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Elektro-optische Beobachtungsgeräte
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(Zusatz zu Patentanmeldung P 26 13 866. 9) Die Erfindung betrifft
elektro-optische Beobachtungsgeräte, insi>esondere Winkelspiegel, Periskope,
Entfernungsmesser, Zieloptiken oder dergl., wobei in den Strahlengang des optischen
Beobachtungsgerätes elektro-optische Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen
gegebenenfalls in Kombination mit einem opto-elektronischen Verschluß eingefügt
sind, und wobei ferner die von den Signaldetektoreinrichtungen ermittelten Signale
in Anzeigeeinrichtungen zur Darstellung gebracht werden.
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Solche Geräte dienen als Empfangs einrichtung für optische Signale
sowie zu deren Verstärkung, Weiterverarbeitung und Umsetzung zum Zweck der auditiven
und /oder visuellen Darstellung in Verbindung mit z. B.
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Periskopen oder Winkelspiegeln.
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Elektro-optische Empfangs einrichtungen werden für zunehmend mehr
Funktionen Fs/mü
Funktionen benötigt, um optische Signale, insbesondere
Lasersignale, aufzunehmen und umzusetzen. Bekannte Einrichtungen sind nur für Einzweck-Signalaufnahmen
vorgeschlagen und in unterschiedlicller Auslegung entwickelt und hergestellt worden.
Elektro-optische Enll)fänger sind somit Bestandteil eines bestimmten Gerätes oder
Gerätesystelzls, da keine weitergehende Benutzung möglich ist. Die so festgelegten
Einzelfunktionen bestimmen bereits weitgehend die unterschiedliche Gerätegestaltung.
Bekannt sind elektro-optische Signalempfänger für folgende Zwecke: Warnung vor Laser-Entfernungsmessung,
Laser-Zielbeleuchtung, Ermittlung von Treffersignalen bei Las er -Schußsirnulations
einrichtungen oder auch für einfache Laser-Kommunikationsverbindungen für die Sprachverständigung
oder Abfrage der Freund/Feind-Kennung im Manöver und im Gefechtsfeld in Verbindung
mit einer Schußabgangssicherungseinrichtung resp. Sperre, die ausgelöst wird bei
Rückantwort "Freund". Bekannt ist auch, daß alle diese Signalempfänger besonders
gestaltet sind.
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Die funktionsbezogene Einzelausführung derartiger Geräte verursacht
besondere Anbau- und Einbau-Probleme, insbesondere bezüglich der Signalverbindung,
z. B. der Verkabelung, und der konstruktiven Maßnahmen zur Befestigung. Der optische
Signalempfang muß meistens semisphärisch resp. omnidirektional gesichert sein. Vielseitig
gestaltete Empfangs einrichtungen wurden vorgeschlagen und ihre Anwendung erprobt.
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So wurde z. B. vorgeschlagen, Empfängerdiodenträger hochtourig rotieren
zu lassen, wobei bei dieser Ausgestaltung schon aus Gründen der freien Empfangsrichtung,
z. B. bei einem Kampffahrzeug, die Anbringung auf einem Turm unerläßlich ist. Diese
Technik verbietet sich schon darum, weil aus bestimmter Richtung einfallende, extrem
kurzzeitige Signale mit codiertem Signalinhalt nicht empfangen werden können. Bei
Laser-Schußsimulatoren werden nach jetzigem Stand der Technik die einzelnen Empfänger
mit deckenden oder liberstreichenden Empfangs sektoren zeitraubend täglich an Panzern
an- und abmontiert. Eine schwere und kostspielige
spielige Gestaltung
der Einzelgeräte sowie eine entsprechend widerstandsfeste Auslegung der Verkabelung
und der Gerätehalterungen ist erfoderlich, weil diese dem besonderen Einsatz entsprechend
gestaltet sein müssen.
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Sollen die Enlpfangseinrichtungen nicht nur temporär benutzt werden,
sondern Bestandteil der Ausrüstung eines Fahrzeugs sein, werden kostspielige Durchbrüche
und Durchbohrungen und besondere Konstruktionen am Panzerfahrzeug erfoderlich, die
vom Beschuß-Sicherheitsstandpunkt aus sowie wegen der nötigen Wasser- und Luftdichtigkeit
des Fahrzeugs nicht vertretbar sind. Vorhanden sind aber bei fast allen Kampffahrzeugen
Winkelspiegel bzw. Periskope mit überlappenden bzw. sich ergänzenden Gesichtsfeldwinkeln,
die Ansatzpunkt für eine Fortentwicklung sein sollen. Auch um die z-Achse drehbare
Winkelspiegel und Periskope seien genannt.
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Für elektro-optische Beobachtungsgeräte der eingangs erwähnten Art
wurde im Hauptpatent (Patentanmeldung P 26 13 866. 9) bereits vorgeschlagen, die
elektro-optischqSignaldetektoreinrichtungen gegebenenfalls in Kombination mit einem
opto-elektronischen Verschluß in den Strahlengang des Beobachtungsgerätes zu integrieren.
Diese Maßnahme ist zwar perfekt aber kostspielig und für den Einsatz in neu zu konzipierenden
Fahrzeugen mehr geeignet als für die Nachrüstung bereits bestehender Einrichtungen.
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In weiterer Ausgestaltung dieser Vorschläge wird deshalb das über
die bezeichneten Winkelspiegel in den Fahrzeugraum einfallende Licht für den Empfang
der meist im infraroten Bereich gesendeten Signale für einen Sensor mit oder ohne
nachgeordneten Verstärker und Auswerter abgezweigt.
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Der Winkelspiegel selbst ist aufgrund seiner Verwendung bereits als
Verlustgerät konzipiert -z. B. Ausfall durch Splitter unter Beschuß- und dementsprechend
entsprechend
einfach und für wirtschaftliche Massenproduktion geeignet.
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Eine volle Integration der Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen
in besagte Winkelspiegel führt u. U. zu vermeidbaren Kosten für den Anwender. Dieser
Konzeption folgend sollen u. a. die Signaldetektoreinrichtungen angesichts einer
Vielzahl vorhandener maßlich wie in der Form leicht variierender Winkelspiegel und
Periskope so gestaltet sein, daß ein universeller Einsatz weitgehend möglich wird.
Auch soll der notwendige Installationsaufwand klein gehalten werden. Dementsprechend
soll ein schneller An- und Abbau sowie eine leichte Installation an bestehenden
Anlagen gewährleistet sein.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die elektrooptischen
Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen und gegebenenfalls der opto-elektronische
Verschluß als Zusatzeinrichtung am Beobachtungsgerät derart anbringbar sind, daß
ein kleiner Teil des einfallenden Lichtes an der Lichtaustrittsfläche des Beobachtungsgerätes
für die Signalverwertung ausblendbar ist.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung der Erfindung bietet sich der Vorteil,
daß die Signal-Empfangs- und Signaldetektoreinrichtungen und auch der opto-elektronische
Verschluß in Kombination oder -falls gefordert- als separate Zusatzgeräte entwickelt
und ausgestaltet werden, die lediglich mit einer an das Beobachtungsgerät angepaßten
Halterung oder Befestigungsmaßnahme leicht und handlich anbringbar sind. Hierdurch
ist es möglich, die Zusatzgeräte in gleichbleibender Ausgestaltung in großer Stückzahl
zu fertigen, wobei die Anpassung an das jeweilige Beobachtungsgerät durch eine Befestigungseinrichtung
erfolgt, welche in sich selbst oder aber mit verhältnismäßig geringem Aufwand an
unterschiedlich dimensionierte Ausführungen der Beobachtungsgeräte montierbar sind.
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In vorteilhafter Weise sieht die Erfindung deshalb vor, daß die Signalempfangs-
und Signaldetektoreinrichtungen an einer am Beabacbtungsgerät anschraubbaren oder
auf das Beobachtungsgerät aufsteckbaren Schelle bzw. Federklammer oder einem Schließband
aus elastischem Material derart befestigt sind, daß das Sensorelement oder ein Umlenkspiegel
resp. ein Lichtleiter, z. B. ein Umlenkprisma, in die Lichtaustrittsfläche des Beobachtungsgerätes
linear ragt, wodurch ein Teil des einfallenden Lichtes der Sensoreinrichtung zugeführt
und der Signalinhalt verarbeitet werden kann.
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Es ist auch vorgesehen, daß die aufsetzbaren Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen
mit Umlenkspiegeln versehen sind, mit welchen der ausgeblendete Lichtanteil an der
Lichtaustrittsfläche abgreifbar und zum Sensorelement hin ablenkbar ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Anzeigeeinrichtungen
zu sammen mit den Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen an der Schelle
bzw. Federklammer befestigt. Es ist jedoch auch vorgesehen, daß die Anzeigeeinrichtungen
in das Gehäuse der Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen integriert sind.
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Die
Entsprec}lelld einer besonderen Ausgestaltung
ist auch vorgesehen, daß eler opto-elektzsonische Verschluß in einem auch die Signalempfangs
und Si gnaldetektoreinrichtungen und vorzugsweise die Anzeigeeinrichtungen aufnehmenden
Aufsteckrahmen gehaltert ist, der mit dem Beobachtungsgerät lösbar verbunden ist.
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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen
und der Zeichnung. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Winkelspiegels
mit einer Schelle bzw. Federklemme zum Befestigen der Signalempfangs-und Signaldetektoreinrichtungen
am Winkelspiegel; Fig. 2 einen Längsschnitt durch den unteren Teil des Winkelspiegels,
bei dem die mit Umlenkspiegeln versehenen Signalempfangs-und Signaldetektoreinrichtungen
am Gehäuse angeschraubt sind; Fig. 3 einen Längsschnitt durch den unteren Teil des
Winkelspiegels mit einem in die Lichtaustrittsfläche ragenden Sensorelement; Fig.
4 eine weitere Ausführungsform mit einem Umlenkspiegel; Fig. 5 eine Vorderansicht
einesAufdteckrahmens, welchem sowohl die Signalempfangs- und Detektoreinrichtungen
als auch die Anzeigeeinrichtungen und ein opto-elektronischer Verschluß am unteren
Teil des Winkelspiegels anbringbar sind.
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In den
In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
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In Fig. 1 ist schenlatisch ein Winkelspiegel dargestellt, wie er bei
Panzerfahrzeugen Verwendung findet. Die Erfindung ist jedoch nicht nur für Winkelspiegel,
sondern auch bei Periskopen, Entfernungsmessern, Zieloptiken und anderen Beobachtungsgeräten
verwendbar, mit denen Lichtsignale aus dem freien Raum aufgenommen bzw. in den freien
Raum abgegeben werden sollen.
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Der in Fig. 1 schematisch und teilweise geschnitten dargestellte Winkelspiegel
besteht aus einem Gehäuse 11, in dem zwei Umlenkspiegel 12 und 12' angeordnet sind.
Der über ein Schutzglas 110 eintretende Licht strahl wird an den Umlenkspiegeln
12 und 12' in Richtung auf die Lichtaustrittsfläche 14 umgelenkt. Der Verlauf des
Lichtstrahls ist mit den den Lichtweg kennzeichnenden Pfeilen 13 und 13' angedeutet.
Durch die beiden Umlenkspiegel erfährt der durch das Schutzglas 110 eintretende
Lichtstrahl eine Umlenkung um zweimal 90°, so daß der Lichtstrahl an der Lichtaustrittsfläche
14 parallel verschoben zum einfallenden Lichtstrahl aus dem Winkelspiegel austritt.
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Am Gehäuse 11 des Winkelspiegels ist ein Druckrand 11' angeordnet,
so daß der von unten durch eine Öffnung in der Panzerplatte eingescholiene Winkelspiegel
mit einer nicht dargestellten Andrückfeder an die Panzeri)latte angedrückt und an
dieser festgehalten werden kann. Die Signalempfangs-und Signaldetektoreinrichtungen
15 mit dem diesen zugeordneten Sensorelement 16 sind an einer Federklammer 17 befestigt,
die auf das Gehäuse 11 des Winkelspiegels aufgesteckt und gegebenenfalls auch an
diesem angeschraubt werden kann. Dabei ragt das Sensorelement 16 nach unten in die
Lichtaustrittsfläche 14.
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Über einen Anschlußstecker 18 und eine Verbindungsleitung 19 sind
die Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen 15 an elektronische Ver -arbeitungsarbeitungsstufen
angeschlossen.
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Aus dern in Fig. 1 angedeuteten Verlauf des Lichtlveges ini Winkelspiegel
erkennt man, daß ein Teil des am oheren Rand des Schutzglases einfallenden i,ictitstrahls
nach entsprechender Umlenkung auf das Sensorelelnent 16 fällt, daß dieser Teil des
Lichtstrahls ausgeblendet und über die Signalenipfangs-und Signaldetektoreinrichtungen
verarbeitet wird.
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Die Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtungen sind als miniaturisierte
elektronische Stufen aufgebaut, so daß sie nur einen sehr kleinen Raum in Anspruch
nehmen und an dem Winkelspiegel nicht störend in Erscheinung treten. Über die Verbindungsleitung
19 sind diese Stufen mit einer vorzugsweise zentral angeordneten Verteiler- und
Auswerteeinrichtung verbunden, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.
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u. a.
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Diese Ausgestaltung der Erfindung eignet sich/besonders für die temporäre
Installation, z. B. während Manövern und dergl., wobei die Signalempfangs-und Detektoreinrichtungen
dem jeweiligen Übungszweck, z. B. der Laserlicht-Schußsimulation, dem Üben mit Laser-Kommunikationsgeräten
und dergl.
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angepaßt sind.
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In Fig. 2 ist die untere Partie eines Winkelspiegels gemäß Fig. 1
dargestellt, wobei man erkennt, daß der Lichtweg 13' zur freien Verfügung für die
Außenbeobachtung steht und nur ein kleiner Anteil des einfallenden Lichtes entsprechend
dem Lichtweg 13' ' 'dem Sensorelement 16 zugeführt wird. Bei dieser Ausgestaltung
ist die Signalempfangs- und Signaldetektoreinrichtung zusammen mit dem Sensorelement
16' auf einer Schaltplatine 10 angeordnet, die in einem Gehäuse untergebracht sind,
welches mit Hilfe einer Schraube 12 an dem Winkelspiegel befestigt ist. Der über
das Sensorelement auszuwertende Lichtstrahl 13''' wird über Beispiegel oder ein
in Fig. 2 angedeutetes Prisma 21 dem Sensorelement zugeführt. Dabei greift lediglich
der untere Teil des Prismas 21 über die Lichtaustrittsfläche 14 des Winkelspiegels.
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spiegels. Vor der Eintrittsfläche des Prismas 21 kann ein optiss ll(s
Filter 26 angeordnet sein, um den Rauschpegel auf dem einfa11<-.iden Lichtstrahl
zu verringern und die für die Signalauswertung erwartete Lichtwellenlänge durchzulassen.
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JnFig. 3 ist e ne weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
wobei die elektrische Empfangs- und Detektoreinrichtung einschließlich der zugehörigen
Verstärker als Baugruppe zusammen mit dem Scnsorelement 24 und der Steckverbindung
27, einem Gehäuse 25 fest vergossen sind. Dieses Gehäuse 25 wird entweder mit Hilfe
von Steck-oder Klemmverbindungen bzw. mit einer Schraubverbindung am Winkelspiegel
derart befestigt, daß der Sensor über den oberen Rand in die Lichtaustrittsfläche
14 hineinragt. Die Steckverbindung 27 und das Verbindungskabel 28 verbinden diese
Einheit mit der zentralen Signalverarbeitungseinrichtung.
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In der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform befindet sich das element,
z. B. eine Fotodiode 29, unterhalb der Signalempfangs- und Detektorschaltung 30,
wobei ein Spiegel oder ein Prisma 21 den aus dem oberen Teil der Lichtaustrittsfläche
austretenden Lichtstrahl zum Sensorelement 29 hin ablenkt. Eine Einheit ist in einem
Gehäuse 32 untergebracht und mit dem Gehäuse 11 des Winkelspiegels mittels einer
Lasche 33 verschraubt.
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Bei der-in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist die Signalempfangs-und
Detektoreinrichtung einem Aufsteckrahmen 34 angeordnet, auf dem gleichzeitig ein
opto - elektronischer Verschluß 35 und Anzeigeeinrichtungen 36 bzw. 36' gehaltert
sind. Das Sensorelement ragt über einen fingerförmigen Ansatz 29' in den Bereich
der Lichtaustrittsfläche des Winkelspiegels, wobei zwischen diesem fingerförmigen
Ansatz und der Lichtaustrittsfläche der opto-elektronische Verschluß angeordnet
ist. Dieser opto-elektronische Verschluß besteht vorzugsweise aus einem PLZT-Kristall,
welcher zwischen zwei Polarisationsfiltern angeordnet ist.
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Das
Durch das Einfügen eines opto-elektronischen
Verschlusses kennen auch Lichtsignale mit einer Energiedichte empfangen werden,
die geeignet wären, das menschliche Auge zu schädigen oder vorübergehend zu blenden.
Ein Lichtsignal mit einer entsprechend hohen Energiedichte wirkt über eine zentrale
Steuereinheit, daß der opto-elektronische Verschluß bei hoher Intensität des einfallenden
Lichtstrahls geschlossen wird und sich nach Ende der Einwirkung der hohen Lichtintensität
oder durch einprogrammierten Zeitablauf wieder öffnet. Die Verschlußges chwindigkeiten
liegen dabei wesentlich über den Reaktionsgeschwindigkeiten des menschlichen Auges,
so daß das Ansprechen des opto-elektronischen Verschlusses von diesem bei sehr kurzen
gesteuerten Verschlußzeiten nicht wahrgenommen wird. Aus diesem Grund kann z. B.
eine der Anzeigeeinrichtungen 36 bzw. 36' dem opto-elektronischen Verschluß zugeordnet
sein und Beobachtern anzeigen, daß ein Lichtsignal mit hoher Energiedichte empfangen
wurde und den opto-elektronischen Verschluß ganz oder vorübergehend auslöste. Über
eine solche dem opto-elektronischen Verschluß zugeordnete Anzeigeeinrichtung wird
der Beobachter über die Lichteinwirkung mit hoher Energiedichte informiert. Die
Inform ation ist zur weiteren Analyse und Bewertung nach Inhalt und Herkunft der
Signale für eine nachgeordnete Einrichtung datenve rarbeitungsgerecht verfügbar.
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Patentansprüche
L e e r s e i t e