisen wordt verkregen.