DE102013015324A1

DE102013015324A1 - Vorrichtung sowie Verfahren

Info

Publication number: DE102013015324A1
Application number: DE201310015324
Authority: DE
Inventors: Cornelius Hahlweg; Uwe Chalupka; Hendrik Rothe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung 10, 90 zur Montage an einer Waffe 26, insbesondere an einer Handfeuerwaffe 28, zur Verbesserung von deren Zielgenauigkeit durch eine optische Erfassung einer Flugbahn 44 eines mit der Waffe 26 abgeschossenen passiven Projektils 40, umfassend einen Laser 22, 102 zur vorrangigen Beleuchtung einer Rückseite 54 des Projektils 40 mit einer Laserstrahlung 48, 104 und ein Zielfernrohr 12, 92 zum Anvisieren eines Ziels 42, wobei eine optische Zielfernrohrlängsachse 62, 128 parallel zum Lauf 30 der Waffe 26 verläuft. Erfindungsgemäß ist der vom Projektil 40 zurückgeworfene Teil der Laserstrahlung 48, 104 mittels einer dem Zielfernrohr 12, 92 zugeordneten elektronischen Kamera 14, 94 erfassbar, wobei eine Laserlängsachse 58, 124 und eine Kameralängsachse 60, 126 im Wesentlichen parallel oder quer zu einer Längsmittelachse 64 des Laufs 30 der Waffe 26 verlaufen und der Laser 22, 102 oder ein der Kamera 14, 94 vorgeschalteter Hochgeschwindigkeitsverschluss, insbesondere eine Mikrokanalplatte 136, zur zeitlichen Zuordnung der von der Kamera 14, 94 gelieferten Bilddaten mittels einer Rechteckschwingung pulsmoduliert ist. Darüber hinaus hat die Erfindung ein Verfahren zur selbsttätigen und kontinuierlichen Verbesserung der Zielgenauigkeit der Waffe 26 im Einsatz mit Hilfe der Vorrichtung 10, 90 zum Gegenstand.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst eine Vorrichtung zur Montage an einer Waffe, insbesondere an einer Handfeuerwaffe, zur Verbesserung von deren Zielgenauigkeit durch eine optische Erfassung einer Flugbahn eines mit der Waffe abgeschossenen passiven Projektils, umfassend einen Laser zur vorrangigen Beleuchtung einer Rückseite des Projektils mit einer Laserstrahlung und ein Zielfernrohr zum Anvisieren eines Ziels, wobei eine optische Zielfernrohrlängsachse parallel zum Lauf der Waffe verläuft.
Darüber hinaus hat die Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Zielgenauigkeit einer Waffe, insbesondere einer Handfeuerwaffe mittels der Vorrichtung zum Gegenstand.
Aus dem Stand der Technik sind Zielsysteme für Handfeuerwaffen bekannt, bei denen – in eine traditionelle Zieloptik, also ein Zielfernrohr – ein Ballistikrechner integriert ist, der unter Einbeziehung verschiedener konstanter Parameter, wie z. B. dem Waffenkaliber, dem Projektilkaliber, dem Treibladungstyp, dem Projektiltyp oder dergleichen und zusätzlich variabler Umgebungsparameter, wie z. B. dem Luftdruck, der Temperatur, der Inklination usw. dem Anwender einen Haltepunkt vorgibt. Die Berechnung basiert hierbei auf intern abgespeicherten Tabellen und/oder der numerischen oder analytischen Lösung der zugrunde liegenden Differentialgleichungen.
Weiterhin sind Systeme bekannt, die einen Laserzielpunkt in der Bild- und/oder Objektebene abbilden oder die mit einem Laserentfernungsmesser ausgerüstet sind. Auch das elektronische Aufzeichnen und Darstellen des Zieles einschließlich der Wirkung im Ziel sind bekannt. Zum Verfolgen der Flugbahn bzw. der Trajektorie eines Projektils ist es ferner übliche Praxis, Leuchtspurmunition einzusetzen, die bei Tageslicht jedoch schwer erkennbar ist und die bei Nacht eine leichte Ortung des Ausgangspunkts des Projektils erlaubt.
Die EP 0 003 095 B1 offenbart eine Anzeigevorrichtung zum Bestimmen der Entfernung eines Überschallprojektils in Bezug zu einem Ziel.
Zur dreidimensionalen Erfassung der Flugbahn des Projektils werden mindestens vier Druckmesswandler eingesetzt, die zum Ertasten der durch das Überschallprojektil erzeugten konischen Druckwelle dienen. In einem Ausführungsbeispiel sind vier Druckmesswandler in den Eckpunkten eines gleichseitigen Tetraeders angeordnet. Aufgrund der notwendigen Zahl von räumlich zueinander beabstandet angeordneten Mikrofonen ist die Vorrichtung nicht gut zur Anwendung an Handfeuerwaffen geeignet.
J. Leathem beschreibt in der Veröffentlichung "Highly Accurate Measurement of Projectile Trajectories; [DSTO-TN-00771" ein System zur präzisen Vermessung von Trajektorien flügelstabilisierter Geschosse. Über eine Langzeitbelichtung eines Fotofilms lässt sich dabei die Flugbahn eines Geschosses durch einzelne Punkte nachzeichnen.
Hierbei müssen die zu erfassenden Projektile jedoch mit einer aktiven, gepulsten Lichtquelle geeigneter Frequenz ausgerüstet werden.
Ein vom Institut ”U. S. Army Research, Development and Engineering Command” entwickeltes Multi-Sensor-System ”FightSight^®” ortet Projektile, indem zunächst über ein akustisches Radar der Mündungsknall detektiert wird, so dass eine erste grobe Ortsschätzung durchführbar ist. Anschließend wird eine s. g. MWIR-Kamera (”Middle Wavelength InfraRed-Kamera”) mit hoher Geschwindigkeit auf das Schussereignis ausgerichtet und erfasst so die thermische Spur des Projektils. Hierbei kann es insbesondere im Fall von schwierigen meteorologischen Bedingungen zu Ungenauigkeiten in der Erfassung kommen und ein mobiler Einsatz an Handfeuerwaffen ist gleichfalls nicht vorgesehen.
In der Veröffentlichung ("Stereoskopische, lasergestützte Geschossflugbahnvermessung", U. Chalupka und H. Rothe, Konferenzband 3D-Nordost 2011) wird schließlich ein stationäres stereoskopisches Mehrkamerasystem offenbart, mit dem Flugbahnen metrologisch vermessbar sind. Bei diesem Mehrkamerasystem wird das Projektil mittels eines zeitlich modulierten Lasers beleuchtet und die Flugbahn pro Kamera in einem einzigen oder wenigen aufeinanderfolgenden Bildern festgehalten. Ggfls. kann auch ein cw-betriebener Laser (s. g. ”Continous Wave”-Laser) zum Einsatz kommen. Bei dieser vorbekannten Vorrichtung wird der Umstand ausgenutzt, dass die optische Reflektion des Projektils von hinten am größten ist. Das System vermag z. B. bei der Gewinnung von s. g. Schusstafeln unter nahezu Laborbedingungen Flugbahnen über hunderte Meter hinweg dreidimensional zu erfassen, wobei die Vermessung der Flugbahn unter geometrisch konstanten Bedingungen erfolgt.
Ein Nachteil dieser vorbekannten Messeinrichtung liegt in der Begrenzung der erreichbaren Aufweitung des Laserkegels auf Grund der benötigten hohen Leistungsdichte des Lasers, woraus eine Limitierung des erfassbaren Raumwinkelbereichs resultiert. Darüber hinaus ist das Mehrkamerasystem aufgrund seines Raumerfordernisses nicht ohne weiteres für den Einsatz an mobilen Handfeuerwaffen einsetzbar.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine mobile Vorrichtung zur Montage an einer Waffe, insbesondere an einer Handfeuerwaffe, zur Bahnverfolgung eines mit der Waffe abgeschossenen und im Flug befindlichen Projektils in Echtzeit anzugeben, um unter anderem die Zielgenauigkeit bzw. die Treffsicherheit der Waffe zu steigern.
Diese Aufgabe wird zunächst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass der vom Projektil zurückgeworfene Teil der Laserstrahlung mittels einer dem Zielfernrohr zugeordneten elektronischen Kamera erfassbar ist, wobei eine Laserlängsachse und eine Kameralängsachse im Wesentlichen parallel oder quer zu einer Längsmittelachse des Laufs der Waffe verlaufen und der Laser oder ein der Kamera vorgeschalteter Hochgeschwindigkeitsverschluss, insbesondere eine Mikrokanalplatte, zur zeitlichen Zuordnung der von der Kamera gelieferten Bilddaten mittels einer Rechteckschwingung pulsmoduliert ist, ist eine räumlich kompakte und mobile Vorrichtung zur präzisen Erfassung der Flugbahn des Projektils zwischen dem Laufende und einem anvisierten Ziel realisierbar, die sich zudem auf einfache Art und Weise zumindest temporär an einer Handfeuerwaffe montieren lässt. Infolge der platzsparenden und leichtgewichtigen Konstruktion der Vorrichtung wird die Handhabung der bevorzugt als Handfeuerwaffe ausgebildeten Waffe nicht beeinträchtigt. Im Fall einer Ausführungsform erlaubt eine Mikrokanalplatte (s. g. ”Micro Channel Plate”) neben ihrer modulierenden Verschlussfunktion – die ggfls. einen (Kamera-)Verschluss entbehrlich macht – zugleich die Verstärkung der vom Projektil zurückgeworfenen Laserstrahlung und die Verwendung eines kontinuierlich strahlenden Lasers bzw. eines Lasers im s. g. ”cw-Betrieb” (”continuous wave”) anstatt eines leistungsmäßig modulierten Lasers.
Nach Maßgabe einer vorteilhaften Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass eine Frequenz der Rechteckschwingung in einem Intervall zwischen 0,1 kHz und 250 kHz liegt. Hierdurch ist auch bei der Flugbahnverfolgung von Hochgeschwindigkeitsgeschossen eine hinreichend feine zeitliche Auflösung gegeben.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Kamera ein Schmalbandfilter im Wellenlängenbereich des Lasers vorgeschaltet. Hierdurch ist ein Einsatz der Vorrichtung selbst bei Tageslicht möglich. Der verwendete Laser kann Laserstrahlung grundsätzlich in jedem Wellenlängenbereich abgeben, für den die Kamera sensitiv ist. Bevorzugt ist jedoch eine Laserstrahlung im Bereich des sichtbaren Lichts oder im nahen Infrarotbereich (”Near InfraRed”), um insbesondere eine Rückverfolgung des Laserstrahls zu erschweren.
Im Fall einer weiteren günstigen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass eine Recheneinheit, ein Sensormodul und ein dem Zielfernrohr zugeordneter Bildschirm, insbesondere zur Anzeige eines Haltepunktes für die Waffe und der Flugbahn des Projektils, vorgesehen ist. Durch den Bildschirm ist neben der grafischen Darstellung der mittels der Kamera ermittelten Flugbahn des Projektils z. B. auch das Einblenden eines Haltepunktes zum Anvisieren des Ziels mit möglichst hoher Treffsicherheit realisierbar. Der Bildschirm kann zur vom Zielfernrohr unabhängigen Anzeige ausgebildet sein. Alternativ können die Bildschirmanzeigen der optischen Darstellung im Zielfernrohr überlagert werden oder der Bildschirm kann die Funktion des Zielfernrohrs auch vollständig übernehmen. Das Sensormodul kann z. B. eine schussbedingte Beschleunigung der Waffe in mindestens einer Raumrichtung erfassen. Darüber hinaus erfasst das Sensormodul bevorzugt eine Vielzahl von meteorologischen Daten, wie z. B. die Lufttemperatur, den Luftdruck, die Windrichtung und -stärke. Darüber hinaus kann das Sensormodul auch waffenspezifische Parameter, wie z. B. die Lauftemperatur und hierdurch bedingte Geometrieänderungen des Laufs erfassen und zur Auswertung an die Recheneinheit weiterleiten. Die Recheneinheit wird bevorzugt mittels eines Mensch-Maschine-Interfaces (s. g. ”MMI”) vom Anwender bedient, das drahtlos mit der Recheneinheit kommuniziert und z. B. in einen Schutzhelm integriert ist. Alternativ kann die Vorrichtung auch Bedienelemente, wie z. B. Schalter oder Taster aufweisen. Ferner kann der Bildschirm berührungsempfindliche Zonen als Ersatz für elektromechanische Bedienelemente (s. g. ”Touch-Screen”) aufweisen.
Nach Maßgabe einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist vorgesehen, dass mittels der Kamera gewonnene Bilddaten und vom Sensormodul ermittelte Sensordaten, insbesondere mindestens ein Beschleunigungswert, mittels der Recheneinheit auswertbar sind. Durch die leistungsfähige elektronische Digitalrecheneinheit ist auf der Grundlage geeigneter ballistischer bzw. mathematischer Algorithmen eine komplexe Auswertung der von der Kamera gelieferten Bilddaten und der vom Sensormodul ermittelten Sensordaten unter Berücksichtigung von ggfls. in der Recheneinheit hinterlegten (ballistischen) Parametern in Echtzeit möglich.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Kamera einen Verschluss auf, der insbesondere mittels eines Abzugs der Waffe auslösbar ist. Hierdurch kann die Erfassung der Bilddaten durch die Kamera nach dem Auslösen eines Schusses infolge einer Betätigung des Abzugs der Waffe durch den Anwender ausgelöst werden. Die Ansteuerung des Verschlusses erfolgt durch den Abzug unter bevorzugter Kontrolle bzw. Zwischenschaltung der Recheneinheit. Die Erfassung der Flugbahn erfolgt bei einer Ausführungsform der Vorrichtung mit einem pulsmodulierten Laser und ohne Mikrokanalplatte bei geöffnetem Verschluss oder bei einer sehr niedrigen Bildfrequenz als eine Bildfolge. Demzufolge können die Bilddaten ein Einzelbild oder eine Bildfolge zur Auswertung durch die Recheneinheit umfassen. Im Vergleich zu einer Mikrokanalplatte weist dieser in der Regel elektromechanische Verschluss eine wesentlich höhere Ansprechzeit bzw. Latenz auf.
Vorzugsweise ist dem Laser eine strahlaufweitende Optik zum Ausleuchten eines von einem Laufende wegweisenden, kegelförmigen Raumbereichs nachgeschaltet, in dem sich das Projektil im Wesentlichen bewegt, wobei der Laser und die strahlaufweitende Optik unterhalb des Laufs sowie das Zielfernrohr gegenüberliegend zu diesen auf dem Lauf positioniert sind. Infolge der strahlaufweitenden Optik wird ein kegelförmiger Raumbereich definiert, der sich näherungsweise vom Laufende der Waffe bis zu dem Ziel erstreckt und der gleichmäßig von der Laserstrahlung durchsetzt ist. Infolge der unterseitigen Anordnung von Optik und Laser wird darüber hinaus dem gravitationsbedingten Abfall des Projektils Rechnung getragen, so dass die zu vermessende Flugbahn des Projektils mit hoher Wahrscheinlichkeit stets im kegelförmigen Raumbereich verläuft. Das Zielfernrohr ist üblicherweise oberseitig bzw. diametral zum Laser und der zugehörigen Optik am Lauf der Waffe montiert. Selbstverständlich können der Laser und die strahlaufweitende Optik auch seitlich oder oberhalb des Laufes angeordnet sein.
Bei einer Ausführungsform der Vorrichtung sind der Laser und die Kamera in das Zielfernrohr integriert. Hierdurch ist ein besonders kompakter Aufbau der Vorrichtung gegeben. Bei dieser Ausführungsform können ein leistungsmäßig pulsmodulierter Laser oder ein kontinuierlich strahlender Laser unter Verwendung einer pulsmodulierten Mehrkanalplatte vor der Kamera zum Einsatz kommen. Beim Einsatz der Mehrkanalplatte ist ggfls. ein separater Kameraverschluss entbehrlich. Diese Ausführungsform der Vorrichtung kann besonders einfach an einer vorhandenen Handfeuerwaffe befestigt bzw. montiert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Laserstrahlung zum Ausleuchten eines von einem Laufende wegweisenden, kegelförmigen Raumbereichs, in dem sich das Projektil im Wesentlichen bewegt, mittels einer Linse und eines kleinen Spiegels aus dem Zielfernrohr auskoppelbar ist und der von der Rückseite des Projektils zurückgeworfene Teil der Laserstrahlung mittels eines dichroitischen Spiegels zur Kamera zurückleitbar ist. Hierdurch kann die vom Laser erzeugte Laserstrahlung besonders platzsparend und ohne Beeinflussung der vom Projektil zurückgeworfenen Laserstrahlung aus dem Zielfernrohr in Richtung des Ziels ausgekoppelt werden. Durch den dichroitischen Spiegel kann darüber hinaus ggfls. der optische Schmalbandfilter vor der Kamera entfallen.
Bei einer weiteren günstigen Fortbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass ein Durchmesser einer zum Laufende weisenden Eingangslinse des Zielfernrohrs deutlich größer ist als ein Durchmesser des dichroitischen Spiegels und der Durchmesser des dichroitischen Spiegels deutlich größer ist als ein Durchmesser des kleinen Spiegels. Hierdurch kann ein großer Teil der primär von der Rückseite des Projektils zurückgeworfenen Laserstrahlung aufgefangen und zur Erzeugung von Bilddaten mittels der Kamera verwendet werden. Infolge der zueinander koaxialen Anordnung der in das Zielfernrohr eingehenden und ausgehenden Laserstrahlung ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau der ganzen Vorrichtung.
Bevorzugt ist mittels des Zielfernrohrs der kegelförmige Raumbereich einstellbar. Hierdurch kann der vom Laserlicht ausgeleuchtete Raumbereich den jeweiligen Gegebenheiten angepasst werden.
Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung der Zielgenauigkeit einer Waffe, insbesondere einer Handfeuerwaffe anzugeben.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 12 zur Verbesserung der Zielgenauigkeit einer Waffe, insbesondere einer Handfeuerwaffe, durch die optische Erfassung der Flugbahn des mit der Waffe abgeschossenen passiven Projektils mittels der Vorrichtung nach Maßgabe mindestens eines der Patentansprüche 1 bis 11 gelöst.
Dadurch, dass der Laser und die eine Kamera durch das Betätigen des Abzugs der Waffe aktiviert werden und die Flugbahn des Projektils insbesondere zur visuellen Schusskontrolle mittels der Kamera aufgenommen und auf dem Bildschirm angezeigt wird, kann die Zielgenauigkeit der Waffe beträchtlich erhöht werden. Die Erfassung der Flugbahn erfolgt bei einer Ausführungsform der Vorrichtung ohne eine Mikrokanalplatte bevorzugt bei geöffnetem Verschluss oder bei einer sehr niedrigen Bildfrequenz in Form mindestens einer Bildfolge.
Eine Weiterbildung des Verfahrens sieht vor, dass eine zu erwartende Flugbahn eines Projektils mittels der Recheneinheit insbesondere auf der Grundlage der von der Kamera gelieferten Bilddaten und/oder auf der Basis vorgegebener Parameter vorausberechnet und auf dem Bildschirm zur Anzeige gebracht wird. Hierdurch ist eine exakte Vorausberechnung der Flugbahn weiterer abgeschossener Projektile und deren Anzeige möglich. Bei den vorgegebenen Parametern handelt es sich insbesondere um konstante ballistische Daten, wie z. B. den Typ des Projektils, das Kaliber der Waffe, die Art der Waffe etc., die intern in der Recheneinheit hinterlegt sind.
Bevorzugt werden in der Recheneinheit, insbesondere aus den von der Kamera gelieferten Bilddaten und/oder den Sensordaten des Sensormoduls mittels mathematischer Algorithmen ballistische Korrekturwerte, insbesondere ein Azimut und/oder eine Elevation, berechnet und auf dem Bildschirm zur Anzeige gebracht. Durch die Einbeziehung der Korrekturwerte in den Auswertevorgang und die Anzeige derselben auf dem Display kann die Zielgenauigkeit weiter erhöht werden. Die Korrekturwerte sind jederzeit vom Benutzer abrufbar und auf dem Display visualisierbar.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Recheneinheit eine Bewegung der Waffe während des Abschusses eines Projektils durch eine Einbeziehung der Sensordaten und/oder der Bilddaten berücksichtigt wird. Hierdurch ist eine weitere Steigerung der Zielgenauigkeit bzw. der Treffsicherheit der Waffe möglich.
Bei einer vorteilhaften Fortbildung werden die ballistischen Korrekturwerte und/oder die Flugbahn von der Recheneinheit automatisch zur Vorausberechnung einer zu erwartenden Flugbahn eines weiteren Projektils benutzt. Hierdurch erfolgt eine stetige und automatische Optimierung der Zielgenauigkeit bzw. der Treffsicherheit im laufenden Schießbetrieb der Waffe.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in weiteren Patentansprüchen dargelegt. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Seitenansicht einer exemplarisch als Handfeuerwaffe ausgebildeten Waffe mit einer daran montierten mobilen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
2 eine prinzipielle Darstellung der Handfeuerwaffe von 1 mit einem sich auf einer zu erfassenden Flugbahn bewegenden Projektil zusammen mit einer Ausschnittvergrößerung eines Bildschirms der Vorrichtung aus der Sicht eines Anwenders, und
3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung.
In der Zeichnung weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselbe Bezugsziffer auf.
Die 1 illustriert eine schematische Seitenansicht einer exemplarisch als Handfeuerwaffe ausgebildeten Waffe mit einer daran montierten mobilen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.
Die erste Ausführungsform der mobilen und leicht transportierbaren Vorrichtung 10 bzw. eines Messaufsatzes umfasst unter anderem ein Zielfernrohr 12, eine elektronische Kamera 14, eine Recheneinheit 16 und einen Bildschirm 18, der z. B. mit einem LCD-Modul mit einer hochauflösenden Punktmatrix gebildet sein kann. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 ein Sensormodul 20 sowie einen Laser 22 mit einer nachgeschalteten strahlaufweitenden Optik 24. Die mobile Vorrichtung 10 ist an einer Waffe 26, die hier lediglich exemplarisch als eine Handfeuerwaffe 28 ausgebildet ist, montierbar und im Bedarfsfall leicht wieder abnehmbar.
Die Handfeuerwaffe 28 umfasst im Wesentlichen einen geraden Lauf 30, ein Magazin 32, einen Abzug 34 sowie eine Schulterstütze 36. Mittels der Handfeuerwaffe 28 ist durch das Betätigen des Abzugs 34 durch einen Anwender 38 ein Projektil 40 in Richtung eines Ziels 42 abfeuerbar, wobei sich das Projektil 40 entlang einer gedachten Flugbahn 44 bewegt, die sich ausgehend von einem Laufende 46 bis hin zu einem Ziel 42 erstreckt.
Vom Laser 22 emittierte Laserstrahlung 48 wird mittels der strahlaufweitenden Optik 24 zur gleichmäßigen Ausleuchtung eines vom Laufende 46 weggerichteten, kegelförmigen Raumbereichs 50 aufgeweitet. Der Laser 22 ist mittels einer Rechteckschwingung 52 leistungsmäßig pulsmoduliert, wobei die vom Laser 22 emittierte Laserstrahlung 48 im Wesentlichen eine Rückseite 54 des Projektils 40 beleuchtet. Die Rechteckschwingung 52 weist eine Frequenz auf, die im Kilohertzbereich liegt. Mittels der strahlaufweitenden Optik 24 lässt sich die Größe des kegelförmigen Raumbereichs 50 der zu erwartenden Flugbahn 44 des Projektils 40 vorab anpassen.
Der Laser 22 sowie die zugehörige strahlaufweitende Optik 24 sind bevorzugt unterhalb des Laufs 30 angeordnet, um insbesondere den gravitationsbedingten Abfall des Projektils 40 auf seiner Flugbahn 44 zu berücksichtigen. Oberhalb des Laufs 30 bzw. gegenüberliegend zum Laser 22 und der strahlaufweitenden Optik 24 sind in Bezug zum Lauf 30 das Sensormodul 20 und das Zielfernrohr 12 mit der Recheneinheit 16, der Kamera 14 sowie dem Bildschirm 18 positioniert. Die notwendige Kommunikationsverbindung zwischen der Recheneinheit 16 und dem in Richtung des Laufendes 46 angeordneten Sensormodul 20 kann kabelgebunden oder kabellos ausgeführt sein, während der Bildschirm 18 und die Kamera 14 bevorzugt leitungsgebunden mit der Recheneinheit 16 verbunden sind. Die leistungsmäßige Pulsmodulation des Lasers 22 dient vorrangig zur zeitlichen Zuordnung der von der elektronischen Kamera 14 an die Recheneinheit 16 gelieferten Bilddaten.
Die Funktionen der Vorrichtung 10 sind vom Anwender 38 bevorzugt mittels eines drahtlos mit der Vorrichtung 10 kommunizierenden Mensch-Maschine-Interfaces (”MMI”) zumindest teilweise kontrollierbar. Alternativ können an der Recheneinheit 16 elektromechanische Bedienelemente, insbesondere elektromechanische Taster oder Schalter, angeordnet sein oder der Bildschirm 18 weist berührungsempfindliche Zonen auf (s. g. ”Touchscreen”). Im Fall dieser ersten Ausführungsform der Vorrichtung 10 verlaufen eine Laserlängsachse 58, eine Kameralängsachse 60 sowie eine Zielfernrohrlängsachse 62 jeweils ungefähr parallel zu einer Längsmittelachse 64 des Laufs 30 der Handfeuerwaffe 28.
Die elektronische Kamera 14, die bevorzugt mit einer CCD-Kamera gebildet ist, verfügt bevorzugt über einen elektromechanischen Verschluss 66 sowie über einen optionalen Schmalbandfilter 68, wobei der elektromechanische Verschluss 66, der von der Recheneinheit 16 in Abhängigkeit vom Abzug 34 der Handfeuerwaffe 28 steuerbar ist. Der optionale Schmalbandfilter 68 lässt bevorzugt lediglich diejenige elektromagnetische Strahlung passieren, deren Wellenlänge in etwa der Wellenlänge der Laserstrahlung 48 entspricht, wodurch ein Tageslichtbetrieb der Vorrichtung 10 problemlos möglich ist. Die Kamera 14 ist vorrangig für den Wellenlängenbereich der vom Laser 22 emittierten Laserstrahlung 48 empfindlich, wobei der Laser 22 bevorzugt Laserstrahlung 48 im für das menschliche Auge unsichtbaren Infrarotbereich abgibt. Durch das Sensormodul 20 können ferner auf die Handfeuerwaffe 28 einwirkende Beschleunigungskräfte in mehreren Raumrichtungen, die Temperatur des Laufs 30 und weitere Messwerte erfasst und der Recheneinheit 16 zur weiteren Auswertung zugeleitet werden.
Mit Hilfe des leistungsmäßig pulsmodulierten Lasers 22 wird die Rückseite 54 des Projektils 40 während seiner Bewegung vom Laufende 46 bis ins Ziel 42 entlang der Flugbahn 44 mit der Laserstrahlung 48 beleuchtet. Hierbei verläuft die erwartete Flugbahn 44 des Projektils 40 im Idealfall innerhalb des von der Laserstrahlung 48 gleichmäßig ausgeleuchteten bzw. des von dieser erfüllten kegelförmigen Raumbereichs 50. Die hierbei von der Rückseite 54 des Projektils 40 zurückgeworfene bzw. reflektierte Laserstrahlung 48 wird vom Zielfernrohr 12 aufgefangen und mit Hilfe der darin integrierten Kamera 14 in digitale Bilddaten umgewandelt.
Die Belichtung erfolgt hierbei bei geöffnetem Verschluss 66 der Kamera 14. Alternativ kann der Verschluss 66 auch mit einer sehr niedrigen Frequenz von der Recheneinheit 16 angesteuert werden, so dass die Bilddaten als eine Folge weniger Bilder (Bildfolge) vorliegen. Die so gewonnenen Bilddaten werden von der Recheneinheit 16 mittels entsprechender mathematischer Algorithmen in Echtzeit ausgewertet, aufbereitet und in geeigneter Weise auf dem Bildschirm 18 in einer für den Anwender geeigneten Weise zur Anzeige gebracht. Hierbei erfolgt im Zielfernrohr 12 eine Überlagerung der Bildschirmdarstellung mit der für den Anwender 38 permanent sichtbaren Zielszenerie, d. h. des näheren Umfeldes des Ziels 42.
Das Auslösen einer Aufnahme von Bilddaten durch die Kamera 14 erfolgt durch das Betätigen des Abzugs 34 der Handfeuerwaffe 28 durch den Anwender 38 unter bevorzugter Kontrolle durch die Recheneinheit 16. Die Triggerung einer Bildaufnahme kann wahlweise durch das Ansteuern des Verschlusses 66 und/oder entsprechendes Aktivieren der Kamera 14 selbst erfolgen, wobei die Kontrolle jeweils durch die Recheneinheit 16 in Abhängigkeit von der Triggerung des Abzugs 34 der Handfeuerwaffe 28 erfolgt.
Die Recheneinheit 16 wird bevorzugt mittels des Mensch-Maschine-Interfaces 56 vom Anwender 38 bedient und erhält vor dem Abschießen des Projektils 40 Sensordaten vom Sensormodul 20 und berechnet unter Berücksichtigung weiterer waffen- und/oder projektilspezifischer Parameter unter anderem einen optimalen Haltepunkt für den Anwender, der auf dem Bildschirm zusammen mit der immer sichtbaren Abbildung des Ziels und seiner Umgebung angezeigt wird. Die sich nach dem Abschießen des Projektils 40 ergebende Flugbahn 44 wird mittels der Kamera 14 – wie vorstehend bereits kurz erläutert – erfasst, von der Recheneinheit 16 ausgewertet, gespeichert und unter Berücksichtigung einer insbesondere wetterbedingt vorzuwählenden oder automatisch ermittelten Vorhaltezeit in weitere Berechnungen der Recheneinheit 16 einbezogen, woraus eine stetige Verbesserung der Zielgenauigkeit im Schießbetrieb der Handfeuerwaffe 28 resultiert. Darüber hinaus kann jede mittels der Kamera 14 gemessene und in der Recheneinheit 16 hinterlegte Flugbahn eines Projektils vom Anwender 38 abgerufen und auf dem Bildschirm 18 in entsprechend aufbereiteter Weise zur Anzeige gebracht werden.
Die 2 zeigt eine prinzipielle Darstellung der Handfeuerwaffe mit anmontierter Vorrichtung gemäß 1 mit dem sich auf der zu erfassenden Flugbahn bewegenden Projektil zusammen mit einer Ausschnittsvergrößerung des Bildschirms einschließlich einer sich für den Anwender dann ergebenden Bildschirmansicht.
Das Projektil 40 hat den Lauf 30 der Handfeuerwaffe 28 am Laufende 46 verlassen und bewegt sich mit hoher Geschwindigkeit entlang der Flugbahn 44 auf das Ziel 42 zu, wobei die Flugbahn 44 im Wesentlichen innerhalb des kegelförmigen Raumbereichs 50 liegt, der von der mittels der strahlaufweitenden Optik 24 aufgeweiteten Laserstrahlung 48 des Lasers 22 gleichmäßig erfüllt bzw. ausgeleuchtet ist. Zwischen der Längsmittelachse 64 des Laufs 30 und der Flugbahn 44 in der Nähe des Zieles 42 stellt sich ein gravitationsbedingter Abfall 80 des Projektils 40 ein. Aufgrund der pulsmodulierten leistungsmäßigen Ansteuerung des Lasers 22 wird die Flugbahn 44 des Projektils 40 in eine Vielzahl von Flugbahnsegmenten aufgelöst, die sich in der Kamera 14 abbilden und die in der Form von digitalen Bilddaten an die Recheneinheit 16 weitergeleitet und in dieser ausgewertet und in geeigneter Form zusammen mit der immer vorhandenen optischen Wiedergabe des Ziels auf dem in das Zielfernrohr 12 integrierten Bildschirm 18 ausgegeben werden. Von der Vielzahl der Flugbahnsegmente 82 der Flugbahn 44 sind lediglich drei repräsentativ für alle Übrigen mit der Bezugsziffer 82 versehen worden.
Der Verlauf der Flugbahn 44 wird auf dem Bildschirm 18 in der Form einer mittels der Recheneinheit 16 entsprechend aufbereiteten visuellen Darstellung der mittels der Kamera 14 aufgezeichneten Flugbahn 44 und des Ziels 42 eingeblendet. Die gemessene Flugbahn 44 wird hierbei aufgrund der stroboskopischen Ausleuchtung des Raumbereiches 50 im Bereich der Flugbahn 44 mittels des Lasers 22 in eine Vielzahl von sich aneinander reihenden Flugbahnsegmenten 82 aufgelöst bzw. angenähert.
Die 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der mobilen und leicht nachrüstbaren Vorrichtung, bei der als ein Unterschied zur ersten Ausführungsform gem. 1 ein Laser neben einer Kamera und einem Bildschirm in einem Zielfernrohr zusammengefasst sind. Der besseren zeichnerischen Übersicht halber sind das Ziel und die aufzuzeichnende Flugbahn des Projektils nicht dargestellt. Darüber hinaus ist lediglich die Rückseite 54 des mittels der Vorrichtung 90 zu verfolgenden Projektils mit einer punktierten Linie angedeutet.
Die Vorrichtung 90 bzw. ein Messaufsatz umfasst unter anderem ein Zielfernrohr 92, eine elektronische Kamera 94, eine Recheneinheit 96 und einen Bildschirm 98. Weiterhin beinhaltet die Vorrichtung 90 ein oberhalb des Laufs 30 der Handfeuerwaffe 28 positioniertes Sensormodul 100 und einen Laser 102. Der Aufbau und die Funktion der Recheneinheit 96, des Bildschirms 98 und des Sensormoduls 100 entsprechen hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion der Recheneinheit, des Bildschirms und des Sensormoduls nach Maßgabe der ersten Ausführungsform der Vorrichtung, so dass an dieser Stelle auf die Beschreibung der 1 und 2 verwiesen werden kann. Entsprechend ist die mobile Vorrichtung 90 mittels geeigneter nicht in den Figuren dargestellter Halteelemente an der Handfeuerwaffe 28 montierbar und im Bedarfsfall leicht wieder demontierbar.
Im Fall einer ersten Untervariante dieser zweiten Ausführungsform ist der Laser 102 wiederum leistungsmäßig mittels einer Rechteckschwingung im Kilohertzbereich pulsmoduliert. Vom Laser 102 emittierte Laserstrahlung 104 ist mittels einer konvexen Linse 106 und eines kleinen Spiegels 108 aus einer Eingangslinse 110 des Zielfernrohrs 92 zum Ausleuchten eines von dem Laufende 46 wegweisenden, kegelförmigen Raumbereichs 112, in dem sich das Projektil entlang seiner Flugbahn vorrangig bewegt, auskoppelbar. Hierbei fungieren die konvexe Linse 106, ein dichroitischer Spiegel 114 sowie eine Ausgangslinse 120 des Zielfernrohrs 92 als strahlaufweitende Optik.
Ein Teil der von der Rückseite 54 des Projektils zurückgeworfenen bzw. reflektierten Laserstrahlung 104 gelangt hierbei zurück durch die Eingangslinse 110 des Zielfernrohrs 92 und wird durch den dichroitischen Spiegel 114 der Kamera 94 zugeführt. Der Kamera 94 sind bei dieser Untervariante ein (elektromechanischer) Verschluss 116 und ein optionaler Schmalbandfilter 118, der im Wesentlichen nur elektromagnetische Strahlung im Bereich der Wellenlänge der Laserstrahlung 104 passieren lässt, vorgeschaltet. Ein weiterer Teil der von der Rückseite 54 des Projektils reflektierten Laserstrahlung 104 sowie Licht aus der Umgebung des Ziels werden jedoch vom dichroitischen Spiegel 114 durchgelassen und fällt durch die konvexe Ausgangslinse 120 des Zielfernrohrs 92 und kann nach dem Durchlaufen eines halbdurchlässigen Spiegels 122 vom Anwender 38 visuell wahrgenommen werden. Gleichzeitig werden mittels des halbdurchlässigen Spiegels 122 die auf dem Bildschirm 98 angezeigten Darstellungen für den Anwender 38 sichtbar gemacht, so dass dieser alle Informationen auf dem Bildschirm überlagert mit der Zielszene sieht.
Als ein weiterer Unterschied zur ersten Ausführungsform verlaufen eine Laserlängsachse 124 sowie eine Kameralängsachse 126 jeweils quer zu der Längsmittelsachse 64 des Laufs 30 der Handfeuerwaffe 28 und einer optischen Zielfernrohrlängsachse 128.
Ein Durchmesser 130 der Eingangslinse 110 des Zielfernrohrs 92 ist deutlich größer als ein Durchmesser 132 des dichroitischen Spiegels 114 und der Durchmesser 132 desselben ist wiederum signifikant größer als ein Durchmesser 134 des kleinen Spiegels 108. Hierdurch wird eine Beeinflussung der vom Laser 102 ausgehenden Laserstrahlung 104 durch die von der Rückseite 54 des Projektils reflektierte Laserstrahlung 104 vermieden. Ein der besseren zeichnerischen Übersicht halber nicht bezeichneter Durchmesser der Ausgangslinse 120 ist kleiner als der Durchmesser 130 der Eingangslinse 110, aber größer als der Durchmesser 132 des dichroitischen Spiegels 114. In Verbindung mit den quer zueinander verlaufenden optischen Achsen ergibt sich hieraus ein besonders kompakter Aufbau der Vorrichtung 90 und insbesondere des Zielfernrohrs 92, wodurch sich die Vorrichtung 90 besonders leicht an der Handfeuerwaffe 28 montieren lässt und die Handhabbarkeit derselben kaum beeinträchtigt.
Die Auswertung der von der Kamera 94 und dem Sensormodul 100 gelieferten Bild- und Sensordaten sowie deren Visualisierung auf dem Bildschirm 98 erfolgt wie bei der ersten Ausführungsform der Vorrichtung gem. 1, 2, so dass auf eine eingehendere Erläuterung verzichtet werden kann. Infolge der frequenzabhängigen Durchlasswirkung des dichroitischen Spiegels 114 kann ggfls. der Schmalbandfilter 118 entfallen.
Abweichend von der Darstellung der 3 kann der Bildschirm 98 zugleich die Darstellung des Ziels sowie der von der Recheneinheit 96 aufbereiteten Bild- und Sensordaten und weitere Anzeigen, insbesondere in Form der grafischen Darstellung der aus Flugbahnsegmenten als Stützpunkte zusammengesetzten Flugbahn des Projektils und/oder eines Haltepunktes mitübernehmen, so dass auch der dichroitische Spiegel 114 entbehrlich ist bzw. durch einen einfachen Spiegel ersetzbar ist. In diesem Fall ist jedoch eine zweite Zielerfassungskamera notwendig, deren Bilddaten mit den Bilddaten der Kamera 94 in der Recheneinheit mittels geeigneter Algorithmen überlagert werden, so dass der Anwender auch vor der Aktivierung der Kamera 94 durch das Betätigen des Abzugs der Handfeuerwaffe die nähere Umgebung des Ziels zum Anvisieren desselben wahrnehmen kann.
Weiterhin ist es möglich, den Bildschirm 98 neben der Ausgangslinse 120 des Zielfernrohrs 92 zu positionieren oder die für den Bildschirm 98 bestimmten Bild- und Sensordaten z. B. mittels eines Brillenbildschirms dem Anwender 38 zu visualisieren, so dass der Bildschirm 98 im Zielfernrohr 92 entfallen kann.
Im Fall einer zweiten Untervariante der zweiten Ausführungsform der Vorrichtung 90 wird der Laser 102 kontinuierlich angesteuert, d. h. der Laser 102 befindet sich im ”cw”-Betrieb. Um in dieser Konstellation den von der Kamera 94 aufgenommenen Bilddaten die notwendige zeitliche Komponente zur Bewegungsauflösung des Projektils entlang seiner Flugbahn hinzufügen zu können bzw. den auf die Kamera 94 auftreffenden Teil der Laserstrahlung 104 zu modulieren, ist der Kamera 94 ein elektronisch ansteuerbarer Hochgeschwindigkeitsverschluss vorgeschaltet, der hier exemplarisch mit einer Mikrokanalplatte 136 (”MCP”) gebildet ist, die mittels der Recheneinheit 96 mit einer Rechteckschwingung im Kilohertzbereich angesteuert wird und hierdurch für die Laserstrahlung 104 abwechselnd durchlässig oder undurchlässig wird. Die Auswertung und Anzeige der hierbei mittels der Kamera 94 gewonnenen Bilddaten erfolgt erneut – wie bei der ersten Ausführungsform der Vorrichtung bzw. des Messaufsatzes – nach Maßgabe der Beschreibung der 1 und 2.
Der Einsatz der Mikrokanalplatte 136 bietet darüber hinaus den Vorteil, dass die von der Rückseite 54 des Projektils reflektierte und demzufolge stark abgeschwächte Laserstrahlung 104 eine erhebliche Verstärkung in der Mikrokanalplatte 136 erfährt, wodurch die Empfindlichkeit und die Messgenauigkeit der Vorrichtung 90 weiter optimiert wird.
Im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Optimierung der Zielgenauigkeit der Handfeuerwaffe 28 mittels der Vorrichtung 10, 90 bzw. des Messaufsatzes werden zunächst der Laser 22, 102 und die Kamera 14, 94 durch das Betätigen des Abzugs 34 der Handfeuerwaffe 28 aktiviert und anschließend wird die Flugbahn 44 des Projektils 40, insbesondere zur visuellen Schusskontrolle durch den Anwender 38, mittels der lediglich einen Kamera 14, 94 aufgenommen. Nach einer entsprechenden Auswertung der von der Kamera 14, 94 gelieferten Bilddaten in der Recheneinheit 16, 96 mittels geeigneter mathematischer Algorithmen und unter optionaler Berücksichtigung der vom Sensormodul 20, 100 gelieferten Sensordaten wird das Ergebnis der Auswertung für den Anwender 38 auf dem Bildschirm 18, 98 zur Anzeige gebracht. Parallel hierzu ist die nähere Umgebung des Ziels 42 für den Anwender 38 im Zielfernrohr 12, 92 ständig sichtbar. Die Bilddaten können als ein Einzelbild oder als eine Bildfolge mit einer geringen Anzahl von Einzelbildern vorliegen, wobei Einzelbilder einer Bildfolge mit Hilfe geeigneter Bildbearbeitungsalgorithmen in der Recheneinheit 16, 96 zu einem Bild zusammengefasst werden.
Verfahrensgemäß lässt sich eine zu erwartende Flugbahn eines Projektils mittels der Recheneinheit 16, 96 insbesondere auf der Grundlage der von der Kamera 14, 94 gelieferten Bilddaten und/oder auf der Basis vorgegebener bzw. zumindest zeitweise konstanter Parameter vorausberechnen und auf dem Bildschirm 18, 98 visualisieren. Bei diesen Parametern kann es sich um beliebige Umgebungsparameter oder waffen- und projektilspezifische Parameter, wie z. B. den Umgebungsluftdruck, die Umgebungstemperatur, die lokale Windgeschwindigkeit, die örtliche Windrichtung, den Projektiltyp, die Treibladungsart, das Projektilkaliber, das Waffenkaliber oder dergleichen handeln.
Neben der grafischen Darstellung einer erwarteten oder einer gemessenen Flugbahn 44 eines Projektils 40 werden bevorzugt ballistische Korrekturwerte wie z. B. der Azimut und/oder die Elevation, berechnet und auf dem Bildschirm angezeigt.
Während des Abschusses eines Projektils wird in der Recheneinheit 16, 96 zudem jede hinreichend starke Bewegung bzw. jede hinreichend hohe Beschleunigung der Handfeuerwaffe 28 durch die Einbeziehung der Sensordaten und/oder der Bilddaten berücksichtigt. Die relevanten Bewegungen können hierbei durch den Anwender 38 selbst hervorgerufen werden oder durch den Rückstoß der Handfeuerwaffe 28 verursacht sein. Um die Zielgenauigkeit im Schießbetrieb der Handfeuerwaffe 28 sukzessiv zu verbessern, werden die ballistischen Korrekturwerte von der Recheneinheit 16, 96 selbsttätig bei der Vorausberechnung einer zu erwartenden Flugbahn jedes abgegebenen Projektils herangezogen.
Sämtliche ballistische Korrekturwerte, waffen- und/oder projektilspezifsche Parameter, berechnete Haltepunkte und mittels der Vorrichtung ausgemessene Flugbahnen lassen sich vom Benutzer im Bedarfsfall abrufen und auf dem Bildschirm anzeigen.
Bezugszeichenliste

10: Vorrichtung (1. Var.)
12: Zielfernrohr
14: elektronische Kamera
16: Recheneinheit
18: Bildschirm
20: Sensormodul
22: Laser
24: strahlaufweitende Optik
26: Waffe
28: Handfeuerwaffe
30: Lauf
32: Magazin
34: Abzug
36: Schulterstütze
38: Anwender
40: Projektil
42: Ziel
44: Flugbahn
46: Laufende
48: Laserstrahlung
50: kegelförmiger Raumbereich
52: Rechteckschwingung
54: Rückseite (Projektil)
56: Mensch-Maschine-Interface
58: Laserlängsachse
60: Kameralängsachse
62: Zielfernrohrlängsachse
64: Längsmittelachse (Lauf)
66: Verschluss (Kamera)
68: Schmalbandfilter
80: Abfall (gravitationsbedingt)
82: Flugbahnsegment
90: Vorrichtung (2. Var.)
92: Zielfernrohr
94: elektronische Kamera
96: Recheneinheit
98: Bildschirm
100: Sensormodul
102: Laser
104: Laserstrahlung
106: (konvexe) Linse
108: kleiner Spiegel
110: Eingangslinse (Zielfernrohr)
112: kegelförmiger Raumbereich
114: dichroitischer Spiegel
116: Verschluss (Kamera)
118: Schmalbandfilter
120: Ausgangslinse (Zielfernrohr)
122: halbdurchlässiger Spiegel
124: Laserlängsachse
126: Kameralängsachse
128: Zielfernrohrlängsachse
130: Durchmesser (Eingangslinse)
132: Durchmesser (dichr. Spiegel)
134: Durchmesser (kleiner Spiegel)
136: Mikrokanalplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0003095 B1 [0005]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Highly Accurate Measurement of Projectile Trajectories; [DSTO-TN-00771” [0007]
”Stereoskopische, lasergestützte Geschossflugbahnvermessung”, U. Chalupka und H. Rothe, Konferenzband 3D-Nordost 2011 [0010]

Claims

Vorrichtung (10, 90) zur Montage an einer Waffe (26), insbesondere an einer Handfeuerwaffe (28), zur Verbesserung von deren Zielgenauigkeit durch eine optische Erfassung einer Flugbahn (44) eines mit der Waffe (26) abgeschossenen passiven Projektils (40), umfassend einen Laser (22, 102) zur vorrangigen Beleuchtung einer Rückseite (54) des Projektils (40) mit einer Laserstrahlung (48, 104) und ein Zielfernrohr (12, 92) zum Anvisieren eines Ziels (42), wobei eine optische Zielfernrohrlängsachse (62, 128) parallel zum Lauf (30) der Waffe (26) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Projektil (40) zurückgeworfene Teil der Laserstrahlung (48, 104) mittels einer dem Zielfernrohr (12, 92) zugeordneten elektronischen Kamera (14, 94) erfassbar ist, wobei eine Laserlängsachse (58, 124) und eine Kameralängsachse (60, 126) im Wesentlichen parallel oder quer zu einer Längsmittelachse (64) des Laufs (30) der Waffe (26) verlaufen und der Laser (22, 102) oder ein der Kamera (14, 94) vorgeschalteter Hochgeschwindigkeitsverschluss, insbesondere eine Mikrokanalplatte (136), zur zeitlichen Zuordnung der von der Kamera (14, 94) gelieferten Bilddaten mittels einer Rechteckschwingung pulsmoduliert ist.
Vorrichtung (10, 90) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenz der Rechteckschwingung in einem Intervall zwischen 0,1 kHz und 250 kHz liegt.
Vorrichtung (10, 90) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kamera (14, 94) ein Schmalbandfilter (68, 118) im Wellenlängenbereich des Lasers (22, 102) vorgeschaltet ist.
Vorrichtung (10, 90) nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit (16, 96), ein Sensormodul (20, 100) und ein dem Zielfernrohr (12, 92) zugeordneter Bildschirm (18, 98), insbesondere zur Anzeige eines Haltepunktes für die Waffe (26) und der Flugbahn (44) des Projektils (40), vorgesehen ist.
Vorrichtung (10, 90) nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Kamera (14, 94) gewonnene Bilddaten und vom Sensormodul (20, 100) ermittelte Sensordaten, insbesondere mindestens ein Beschleunigungswert, mittels der Recheneinheit (16, 96) auswertbar sind.
Vorrichtung (10, 90) nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (14, 94) einen Verschluss (66, 116) aufweist, der insbesondere mittels eines Abzugs (34) der Waffe (26) auslösbar ist.
Vorrichtung (10) nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Laser (22) eine strahlaufweitende Optik (24) zum Ausleuchten eines von einem Laufende (46) wegweisenden, kegelförmigen Raumbereichs (50) nachgeschaltet ist, in dem sich das Projektil (40) im Wesentlichen bewegt, wobei der Laser (22) und die strahlaufweitende Optik (24) unterhalb des Laufs (30) sowie das Zielfernrohr (12) gegenüberliegend zu diesen auf dem Lauf (30) positioniert sind.
Vorrichtung (90) nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (102) und die Kamera (94) in das Zielfernrohr (92) integriert sind.
Vorrichtung (90) nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlung (104) zum Ausleuchten eines von einem Laufende (46) wegweisenden, kegelförmigen Raumbereichs (112) in dem sich das Projektil (40) im Wesentlichen bewegt, mittels einer Linse (106) und eines kleinen Spiegels (108) aus dem Zielfernrohr (92) auskoppelbar ist und der von der Rückseite (54) des Projektils (40) zurückgeworfene Teil der Laserstrahlung (104) mittels eines dichroitischen Spiegels (114) zur Kamera (94) zurückleitbar ist.
Vorrichtung (90) nach Patentanspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser (130) einer zum Laufende (46) weisenden Eingangslinse (110) des Zielfernrohrs (92) deutlich größer ist als ein Durchmesser (132) des dichroitischen Spiegels (114) und der Durchmesser (132) des dichroitischen Spiegels (114) deutlich größer ist als ein Durchmesser (134) des kleinen Spiegels (108)
Vorrichtung (90) nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Zielfernrohrs (92) der kegelförmige Raumbereich (112) einstellbar ist.
Verfahren zur Verbesserung der Zielgenauigkeit einer Waffe (26), insbesondere einer Handfeuerwaffe (28), durch die optische Erfassung der Flugbahn (44) des mit der Waffe (26) abgeschossenen passiven Projektils (40) mittels der Vorrichtung (10, 90) nach Maßgabe mindestens eines der Patentansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (22, 102) und die Kamera (14, 94) durch das Betätigen des Abzugs (34) der Waffe (26) aktiviert werden und die Flugbahn (44) des Projektils (40) insbesondere zur visuellen Schusskontrolle mittels der einen Kamera (14, 94) aufgenommen und auf dem Bildschirm (18, 98) angezeigt wird.
Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine zu erwartende Flugbahn (44) eines Projektils (40) mittels der Recheneinheit (16, 96) insbesondere auf der Grundlage der von der Kamera (14, 94) gelieferten Bilddaten und/oder auf der Basis vorgegebener Parameter vorausberechnet und auf dem Bildschirm (18, 98) zur Anzeige gebracht wird.
Verfahren nach Patentanspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (16, 96), insbesondere aus den von der Kamera (14, 94) gelieferten Bilddaten und/oder den Sensordaten des Sensormoduls (20, 100) mittels mathematischer Algorithmen ballistische Korrekturwerte, insbesondere ein Azimut und/oder eine Elevation, berechnet und auf dem Bildschirm (18, 98) zur Anzeige gebracht werden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in der Recheneinheit (16, 96) eine Bewegung der Waffe (26) während des Abschusses eines Projektils (40) durch eine Einbeziehung der Sensordaten und/oder der Bilddaten berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die ballistischen Korrekturwerte und/oder die Flugbahn (44) von der Recheneinheit (16, 96) automatisch zur Vorausberechnung einer zu erwartenden Flugbahn eines weiteren Projektils benutzt werden.