DE2841622A1 - Optical target detection system - has laser rangefinder with own observation and picture transmission unit - Google Patents

Optical target detection system - has laser rangefinder with own observation and picture transmission unit

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DE2841622A1 DE19782841622 DE2841622A DE2841622A1 DE 2841622 A1 DE2841622 A1 DE 2841622A1 DE 19782841622 DE19782841622 DE 19782841622 DE 2841622 A DE2841622 A DE 2841622A DE 2841622 A1 DE2841622 A1 DE 2841622A1
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Abstract

The optical target-detection system is for an adjustable firearm equipped for rough aiming, particularly on a military vehicle. A laser rangefinder comprises an optical emitter and optoelectronic receiver. The rangefinder is an independent unit adjustably mounted on the firearm to allow small angular variations in the azimuth and elevation axes. Rough aiming of the rangefinder at the target is by mechanical coupling between unit and firearm. The rangefinder has its own observation and picture-transmission unit and its precision aiming, using the target shown on the transmission unit, is effected by the adjusting mechanism between itself and the firearm.

Description

System zur optischen Objekterfassung, mit einem Laser-System for optical object detection, with a laser

entSernungsmesser Die Erfindung betrifft ein System zur optischen Objekt erfassung für mit einer Einrichtung zur Grobeinweisung ausgebildete einstellbare Waffen, insbesondere für militärische Fahrzeuge, mit einem aus optischem Sender und optoelektronischem Empfänger bestehenden Laserentf ernungsmesser.Range finder The invention relates to a system for optical Object detection for adjustable trained with a device for rough instruction Weapons, in particular for military vehicles, with an optical transmitter and optoelectronic receiver existing laser rangefinder.

Bei militärischen Fahrzeugen insbesondere älterer Bauart besteht häufig der Wunsch einer Nachrüstung mit einem Laserentfernungsmeßgerät . Die dabei in Frage kommenden Fahrzeuge sind im allgemeinen zur Beobachtung des Gefechtsfeldes mit einem optischen Visier ausgestattet.In the case of military vehicles, in particular of an older type, there is often a problem the desire to retrofit with a laser range finder. The one in question Coming vehicles are generally used to observe the battlefield with a optical visor.

Dieses Visier ist mit der Waffe des Fahrzeuges verbunden und dient auch zur Nachführung der Waffe auf das Ziel.This visor is connected to the vehicle's weapon and is used also for tracking the weapon to the target.

Dabei müssenzicht nur die Zieleinrichtungen des Visiers mit der Waffe, sondern auch mit dem taserentfernungsmesser mit hoher Genauigkeit übereinstimmen. Diese For derungen)assen sich rein mechanisch nur schwer erfüllen.Not only do the aiming devices of the sight with the weapon but also match with the laser rangefinder with high accuracy. This For changes) could only be met with difficulty from a purely mechanical point of view.

Bei einer mechanischen Integration des Laserentfernungsmessers in das optische Visier läßt sich zwar die geforderte Übereinstimmung der Zielrichtungen zwischen Entfernungsmesser und Visier erreichen, jedoch bringt dies bei einer gewünschten Nachrüstung erhebliche Schwierigkeiten mit sich, da der mechanische und optische Aufbau des Visiers wesentlich beeinflußt werden.With a mechanical integration of the laser rangefinder in the optical sight can indeed meet the required correspondence of the target directions Reach between rangefinder and visor, however, this brings about a desired Retrofitting with considerable difficulties, as the mechanical and optical Structure of the visor can be significantly influenced.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der eine einfache, problemlose Nachrüstung von Laserentfernungsmessern bei hoher Systemgenauigkeit ermöglicht.The invention is therefore based on the object of showing a way the simple, problem-free retrofitting of laser rangefinders at high System accuracy enables.

Bei einem System zur optischen Objekterfassung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Entfernungsmesser als selbständiges Gerät derart verstellbar an der Waffe befestigt ist, daß mittels einer zwischen Entfernungsmesser und Waffe angeordneter Stelleinrichtung kleine Winkelbeträge in der Azimut-und der Elevationsachse einstellbar sind, daß die Grobeinweisung des Entfernungsmesser auf das Objekt über eine mechanische Kopplung zwischen der Waffe und der Einrichtung zur Grobeinweisung durchführbar ist, daß der Entfernungsmesser mit einer eigenen Beobachtungs- und einer Bildübertragungseinrichtung ausgebildet ist und daß die genaue Zieleinweisung (Feineinweisung) des Entfernungsmessers aufgrund der Objektanzeige der Bildübertragungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung zwischen Entfernungsmesser und Waffe vornehmbar ist.In a system for optical object detection of the type mentioned at the beginning Art this problem is solved in that the rangefinder as an independent Device is adjustable so attached to the weapon that by means of an between Range finder and weapon arranged setting device small angular amounts in the azimuth and elevation axes are adjustable that the rough instruction of the Rangefinder to the object via a mechanical coupling between the weapon and the device for rough instruction is feasible that the range finder formed with its own observation and image transmission device and that the exact target instruction (fine instruction) of the rangefinder is due the object display of the image transmission device by means of the actuating device between Rangefinder and weapon can be carried out.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Laserentfernungsmesser als autonomes Gerät an der Waffe, z.B.The invention is based on the idea of a laser range finder as an autonomous device on the weapon, e.g.

an deren Führungselementen, zu befestigen und eine ein- fache Nachführung des Entfernungsmessers auf ein Objekt oder Ziel, d.h. eine Grobeinweisung, über die Einrichtung zur Grobeinweisung der Waffe vorzunehmen. Zur Feineinweisung des autonomen Laserentfernungsmessers ist dieser mit einer eigenen Beobachtungs- Bildübertragungseinrichtung zur gesonderten Beobachtung versehen. Zwischen dem Laserentfernungsmesser und der Waffe befindet sich die Stelleinrichtung zur Korrektur kleiner Winkelbeträge in Azimut und Elevation. Es kann somit nach erfolgter Grobeinweisung von Waffe und Laserentfernungsmesser durch dessen Visier eine Feineinweisung des EntSernungsmessers auf das Objekt, unabhängig von der Stellung der Waffe , mit Hilfe der Stell- und Bildübertragungs einrichtung vorgenommen werden. Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen System mit einer Bildübertragungseinrichtung ergibt sich außerdem die Möglichkeit, den nach Entfernungsmessung und Berechnung ermittelten Vorhalt der Waffe visuell über die Bildübertragungseinrichtung zu kontrollieren. Die zugehörige Winkelablage der Bildübertragungseinrichtung zur Waffe läßt sich mit elektrooptischen Hilfsmitteln meßtechnisch relativ leicht erfassen, z.B. durch Winkelteilungen auf dem das Objekt abbildenden Gerät der Bildübertragungseinrichtung.to their guide elements, to be attached and a single times Tracking of the range finder to an object or target, i.e. a rough instruction, to be carried out via the facility for rough instruction of the weapon. For detailed instruction of the autonomous laser rangefinder, it is equipped with its own observation Image transmission device provided for separate observation. Between the laser rangefinder and the weapon is the adjusting device for correcting small angular amounts in azimuth and elevation. It can therefore after a rough instruction of the weapon and Laser rangefinder through its visor a fine instruction of the rangefinder on the object, regardless of the position of the weapon, with the help of the positioning and Image transmission facility can be made. Through the formation of the invention System with an image transmission device also gives the possibility of the lead of the weapon determined after distance measurement and calculation visually to control via the image transmission device. The associated angle shelf the image transmission device to the weapon can be operated with electro-optical aids relatively easy to measure, e.g. by means of angular divisions on the object imaging device of the image transmission device.

Da sich der Laserentfernungsmesser mit Hilfe der Stell-und Bildübertragungseinrichtung in gewissen Grenzen unabhängig von der Waffe einstellen läßt, besteht keine Notwendigkeit einer starren Verbindung zwischen Waffe und Entfernungsmesser. Dadurch lassen sich durch Zwischenschaltung von Dämpfungsmenten hohe Schock- und Schütz telbeanspruchungen weitgehend abschwächen.Since the laser range finder with the help of the positioning and image transmission device Can be adjusted within certain limits independently of the weapon, there is no need a rigid connection between the weapon and the rangefinder. This allows high shock and contactor stresses due to the interposition of damping elements largely weaken.

Schließlich ergibt sich bei einem erfindungsgemäßen System der Vorteil, daß auf diese Weise eine einfache Nachrüstung eines Laserentfernungsmessers ohne Beeinflussung des optischen Visiers der Waffe und bei hoher Systemgenauigkeit erreicht wird.Finally, in a system according to the invention, there is the advantage that that in this way a simple retrofitting of a laser rangefinder without Influence of the optical sight of the weapon and achieved with high system accuracy will.

Zweckmäßigerweise ist bei einem erfindungsgemäßen Systern die Einrichtung zur Grobeinweisung von dem optischen Visier der Waffe gebildet.The device is expedient in a system according to the invention formed by the optical sight of the weapon for rough instruction.

Bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems für militärische Fahrzeuge,z.B. für Panzer, ist es vorteilhaft, wenn der Entfernungsmesser auf dem Schutzschild einer Rohrwaffe befestigt ist.When using a system according to the invention for military Vehicles, e.g. for tanks, it is advantageous if the rangefinder is on the Protective shield of a barrel weapon is attached.

Die für das erfindungsgemäße System vorgesehene BildUbertragungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise aus optisch abbildenden Faseroptiken bestehen.The image transmission device provided for the system according to the invention can advantageously consist of optical imaging fiber optics.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems besteht die Bildübertragungseinrichtung aus einer Fernsehkamera und einem Bildschirm zur Objektanzeige. Mit Hilfe der Fernsehkamera, z.B. einer Restbildverstärker-Kamera, ist eine unmittelbare Betrachtung des Laserstrahles im Gelände möglich . Weiterhin besteht dadurch die vorteilhafte Möglichkeit, außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereiches zu arbeiten.In a particularly preferred embodiment of an inventive System, the image transmission device consists of a television camera and a Object display screen. With the help of the television camera, e.g. a residual image intensifier camera, a direct observation of the laser beam in the field is possible. Farther there is thus the advantageous possibility outside of the visible wavelength range to work.

Hiermit ist es möglich, den für das Auge unsichtbaren Strahl des Lasersenders mit einer Wellenlänge von z.B.This makes it possible to use the beam of the laser transmitter that is invisible to the eye with a wavelength of e.g.

; = 1,06 µm beim Austreibt auf das Ziel über den Bildschirm zu beobachten. Dies ist besonders bei getarnten Zielen vorteilhaft, da hiermit eine optisch-visuelle Zielechoselektion vorgenommen werden kann. Bei der Ge- ländebeobachtung kann eine Empfindlichkeitssteigerung für den IR-Bereich erreicht werden, wenn man die Fernsehkamera mit geeigneten Filtereinrichtungen versieht. ; = 1.06 µm to be observed on the screen when driving towards the target. This is particularly advantageous for camouflaged targets, as it provides an optical-visual Target echo selection can be made. At the land observation an increase in sensitivity for the IR range can be achieved if one provides the television camera with suitable filter devices.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den Merkmalen der übrigen Unteransprüche.Further advantageous configurations of a system according to the invention result from the features of the other subclaims.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher beschrieben.An advantageous embodiment of a system according to the invention is described in more detail below with reference to drawings.

Fig. 1 zeigt ein militärisches Fahrzeug in Form eines Panzers mit einem Laserentfernungsmesser, in Fig. 2 ist der Gesamtaufbau des Laserentfernungsmessers schematisch in der Art einesBlockschaltbildes dargestellt.Fig. 1 shows a military vehicle in the form of a tank with a laser range finder, in Fig. 2 is the overall structure of the laser range finder shown schematically in the manner of a block diagram.

In Fig. 1 ist der Laserentfernungsmesser 1 auf dem Schutzschild 2 der Rohrwaffe des Pnzers befestigt.In FIG. 1, the laser range finder 1 is on the protective shield 2 attached to the gun of the puncher.

Zwischen diesem Schutzschild und der Montagefläche 3 des Laserentfernungsmessers befindet sich eine Stelleinrichtung 4 zur Verstellung kleiner Winkelbeträge in der Azimut- und Elevationsachse, Die Stelleinrichtung kann dabei eine einfache Kipp- und Schwenkeinrichtung sein. Die Steuerung der Bewegungen für die Stelleinrichtung vom Inneren des Fahrzeuges aus kann hydraulisch, elektromotorisch oder im einfachsten Fall mit Hilfe einer biegsamen Welle und einesSbersetzungsgetriebes erfolgen.Between this protective shield and the mounting surface 3 of the laser rangefinder there is an adjusting device 4 for adjusting small angular amounts in the Azimuth and elevation axes, the adjusting device can be a simple tilting and swivel device. The control of the movements for the actuating device from inside the vehicle it can be done hydraulically, with an electric motor or in the simplest form Case with the help of a flexible shaft and a reduction gear.

Nach Fig. 2 besteht der Laserentfernungsmesser aus einem optischen Sender ,eineoptoelektronischen Empfänger 8 und einer elektronischen Auswertung 9 mit ei- nem Zähler. Über ein Strahlteilerprisma 13 ist innerhalb des Gehäuses 14 des Laserentfernungsmessers eine Fernsehkamera 5 in die Empfangsoptik 6 eingekoppelt. Damit bilden der Laserentfernungsmesser mit Auswertung 9 und Fernsehkamera 5 eine Baueinheit. Wird eine bis in den nahen IR-Bereich empfindliche Fernsehkamera verwendet oderwie bei dem dargestellten Ausführngsbeispiel - in den Strahlengang ein optischer Bildwandler 11 geschaltet, so läßt sich der Laserstrahl beim Auftreffen auf das Ziel über den Bildschirm beobachten. Hierbei ist es möglich, auf optisch-visuellem Weg Falschechos zu erkennen und auszuschalten. Der Bildschirm ist mit einem Fadenkreuz 15 versehen, welches mit einem Fadenkreuz 17 des Laserempfängers übereinstimmt. In einem Bediengerät 10 sind alle Elemente für die Steuerung und Entfernungsanzeige untergebracht. Das Bediengerät steht einerseits unter Zwischenschaltung eines Vorhaltrechners 16 mit der Auswertung 9 in Verbindung und ist andererseits mechanisch mit der Stelleinrichtung 4 gekoppelt. Eine Ablenkung der optischen Achsen des Laserentfernungsmesseis kann durch zwei gegeneinander drehbare, optische Keilscheiben im Strahlengang des Senders 7 und des Empfängers 8 ohne Verschwenken des gesamten Lasers durchgeführt werden. Derartige Keilscheiben können der Sende- und Empfangsoptik vorgesetzt werden.According to Fig. 2, the laser rangefinder consists of an optical one Transmitter, an optoelectronic receiver 8 and an electronic evaluation 9 with egg- a counter. About a beam splitter prism 13 is within of the housing 14 of the laser rangefinder, a television camera 5 into the receiving optics 6 coupled. This forms the laser rangefinder with evaluation 9 and television camera 5 a structural unit. Becomes a television camera that is sensitive up to the near IR range used or as in the illustrated exemplary embodiment - in the beam path an optical image converter 11 is connected, so the laser beam can be when it hits watch on the target across the screen. Here it is possible to use opto-visual Way to recognize false echoes and to switch them off. The screen is with a crosshair 15 provided, which coincides with a crosshair 17 of the laser receiver. In a control device 10 are all elements for the control and distance display housed. On the one hand, the control unit is connected to a host computer 16 in connection with the evaluation 9 and is on the other hand mechanical with the actuating device 4 coupled. A deflection of the optical axes of the laser distance measurement can by two mutually rotatable, optical wedge disks in the beam path of the transmitter 7 and the receiver 8 can be carried out without pivoting the entire laser. Such wedge disks can be placed in front of the transmitting and receiving optics.

Bei dem erfindungemäßen System ist der Laserentfernungsmesser als selbständiges Gerät auf dem Schutzschild der Rohrwaffe befestigt. Eine Grobeinweisung des Laserentfernungsmessers auf ein Objekt wird über das optische,mit dem Schutzschild der Waffe mechanisch gekoppelte Visier der Waffe vorgenommen. Als optisches Visier kann z.B. ein Zielfernrohr in Form eines Periskops verwendet werden. Zur Feineinweisung des autonomen Entfernungsmessers ist dieser mit einer eigenen Beobachtungsoptik und einer Bildübertragungseinrichtung zurgesonderten Beobachtung versehen. Die zwischen dem Laserentfernungsmesser und seiner Befestigung am Schutzschild der Waffe vorgesehene Stelleinrichtung ermöglicht die Korrektur kleiner Winkelbeträge in Azimut und Elevation. Ein Beobachter innerhalb eines Fahrzeuges kann somit nach erfolgter Grobeinweisung von Rohrwaffe und Laserentfernungsmesser mittels des optischen Visiers durch das Visier des Entfernungsmessers eine Einstellung des Lasers auf das Ziel, unabhängig von der Stellung der Rohrwaffe, mit Hilfe der Stell- und Bildübertragungseinrichtung vornehmen. Außerdem kann hierbei eine optische-visuelle Zielechoselektion durchgeführt werden.In the system according to the invention, the laser rangefinder is as Independent device attached to the protective shield of the barrel weapon. A rough briefing the laser rangefinder on an object is via the optical, with the protective shield the weapon mechanically coupled visor made of the weapon. As an optical visor For example, a telescopic sight in the form of a periscope can be used. For detailed instruction the autonomous rangefinder is this with its own observation optics and an image transmission device for separate observation Mistake. The between the laser rangefinder and its attachment to the protective shield of the Adjusting device provided for the weapon enables the correction of small angular amounts in azimuth and elevation. An observer inside a vehicle can thus follow Rough instruction of the barrel weapon and laser rangefinder by means of the optical Visor through the sight of the rangefinder a setting of the laser the target, regardless of the position of the gun, with the help of the positioning and image transmission device make. In addition, an optical-visual target echo selection can be carried out here will.

11.Patentansprüche 2 Figuren11. Patent claims 2 figures

Claims (11)

Patentansrüche 1. System zur optischen Objekterfassung für mit einer Einrichtung zur Grobeinweisung ausgebildete einstellbare Waffen, insbesondere für militärische Fahrzeuge,-mit einem aus optischen Sender und optoelektronischem Empfänger bestehenden Laserentiernungsmesser , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Entiernungsmesser (1) als selbständiges Gerät derart verstellbar an der Waffe befestigt ist, daß mittels einer zwischen Entfernungsmesser und Waffe angeordneten Stelleinrichtung (4) kleine Winkelbeträge in der Azimut- und der Elevationsachse einstellbar sind, daß die Grobeinweisung des Entfernungsmessers (1) auf das Objekt über eine mechanische Kopplung zwischen der Waffe und der Einrichtung zur Grobeinweisung durchführbar ist, daß der Entfernungsmesser mit einer eigenen Beobachtungs- und einer Bildübertragungseinrichtung (5, 12) ausgebildet ist und daß die genaue Zieleinweisung (Feineinweisung) des Entfernungsmessers aufgrund der Objektanzeige der Bildübertragungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung (4) zwischen Entfernungsmesser und Waffe vornehmbar ist.Claims 1. System for optical object detection for with a Device for rough instruction trained adjustable weapons, especially for military vehicles, with an optical transmitter and an optoelectronic receiver existing laser rangefinder, which is not shown that the Entiernungsmesser (1) as an independent device so adjustable on the Weapon is attached that is arranged by means of a range finder and weapon Adjusting device (4) small angular amounts in the azimuth and elevation axes are adjustable that the rough instruction of the range finder (1) on the object via a mechanical coupling between the weapon and the device for rough instruction is feasible that the rangefinder with its own observation and an image transmission device (5, 12) is formed and that the exact target instruction (Fine instruction) of the range finder based on the object display of the image transmission device by means of the adjusting device (4) between rangefinder and weapon is. 2. System nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Grobeinweisung von dem optischen Visier der Waffe gebildet ist.2. System according to claim 1, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the device for rough instruction is formed by the optical sight of the weapon is. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Entfernungsmesser (1) auf dem Schutzschild (2) einer Rohrwaffe befestigt ist.3. System according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the range finder (1) on the protective shield (2) of a barrel weapon is attached. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bildübertragungseinrichtung aus optisch abbildenden Faseroptiken besteht.4. System according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the image transmission device consists of optically imaging Fiber optics is made. 5. System nach einem der Anspruche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die BildUbertragungseinrichtung aus einer Fernsehkamera (5) und einem Bildschirm (12) zur Objektanzeige besteht.5. System according to one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k e It is noted that the image transmission device consists of a television camera (5) and a screen (12) for object display. 6. System nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Fernsehkamera (5) innerhalb des Entfernungsmessers (1) angeordnet ist und mit diesem eine Baueinheit bildet.6. System according to claim 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the television camera (5) is arranged within the range finder (1) is and forms a structural unit with this. 7. System nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Fernsehkamera (5) in den Strahlengang der vom Objekt reflektierten Empfangsstrahlung eingekoppelt St.7. System according to claim 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the television camera (5) is reflected in the beam path of the object Received radiation coupled in St. 8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bildschirm (12) mit einem mit dem Fadenkreuz (17) des Laserempfängers übereinstimmenden Fadenkreuz (15) versehen ist.8. System according to one of claims 5 to 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the screen (12) with a crosshair (17) of the laser receiver matching crosshairs (15) is provided. 9. System nach einem der Anspruche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Strahlengang der vom Objekt reflektierten Empfangs strahlung ein optischer Bildwandler (11) eingekoppelt ist.9. System according to one of claims 5 to 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that in the beam path of the reception reflected from the object radiation an optical image converter (11) is coupled. 10. System nach Anspruch 9, d a d u r c h & elk e n n -z e i c h n.e t , daß die Fernsehkamera (5) oder der optische Bildwandler (11) in der optischen Achse der vom Objekt reflektierten Empfangs strahlung angeordnet sind und der optoelektronische Empfänger (8) über ein Strahlteilerelement (13) in die optische Achse der Empfangsstrahlung eingekoppelt ist.10. System according to claim 9, d a d u r c h & elk e n n -z e i c h n.e t that the television camera (5) or the optical image converter (11) in the optical Axis of the received radiation reflected by the object are arranged and the optoelectronic Receiver (8) via a Beam splitter element (13) in the optical Axis of the received radiation is coupled. 11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z ec h ne t , daß der Entfernungsmesser (1) mit einem die Objektentfernung anzeigenden, außerhalb seines Gehäuses (14) angeordneten Bediengerät (10 ) ausgebildet ist, welches mit der Stelleinrichtung gekoppelt ist. 11. System according to any one of the preceding claims, d a d u r c h it is not possible that the range finder (1) with one the object distance indicating control device (10) arranged outside its housing (14) is, which is coupled to the actuator.
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