Lichtsignal-Rundum-Empf änger
Die Erfindung bezieht sich auf einen Lichtsignal Rundum-Empfänger, insbesondere zur Anbringung auf Zielobjekten bei militärischen Manöversystemen mit Schussimulation durch Lichtstrahlen, z.B. Laserlicht.
Bei einem von der Anmelderin entwickelten System zur Trefferermittlung bei militärischen Manövern sind mit den Schussvorrichtungen der Manöverteilnehmer Sender gekoppelt, die zur Schussimulation einen gebündelten, kohärenten Lichtblitz hoher Energie (Laserstrahl) aussenden, der im Zielobjekt ein Treffersignal auslöst.
Die verschiedenen Zielobjekte müssen zu diesem Zweck mit einem Empfänger versehen sein, der auf in unterschiedlicher Richtung eintreffende Laserstrahlen anspricht. Bei beweglichen Zielobjekten sowie bei solchen Zielobjekten, die von allen Seiten her angegriffen werden können, müssen die Empfänger so ausgebildet sein, dass aus beliebiger Richtung einfallende Laserstrahlen ein Treffersignal auslösen können. Weiterhin ist dem Umstand Rechnung zu tragen, dass das den Empfänger tragende Zielobjekt manchmal auch eine Eigenbewegung ausführt, die eine Kippbewegung des Empfängers zur Folge hat (beispielsweise bei Geländefahrten eines militärischen Fahrzeugs).
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rundum-Empfänger zu entwickeln, der die vorstehend genannten Forderungen erfüllt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass wenigstens eine reflektierende Fläche vorgesehen ist, die als Rotationsfläche mit etwa vertikal verlaufender Symmetrieachse ausgebildet ist und seitlich einfallende Strahlen in Richtung auf den Achsbereich umlenkt, in dem ein Sensor angeordnet ist.
Die Ausbildung der reflektierenden Fläche als Rotationsfläche ermöglicht den Empfang von allen unter beliebigem Winkel (innerhalb einer Horizontalebene) einfallenden Strahlen mittels eines einzigen Sensors.
Durch geeignete Wahl der Krümmung der die Rotationsfläche erzeugenden Kurve kann ferner erreicht werden, dass auch solche Strahlen, die unter einem mehr oder weniger grossen Winkel gegenüber der Horizontalebene auf den Empfänger auftreffen, vom Sensor festgestellt werden.
Gemäss einer zweckmässigen Weiterbildung des Empfängers ist die reflektierende Fläche mit einem zentralen Durchbruch versehen, über dem eine Weitwinkeloptik angeordnet ist, die von oben einfallende Strahlen in Richtung auf den Achsbereich zu dem unterhalb des Durchbruches angeordneten Sensor umlenkt.
Mit einem derartigen Rundum-Empfänger lassen sich Strahlen aus jeder beliebigen Richtung aufnehmen, was vor allem dann wesentlich ist, wenn am Manöver ausser Landfahrzeugen auch Flugzeuge teilnehmen.
Diese und zahlreiche weitere Einzelheiten gehen aus der folgenden Beschreibung einiger in der Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes hervor. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen schematisch dargestellten Rundum-Empfänger gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 bis 4 Längsschnitte durch drei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung;
Fig. 5 und 6 Längsschnitt und Querschnitt (längs der Linie VI-VI) durch ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Der in Fig. 1 dargestellte Rundum-Empfänger enthält ein Gehäuse, das im wesentlichen aus einer Bodenplatte 1, einem Mantel 2, einem durchsichtigen, ringförmigen Fenster 3 und einem Deckel 4 besteht. An der Unterseite des Deckels 4 ist ein Spiegel 5 angebracht, dessen reflektierende Aussenseite 5a als Rotationsfläche ausgebildet ist. Die Symmetrieachse dieser Rotationsfläche fällt mit der vertikal verlaufenden Mittelachse 6 des Gehäuses zusammen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spiegel 5 mit Kegelschnitt-Kurvenform ausgebildet.
Im Achsbereich ist unterhalb des Spiegels 5 eine Halterung 7 vorgesehen, in der ein durch eine Fotozelle gebildeter Sensor 8, ein Filter 9, ein Linsensystem 10 und eine Blende 11 untergebracht sind.
Ein beispielsweise in der dargestellten Richtung einfallender Lichtstrahl 12 wird von der reflektierenden Fläche Sa des Spiegels 5 in den Achsbereich umgelenkt und durch das Linsensystem 10 auf den Sensor 8 geworfen. Der Filter 9 ist zweckmässig auf die Wellenlänge der für die Schussimulation benutzten Laserstrahlen abge stimmt, so dass keine Störbeeinflussung des Empfängers möglich ist.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel weist der an seiner Aussenfläche 5a reflektierende Spiegel 5' einen zentralen Durchbruch 5b auf, über dem eine Weitwinkeloptik 13 angeordnet ist. Diese Weitwinkeloptik 13 lenkt einen von oben einfallenden Strahl 14 in Richtung auf den Achsbereich zu dem unterhalb des Durchbruches 5b angeordneten Sensor 8 um. Im übrigen entspricht dieses Ausführungsbeispiel der zuvor erläuterten Ausführungsform gemäss Fig. 1.
Der Rundum-Empfänger gemäss Fig. 2 eignet sich besonders für die Fälle, in denen sowohl von Landfahrzeugen als auch von Flugzeugen Schüsse auf die mit dem Rundum-Empfänger ausgerüsteten Zielobjekte abgegeben werden.
Bei dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 wird die reflektierende Fläche durch die Innenwand 15a einer Leitoptik 15 gebildet, deren Aussenwand 15b an ihrer Innenseite reflektiert. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Wände 15a und 15b der Leitoptik 15 als Rotationsflächen um die Achse 6 ausgebildet.
Ein einfallender Lichtstrahl 12 wird beispielsweise in der ganz schematisch dargestellten Weise durch Reflexion an den Wänden 15a und 15b der Leitoptik 15 in den Achsbereich umgelenkt und trifft nach Durchgang durch einen Filter 9 und eine Blende 11 auf den Sensor 8.
Damit sich Eigenbewegungen des den Rundum-Empfänger tragenden Zielobjektes möglichst wenig auf die gewünschte vertikale Lage des Empfängers auswirken, kann dieser beispielsweise kardanisch aufgehängt sein.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist ein Ringprisma 16 mit trapezförmigem Ringquerschnitt vorgesehen, dessen zwei gegeneinander geneigte Flächen 1 6a und 1 6b als reflektierende Flächen ausgebildet sind.
Zwischen diesem Ringprisma 16 und dem Sensor 8 ist eine zentral angeordnete Leitoptik 17 vorgesehen. Auf der dem Sensor 8 gegenüberliegenden Seite des Ringprismas 16 ist ferner ein Spiegel 18 angeordnet.
Ein auf die Fläche 1 6a des Ringprismas 16 auftreffender Lichtstrahl 19 wird nach oben zum Spiegel 18 reflektiert und von diesem durch den zentralen Durchbruch 16c des Ringprismas 16 hindurch in Richtung auf den Sensor 8 reflektiert. Ein auf die Fläche 16b auffallender Lichtstrahl 20 wird dagegen in der angedeuteten Weise unmittelbar nach unten reflektiert und gelangt nach Durchlaufen der Leitoptik 17 gleichfalls zum Sensor 8.
Bei dem in den Fig. 5 und 6 veranschaulichten weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ein Lichtsammelkegel 21 vorgesehen. Zwischen diesem Lichtsammelkegel 21 und dem Sensor 8 ist eine Leitoptik 22 angeordnet. Die reflektierende Fläche wird hier durch die Innenwand 21a des Lichtsammelkegels 21 gebildet.
Im Strahlengang des einfallenden Lichtes (Lichtstrahl 23) ist noch vor der reflektierenden Fläche ein Filter angeordnet, das sich aus einzelnen Filterelementen 24 zusammensetzt, die polygonförmig um die Symmetrieachse 6 angeordnet sind (vgl. Fig. 6).
Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung zeichnet sich durch eine besonders grosse Lichtausbeute aus, da auch solche Lichtstrahlen, die nicht in einer Radialebene einfallen, durch den Lichtsammelkegel 21 zum Zentrum hin reflektiert werden.
Es sei ferner bemerkt, dass der vorliegende Rundum Empfänger nicht nur für den erläuterten Verwendungszweck im Rahmen eines militärischen Manöversystems geeignet ist, sondern auch bei zahlreichen sonstigen mit Lichtstrahlen arbeitenden Systemen benutzt werden kann, bei denen Lichtstrahlen aus sehr unterschiedlichen Richtungen beim Empfänger eintreffen können.
All-round light signal receiver
The invention relates to an all-round light signal receiver, in particular for mounting on target objects in military maneuver systems with shot simulation by light beams, e.g. Laser light.
In a system developed by the applicant for the determination of hits in military maneuvers, transmitters are coupled to the firing devices of the maneuver participants, which emit a bundled, coherent flash of high energy (laser beam) for firing simulation, which triggers a hit signal in the target object.
For this purpose, the various target objects must be provided with a receiver that responds to laser beams arriving in different directions. In the case of moving target objects as well as such target objects that can be attacked from all sides, the receivers must be designed so that laser beams incident from any direction can trigger a hit signal. Furthermore, account must be taken of the fact that the target object carrying the receiver sometimes also executes its own movement, which results in a tilting movement of the receiver (for example when a military vehicle is driving off-road).
The invention is therefore based on the object of developing an all-round receiver that meets the above-mentioned requirements.
According to the invention, this object is achieved in that at least one reflective surface is provided, which is designed as a surface of revolution with an approximately vertical axis of symmetry and deflects laterally incident rays towards the axis area in which a sensor is arranged.
The design of the reflecting surface as a surface of revolution enables the reception of all rays incident at any angle (within a horizontal plane) by means of a single sensor.
By suitable selection of the curvature of the curve generating the surface of revolution, it can also be achieved that those rays which strike the receiver at a more or less large angle with respect to the horizontal plane are also detected by the sensor.
According to an expedient development of the receiver, the reflective surface is provided with a central opening, above which a wide-angle optic is arranged, which deflects incident rays from above in the direction of the axis area to the sensor arranged below the opening.
With such an all-round receiver, beams can be picked up from any direction, which is particularly important when aircraft are also participating in the maneuver in addition to land vehicles.
These and numerous other details emerge from the following description of some exemplary embodiments of the subject matter of the invention illustrated in the drawing. Show it:
1 shows a longitudinal section through a schematically illustrated all-round receiver according to a first embodiment;
2 to 4 longitudinal sections through three further exemplary embodiments of the invention;
5 and 6 longitudinal section and cross section (along the line VI-VI) through a further embodiment.
The all-round receiver shown in FIG. 1 contains a housing which essentially consists of a base plate 1, a casing 2, a transparent, annular window 3 and a cover 4. A mirror 5 is attached to the underside of the cover 4, the reflective outer side 5a of which is designed as a surface of revolution. The axis of symmetry of this surface of revolution coincides with the vertically extending central axis 6 of the housing. In the illustrated embodiment, the mirror 5 is designed with a conic section curve shape.
In the axis area, a holder 7 is provided below the mirror 5, in which a sensor 8 formed by a photo cell, a filter 9, a lens system 10 and a diaphragm 11 are accommodated.
A light beam 12 incident, for example, in the direction shown is deflected by the reflecting surface Sa of the mirror 5 into the axial area and thrown onto the sensor 8 by the lens system 10. The filter 9 is expediently matched to the wavelength of the laser beams used for the shot simulation, so that no interference with the receiver is possible.
In the further exemplary embodiment shown in FIG. 2, the mirror 5 'reflecting on its outer surface 5a has a central opening 5b, over which a wide-angle optical system 13 is arranged. This wide-angle optics 13 deflects a beam 14 incident from above in the direction of the axial area to the sensor 8 arranged below the opening 5b. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the previously explained embodiment according to FIG. 1.
The all-round receiver according to FIG. 2 is particularly suitable for cases in which shots are fired at the target objects equipped with the all-round receiver both from land vehicles and from aircraft.
In the further exemplary embodiment according to FIG. 3, the reflective surface is formed by the inner wall 15a of a guide optics 15, the outer wall 15b of which reflects on its inner side. In this exemplary embodiment, too, the walls 15a and 15b of the guide optics 15 are designed as surfaces of revolution about the axis 6.
An incident light beam 12 is deflected into the axis area, for example in the very schematically illustrated manner, by reflection on the walls 15a and 15b of the guide optics 15 and, after passing through a filter 9 and a diaphragm 11, hits the sensor 8.
So that the target object carrying the all-round receiver has as little effect as possible on the desired vertical position of the receiver, the receiver can be suspended from a cardanic, for example.
In the further embodiment shown in Fig. 4, a ring prism 16 with a trapezoidal ring cross-section is provided, the two mutually inclined surfaces 16a and 16b are designed as reflective surfaces.
A centrally arranged guide optics 17 is provided between this ring prism 16 and the sensor 8. A mirror 18 is also arranged on the side of the ring prism 16 opposite the sensor 8.
A light beam 19 impinging on the surface 16a of the ring prism 16 is reflected upwards to the mirror 18 and reflected by the latter through the central opening 16c of the ring prism 16 in the direction of the sensor 8. A light beam 20 incident on the surface 16b, on the other hand, is reflected directly downwards in the manner indicated and, after passing through the guide optics 17, also reaches the sensor 8.
In the further embodiment of the invention illustrated in FIGS. 5 and 6, a light collecting cone 21 is provided. A guide optic 22 is arranged between this light collecting cone 21 and the sensor 8. The reflective surface is formed here by the inner wall 21a of the light collecting cone 21.
In the beam path of the incident light (light beam 23), a filter is arranged in front of the reflective surface, which is composed of individual filter elements 24 which are arranged in a polygonal shape around the axis of symmetry 6 (see FIG. 6).
This exemplary embodiment of the invention is distinguished by a particularly high light yield, since light rays that do not fall in a radial plane are also reflected by the light collecting cone 21 towards the center.
It should also be noted that the present all-round receiver is not only suitable for the purpose explained in the context of a military maneuver system, but can also be used in numerous other systems working with light beams, in which light beams can arrive at the receiver from very different directions.