DE3328974C1

DE3328974C1 - Verfahren und Vorrichtung zur Achsharmonisierung von mehreren,miteinander verbundenen optischen Einrichtungen

Info

Publication number: DE3328974C1
Application number: DE19833328974
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. Dr. 8012 Riemerling Roth
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1983-08-11
Filing date: 1983-08-11
Publication date: 1985-03-14
Also published as: GB8420191D0; GB8420273D0; FR2550631A1; GB2144880B; GB2144880A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Achsharmonisierung von mehreren, miteinander verbundenen optischen Einrichtungen.

Für derartige Anwendungsfälle, bei denen mehrere optische Einrichtungen, z. B. in einem gemeinsamen Gehäuse, miteinander verbunden sind und bei denen die Richtungen der optischen Achsen zueinander bekannt sein müssen, z. B. im Falle einer exakten Parallelausrich-

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tung aller Achsen, war bisher der Einsatz eines sog. Marke strahlt dann entweder in einem der Temperatur Prüfmarkenprojektors üblich (DE-OS 26 31 814 oder der Platte entsprechenden Spektralbereich, oder, im DE-AS 29 41 627). Mit Hilfe dieses Prüfmarkenprojek- Falle eines beheizten Fadenkreuzes, bei der Betriebstors wird ein Prüfpunkt in den Strahlengang der opti- temperatur. Die Marke 2.3 des Tagsichtgerätes kann sehen Einrichtungen eingespiegelt und die Ablage die- 5 beispielsweise durch an sich bekannte und nicht näher ses Prüfpunktes von der optischen Achse der Einrich- dargestellte Beleuchtung oder durch eine fluoreszierentung ermittelt. de Beschichtung beobachbar gemacht werden.

Der Einsatz eines Prüf markenprojektors erfordert Beide Marken 1.3 und 2.3 sind einmal direkt entweder

ein hohes Maß an Präzision und verschlechtert zudem auf dem Detektor 1.4 oder mit dem Auge 4 beobachbar;

die Leistung der optischen Einrichtungen durch die zu- 10 zum anderen entsteht in den Bildebenen 1.6 bzw. 2.6

sätzliche Anbringung von optischen Elementen zur Ein- durch Reflexion der von den Marken ausgesandten

Spiegelung des Prüfpunktes. Außerdem vergrößert sich Strahlung an einer vor den Eintrittsoptiken 1.5 bzw. 2.5

durch die Verwendung eines Prüfmarkenprojektors das befindlichen planen Reflexionsschicht ein weiteres Bild

Volumen und die Masse der gesamten Einrichtung. der Marken. Auch dieses Bild erscheint auf dem Detek-

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur 15 tor 1.4, bzw. wird mit dem Auge 4 sichtbar. Für den Fall,

Achsharmonisierung von mehreren, miteinander ver- daß die optischen Achsen 1.1 und 2.1 exakt parallel sind,

bundenen optischen Einrichtungen zu schaffen, welches ist in beiden Geräten die Ablage der durch Reflexion

ohne die Verwendung eines gesonderten Prüfmarken- entstandenen Marken von den direkt beobachteten

projektors auskommt. Marken sowohl bezüglich des Abstandes als auch der

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach den 20 Winkellage gleich. Wenn im Idealfall die Reflexionsebe-

Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine ne 5 senkrecht zu den optischen Achsen 1.1 und 2.1

Vorrichtung nach den Merkmalen des Patentan- steht, so fallen in beiden Geräten die Bilder der direkt

Spruchs 8 gelöst. beobachteten und der reflektierten Marken aufeinan-

Die erfindungsgemäß vorgesehene Autokollimation der.

an Planflächen geschieht bekanntermaßen dadurch, daß 25 Zur Richtungsänderung der optischen Achsen könin einer optischen Einrichtung eine Marke beobachbar nen entweder die Geräte 1 bzw. 2 als Ganzes mittels auf sich selbst abgebildet wird. Zur Durchführung des nicht näher dargestellter Stellglieder innerhalb des GeVerfahrens ist daher in jeder optischen Einrichtung Ie- häuses 3 gedreht werden. Eine andere, in der F i g. 1 diglich eine Marke, welche in dem Spektralbereich der dargestellte Möglichkeit besteht darin, in dem Strahlenoptischen Einrichtung strahlt und welche innerhalb ei- 30 gang der jeweiligen Geräte optische Elemente zur ner Bildebene der Einrichtung angeordnet ist, erforder- Strahlablenkung, z. B. ein Drehkeilpaar 1.2 oder eine lieh. Vor den Eintrittsöffnungen der optischen Einrich- kippbare Planplatte 2.2 anzuordnen,
tungen ist dann eine Reflexionseinrichtung mit einer Zur Erzeugung einer möglichst planen und vor beiden oder mehreren, in der Lage zueinander bekannten Plan- Geräten in der gleichen Lage angeordneten Reflexionsflächen entweder fest installiert oder vorklappbar zum 35 schicht, weist das Gehäuse 3 eine die Eintrittsoptiken 1.5 Zwecke der Autokollimation angeordnet. Da die Auto- und 2.5 gemeinsam abdeckende Frontscheibe 3.1 auf, kollimation ein empfindliches Verfahren darstellt, um vor welche eine Abdeckung 6 geschwenkt werden kann, kleine Richtungs- oder Neigungsänderungen festzustel- Die Abdeckung 6 besteht aus einer steifen Platte 6.1 und len, kann somit ohne Verwendung eines Prüfmarken- einer gehäuseseitigen, weichelastischen Beschichtung projektors eine Achsharmonisierung durchgeführt wer- 40 6.2, z. B. Schaumstoff. Auf dieser Beschichtung 6.2 ist . den. dann die Reflexionsschicht 5, z. B. eine Metallfolie, auf-

Im folgenden soll anhand von in den Figuren teilweise gebracht. Beim Vorklappen der Abdeckung 6 wird die

schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen die Reflexionsschicht 5 gegen die plane Frontscheibe 3.1

Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt gedrückt, wobei dieser Andruck durch die weichelasti-

F ig. 1 eine Vorrichtung zur Achsharmonisierung 45 sehe Beschichtung 6.2 völlig gleichmäßig erfolgt,

zweier optischer Geräte mit einer schwenkbaren Refle- Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung einer planen

xionseinrichtung; Reflexionsschicht besteht darin, daß die Frontscheibe

F i g. 2 eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit einer fest- eine schwach reflektierende Fläche aufweist, an der die

installierten Reflexionseinrichtung und Spiegeln zur Strahlung der Marken 1.3 und 2.3 reflektiert wird.

Achsharmonisierung; 50 Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 zeigt gegen-

F i g. 3 eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit einer pla- über demjenigen aus F i g. 1 zwei grundlegende Ände-

nen Frontlinse und einem Tripelprisma zur Autokolli- rungen:

mation. Zum einen bestehen die optischen Elemente zur

Bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel Strahlablenkung innerhalb der Geräte aus kippbaren

sind ein Wärmebildgerät 1 sowie ein Tagsichtgerät 2 55 Spiegeln 1.7 bzw. 2.7, die entweder zwischen der Marke

zusammen in einem Gehäuse 3 untergebracht. Die opti- 1.3 und der Eintrittsoptik 1.5 oder vor der Eintrittsoptik

sehen Achsen 1.1 und 2.1 der Geräte müssen exakt par- 2.5 angeordnet sind. Die Art der einzelnen, in dem Ge-

allel ausgerichtet sein, damit die auf dem Detektor 1.4 häuse 3 untergebrachten Geräte kann beispielsweise

erscheinende Bildmitte des Wärmebildgerätes 1 mit der von der Art derer gemäß F i g. 1 sein,

über das Auge 4 beobachteten Bildmitte übereinstim- 60 Ein weiterer Unterschied zu dem Ausführungsbei-

men. . spiel gemäß F i g. 1 besteht darin, daß die Reflexionsein-

Zum Zwecke der Aulokollimation ist sowohl im War- richtung 7 zur Autokollimation nicht aus einer einzigen mebildgerät 1 als auch im Tagsichtgerät 2 in der Bild- reflektierenden Planfläche, sondern aus einem biegeebene 1.6 bzw. 2.6 der Eintrittsoptik 1.5 bzw. 2.5 jeweils steifen Rahmen 7.1 besteht, in dem für beide Geräte eine Marke 1.3 bzw. 2.3 angeordnet. Die Marke 1.3 des 65 getrennte parallele Frontscheiben 7.2 und 7.3 eingelas-Wärmebildgerätes kann z. B. aus einer metallischen Be- sen sind. Dies hat den Vorteil, daß das Material der schichtung bestehen, welche auf einer im Infraroten Frontscheiben entsprechend den Spektralbereichen der transparenten Platte aufgedampft ist. Die metallische einzelnen optischen Einrichtungen ausgewählt werden

kann. Die Frontscheiben 7.2 und 7.3 v/eisen jeweils auf der den Eintrittsoptiken zugewandten Seite eine Beschichtung 7.4 bzw. 7.5 auf, welche für den Spektralbereich, in dem die jeweilige optische Einrichtung arbeitet, weitestgehend transparent ist und lediglich die Strahlung der Marke 1.3 bzw. 2.3 schwach reflektiert, so daß das Bild der reflektierten Marke noch für einen Detektor bzw. für das Auge erkennbar wird.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind wiederum zwei optische Einrichtungen 1 und 2 ge- ίο maß der F i g. 1 oder 2 in einem gemeinsamen Gehäuse 3 untergebracht. Zum Zwecke der Achsharmonisierung weisen beide Geräte wiederum in der Bildebene der jeweiligen Eintrittsoptik eine leuchtende Marke 1.3 bzw. 2.3 auf. Zum Zwecke der Autokollimation weist die Frontlinse der Eintrittsoptik !J eine plane Frontfläche 1.5.1 auf, an welcher zum einen das Bild der Marke 1.3 schwach reflektiert und auf sich selbst zurückgeworfen wird. Zum anderen ist zwischen den Geräten 11 und 2 ein dreh- bzw. schwenkbares Tripelprisma S angeordnet, mittels welchem das Bild der Marke 2.3 des Gerätes 2 ebenfalls auf die Planfläche 1.5.1 der Frontlinse 1.5 gelenkt und von dort reflektiert wird. Die Autokollimation beider Geräte 1 und 2 erfolgt somit beide Male über die reflektierende Planfläche 1.5.1. Das Tripelprisma 8 ist so angeordnet, daß es für den Betrieb der Geräte 1 und 2 aus deren Strahlengang herausgeschwenkt werden kann. Zur Korrektur der optischen Achsen sind kippbare Planplatten 2.2 vorgesehen.

Bei Verwendung von optoelektronischen Detektoren in den einzelnen optischen Einrichtungen kann auf die optischen Elemente zur Strahlablenkung oder auf Stellglieder zur Verlagerung der einzelnen Einrichtungen verzichtet werden, wenn der Ablagefehler der Marken zur Autokollimation auf elektronische Weise erfaßt und zur Korrektur der optischen Achse z. B. durch Verlagerung des elektronisch erzeugten Bildes herangezogen wird. Weiterhin kann eine Achsharmonisierung auch dadurch erzielt werden, daß die Marken selbst senkrecht zum Strahlengang der optischen Einrichtung solange verschoben werden, bis die Bilder der direkt beobachteten und der reflektierten Marke entweder deckungsgleich sind oder in sämtlichen Geräten die gleichen Ablagewerte haben.

Auch bei Ausführungen gemäß denen der F i g. 2 und 3 ist es für den Vorgang der Achsharmonisierung zweckmäßig, die Eintrittsöffnungen der einzelnen Geräte abzudecken bzw. zu verdunkeln, um die Kontrastverhältnisse für das Beobachten der Marken zu verbessern.

Weiterhin ist es möglich, durch Vergleich der Lage der Bilder der direkt betrachteten und der reflektierten Marke die optische Mitte und damit die Richtung der optischen Achse zu definieren und dort eine weitere Marke zu setzen.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Achsharmonisierung von mehreren, miteinander verbundenen optischen Einrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen der optischen Achsen der optischen Einrichtungen durch Autokollimation über zumindest teilweise reflektierende Planflächen, deren Lage zueinander bekannt ist, bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Autokollimation über zumindest teilweise reflektierende Planflächen erfolgt, die in einer Ebene liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsharmonisierung zumindest zweier optischer Einrichtungen durch Autokollimation über eine gemeinsame Planfläche erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Richtungsänderung der optischen Achse zumindest einer optischen Einrichtung durch mechanische Veränderung der Lage der optischen Einrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Autokollimation erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der optischen Achse zumindest einer optischen Einrichtung durch zumindest ein optisches Element im Strahlengang der optischen Einrichtung in Abhängigkeit von dem Ergebnis der Autokollimation verändert wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsänderung der optischen Achse zumindest einer optischen Einrichtung durch Verschieben einer in einer Brennebene angeordneten Marke senkrecht zum Strahlengang in Abhängigkeit vom Ergebnis der Autokollimation erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest innerhalb einer optischen Einrichtung durch Vergleich der Lage der Bilder der direkt betrachteten und reflektierten Marke eine weitere Marke, welche die Richtung der optischen Achse definiert, gesetzt wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede optische Einrichtung (1, 2) innerhalb einer Bildebene (1.6,2.6) zumindest eine Marke (1.3, 2.3) aufweist, welche in dem Spektralbereich der optischen Einrichtung strahlt, und daß vor den Eintrittsöffnungen (1.5, 2.5) der optischen Einrichtungen eine Reflexionseinrichtung (6; 7; 8 und 1.5.1) zur Autokollimation angeordnet ist, welche zumindest im Bereich vor den Eintrittsöffnungen zumindest teilweise reflektierende Flächen (5; 7.4, 7.5; 8, 1.5.1) aufweist, deren Lage zueinander bekannt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseinrichtung eine, sämtliche Eintrittsöffnungen überdeckende, plane und zumindest teilweise reflektierende Fläche aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseinrichtung als gemeinsame Frontscheibe (3.1) für die optischen Einrichtungen (1.2) ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionseinrichtung (7) einen biegesteifen Rahmen (7.1) mit einzelnen» den Spektralbereichen der optischen Einrichtungen zugeordneten, zueinander parallelen Frontscheiben

(7.2,7.3) aufweist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontfläche (1.5.1) der Eintrittslinse (1.5) zumindest einer optischen Einrichtung (1) plan ist, einen zur Autokollimation ausreichenden Reflexionsgrad aufweist, oder daß vor der Eintrittsoptik einer optischen Einrichtung eine zumindest teilweise reflektierende Planfläche angeordnet ist, daß sämtliche optische Einrichtungen in einer Brennebene eine Marke (1.3,2.3) aufweisen, und daß vor den optischen Einrichtungen zumindest ein Tripelprisma (8) zur Autokollimation über die plane Frontfläche (1.5.1) der Eintrittslinse (1.5) bzw. der reflektierenden Planfläche zumindest einer optischen Einrichtung (1) angeordnet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Fläche der Frontscheibe (3.1; 7.2, 7.3) derart beschichtet ist, daß die Marken (1.3,2.3) zur Autokollimation hinreichend reflektiert werden.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsöffnungen der optischen Einrichtungen durch zumindest eine Abdeckung (6) verdunkelt werden können.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine, die Eintrittsöffnungen der optischen Einrichtungen gemeinsam überdeckende Abdekkung (6), deren Innenseite plan ist und eine Reflexionsschicht (5) aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsschicht (5) auf einer elastischen Unterlage (6.2) der Abdeckung (6 bzw. 6.1) angeordnet ist und durch den Abdeckvorgang gegen eine, die optischen Einrichtungen (1,2) abdekkende Frontscheibe (3,1) oder gegen plane Frontflächen der Eintrittslinsen der optischen Einrichtungen gedrückt wird.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang zumindest einer optischen Einrichtung (1,2) zumindest ein optisches Element (1.2, 2.2; 1.7, 2.7) zur Strahlablenkung angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet, durch einen kippbaren Spiegel (1.7,2.7).

19. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine kippbare Planplatte (2.2).

20. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein Drehkeilpaar (1.2).

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

20, dadurch gekennzeichnet, daß die Marke (1.6,2.6) senkrecht zum Strahlengang der optischen Einrichtung (1.2) verschiebbar ist.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis

21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine optische Einrichtung (1.2) Stellglieder zur Lageänderung aufweist.