DE2037583B2 - Fernrohr fur em optisches Ortungs gerat mit dichroitischem Filter - Google Patents

Description

zwecken die Lochblende zwischen SekunJlirrcflektor und Photonenvervielfacher durch die Lochblende des Tubus und die zentrale öffnung im Sekundärreflektor hindurch beobachten. Nach der Justierung wird bei dem bekannten Fernrohr das Prisma entfernt und das Loch in der Blende, an dem das Prisma angebracht war. verschlossen. Eine Bedeutung für den Empfang des reflektierten Lichtes hat diese Anordnung also nicht.

Endlich ist aus der Patentschrift 62 693 des Amtes für Erfindung?- und Patentwesen in Ost-Berlin ein Fernrohr bekannt, das ein optisches Spiegelsystem zum Aussenden eines Lichtstrahles und ein Linsensystem zum Empfang des reflektierten Lichtes aufweist. Beide optischen Sweme sind in einem Tubus mit gemeinsamer optischer Achse angeordnet. Seitliche Ausgänge dienen zum Einleiten der von einer Lichtquelle stammenden Strahlen in das optische System bzw. zum Betrachten des reflektierten Lichtes. Auch für dieses Fernrohr gilt, daß es sich für die Verarbeitung von Infrarotlicht wegen der Verwendung von Linsen nicht so gut eignet wie für die Verarbeitung von sichtbarem Licht und daher in seinen Anwendungsmöglichkeiten begrenzt ist. Außerdem ist es bei dem bekannten Fernrohr ebenfalls nicht möglich, eine verhältnismäßig lange Brennweite bei verhältnismäßig kurzer Baulänge zu erreichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fernrohr der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das sich für die Verarbeitung von sichtbarem Licht und von Infrarotlicht gleich gut eignet, und das es gestattet, bei verhältnismäßig kurzer Baulänge eine verhältnismäßig große Brennweite zu erzielen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei Verwendung eines Cassegrain-Systems an sich bekannter Art mit einem ringfüimigen konkaven Primärreflektor, dessen Spiegelfläche auf die Einfallsöffnung gerichtet ist, mit einem zwischen dem Primärreflektor und der Einfallsöffnung angeordneten Sekundärreflektor, der den vom Primärreflektor reflektierten Strahl auf dessen zentrale öffnung richtet, welche den Ausgang des Fernrohrs für die erste Strahlungskomponente darstellt, und der einen zentralen Durchlaß mit einem dahinter angeordneten Ablenkglied zum Reflektieren der den Durchlaß passierenden Strahlungskomponente auf einen hierfür bestimmten seitlichen Ausgang aufweist, das dichroitische Filter im Gang des vom Sek'.mdärreflektor reflektierten Strahles derart angeordnet ist, daß die vom dichroitischen Filter reflektierte zweite Strahlungskomponente durch den Durchlaß des Sekundärreflektors hindurch auf das Ablenkglied gerichtet ist und der seitliche Ausgang als Ausgang für die zweite Strahlungskomponente dient.

Infolge der bei dem erfindungsgemäßen Fernrohr ausschließlich verwendeten Spiegeloptik eignet sich das erfindungsgemäße Fernrohr besonders gut auch zur Verarbeitung von Infrarotlicht, da bei Verwendung einer Spiegeloptik der verarbeitete Wellenlängenbereich nicht begrenzt ist, während Glaslinsen, wie sie bei den bekannten Anordnungen verwendet werden, nur in sehr beschränktem Umfang Infrarotlicht passieren lassen, und Material, das für die Verarbeitung von Infrarotlicht an sich sehr günstige optische Eigenschaften hat, nämlich Kochsalz, hinsichtlich seiner mechanischen Eigenschaften und seiner chemischen Beständigkeit für Geräte, die nicht nur im Labor benutzt werden, in den meisten Fällen völlig ungeeignet ist. Darüber hinaus bietet das erfindungsgemäße Fernrohr der. Vorteil, daß bei einer verhältnismäßig kurzen Baulänge des Fernrohrs eine verhältnismäßig große Brennweite erziel! werden lann. was dazu führt, daß das Fernrohr trotz seiner verhältnismäßig kurzen Baulange eine relativ· hohe Zielgenauigkeit hat. Außerdem bietet die Erfindung die Möglichkeit, den dichroitischen Spiegel in sehr einfacher Weise sicher und in der richtigen Lage zu

ίο montieren. Es bereitet bei der Erfindung auch keine Schwierigkeiten, die große Brennweite dann zu erzielen, wenn weitere optische Mittel, die einen Sendestrahl durch die Einfallsöffnung lenken, im Strahlengang der empfangenen Strahlung angeordnet sind.

Würde nämlich an Stelle der Spiegeloptik eine Sammellinse großer Brennweite verwendet, so wurden die weiteren optischen Mittel, die dann aus Gründen einer möglichst kurzen Baulänge hinter der Sammellinse angeordnet sein mußten und daher einen zwisehen der Linse und 0-?ren Brennpunkt liegenden Raumabschnitt ausfüllen würden, eine Abschattung des fokussierten Strahles verursachen, was einen starken Empfindlichkeitsverlust des Fernrohrs zur Folge hätte.

Das erfindungsgemäße Fernrohr ist leicht vielen Anwendungszwecken anpaßbar, beispielsweise einem zur Entfernungsmessung oder Zielverfolgung dienenden Ortungsgerät, das mit kohärentem Licht und IR-Strahlung arbeitet. Bei einem solchen Gerät kann an einem der Ausgänge des Fernrohrs ein Infrarotdetektor und am anderen Ausgang des Fernrohrs eine Empfangseinrichtung für kohärentes Licht angeordnet sein. Mit der Eintrittsöffnung kann ein den Sendestrahl bildender, Impulse kohärenten Lichtes erzeugender optischer Sender gekoppelt sein. Endlich kann an den optischen Sender und die Empfangseinrichtung eine für die Entfernung eines Objektes charakteristische Signale erzeugende Schaltungsanordnung angeschlossen sein.

Weitere Einzelheiten über den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Fernrohrs ergeben sich aus den Unteransprüchen. Dabei wird im wesentlichen von Maßnahmen Gebrauch gemacht, die in der Technik der optischen Geräte an sich bekannt sind, so daß für die Gegenstände der Unteransprüche nur in Verbindung mit dem Gegenstand des Hauptanspruchs Schutz begehrt wird.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnungen in Ausführungsbeispielen beschrieben und erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Mehrzweck-Fernrohr nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 durch das Fernrohr nach Fi g. 1,

F i r. 3 eine schematische perspektivische Ansicht der optischen Elemente des Fernrohres nach F ig. 1 und F i g. 4 ein Blockschaltbild eines optischen Ortungsgerätes nach der Erfindung.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Mehrzweck-Fernrohr 10 ist für den gleichzeitigen Empfang zweier Sirahlungsarten und die zur Einfallsöffnung koaxiale Aussendung von Strahlung eingerichtet. Ein einziger Fernrohrtubus 12 weist an einem Ende eine Einfallsöffnung 14 auf und ist an einer Seite mit einer Eintrittsöffnung 16 versehen, die sich in der Nähe einer ersten Strahlungs-Ausgangsöffnung 18 befindet.

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Eine zweite Ausgangsöffnung 20 ist am anderen das reflektierte kohärente Licht als auch die Infrarot-Ende des Tubus vorgesehen und durchdringt einen strahlung umfaßt, wird aus dem Blickfeld von dem das Objektiv bildenden Primärreflektor 22. An die- Abtastspiegel 70 in den ringförmigen Raum 72 abgesem Ende des Tubus 10 ist ein Flansch 24 ange- lenkt. Der Strahl wird von dem Primärreflektor 22 bracht. An dem Flansch 24 ist ein gelochtes Endteil 5 auf die Fläche des Sekundärreflektors 40 reflektiert. 26 befestigt. Das Endteil 26 weist einen abgesetzten Der Sekundärreflektor 40 richtet seinerseits den äußeren Abschnitt 28 auf, der eine Lippe 28 bildet, Strahl auf das dichroitischc Filter 36. Die Infrarotdie mit dem Flansch 24 in Eingriff steht. Mit der komponente des Strahles wird von dem Filter durchÖffnung des Endteiles 26 ist ein konischer Rohrab- gelassen und verläßt das Fernrohr 10 durch die Öffschnitt 30 verbunden, der sich nach innen in den Tu- io nung 20 im Primärreflektor 22 und wird von einem bus erstreckt. IR-Abtastspiegel 74 der Weiterverarbeitung dienen-

Dcr Primärreflcktor 22 ist mit seiner öffnung 20 den Geräten zugeführt.

über den Rohrabschnitt 30 geschoben und zwischen Die von dem kohärenten Licht gebildete Kompo-

dem konischen Rohrabschnitt 30 und der Innen- nente des Strahles wird dagegen von dem dichroiti-

flächc 32 des Tubus 12 gehalten. Ein den Rohrab- 15 sehen Filter 36 durch den Durchlaß 42 in dem Se-

schnitt 30 umgebendes Halteband 34 dient dazu, den kundärreflektor 40 auf die äußere versilberte Fläche

Reflektor 22 in seiner Stellung zu sichern. Die innere 56 des Prismas 54 reflektiert. Die Fläche 56 ist so

Endfläche des Rohrabschnittes ist ausgespart und angeordnet, daß der empfangene Strahl kohärenten

bildet einen Sitz für ein selektives Filter 36. Das FiI- Lichtes durch die erste Strahlungs-Austrittsöffnung

ter 36 ist selektiv für eine Strahlungsform durchlässig 20 18 auf einen Spiegel 76 gerichtet wird, der den Strahl

und reflektiert die andere. Geeignete Filter können auf ein lichtempfindliches Element oder eine andere

mit einer dichroitischen Beschichtung 38 versehen geeignete Anordnung lenkt,

sein. Fig.4 veranschaulicht ein Entfernungsmeßsystem,

Ein Sekundärreflektor 40, der mit einem Durchlaß das von einem Mehrzweck-Fernrohr nach der Erfin-

42 versehen ist, ist am hinteren Ende eines internen, 25 dung Gebrauch macht. Das Entfernungsmeßsystem

koaxial angeordneten Tubus 44 befestigt. Ein nach umfaßt ein Fernrohr 10, das eine öffnung 14 zum

innen gerichteter Bund 45 nahe dem hinteren Ende Aussenden des Strahles eines optischen Senders und

des inneren Tubus 44 bildet einen Anschlag für den in einem koaxialen, ringförmigen Bereich zum Emp-

Sekundärreflektor 40. Der innere Reflektortubus 44 fang von Strahlung dient. Der empfangene Strahl, in

ist mit Hüte einer Anzahl dünner Rippen 46 zentral 30 dem eine IR-Siiuiiiuiig und die kohärente Strahlung

im äußeren Tubus 12 gehalten, die an der Innenseite des optischen Senders gemischt sind, wird in dem

32 des Tubus 12 befestigt sind. Die Rippen enden in Fernrohr zerlegt. Die IR-Komponente tritt aus dem

Hohlzylindern 48, die mit Augen 50 fluchten, die von Fernrohr durch eine erste axiale Öffnung 20 aus, wo-

dem inneren Tubus 44 abstehen. Durch Einfügen gegen die kohärente Strahlung eine zweite, seitliche

von Stiften 52 in die Augen und die Hohlzylinder 48 35 Austrittsöffnung 18 verläßt. Eine weitere seitliche

wird der innere Tubus 44 in dem äußeren Tubus 12 öffnung 16 ist für den Eintritt des kohärenten Lich-

befestigt. tes des optischen Senders vorgesehen.

Der innere Tubus 44 enthält weiterhin ein Prisma Das System umfaßt weiterhin einen IR-Detektor

54, dessen reflektierende Fläche 56 hinter dem 110, einen optischen Sender 62, eine Impulsquelle

Durchlaß 42 des Sekundärreflektors 40 angeordnet 40 114, einen Empfänger 116 für das kohärente Licht

ist. Das vordere Ende des Prismas kann von einem und einen Digitalzähler 118. Der Q-Schalter des op-

Führungsring 58 umgeben sein. Der innere Tubus 44 tischen Senders 62 ist mit dem Auslöseschalter des

weist weiterhin eine Öffnung 57 auf, die der öffnung Digitalzählers 118 verbunden, wogegen der Abstell-

16 gegenübersteht, und weiterhin eine der Öffnung schalter des Zählers 118 mit dem Empfänger 116 für

18 gegenüberstehende Öffnung 59. Das vordere Ende 45 das kohärente Licht verbunden ist.

des inneren Tubus 44 ist kegelig aufgeweitet und Das Fernrohr enthält einen als Objektiv dienenden

nimmt eine Sammellinse 60 auf. Primärspiegel 22 mit einer zentralen öffm ig, ein

Wie aus F i g. 3 ersichtlich, bilden das Prisma 54 dichroitisches Filter 36, einen mit einem Durchlaß und die Sammellinse 60 ein Sendefernrohr. Eine versehenen Sekundärspiegel 40, ein reflektierendes Lichtquelle, wie beispielsweise ein optischer Sender 50 Prisma 54 und eine Sammellinse 60. Die letzten drei 62, sendet einen Lichtstrahl 62 aus, der von einer Elemente sind in einem Tubus 44 angeordnet, das inLinse 66 verbreitert und von einem Prisma 68 durch nerhalb des Fernrohres 10 mit Hilfe von Rippen 46 die Eintrittsöffnung 16 auf eine versilberte Refle- gehalten ist.

xionsfläche des Prismas 54 geworfen wird. Der Wenn das von dem verfolgten Objekt herrührende Strahl 64 wird von der Sammellinse 60 parallelisiert 55 Ausgangssignal des IR-Detektors seinen Maximal- und kann mit Hilfe eines zur Abtastung des Blickfei- wert hat, ist das Fernrohr richtig auf das Ziel gerichdes dienenden Spiegels 70 in die gewünschte Rieh- tet. Dann wird die Impulsquelle und mit ihr der tung projiziert werden. Das Sendefernrohr fügt sich Q-Schalter ausgelöst, der den optischen Sender 62 kompakt in den zentralen Raum ein, der von den üb- zur Abgabe eines Riesenimpulses veranlaßt und zurigen Elementen des optischen Systems, das eine Cas- 60 gleich den Digitalzähler 118 einschaltet. Das Echosegrain-Anordnung bildet, nicht verwendet wird. Der signal des optischen Senders beendet beim Empfang ringförmige Raum 72 der Einfallsöffnung wird dann durch den Empfänger 116 für das kohärente Licht dazu benutzt, zwei verschiedene Strahlungsarten von die Zählung. Das Ergebnis ist ein Zählerstand, der einem Objekt zu empfangen, wie beispielsweise den unmittelbar in Entferaungseinheiten geeicht werden reflektierten Strahl kohärenten Lichtes des optischen 65 kann.

Senders und Infrarotstrahlung, die von einem Ziel. Das erfindungsgemäße Fernrohr kann auch in

dessen Entfernung gemessen werden soll, ausgeht. Überwachungsgeräten, Feuerleitgeräten, Bomben-

Der von dem Objekt ausgehende Strihl, der sowohl wurfgeräten u. dgl. Anwendung finden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 Patentansprüche: S- Fernrohr nach einem <Jer vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwen-

1. Fernrohr für e:n optisches Ortungsgerät mit dung in einem solchen optischen Ortungsgerät, einem Gehäuse mit einer einzigen Einfallöffnung bei dem an einem (20) der Ausgänge des Fernzum Empfang eines zwei Strahluncskomponenten 5 rohrs (10) ein Infrarotdetektor (110) und am anverschiedener Frequenzbereiche enthaltenden deren Ausgang (18) des Fernrohrs eine Emp-Strahles. mit einem dichroitischen Filter zur fangseinrichtung (116) für kohärentes Licht anTrennung der beiden Strahlungskomponenten geordnet sind und bei dem mit der Eintrittsöffdurch Hindurchlassen der ersten und Refiektie- nung (14) ein den Sendestrahl bildender, Impulse ren der zweiten Komponente, die voneinander io kohärenten Lichtes erzeugender optischer Sender getrennten Ausgängen des Fernrohrs zugeführt (62) gekoppelt und an den optischen Sender und werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung (116) eine für die Embei Verwendung eines Cassegrain-Systems an fernung eines Objektes charakteristische Signale sich bekannter Art mit einem ringförmigen kon- erzeugende Schaltungsanordnung (118) angekaven Primärreflektor (22). dessen Spiegelfläche 15 schlossen ist.

auf die Einfallsöffnung (14) gerichtet ist. mit

einem zwischen dem Primärreflektor und der

Einfallsöffnung angeordneten Sekundärreflektor Die Erfindung bezieht sich auf ein Fernrohr für

(40). der den vom Primärreflektor reflektierten ein optisches Ortungsgerät mit einem Gehäuse mit

Strahl auf dt- sen zentrale Öffnung (20) richtet, 20 einer einzigen Einfallöffnung zum Empfang eines

welche den Ausgang des Fernrohrs (10) für die zwei Strahlungskomponenten verschiedener Fre-

erste Strahlungskomponente darstellt, und der quenzbereiche enthaltenden Strahles, mit einem di-

einen zentralen Durchlaß (42) mit einem dahinter chronischen Filter zur Trennung der beiden Strahlungs-

angeordneten Ablenkglied (54) zum Reflektieren komponenten durch Hindurchlassen der ersten und

der den Durchlaß passierenden Strahlungskom- 25 Reflektieren der zweiten Komponente, die voneinan-

ponente auf einen hierfür bestimmten seitlichen der getrennten Ausgängen des Fermohres zugeführt

Ausgang (18) aufweist, das dichroitische Filter werden.

(36) im Gang des vom Sekundärreflektor (40) re- Aus der französischen Patentschrift 1 486 753 ist flektierten Strahles derart angeordnet ist, daß die eine Anordnung zur Entfernungsmessung bekannt, vom dichroitis~hen Filter (36) reflektierte zweite 30 bei der ein zur Entfernungsmessung dienender Laser-Strahlungskomponente durch den Durchlaß (42) strahl ausgesendet wird und das vom Ziel reflektierte des Sekundärreflektors (40) nindurch auf das Laserlicht sowie anderes vom Ziel stammendes sicht-Ablenkglied (54) gerichtet ist und der seitliche bares Licht durch eine Einfallöffnung empfangen Ausgang (18) als Ausgang für die zweite Strah- wird. Zur empfangsseitigen Trennung des Laserlichlungskomponente dient. 35 tes, das für die Entfernungsmessung benötigt wird,

2. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch ge- von dem anderen Licht, das der Zielbeob?chtung kennzeichnet, daß koaxial im Gehäuse (12, 26) dient, ist ein dichroitischer Spiegel vorgesehen. Im optische Mittel (54, 60) angeordnet sind, die übrigen wird für den Empfang Je« Laserlichtes und einen von einer der beiden Strahlungskomponen- des anderen vom Ziel stammenden Lichtes eine Linten gebildeten Sendestrahl durch die Einfallsöff- 40 senoptik verwendet. Die bekannte Anordnung hat nung (14) lenken. den Nachteil, daß sie sich für die Verarbeitung von

3. Fernrohr nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Infrarotlicht nicht so gut eignet wie für die Verarbeizeichnet, daß das Gehäuse (12, 26) einen zylin- tung von sichtbarem Licht und daher in ihren Andrischen äußeren Tubus (12) umfaßt, der als seit- Wendungsmöglichkeiten begrenzt ist. Außerdem ist es liehen Ausgang (18) eine seitliche öffnung auf- 45 mit der bekannten Anordnung nicht möglich, eine weist. verhältnismäßig lange Brennweite des Fernrohrs bei

4. Fernrohr nach Anspruch 3, dadurch gekenn- verhältnismäßig kurzer Baulänge zu erreichen,
zeichnet, daß in dem äußeren Tubus (12) koaxial Es ist weiterhin aus der USA.-Patentschrift ein innerer Tubus (44) angeordnet ist, in dem der 2 953 059 ein Fernrohr für ein optisches Ortungsge-Sekundiirreflektor (40) und das Ablenkglied (54) 50 rät bekannt, das ein Cassegrain-System zum F.mpgehalten sind. fang des von einem Ziel reflektierten Lichtes auf-

5. Fernrohr nach Anspruch 2, 3 und 4, dadurch weist. Dieses Cassegrain-System umfaßt einen ringgekennzeichnet, daß von dem inneren Tubus (44) förmigen konkaven Primärreflektor, dessen Spiegeleine Sammellinse (60) für den Sendestrahl gehal- fläche auf die Einfallsöffnung gerichtet ist, und einen ten wird, die sich zwischen dem Ablenkglied (54) 35 zwischen dem Primärreflektor und der Einfallöff- und der Einfallsöffnung (14) befindet. nung angeordneten Sekundärreflektor, der den vom

6. Feinrohr nach einem der Ansprüche 3 bis 5, Primärreflektor reflektierten Strahl auf dessen zendadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Pri- trale öffnung richtet, in der ein Photonenvervielfamärreflektor (22) an dem der Einfallsöffnung eher als Empfangseinrichtung für das reflektierte (14) entgegengesetzten Ende des äußeren Tubus Ko Licht vorgesehen ist. Im Bereich zwischen dem Se-(12) angebracht ist. kundärreflektor und dem Photonenvervielfacher be-

7. Fernrohr nach Anspruch 5, dadurch gekenn- findet sich eine Lochblende. Weiterhin weist der Sezeichnet, daß der äußere Tubus (12) eine seitliche kundärreflektor eine zentrale Öffnung auf, und es ist Eintrittsöffnung (16) für den Sendestrahl auf- auch der den Sekundärreflektor enthaltende Tubus weist, die so angeordnet ist, daß der Sendestrahl 65 an seinem dem Sekundärreflektor abgewandten Ende auf die Rückseite des Ablenkgliedes (54) fällt mit einer Lochblende versehen. An der Außenseite und von dem Ablenkglied auf die Sammellinse der Lochblende befindet sich ein Prisma als Ablenk-(60) gelenkt wird. glied. Mit Hilfe dieses Prismas läßt sich zu Justier-