DE2941627C2 - Aus zwei optischen Geräten bestehende Visiereinrichtung - Google Patents

Description

das weitere Gerät (2) mit einem verdrehbar gelagerten Richtkopf (&Ggr;) des Visiers (1) verbunden ist,

die in dem Gerät (2) enthaltenen optischen Umlenkglieder (4-7) um eine horizontale Achse (9) verschwenkbar sind,
das die Projektorstrahlung (25) in das Visier (1) einspiegelnde Umlenkprisma als Tripelstreifen (11) ausgebildet ist und
im Visif (1) ein um eine horizontale Achse schwenkbarer Umlenksniegel (27) derart angeordnet ist, dab die Projektorstrahlung (25) zusammen mit der sichtbaren Visierstrahlung (26) in das Visierobjektiv (a8) gelangt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Achsen des Visiers (1) und des weiteren Geräts (2) in einer durch die Drehachse des Richtkopfes (&Ggr;) verlaufenden vertikalen Ebene liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Visier (1) eine interne Zielmarke (31) zur Kennzeichnung seiner optischen Achse enthält.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Umlenkglieder (4-7) des Gerätes (2) zur manuellen oder durch einen Motor (10) bewirkbaren Elevationseinstellung um eine Rotationsachse (9) drehbar angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die optischen Umlenkglieder (4-7) des einen Laserstrahl aussendenden Geräts (2) zusammensetzen aus einem, die vom Lasersender (14) über ein Galileifernrohr (3) ankommende Strahlung um 90° - iti Richtung Rotationsachse (9) - umlenkenden Spiegel (4), einem die Strahlung anschließend um 90° - in die ursprüngliche Richtung - zurücklenkenden und auf das Ziel (24) abstrahlenden Prisma (5), einem, den vom Ziel reflektierten Anteil der Strahlung um 90° - in Richtung Rotationsachse - umlenkenden weiteren Prisma (6) sowie einem den reflektierten Strahlenanteil um 90° - in die ursprüngliche Richtung zurück- und auf das Empfangsobjektiv (8) des Laserempfängers (15) lenkenden weiteren Spiegel (7).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Laserstrahl und Projektorstrahl unterschiedliche Wellenlängen aufweisen und

durch einen im Gerät (2) angeordneten, als Prisma ausgebildeten Spektralteiler (16) zusammengeführt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektralteiler (16) im konvergenten Strahlengang des Objektivs (8) des Laserempfängers (15) derart angeordnet ist, daß über ihn und das Empfangsobjektiv (8) Markierungspunkt ui-d Sehfeldblende des Laserempfängers (15) im Unendlichen koaxial deckungsgleich abgebildet werden.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tripelstreifen (11) durch einen Hubmagneten gesteuert in seiner Längsrichtung verschiebbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Tripelstreifen (11) durch den Antriebsmotor (10) der optischen Umlenkglieder (4-7) gesteuert in seiner Längsrichtung verschiebbar ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1-8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Visier (1) im konvergenten Strahlengang des Visierobjektivs (28) ein weiterer Spektralteiler (30) angeordnet ist, der die Visierstrahlung von der ProjektorstrahJung trennt.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Harmonisierung optischer Achsen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Vorrichtung ist aus der DE-AS 2754 109 bekannt. Das Harmonisieren der optischen Achsen erfolgt hier mit Hilfe von Verstellschrauben und ist in der Regel ein einmaliger Vorgang. Er muß nur wiederholt werden, sofern sich bei Überprüfung des Gerätes infolge mechanischer Erschütterung, z. B. durch Transport oder unsachgemäße Bebandlurp, eine Dejustage ergibt. Eine solche Harmonisierung ist zwar Voraussetzung für ein richtiges Funktionieren, jedoch nicht Teil der eigentlichen Gerätefunktion. Entsprechend weist diese Vorrichtung keine verdreh- oder verschwenkbaren Teile auf. Außerdem verwendet sie für die Einspiegelung der Projektorstrahlung des Senderteils in das Visierteil ein Trapezprisma, das eine vergleichsweise große Gefahr für eine dejustierte Übertragung der Projektorstrahlung mit sich bringt.

Die Verwendung eines Tripelstreifens zur Überprüfung der zueinander parallel angeordneten optischen Achsen eines Lasersenders, eines Laserempfangers, einer Visieroptik und einer Vidiconoptik ist aus der DE-AS 2536903 bekannt. Hierbei wird der Tripelstreifen quer zu den Achsen dieser Geräte verschoben und ein an seinem einen Ende über einen Strahlteiler eingekoppelter Leuchtpunkt über sein anderes Ende - parallel zur Einkopplung - in den jeweiligen Prüfling eingespiegelt.

Die Eigenschaft eines Tripelprismas, die an seinem einen Ende einfallende Strahlung an seinem anderen Ende parallel jedoch gegengerichtet austreten zu lassen, wird in der DE-AS 27 14412 gleich doppelt ausgenutzt. Einmal wird die Zielmarke in das Visier eines Fernrohres und zum anderen die Sendestrahlung eines mit dem Fernrohr kombinierten Laserentfernungsmessers über das Fernrohr ausgestrahlt.

Schließlich ist in der DE-AS 2300466 ein Beobachtungsperiskop behandelt, das in seinem Geräteinncren einen Laserempfanger aufweist. Die Drehbewegung

des Periskops wird gegenüber dem außenseitig angeordneten Lasersender über ein bowdenzugähniiches Gebilde ausgeglichen. Da das Periskop von vornherein mit einem Laserentfernungsmesser ausgerüstet wurde, konnte eine starre, vom Hersteller justierte Verbindung zumindest mit dem Laserempfänger erfolgen, so daß eine nachträgliche Justierung (mittels Zielmarke) nicht erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die horizontal und vertikal verstellbare gattungsgemäße Vorrichtung so auszubilden, daß auch nachträglich eine die hohen Anforderungen der Ausrichtgenauigkeit erfüllende Kombination mit dem weiteren optronischen Gerät, vorzugsweise einem Laserentfernungsmesser, möglich ist. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch d\i im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Wegen der funktionsbedingten Bewegungen der einzelnen Geräteeinheiten kommt ihrer gegenseitigen Justierung mittels eines Tripelprismas besondere Bedeutung zu. Außerdem hat diese Ausführung den Vorteil, daß die Ausrichtung des Laserentfernungsmessers auf das Ziel im Azimut durch Drehung des Visiers erfolgen kann und nur in Elevationsrichtung eine getrennte Ausrichtung des Laserentfernungsmessers gegen das Visier erfordert, wodurch die Verwendung eines einzigen zusätzlichen Antriebs ausreicht Das wiederum zeitigt den Vorteil, daß bei einer automatischen Nachführung des Laserentfernungsmessers auf die Visierlinie des Visiers nur ein einachsig nachsteuernder Tracker erforderlich wird.

Für die Realisierung der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf die Achsparallelität zwischen Laserentfernungsmesser und integriertem Markierungsprojektor, ist es zweckmäßig, daß Laserstrahlung einerseits und Projektorstrahlung andererseits unterschiedliche Wellenlängenbereiche besitzen und über ein Spektralteilerprisma mit Spektralschicht zusammengeführt werden. Es ist zwischen dem Laserempfänger und einem ihm zugeordneten Empfangsobjektiv unter 45° zur Achse angeordnet und läßt die von einem Ziel reflektierte Laserstrahlung durch, während es die in dem anderen, sichtbaren Wellenlängenbereich liegende Projektorstrahlung zum Objektiv hin reflektiert und dadurch eine feste Winkeibeziehung zwischen Laserstrahlrichtung und Projektorstrahlrichtung herstellt Periskopische Visiere für gepanzerte Fahrzeuge besitzen einen Elevationsschwenkwinkelbereich von ca. ±20°, der auch bei der Übertragung der Referenzmarke vom Laserentfernungsmesser über den Tripelstreifen berücksichtigt werden mu3. Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Tripelspiegel deshalb bei Abstrahlung des Laserentfernungsmessers in die untere Hälfte eines vertikalen Schwenkbereiches in seiner Längsrichtung in eine untere und bei Nutzung der oberen Hälfte des Schwenkbereiches in eine obere Endstellung automatisch verschiebbar ausgebildet Die obere Endstellung gilt für einen Bereich von etwa 0 bis + 20° und die untere für einen Bereich von etwa — 20 bis 0°. In diesem Zusammenhang kann es vorteilhaft sein, daß einmal die optischen Umlenkglieder des Laserentfernungsmessers in einem Trägerrohr justiert eingebaut und zur Elevationsschwenkung manuell oder durch einen Motor um die Rotationsachse drehbar ausgebildet sind und zum anderen der Tripeistreifen über einen Hubmagneten, oder durch eine mechanische Kopplung mit dem Trägerrohr kontinuierlich verschiebbar auseebildet ist. Dadurch läßt sich die Achse des Laserentfernungsmessers um den vergleichsweise großen Winkel von ± 20° in der Elevation verschwenken.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung, bei der das Gehäuse des nachzurüstsnden Laserentfernungsmess sers fest mit dem Gehäuse des Richtkopfes des Visiers verbunden ist, sieht vor, daß sich die optischen Umlenkglieder zusammensetzen aus einem die vom Lasersender über ein Galileifernrohr ankommende Strahlung um 90° — in Richtung Rotationsachse —

&iacgr;&ogr; umlenkenden Spiegel, einem die Strahlung anschließend um 90° — in die ursprüngliche Richtung — zurücklenkenden und auf das Ziel abstrahlenden Prisma, einem den vom Ziel reflektierten Anteil um 90° — in Richtung Rotationsachse — umlenkenden weiteren Prisma sowie einem den Anteil um 90° — in die ursprüngliche Richtung — zurück- und auf das Empfangsobjektiv des Laserempfängers lenkenden weiteren Spiegel.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgeseheri, daß zur automatischen Achsharmonisie rung im konvergenten Strahlengang <ses Visierobjektivs ein die sichtbare Visierstrahlung von der Projektorstrahlung trennender weiterer Spektralteiler angeordnet ist daß die Projektorstrahlung in der Bildebene eines Harmonisierungstrackers mit Goniometer als lagerträger Punkt darstellbar ist und daß die Ablage dieses Markierungspunktes gegenüber der durch die Zielmarke definierten Visierlinie in Koordinatenwandlern elektrische Stellgrößen für Antriebsmotore liefert Für die Ausführung des Trackers bzw. Goniometers erscheint es hierbei sinnvoll, daß die Markierung als Punkt ausgebildet ist und ein Trackermodulationsverfahren mit guter Punkt/Flächenselektion Verwendung findet

Eine wirtschaftliche Variante der erfindungsgemäßen

Vorrichtung ist unter Verwendung eines optischen Kanals zur Lenkung einer Panzerabwehrrakete mit integriertem Infrarotgoniometer &mdash; z. B. des MILAN- oder HOT-Prinzips &mdash; denkbar, und zwar dahingehend, daß Markierungsprojektor und Infrarotgoniometer in demselben Wellenlängenbereich abstrahlen. In diesem Fall bestimmt das dann ohnehin vorhandene Infrarotgoniometer über den Markierungspunkt die Ablage des Laserstrahls zur Visierlinie, liefert zur automatischen Harmonisierung des Laserentfernungsnessers auf das Visier elektrische Signale an die Koordinatenwandler und wird beim Abschuß der Rakete &mdash; um über die Leuchtsatzstrahlung die Raketenablage zu bestimmen &mdash; wieder auf die Koordinatenwandler dar Lenkelektronik umgeschaltet, wobei gleichzeitig die Projektorstrah lung abgeschaltet wird.

Im folgenden werden an Hand einer Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert, wobei die in den einzelnen Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszeichen aufweiset. Es zeigt

F i g. 1 den optischen Aufbau des Laserentfernungsmessers mit der Erzeugung und Einspiegelung der Referenzmarke &mdash; nchematisch dargestellt, F i g. 2 den Richtkopf und den aufgesetzten Laserent femungsmesser mit Trägerrohr nebst der von ihm getragenen und der unmittelbar angrcrzeuden optischen Elemente &mdash; in Draufsicht,

F i g. 3 den Richtkopf und den aufgesetzten Laserentfernungsmesser mi; Trägerrohr gemäß Fig.2 &mdash; in

ü5 Seitenansicht,

F i g. 4 den Richtkopf und den aufgesetzen Laserentfernungsmesser mit Trägerrohr in einer gegenüber F i g. 3 um 90° gedrehten Seitenansicht und

F i g. 5 die schematische Darstellung der automatischen Achsharmonisierunjt zwischen Laserentfernungsmesser und Visier.

Der Einsatz eines Laserentfernungsmessers bei Kampfpanzern mit ballistischen Rohrwaffen führt wegen der schnellen und genauen Entfernungsmessung zu einer wesentlichen Erhöhung der Trefferwahrscheinlichkeit und ist auch ails Nachrüstbaugruppe zur Kampfwertsteigerung eingeführter Kampfpanzer ohne Laserentfernungsmesser interessant. Bei Flugkörperwaffensystemen zur Panzexbckämpfung, bei denen die größere Reichweite gegenüber Rohrwaffen voll ausgenutzt werden muß, um den Nachteil der geringeren Fluggeschwindigkeit auszugleichen, ist die Nachrüstung eines Laserentfernungsmessers ebenfalls notwendig, da wegen der ungenauen Entfernungsschätzung bei Tag und der noch wesentlich schlechteren Schätzmöglichkeii bei Nachi die maximale Reichweite nur bei genauer Entfernungsmessung mit einem Laserentfernungsmesser ausgenutzt werden kann, wobei gewährleistet bleibt, daß Entfernungsmessungen bei Tag und Nacht gleiche Genauigkeit besitzen. Das nachzurüstende Gerät sollte möglichst klein sein, den vollen Winkelbereich des Visiers abdecken und alle erforderliche Information zur Anmessung des Ziels im optronischen Visier darstellen.

In der perspektivischen Darstellung des Laserentfernungsmessers 2 in F i g. 1 sind als wesentliche Senderkomponenten der Lasersender 14 und das Galileifernrohr 3 zu erkennen. Über das Empfangsobjektiv 8 und das Spektralteilerprisma 16 mit seinem in Form einer Schicht ausgebildeten Spektralteiler 17 wird die vom Lasersender 14 abgestrahlte und vom Ziel 24 reflektierte Laserstrahlung vom Laserempfänger 15 aufgenommen und als elektrisches Signal weiterverarbeitet Der Spektralteiler ist für die Laserstrahlung von z. B.

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Strahlung reflektierend. Die sichtbare Strahlung besteht aus einem Referenzpunkt, der durch die Lampe 19 mit der zugehörigen Anpaßoptik 20 über den reflektierenden Spektralteiler in der Bildebene des Empfangsobjektivs C erzeugt wird; die Referenzstrahlung verläßt das Empfangsobjketiv als paralleles Strahlenbündel und wird über die in Form eines Tripelstreifens 11 ausgebildete lageunabhängige Einspiegelungseinheit in den optischen Kanal 13 des nicht dargestellten Tagperiskops eingespiegelt, wo der Leuchtpunkt über das zeichnerisch ebenfalls nicht dargestellte Tagesobjektiv in der Zielmarkenebene abgebildet wird.

Die vom Lasersender 14 ausgehende, durch das Gaiileifernrohr 3 austretende Laserstrahlung wird gemäß Fig.2 über den Umlenkspiege! 4 und das Umlenkprisma 5 abgestrahlt Die vom Ziel 24 reflektierte Strahlung nimmt ihren Weg über das Umlenkprisma 6, den Umlenkspiegel 7 und das Empfängerobjektiv 8 zum Laserempfänger 15 (Fig. 1). Lasersender und Laserempfänger sind in Azimut und Elevation mit wenigstens 0,1 mrad Genauigkeit aufeinander ausgerichtet Durch eine starre Verbindung mit dem Richtkopf 1' (Fig.5) des optronischen Visiers 1 kann der Laserentfernungsmesser 2 im Azimut mit etwa ±0,1 mrad Genauigkeit auf die Visierlinie des Tagkanals ausgerichtet werden. Um den geforderten großen Schwenkbereich von ± 20° in der Elevation bei flacher Bauweise zu erreichen, sind die beiden Umlenkprismen 5 und 6 in dem mit Öffnungen 23 für die optischen Strahlengänge versehenen Trägerrohr 18 montiert das um die Achse 9 in den Lagern 21 und 22 drehbar gelagert ist und durch den Motor 10 angetrieben wird.

Der Motor empfängt seine Signale von dem Winkelgeber des Tilgperiskops mit einer Nachführgenauigkeit von etwa ±2 mrad. Die in der Bildebene des Empfängeiobjektivs 8 erzeugte Referenzpunktstrahlung wird als paralleles Strahlenbündel über den Umlenkspiegel 7 und das Umlenkprisma 6 auf den Tripelstreifen 11 gelenkt und in den Tagkanal 13 eingespiegelt. Um die Abmessungen der Einspiegelungseinheit und dadurch die Aperturbeschneidung im

&iacgr;&ogr; Goniometcrkanal des Tagperiskops möglichsl klein zu halten, ist der Tripelstreifen 11 durch Bewegung in Längsrichtung in zwei Endstellungen zu bringen, wobei die obere Endstellung für den Elevationsbereich von z.B. 0 bis +20°, die untere Endstellung für den

Elevationsbereich von z. B. 0 bis - 20° gilt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.5 ist eine Lagerung 112 vorgesehen, die ein gegenseitiges Verdreilen ucS ixiCiivivGpiCS ■ gcgcnui/cr ViCiT, unteren Geräteteil ermöglicht. Bei der automatischen Harmoni sierung zwischen Laserentfernungsmesser 2 und optro nischem Visier 1 liegt der Wellenlängenbereich der Strahlung des Markierungsprojektors 19, 20 nicht im sichtbaren Bereich, um über einen geeigneten Spektralteiler eine weitgehend verlustfreie Trennung von Projektorsirahlung und Visierstrahlung zu erreichen. Die Projektorstrahlung 25 des Markierungsprojektors verläßt V~en Laserentfernungsmesser 2 achsparallel zur Laserstrahlung und wird über den Tripelstreifen 11 in die Eintriitsöffnung des Visiers 1 eingespiegelt und zusammen mit der sichtbaren Visierstrahlung 26 über den um eine horizontale Drehachse schwenkbaren Umlenkspiegel 27 auf das Visierobjektiv 28 gelenkt Die beiden Strahlenbündel werden im konvergenten Strahlengang des Objektivs 28 durch die Spraktralteiler schicht 29 des Spektralteilerprismas 30 wieder vonein ander getrennt Dabei ermöglichen die sichtbare Strahlung über die Zielmarke 31 in der Objektivbildebene und das Okular 32 eine Szenenbeobachtung, während die Projektorstrahlung 25 in der Bildebene des Harmonsie rungstrackers 33 als Markierungspunkt lagerichtig abgebildet wird und die Lage dieses Markierungspunktes gegenüber der durch die Zielmarke 31 bestimmten Visierlinie bestimmt wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Aus einem optischen Visier mit Visierobjektiv und einem mit diesem mechanisch starr verbundenen weiteren optischen Gerät - z. B. einem Laserentfernungsmesser - der scharf gebündelte Scheinwerfer- oder Laserstrahlung abstrahlt, bestehende Vorrichtung, wobei das weitere Gerät einen Markierungsprojektor und optische Umlenkglieder sowie ein die Projektorstrahlung in das Visier einspiegelndes Umlenkprisma enthält, dergestalt, daß die Scheinwerfer- bzw. Laserstrahlen des Gerätes und die Strahlen des Projektors im Unendlichen zusammenfallen und die von dem Markierungsprojektor in der Bildebene des optischen Visiers erzeugte Markierung zur Harmonisierung der optischen Achsen des Visiers und des Gerätes verschiebbar ist, dadurch {»«kennzeichnet, daß