DE2746367A1

DE2746367A1 - Vorrichtung zur optischen, vorzugsweise visuellen bestimmung einer bestimmten ebene

Info

Publication number: DE2746367A1
Application number: DE19772746367
Authority: DE
Inventors: Lars A Bergkvist
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-10-15
Filing date: 1977-10-14
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2746367C2; NO146580B; NO146580C; JPS5386199A; ES463533A1; US4166699A; FI773047A; CA1110059A; DK148639B; JPS6026961B2; FR2368017B1; DK148639C; FI67268B; NO773511L; SU1179944A3; SE400644B; DK456977A; GB1575640A; FI67268C; FR2368017A1

Description

PAT>-|MTANW> LT¹:

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-INC.

Lars A. Bergkvist !^Oktober 1977

Vorrichtung zur optischen, vorzugsweise visuellen Bestimmung einer bestimmten Ebene

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung einer bestimmten Ebene auf eine optische, vorzugsweise visuelle Art und Weise. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist überwiegend für stationäre Anwendungsfälle bestimmt. Wenn die Vorrichtung optisch, vorzugsweise visuell betrachtet wird, erhält man Informationen darüber, ob man sich in der von der Vorrichtung bestimmten Ebene befindet oder nicht. Ebenfalls erhält man Informationen darüber, wie man sich in Bezug zu der Vorrichtung zu bewegen hat, um in dieser bestimmten Ebene zu bleiben.

Eine an sich bekannte Einrichtung zur visuellen Bestimmung einer bestimmten Ebene bei der Navigation wird von Leucht-

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D-707 SCHWÄBISCH CMOND GEMEINSAME KONTEN: D-β MÜNCHEN 70 Telefon: (07171) 56 90 Deutsche Bank München 70/37 369 (BLZ 700 70010) Telefon: (019) 7719 H SCHROETER Telegramme: Schroepat Schwäbisch Gmünd 02/00 535 (BLZ 413 700 (6) K.LEHMANN Telegramme: Schroepat Bodugasse 49 Telex: 724t 16t pagd d Postscheckkonto München 1679 41-tO4 Lipowskystraie 10 Telex: 5 212 241 pawe d

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feuern gebildet. Eine bekannte Vorrichtung zur visuellen Bestimmung einer Ebene, die einen Winkel zur horizontalen Ebene einschließt, wird von einem aus Schirmeinheiten bestehenden Planoskop gebildet. Leuchtfeuer und ähnliche Anordnungen sind Jedoch so ausgelegt, daß man beim Betrachten der Anordnung nicht entscheiden kann, wie man sich in Bezug zu der Anordnung zu bewegen hat, um sich in einer Ebene zu befinden, die von der Anordnung bestimmt bzw. begrenzt wird. In den meisten Fällen strahlt ein Leuchtfeuer verschieden farbiges Licht in verschiedenen Sektoren aus, und bildet somit eine Führung dahingehend, wie man sich zu bewegen hat, um in den gewünschten Lichtsektor zu gelangen. In diesem Sektor wird jedoch keine Information über die Position auf der vertikalen Ebene gegebenen, die mit der Symmetrielinie des entsprechenden Sektors übereinstimmt. Bei der Navigation wird deshalb häufig die Grenzfläche zwischen zwei Sektoren zur Bestimmung der Position verwendet. Diese Grenzfläche jedoch bildet meist nicht die sicherste Route zu einem Leuchtfeuer.

Aus Schirmen bestehende Planoskope sind derart ausgelegt, daß man eine Anzahl von dunklen Bändern mit einem Winkelzusammenhang in liegender Form sieht, wenn man das Planoskop in der von .diesem begrenzten Ebene betrachtet. Wenn man das Planoskop in einer von dieser Ebene abweichenden Ebene betrachtet, sieht man dunkle Bänder mit dem gleichen Winkelzusammenhang wie zuvor, jedoch laufen zwei Bänder, ohne aufeinanderzutreffen, aufeinander zu und liegen relativ zueinander versetzt. Die Ablesung eines derartigen Planoskopes erfolgt nach der Maßgabe, ob die beiden Bänder unter Bildung einer V-Form genau aufeinandertreffen oder relativ zueinander versetzt liegen. Es ist sehr schwierig, eine kleine Verschiebung aus der Lage zu erkennen, in der sich die Bänder genau treffen. Dies hat zur Folge, daß die bei einem derartigen, an sich bekannten Planoskop erzielbare Genauigkeit nicht im-

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mer zufriedenstellend ist.

Die Erfindung schafft eine Vorrichtung, bei der ein Ablesemuster gebildet wird, das derart ausgebildet und ausgelegt ist, daß das Auge bei Änderungen im Muster selbst bei einer sehr großen Entfernung von der Vorrichtung schnell anspricht. Das Planoskop besitzt ferner den Nachteil, daß es nicht über eine große Entfernung eingesetzt werden kann, was beispielsweise beim Straßenbau usw. erforderlich ist, bei dem man eine große Fahrbahnfläche in ebenem Zustand erstellen will, da die Anzahl von dunklen Bändern bei großen Entfernungen abnehmen und gleichzeitig in ihrer größten Abmessung zunehmen, was zur Folge hat, daß bei einer bestimmten Entfernung die gesamte Fläche des Pianoskops von den Bändern bedeckt ist, so daß man meist die Vorstellung gewinnt, daß eine gleichmäßige Färbung vorhanden ist.

Die Erfindung zielt darauf ab, die zuvor genannten Schwierigkeiten zu überwinden.

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur optischen, vorzugsweise visuellen Bestimmung einer bestimmten Ebene, die so ausgelegt ist, daß man beim Betrachten der Vorrichtung eine Information entweder darüber erhält, auf welcher Seite der Ebene man sich selbst oder ein Objekt sich befindet, oder ob man selbst oder das Objekt in dieser Ebene ist, und die Vorrichtung umfaßt zwei Schirmeinheiten.

Erfindungsgemäß zeichnet sich eine derartige Vorrichtung dadurch aus, daß ein erster vorderseitiger Schirm einen Winkel mit einem rückseitigen Schirm hinter dem ersten vorderseitigen Schirm bildet, und daß der erste vorderseitige Schirm eine feinere Einteilung als der rückwärtige Schirm aufweist, so daß man Interferenzmuster, sogenannte Moire-Muster, erhalt, wenn Licht durch die Schirmeinheiten fällt.

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Aus der nachstehenden Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung eine optische Bestimmung zusätzlich zu einer rein visuellen Bestimmung mit sichtbarem Licht, Infrarotlicht, Laser usw. gestattet, wobei die Abtastung bzw. Ablesung mit einer entsprechend für den Anwendungszweck ausgelegten lichtempfindlichen Einrichtung ausgeführt wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung nach der Erfindung mit Blickrichtung von oben,

Figur 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 1,

Figuren 3a bis 3c sind verschiedene Interferenzmuster, die man bei der Vorrichtung erhält,

Figur 4 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung mit einer Lichtquelle, die hinter der Vorrichtung angebracht ist,

Figur 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer elektronischen Abtast- bzw. Ableseeinrichtung für die Interferenzerscheinung,

Figur 6 ist eine Rollbahn für Flugzeuge in Richtung des Endanfluges,

Figur 7 ist eine Seitenansicht der Rollbahn, an der Anflugleuchtfeuer vorgesehen sind, und

Figur 8 zeigt eine Anwendung der Vorrichtung als Hilfseinrichtung zur Navigation für die Schiffahrt.

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Die Bildung von Moire-Mustern ist allgemein in der schwedischen Patentanmeldung No. 7307577-2 beschrieben.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht von oben, und in Figur 2 ist diese in einer Draufsicht dargestellt. Die Vorrichtung weist einen rückseitigen Schirm 1 und einen ersten vorderseitigen Schirm 2 auf, der mit dem rückseitigen Schirm 1 einen Winkel bildet. Die Linien auf dem Schirm, die sogenannten Rasterlinien, werden von transparenten Linien 4 und lichtundurchlässigen Linien 5 gebildet. Die Rasterlinien auf den beiden Schirmen sind relativ zueinander parallel. Ferner ist ein weiterer zweiter vorderseitiger Schirm 3 vorgesehen, der im wesentlichen an der Seite des ersten vorderseitigen Schirmes 2 angeordnet ist und parallel zu dem rückseitigen Schirm 1 verläuft. Auch die Rasterlinien des zweiten vorderseitigen Schirmes 3 sind parallel zu den Rasterlinien der restlichen Schirme 1, 2.

Der erste vorderseitige Schirm 2 ist mit Hilfe eines Gelenkes 6 schwenkbar bzw. gelenkig mit dem rückseitigen Schirm 1 an einem Ende verbunden. Das Gelenk 6 ermöglicht eine Änderung des Winkels y[ zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderseitigen Schirm 2.

Eine bewegliche und arretierbare Stütze bzw. Strebe 7 oder dergleichen ist zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderseitigen Schirm 2 vorgesehen, um einen bestimmten Winkel zwischen diesen Schirmen aufrechtzuerhalten. Der zweite vorderseitige Schirm 3 ist ebenfalls in Richtung auf den rückseitigen Schirm 1 und von diesem weg beweglich, wobei die gewünschte Position von rückseitigem Schirm Λ und zweitem vorderseitigem Schirm mit Hilfe einer beweglichen und arretierbaren Strebe 8 zwischen den zuletzt genannten beiden Schirmeinheiten 1, 3 verstellbar und arretierbar ist.

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Wie zuvor erwähnt, werden die Schirmlinien bzw. die Rasterlinien von lichtundurchlässigen bzw. nicht lichtdurchlässigen Linien 5 gebildet, die durch lichtdurchlässige Zwischenräume 4 getrennt sind. Die lichtundurchlässigen Linien 5 bestehen aus stabförmigen Elementen 9 oder Rohren, die in Abhängigkeit von der Größenabmessung der Vorrichtung aus metallischem Werkstoff oder einem Kunststoff hergestellt sein können. Vorzugsweise werden diese Elemente 9 von stabförmigen Elementen oder Rohren aus Stahl gebildet.

Die stabförmigen Elemente oder Rohre 9 sind nur in einem parallelepipedformigem Rahmen 10a-10c angebracht, der sich um jede Schirmeinheit 1, 2, 3 erstreckt und der vorzugsweise aus Stahl hergestellt ist. Um die Position der Vorrichtung auf stabile Art und Weise, insbesondere bei groß bemessenen Schirmeinheiten auch unter Berücksichtigung von Witterungsund Windbedingungen sicherzustellen, erstrecken sich entsprechende Stützen bzw. Streben von den Rahmen und sind beispielsweise im Boden verankert.

Der Abstand zwischen den stabförmigen Elementen 9 des rückseitigen Schirmes 1 im Verhältnis zu dem Abstand zwischen den stabförmigen Elementen 9 der vorderseitigen Schirmeinheiten 2, 3 beträgt 9:6 bis 9:8, vorzugsweise 9:7»5· Die Dicke der stabförmigen Elemente 9 im Verhältnis zu dem Abstand zwischen denselben an den vorderseitigen Schirmeinheiten 2, 3 beläuft eich auf 2O:7»5 bis 1O:7»5» vorzugsweise auf 15:7,5.

Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung beläuft sich die Dicke oder der Durchmesser der stabförmigen oder rohrförmigen Elemente 9 bei allen Schirmeinheiten 1, 2, 3 auf 15 mm und der Abstand zwischen den stabförmigen oder rohrförmigen Elementen 9 in dem rückseitigen Schirm beträgt 9 mm und jener bei den vorderseitigen Schirmeinheiten 2, 3 beträgt 7*5 mm· Bei einer derartigen Ausführungsform kann

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der rückseitige Schirm 1 eine Länge von ungefähr 10 m und eine Höhe von ungefähr 2 m besitzen. Wie die vorstehenden Ausführungen zeigen, weisen bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung alle stabförmigen oder rohrförmigen Elemente 9 dieselbe Dicke oder denselben Durchmesser auf.

In den Figuren 3a bis 3c sind drei Arten von Interferenzmustern gezeigt, die man dann erhält, wenn Licht durch eine schirmförmig ausgebildete Vorrichtung gemäß der Erfindung fällt.

Wenn der rückseitige Schirm 1 einen Winkel^ mit dem ersten vorderseitigen Schirm 2 bildet, und der rückseitige Schirm 1 parallel zu dem zweiten vorderseitigen Schirm 3 verläuft, erhält man ein Interferenzmuster, das eine Anzahl von breiten dunklen Bändern 11, 12 parallel zu den Rasterlinien umfaßt, wenn die Vorrichtung aus einer Richtung in der gesamten Normalebene betrachtet wird, die durch die Richtung der Rasterlinien 4, 5 und die Normalenrichtung der Schirmflächen unter der Annahme bestimmt wird, daß die vorderseitigen Schirmeinheiten 2, 3 dem Betrachter näher als der rückseitige Schirm 1 liegen (Figur 3a).

Die Interferenzlinien 11, 12 sind somit parallel zueinander und verlaufen parallel zu den Rasterlinien sowohl bezüglich des ersten vorderseitigen Schirmes 2 als auch des zweiten vorderseitigen Schirmes 3·

Wenn dieselbe Schirmanordnung aus einer Richtung unterhalb der Normalebenen betrachtet wird, ergibt sich das in Figur 3b gezeigte Interferenzmuster. Dieses Interferenzmuster umfaßt ebenfalls eine Anzahl von breiten Bändern 13» 12, bei dem die breiten Bänder 13 von dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderseitigen Schirm 2 gebildet werden, der einen derartigen Winkel mit dem zuletzt genannten Schirmrahmen 10b

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bildet, daß die Bänder 13 von den Bändern 12 aus gesehen nach oben abgewinkelt sind, die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem zweiten vorderseitigen Schirm 2 gebildet werden, und die Bänder 12 verlaufen parallel zu dem Schirmrahmen 10c des zweiten vorderseitigen Schirmes 3· Dieser Effekt wird dadurch erzielt, daß der rückseitige Schirm 1 und der erste vorderseitige Schirm 2 relativ zueinander einen Winkel aC einschließen und daß der rückseitige Schirm 1 und der zweite vorderseitige Schirm 3 parallel sind.

Wenn man dieselbe Schirmanordnung aus einer Richtung oberhalb der Normalebene betrachtet, ergibt sich auf entsprechende Art und Weise ein Interferenzmuster, bei dem die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderseitigen Schirm 2 gebildeten breiten Bänder 1A- von den breiten Bändern 12 nach unten abgewinkelt sind, die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem zweiten vorderseitigen Schirm 2 gebildet werden, und die Bänder 12 verlaufen parallel zu dem Schirmrahmen 10c des zweiten vorderseitigen Schirmes 3·

Da der zweite vorderseitige Schirm 3 parallel zu dem rückseitigen Schirm 1 ausgerichtet ist, bilden sich immer breite Bänder 12, die parallel zu dem Schirmrahmen 10c des zweiten vorderseitigen Schirmes 3 verlaufen und die als Referenzbänder 12 bezüglich des Winkels dienen, der von dem restlichen Interferenzmuster 11, 13, Ή zu dem Schirmrahmen 10b des ersten vorderseitigen Schirmes 2 gebildet wird. Eine derartige Beziehung ist von Vorteil, da das menschliche Auge für diskontinuierliche Winkeländerungen einer Linie sehr empfindlich ist. Der von den breiten Bändern 11, 13, 14 zu den Referenzbändern 12 gebildete Winkel bildet ein direktes Maß, wie weit oberhalb oder unterhalb der Normalebene der Punkt liegt, von dem man die Schirmeinheit aus betrachtet. Je weiter oberhalb und unterhalb der Betrachtungspunkt von der Normalebene liegt, desto großer wird der Winkel zwischen

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den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Bezugsbändern 12. Durch entsprechendes Verändern des Winkels cC zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderseitigen Schirm 2 kann man den Winkel der abgewinkelten Bänder 13, 14 zu den Bezugsbändern 12 vergrößern oder verkleinern, wenn man die Schirmeinheit aus einem bestimmten Betrachtungspunkt oberhalb oder unterhalb der Normalebene betrachtet. Ein größerer Winkel zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderseitigen Schirm 2 hat zur Folge, daß der Winkel zwischen den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Bezugsbändern 12 größer wird. Durch entsprechende Einstellung des Winkels^ kann die Empfindlichkeit auf Änderungen des Interferenzmusters bei einer bestimmten Bewegung des Betrachtungspunktes abgestimmt werden. In Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet der Vorrichtung kann sich der WinkeloC beträchtlich ändern, für eine Anwendung im Freien mit hoher Präzision jedoch ergibt sich ein bevorzugter Winkelbereich für«C von 5° bis 25°.

Die Einstellung bzw. Adjustierung des Abstandes von dem zweiten vorderseitigen Schirm 2 zu dem rückseitigen Schirm erfolgt so, daß die breiten Referenzbänder 12 im wesentlichen gleich breit wie die abgewinkelten Bänder 13, 14 sind.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung liefert einem Betrachter beim Betrachten der Vorrichtung Informationen entweder darüber, auf welcher Seite der Ebene, d.h. oberhalb oder unterhalb derselben, die von der Vorrichtung bestimmt wird, d.h. die Normalebene, sich der Betrachter befindet, oder ob sich der Betrachter in der Normalebene selbst befindet.

In Figur 4 ist eine Vorrichtung nach der Erfindung gezeigt, bei der eine Scheibe 20 aus lichtdurchlässigem Material, beispielsweise aus Opalacrylharz, in Blickrichtung von dem Betrachtungspunkt hinter dem rückseitigen Schirm 1 liegt. Diese

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Scheibe 20 besitzt wenigstens den gleichen Flächenbereich wie der rückseitige Schirm 1. Ferner ist eine Abschirmung bzw. Abdeckung 21 vorgesehen, in der eine Anzahl von Lichtquellen (nicht gezeigt) untergebracht sind, um eine gleichmäßige Beleuchtung der Scheibe 20 zu erzielen. Aufgrund der gleichmäßigen Beleuchtung bzw. Ausleuchtung der Scheibe kann die Vorrichtung auch in der Dunkelheit Verwendung finden.

Wenn die Vorrichtung zum visuellen Betrachten bestimmt ist, emittieren die vorgesehenen Lichtquellen sichtbares Licht.

Die Vorrichtung kann Jedoch optisch betrachtet bzw. abgefühlt werden, indem man eine lichtempfindliche Einrichtung, wie zum Beispiel eine Kamera, zum Umsetzen eines Bildes in elektrische Signale vorsieht, die das Licht von den Lichtquellen hinter den Schirmeinheiten empfängt, nachdem das Licht die Schirmeinheiten passiert hat. Nachdem das empfangene Bild in elektrische Signale umgesetzt worden ist, kann eine Einrichtung das empfangene Referenzmuster ermitteln und eine Information darüber liefern, ob das Objekt, an dem die lichtempfindliche Einrichtung angebracht ist, oberhalb oder unterhalb der Normal ebene oder in der Normalebene liegt. Bei einer derartigen Ausführungsform emittieren die Lichtquellen vorzugsweise Infrarotlicht, so daß die lichtempfindliche Einrichtung nicht von Tageslicht oder allgemeiner künstlicher Beleuchtung gestört wird.

In Figur 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung gezeigt, bei der hinter dem rückseitigen Schirm 1 eine lichtempfindliche Einrichtung 23 der zuvor beschriebenen Art vorgesehen ist, die das Interferenzmuster empfängt, wenn Licht von einem in einem Abstand zu der Vorrichtung angeordneten Objekt durch die Schirmeinheiten von ihrer rückwärtigen Seite geht und zu der lichtempfindlichen Einrichtung 23t d.h. in Richtung des Pfeiles 24 gelangt. Die licht-

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empfindliche Einrichtung 23 ist so ausgelegt, daß sie das empfangene Bild in elektrische Signale umwandelt, die zu einem Detektor 25 geliefert werden, der die Signale überprüft. Dieser Detektor analysiert ebenfalls die Position des Objektes in Bezug zu der Normalebene unter Berücksichtigung des gebildeten Interferenzmusters. Mit der Einrichtung 23 bzw. 25 ist ebenfalls eine Übertragungseinrichtung 26 verbunden, die das sich daraus resultierende Ergebnis drahtlos und/oder mit Hilfe einer Informationsübertragungseinrichtung zu einer zentralen Verarbeitungseinheit übermittelt. Die lichtempfindliche Einrichtung 23, die unter Bezugnahme auf Figur 5 beschrieben worden ist, kann so ausgelegt sein, daß sie für sichtbares Licht, Infrarotlicht oder Laserlicht empfindlich ist, was von dem Anwendungszweck und den Betriebsbedingungen der Vorrichtung abhängig ist.

In den Figuren 6 und 7 ist ein Anwendungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung gezeigt. Figur 6 zeigt eine Rollbahn 30 für ein Flugzeug, gesehen in Richtung des Endanfluges. An der Seite der Rollbahn 30 sind bei allen groesen Flughafen Leuchtfeuer 31 vorgesehen, die zwei Sektorfeuer, ein rotes Sektorfeuer 32 und ein weißes Sektorfeuer 33 emittieren. Das rote Sektorfeuer 32 liegt in einem Winkelbereich von 0° bis 3,5° zu der horizontalen Ebene und das weiße Sektorfeuer in einem Winkelbereich von 3»5° bis 7,0°. Die Leuchtfeuer 31 sind in Längsrichtung der Rollbahn 30 symmetrisch um den idealen Aufsetzpunkt für ein Flugzeug angeordnet. Die weißen Sektorfeuer 33 bedeuten in einem Abstand den gewünschten Anflugwinkel zu der Bodenfläche und die roten Sektorfeuer 32 bedeuten ungünstige Anflugwinkel. Der Anflugwinkel ist jedoch jeder Flugzeugart eigen. Bei großen Flugzeugen, wie zum Beispiel Düsenflugzeugen, zum Personentransport ist es in Anbetracht der Länge der Rollbahn gefährlich, daß das Flugzeug zu nahe an den entferntest liegenden Leuchtfeuern 31 in Anflugrichtung landet. Die Piloten

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sind demzufolge gezwungen, sich in dem Grenzbereich zwischen dem roten Sektorfeuer 32 und dem weißen Sektorfeuer 33 des nächstliegenden Leuchtfeuerpaares zu bewegen, da es für die Piloten unmöglich ist, zu entscheiden, wo sich das Flugzeug in dem weißen Sektorfeuer 33 aufhält. Dies ist jedoch deshalb unbefriedigend, da sich das Flugzeug dem gefährlichen roten Sektorfeuer 32 nähert.

Wenn eine Vorrichtung nach der Erfindung, die insgesamt mit 4-0 bezeichnet ist, auf jeder Seite der Rollbahn an dem Aufsetzpunkt und unter einem Winkel ß von 86,5° zur Horizontalebene angeordnet ist, bestimmt die Vorrichtung eine Normalebene mit einer Neigung von 3»5° zu der Horizontalebene, die von dem Aufsetzpunkt verläuft, und die von dem Piloten verfolgt werden kann. Da bei einer Abweichung von der idealen Höhe des Flugzeuges, d.h. eine Abweichung von der Normalebene dazu führt, daß der Pilot Interferenzmuster sieht, die auf die zuvor beschriebene Art und Weise abgewinkelt sind, kann der Pilot direkt entscheiden, auf welche Weise das Flugzeug korrigiert werden muß, damit es in der Normalebene ist. Wie bei den zuvor beschriebenen Vorrichtungen ist das Interferenzmuster nach oben abgewinkelt, wenn das Flugzeug zu tief fliegt und das Interferenzmuster ist nach unten abgewinkelt, wenn das Flugzeug zu hoch fliegt. Die Korrekturrichtungen können so auf der Grundlage des gleichen Grundprinzips wie bei ähnlichen Instrumenten eines Flugzeuges abgelesen werden.

Der Winkel ß zwischen der Vorrichtung und der Horizontalebene läßt sich mit Hilfe einer Einrichtung (nicht gezeigt) derart verstellen, daß der WinkelcL und somit die Normalebene die idealen Anflugebenen bei den verschiedenen Flugzeugtypen bestimmen. Wenn das Flugzeug sich in einer idealen Anflugebene befindet, erhält man das in Figur 6 gezeigte Interferenzmuster. Durch entsprechende Einstellung des Winkels x_ zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und den ersten vorder-

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seitigen Schirm 2 kann man eine entsprechend geeignete Genauigkeit einstellen, die sich durch das Verhältnis von Höhenabweichungen von der Normalebene zu dem Abstand von dem Aufsetzpunkt ausdrücken läßt. Die vorliegende Erfindung gestattet die Erzielung einer hohen Genauigkeit. Beim Anflug ist der Winkel ^ vorzugsweise derart gewählt, daß der Pilot einen Winkel zwischen den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Referenzbändern 12 klar und genau sieht, wenn sich das Verhältnis zwischen der Höhenabweichung des Flugzeuges von der Normalebene zu dem Abstand von dem Aufsetzpunkt auf 1:1000 beläuft.

Bei dieser speziellen Anwendung ist es von Vorteil, eine Einrichtung zum Ausleuchten bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie zuvor erwähnt, vorzusehen oder die Vorrichtung mit einer Lichtquelle am Flugzeug zu beleuchten. Vorzugsweise kann auch eine Einrichtung zur elektronischen Ermittlung des gebildeten Interferenzmusters vorgesehen sein.

Auf entsprechende Art und Weise können auch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung bei der Navigation für die Schiffahrt eingesetzt werden. In Figur 8 ist eine schematisch gezeigte Vorrichtung 40 dargestellt, die zur Navigation für die Schiffahrt bestimmt ist. Hierbei sind die langen Seiten des rückseitigen Schirmes 1 vertikal ausgerichtet. In Figur 8 ist die Vorrichtung auf einem Betonfundament 41 an einer Küste erstellt. Mit 41 ist das Wasser bezeichnet. Auf entsprechende, wie bei den vorhergehenden Beispielen, erwähnte Art und Weise können Schiffer die Vorrichtung betrachten und erhalten eine Information darüber, wie sie ihr Schiff bewegen müssen, um in der Normalebene zu sein. Die abgewinkelten Bänder 13, 14 sind hier bezüglich der Referenzbänder 12 derart abgewinkelt, daß die Korrekturrichtung dieselbe wie die Richtung ist, in der die abgewinkelten Bänder 13*

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14 bezüglich der Referenzbänder geneigt sind, d.h. die Vorrichtung arbeitet auf dieselbe Art und Weise wie zuvor beschrieben. Die Normalebene stimmt vorzugsweise mit der idealen Fahrtrichtung überein.

Zur Beleuchtung der Vorrichtung kann eine Scheibe 20 mit zugeordneten Lichtquellen, wie zuvor beschrieben, hinter dem rückseitigen Schirm 1 angebracht sein. Wenn die Vorrichtung an einer Stelle erstellt wird, für die die elektrische Kabelverlegung sehr teuer- ist, können die Lichtquellen von Gasleuchten gebildet werden, die von einer Solarröhre auf dieselbe Art und Weise wie bei an sich bekannten Leuchtfeuern gesteuert werden. Die Vorrichtung nach der Erfindung kann selbstverständlich auch Einrichtungen zur elektronischen Ermittlung des Interferenzmusters sowie mit Lichtquellen versehen sein, die Infrarotlicht emittieren, was zuvor in Verbindung mit der Anwendung der Vorrichtung beim Anflug eines Flugzeuges erläutert worden ist.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel für die Vorrichtung nach der Erfindung ist die Anwendung als ein Planoskop im Strassenbau beispielsweise. Bei dieser Anwendungsform ist die Vorrichtung so angeordnet, daß die Normalenrichtung für den rückseitigen Schirm 1 beispielsweise parallel zu der gewünschten Fahrbahn in einer Höhe oberhalb der Fahrbahn ist, in der die Führer der Maschinen zur Erstellung der Fahrbahn sind, und ferner ist die Vorrichtung derart angeordnet, daß die Normalebene im wesentlichen in der Horizontalebene liegt. Um zusätzlich das Bild des Interferenzmusters für das Auge zu vergrößern, können zwei Einheiten oberhalb oder seitlich voneinander angeordnet werden. Jede Einheit umfaßt einen rückseitigen Schirm 1, einen ersten vorderseitigen Schirm 2 und einen zweiten vorderseitigen Schirm 3· Die Einheiten sind so angeordnet, daß jeder einer Einheit zugeordnete Schirm 1, 2, 3 in derselben Ebene wie der entsprechende der zweiten Einheit zugeordnete

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Schirm 1, 2, 3 liegt. Die Vorrichtung ist so wie in Figur 1 gezeigt ausgelegt und umfaßt Jeweils zwei Schirmeinheiten 1, 2, 3, die übereinanderliegend angeordnet sind, wodurch sich die gesamte Beträchtungsfläche verdoppeln läßt. Bei dieser Ausführungsform besitzen die beiden rückseitigen Schirme 1 und die beiden zweiten vorderseitigen Schirme 3 dieselbe Einteilung wie der zuvor beschriebene rückseitige Schirm 1 und der zweite vorderseitige Schirm, während beispielsweise der untere erste vorderseitige Schirm eine Einteilung aufweist, die dichter als Jene der rückseitigen Schirmeinheiten ist, und der obere erste vorderseitige Schirm eine Einteilung aufweist, die auf entsprechende Art und Weise weniger dicht als die Einteilung der rückseitigen Schirmeinheiten ist. Auch für diese Vorrichtung können selbstverständlich Einrichtungen zum Beleuchten, zur elektronischen Bildermittlung usw., wie zuvor erwähnt, vorgesehen sein.

Der vorstehenden Beschreibung läßt sich entnehmen, daß die Vorrichtung nach der Erfindung viele Vorteile bietet, da man entscheiden kann, wie man sich selbst oder ein Objekt zu bewegen hat, um in einer von der Vorrichtung bestimmten Ebene zu sein. Die hierbei erzielbare Präzision und Genauigkeit sind äußeret hoch.

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Claims

pat: .,tan „alt;
HELMUTSCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PMVS. DIPL.-ING.

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13. Oktober 1977

Patentansprüche

(ν

Vorrichtung zur optischen, vorzugsweise visuellen Ermittlung einer bestimmten Ebene, die beim Betrachten eine Information entweder darüber liefert, auf welcher Seite der Ebene man sich selbst oder ein Objekt sich befindet, oder ob man selbst oder das Objekt in der Ebene ist, und die zwei oder mehrere Schirmeinheiten umfaßt, dadurch gekennze ichnet, daß wenigstens ein Satz von Schirmeinheiten vorgesehen ist, der einen ersten vorderseitigen Schirm (2) umfaßt, der einen Winkel mit einem rückwärtigen Schirm (1) von dem ersten vorderseitigen Schirm (2) nach hinten bildet, daß der erste vorderseitige Schirm (2) eine von der Einteilung des rückseitigen Schirmes (1) unterschiedliche Einteilung aufweist, und daß sich beim Passieren von Licht durch die Schirme (1, 2) Interferenzmueter, sogenannte Moire-Muster, bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterlinien auf den Schirmen (1» 2, 3) relativ zueinander parallel sind.

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n-7O7 SCHWÄBISCH GMÜND GEMEINSAME KONTEN: D-e MÜNCHEN

Telefon: (07171) 56 90 Deuifciw Bank Miindien 70/37 369 (BLZ 700 700 10) Telefon: (0 89) 77 19

H S(IIROETER Telegramme: Schroep« Sdiwabistii Gmünd 02/00 535 (BLZ 613 70016) K.LEHMANN Telegramme: Sthroepat

IWKkvnasw 49 Telex: 724g 16t pagd d PoiliJieJikonto Mündien 167941-104 Lipowikystra&e IO Telex: 5 212 24t pawe d

INSPECTED

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter vorderseitiger Schirm (3) vor dem rückseitigen Schirm (1) vorgesehen ist, der im wesentlichen an der Seite des ersten vorderseitigen Schirmes (2) liegt, daß der zweite vorderseitige Schirm (3) parallel zu dem rückseitigen Schirm (1) ausgerichtet ist, und daß die Rasterlinien des zweiten vorderseitigen Schirmes (3) parallel zu den Rasterlinien der anderen beiden Schirme (1, 2) sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorderseitige Schirm (2) und der rückseitige Schirm (1) an einem Ende gelenkig miteinander derart verbunden sind, daß der Winkel zwischen den beiden Schirmen (1, 2) veränderbar ist.

5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4·, dadurch gekennz eichn et, daß der zweite vorderseitige Schirm (3) in Richtung auf den rückseitigen Schirm (1) und von diesem weg beweglich ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterlinien von parallelen stabförmigen oder rohrförmigen Elementen (9) gebildet sind, und daß zwischen den stabförmigen oder rohrförmigen Elementen (9) Zwischenräume sind.

7· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (20) aus lichtdurchlässigem und mattem Material, beispielsweise aus Opalacrylharz, hinter dem rückseitigen Schirm (1) angeordnet ist, daß die Scheibe (20) wenigstens die gleiche Fläche wie der rückseitige Schirm (1) besitzt und daß hinter der Scheibe (20) Lichtquellen angebracht sind, die die Scheibe (20) zum Einsatz der Vorrichtung bei Dunkelheit gleichmäßig beleuchten. 809816/0909

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen sichtbares Licht emittieren.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquellen Infrarotlicht emittieren.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem rückseitigen Schirm (1) eine lichtempfindliche Einrichtung (23) vorgesehen ist, die das Interferenzmuster empfängt und abtastet, wenn Licht von einem Gegenstand durch die Schirme (1, 2, 3) von ihrer Stirnseite einfällt und zu der lichtempfindlichen Einrichtung (23) gelangt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Einrichtung (23) auf sichtbares Licht anspricht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Einrichtung auf Infrarotlicht anspricht.

13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Einrichtung auf Laserlicht anspricht.

14. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den stabförmigen Elementen (9) des rückseitigen Schirmes (1) in einem Verhältnis zu dem Abstand zwischen den stabförmigen Elementen (9) der vorderseitigen Schirme (2, 3) steht, das innerhalb eines Bereiches von 9:6 bis 9:8 liegt und vorzugsweise 9:7»5 beträgt, und daß die Dicke der stabförmigen oder rohrförmigen

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Elemente (9) in einem Verhältnis zu dem Abstand zwischen den stabförmigen Elementen an den vorderseitigen Schirmen (2, 3) steht, das innerhalb eines Bereiches von 20:7,5 bis 10:7,5 liegt und vorzugsweise 15:7,5 beträgt.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch g e k e η η

zeichnet, daß die stabförmigen oder rohrförmigen Elemente (9) aller Schirme (1, 2, 3) gleich dick bemessen sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen oder rohrförmigen Elemente (9) in einem parallelepipedförmigen Rahmen (10a, 10b, 10c) angebracht sind, der $ede Schirmeinheit begrenzt.

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