DE2929125C1 - Visiervorrichtung zum Verfolgen eines beweglichen Zieles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Visiervorrichtung für ein bewegliches Ziel.

Es ist eine Visiervorrichtung für ein bewegliches Ziel bekannt, zu der ein Sockel gehört, auf dem ein Halter mit Hilfe zweier Antriebsmotoren um zwei senkrecht aufeinanderstehende Achsen gedreht werden kann. Auf dem Halter ist ein Visier­ empfänger, beispielsweise eine Fernsehkamera, montiert, dessen Ausgang einerseits zu einem Fernsehempfänger und andererseits zu einem Regelsystem führt, das die Drehung der beiden Halter­ antriebsmotoren steuert. Eine derartige Vorrichtung umfaßt weiterhin im allgemeinen manuelle Einstellvorrichtungen für die Motoren, damit das Zielobjekt auf dem Fernsehbildschirm sichtbar gemacht werden kann. Sobald das Bild des Zielobjekts auf dem Bildschirm erscheint, übernimmt das Visierregelsystem die Steuerung, so daß die Visiervorrichtung automatisch dem Zielobjekt nachgeführt wird. Eine derartige Vorrichtung kann darüber hinaus einen auf den Halter befestigten Laser umfassen, der auf dem Zielobjekt einen hellen Punkt hervorrufen kann, auf den ein Angriffsmittel wie beispielsweise eine Selbstlenkrakete gerichtet werden kann.

Die oben angegebene Vorrichtung weist einen Nachteil auf. Mit ihr kann nämlich lediglich ein Leuchtpunkt auf dem Zielobjekt anvisiert und erreicht werden, wobei der Leuchtpunkt nicht unbedingt in einem für das anvisierte Ziel kritischen Bereich liegt.

Mit der Erfindung soll dieser Nachteil behoben und eine Visiervorrichtung geschaffen werden, mit der auf dem Zielobjekt ein verwundbarer Punkt gewählt werden kann, der anvisiert wird.

Gegenstand der Erfindung ist eine Visiervorrichtung für ein bewegliches Ziel, zu der gehören

• - ein Sockel,
• - ein Halter, der im Verhältnis zum Sockel drehbar um eine erste und eine zweite Achse, die senkrecht aufeinander stehen, montiert ist,
• - ein erster und ein zweiter Motor, die den Halter um die erste bzw. zweite Achse drehen können,
• - ein erster Visierempfänger, der auf dem Halter für den Empfang von sich entlang einer dritten mit dem Halter in Verbindung stehenden Achse ausbreitendem Licht angeordnet ist,
• - ein an den Ausgang des ersten Visierempfängers ange­ schlossenes Sichtgerät zur Abbildung des Zielobjekts auf einem Bildschirm, wenn sich dieses Zielobjekt in der Richtung der dritten Achse befindet,
• - Steuermittel, mit denen der erste und zweite Motor so betätigt werden kann, daß das Bild des Zielobjekts auf dem Bildschirm sichtbar wird, wobei der erste Visierempfänger dann ein erstes elektrisches Signal abgeben kann, das den Abstand des Bildes von einem auf dem Bildschirm angeordneten festen Bezugspunkt repräsentiert, der seinerseits für die dritte Achse steht,
• - ein erstes Regelsystem, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Visierempfängers für den Empfang des Signals ver­ bunden ist und dessen Ausgang zum Eingang des ersten und zweiten Motors führt, um diese so zu steuern, daß der ge­ nannte Abstand zwischen Bild und Bezugspunkt verringert wird,
• - und ein Lasersender, der auf dem Halter angeordnet ist und einen Laserstrahl entlang der dritten Achse in Richtung auf das Zielobjekt aussenden soll, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung darüber hinaus umfaßt,
• - Mittel zur Auslösung eines Laserimpulses, wenn das Zielobjekt auf dem Bildschirm sichtbar ist, so daß unter der Einwirkung der Energie dieses Impulses ein erster Punkt auf dem Zielobjekt erwärmt wird und Infrarotstrahlung aussendet,
• - einen zweiten Visierempfänger, der auf dem Halter für den Empfang der Infrarotstrahlung befestigt ist und ein zweites elektrisches Signal abgeben kann, das die Lage des Empfangspunkts der Infrarotstrahlung in bezug auf einen festen Bezugspunkt in der Empfangsfläche repräsentiert, wobei der feste Bezugspunkt die dritte Achse repräsentiert,
• - einen Schalter mit einer ersten Klemme, die mit dem Eingang des ersten Regelsystems in Verbindung steht und in einer ersten Stellung des Schalters an einer zweiten Klemme angeschlossen ist, die ihrerseits am Ausgang des ersten Visierempfängers angeschlossen ist, wobei die erste Klemme in einer zweiten Stellung des Schalters an einer dritten Klemme angeschlossen ist, die zum Ausgang des zweiten Visierempfängers führt, so daß das zweite Signal dem ersten Regelsystem zugeführt wird, das dann den ersten und zweiten Motor so steuert, daß der genannte erste Punkt an den festen Bezugspunkt angenähert wird, um den ersten Bereich des Zielobjekts verfolgen zu können,
• - Steuermittel für den Schalter, die an den Ausgang des zweiten Visierempfängers angeschlossen sind und den Schalter in der ersten Stellung halten, solange das zweite Signal nicht abgegeben wurde, und den Schalter in der zweiten Stellung halten, sobald das zweite Signal abgegeben wurde,
• - ein auf dem Bildschirm bewegliches Fadenkreuz,
• - manuell bedienbare Mittel zur Verschiebung des Faden­ kreuzes auf dem Bildschirm, so daß auf dem Bild des Ziel­ objekts nach Abgabe des zweiten Signals ein zweiter Punkt auf dem Zielobjekt bestimmt werden kann,
• - ein auf die Verschiebung des beweglichen Fadenkreuzes ansprechendes Organ, das an seinem Ausgang ein drittes Signal liefern kann, das für die Stellung des Fadenkreuzes in bezug auf den Festpunkt repräsentativ ist,
• - und einen in Reihe zwischen dem zweiten Visierempfänger und der dritten Klemme des Schalters liegenden Summierkreis, der einen ersten mit den Ausgang des zweiten Visierempfängers und einen zweiten mit dem Ausgang des genannten Organs verbundenen Eingang aufweist, während der Ausgang dieses Summierkreises mit der dritten Klemme des Schalters verbunden ist, wobei dieser Summierkreis nach Verschiebung des beweglichen Fadenkreuzes das erste Regelsystem mit einen vierten sich aus der Summe des zweiten Signals und des dritten Signals ergebenden Signal beauf­ schlagen kann, wobei dieses erste Regelsystem dann die Drehung des ersten und zweiten Motors so steuert, daß der zweite Punkt auf dem Zielobjekt verfolgt wird.

Besondere Ausführungsformen des Gegenstands der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Visierturm, der zu einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gehört.

Fig. 2 zeigt eine Blockschaltung der elektrischen Schaltkreise der den in Fig. 1 dargestellten Visierdrehturm umfassenden Vorrichtung.

Ein in Fig. 1 gezeigter auf einen Hubschrauber 2 gerichteter Visierdrehturm 1 besteht im wesentlichen aus einem Sockel 3 und einem Halter 4. Dieser Halter 4 ist über eine Kardanaufhängung drehbar am Sockel 3 befestigt und kann mit Hilfe zweier elek­ trischer Motoren, die in Fig. 1 nicht sichtbar im Sockel 3 untergebracht sind, um eine senkrechte Achse 5 und um eine horizontale Achse 6 geschwenkt werden.

Am Halter 4 ist eine Lasersendevorrichtung angebracht, zu der ein CO₂-Lasergenerator 7 gehört, der einen Laserstrahl 8 mit der Wellenlänge 10,6 Mikron abgeben kann, sowie ein Reflektor 9, der den Laserstrahl 8 auf einen anderen Reflektor 10 umlenken kann, der seinerseits den empfangenen Laserstrahl nacheinander auf einen konvexen Spiegel 11 und auf einen konkaven Spiegel 12 reflektiert, so daß sich ein Ausgangslaserstrahl 13 entlang einer mit dem Halter 4 verbundenen Achse 14 ergibt. Ferner sind bekannte mit dem Lasergenerator 7 verbundene Mittel 28 zur Auslösung eines Laserimpulses vorgesehen.

Bei dem Reflektor 9 handelt es sich um einen Spiegel, der vorzugsweise in bezug auf den Halter 4 um zwei rechtwinklig aufeinanderstehende Achsen drehbar montiert ist, wobei die Dreh­ bewegungen von zwei Elektromotoren wie beispielsweise dem Motor 15 gesteuert werden. Bei dem Reflektor 10 handelt es sich um einen Spiegel mit veränderlicher Reflexionsfläche. Gemäß einer bekannten Ausführungsform dieser Spiegelart umfaßt der Reflektor 10 n Einzelspiegel, die jeweils mit n elektromechanischen Wandlern wie beispielsweise piezo­ elektrischen Zellen in Verbindung stehen, die auf einem am Halter 4 befestigten Sockel angebracht sind.

Die Spiegel 11 und 12 bilden ein Cassegrain-Teleskop. Der Spiegel 12 mit der Achse 14 besitzt eine axiale Öffnung 16, durch die der vom Spiegel 10 zurückgeworfene Laserstrahl zum Spiegel 11 gelangen kann. Der ebenfalls auf die Achse 14 zentrierte Spiegel 11 ist an einer Halterung 17 befestigt, die in bezug auf den Spiegel 12 entlang der Achse 14 mit hier nicht dargestellten Mitteln verschoben werden kann.

Auf der Halterung 17 ist außerdem ein Spiegel 18 be­ festigt, dessen Reflexionsfläche in bezug auf die Halterung 17 nach außen gerichtet ist, so daß das sich entlang der Achse 14 ausbreitende Licht rechtwinklig abgelenkt wird. Das vom Spiegel 18 reflektierte Licht wird rechtwinklig über einen Um­ kehrspiegel 19 zu einem Trennspiegel 20 zurückgeworfen, der vorzugsweise in bezug auf den Kalter 4 um zwei rechtwinklig auf­ einanderstehende Achsen drehbar angeordnet ist, wobei die Dreh­ bewegungen von zwei in der Figur nicht sichtbaren Elektromotoren gesteuert werden. Ein Teil des vom Trennspiegel 20 empfangenen Lichts, der dem sichtbaren Teil des Spektrums angehört, wird durch ein aus zwei Linsen 21 und 22 bestehendes afokales System auf die Empfangsfläche eines Lichtempfängers 23 zurückgeworfen, bei dem es sich um eine Fernsehkamera handeln kann. Ein anderer Teil des vom Spiegel 20 empfangenen Lichts, der eine Wellenlänge von 10,6 Mikron aufweist, durchquert den Spiegel 20 und wird auf der Empfangsfläche eines Infrarotempfängers 24 nach Durch­ laufen eines aus zwei Linsen 25 und 26 und einer Blende 27 be­ stehenden Konzentrationssystems aufgefangen. Der auf Infrarot­ strahlung einer Wellenlänge von 10,6 Mikron ansprechende Empfänger 24 kann aus einer entsprechend gekühlten Kadmium-Quecksilber-Tel­ luridzelle bestehen. Der Ausgang des Empfänger 24 steht elektrisch mit dem Eingang eines elektrischen Verarbeitungssystems 29 in Verbindung, und der Ausgang des Systems 29 führt zu den Elektroden der piezoelektrischen Zellen des Spiegels 10 mit verformbarer Reflexionsfläche.

Zwischen dem Spiegel 19 und dem Spiegel 20 liegt ein Trenn­ spiegel 30, der das Infrarotlicht, dessen Wellenlänge im hier gewählten Beispiel zwischen 3 und 5 Mikron liegt, um 90° ablenkt. Der außerhalb des Bereichs zwischen 3 und 5 Mikron liegende Anteil des Lichts wird vom am Halter 4 befestigten Trennspiegel 30 ohne Ablenkung durchgelassen. Das vom Spiegel 30 reflektierte Licht wird von einem Infrarot-Visierempfänger 31 über ein aus zwei Linsen 32 und 33 bestehendes optisches Konzentrationssystem empfangen. Der Visierempfänger 31 kann aus vier gekühlten Kadmium- Quecksilber-Telluridzellen bestehen.

Fig. 2 zeigt schematisch die elektrischen Schaltkreise der Vorrichtung, zu der der in Fig. 1 dargestellte Visierdreh­ turm 1 gehört. Soweit in diesen beiden Fig. gleiche Teile auf­ tauchen, werden diese mit denselben Bezugszeichen versehen.

Ein Sichtgerät 34 wie beispielsweise eine Fernseh­ empfangsröhre ist mit dem Ausgang des Lichtempfängers 23 ver­ bunden. Das Sichtgerät 34 umfaßt einen Bildschirm 35, auf dem in der Mitte ein die Empfangsachse 14 (Fig. 1) repräsentierender fester Bezugspunkt eingezeichnet ist.

Auf dem Bildschirm 35 kann mit bekannten von Hand bedien­ baren Mitteln 38 ein Fadenkreuz 37 verschoben werden. Die Stellung des Fadenkreuzes 37 in bezug auf den festen Bezugspunkt 36 wird durch einen die Verschiebung feststellenden Meßfühler 39 registriert.

Der Ausgang des Empfängers 23 steht, außerdem mit einem Abstandsmeßkreis 40 in Verbindung, dessen Ausgang zu einer Klemme 41 eines Drehschalters 42 mit zwei Stellungen führt. Eine andere Klemme 43 des Drehschalters 42 ist an eine Vorrichtung 44 ange­ schlossen.

Der Drehschalter 42 weist eine dritte Klemme 45 auf, die in einer Arbeitsstellung des Schalters an die Klemme 41 und in der anderen Arbeitsstellung des Schalters an die Klemme 43 an­ geschlossen wird.

Der Ausgang des Infrarotlichtempfängers 31 führt über einen Verstärker 46 zu einem Infrarotabstandsmeßkreis 47, dessen Ausgang mit einem Eingang 48 eines Summierkreises 49 in Verbindung steht. Der zweite Eingang 50 des Summierkreises 49 ist an den Ausgang des die Verschiebung festhaltenden Meßfühlers 39 angeschlossen. Der Ausgang 51 des Summierkreises 49 beaufschlagt eine Klemme 52 eines Drehschalters 53 mit zwei Stellungen. Eine zweite Klemme 54 des Drehschalters 53 steht mit der Klemme 45 des Drehschalters 42 in Verbindung. Außerdem besitzt der Drehschalter 53 eine dritte Klemme, die in einer Arbeitsstellung an die Klemme 52 und in der anderen Arbeits­ stellung dieses Schalters an die Klemme 54 angeschaltet wird.

Die Betätigung des Schalters 53 erfolgt über ein Steuer­ organ 71, dessen Eingang an die gemeinsame Verbindung zwischen dem Verstärker 46 und dem Schaltkreis 47 angeschlossen ist. Ober einen Regelkreis 56 steht die Klemme 45 des Schalters 53 mit zwei Motoren wie beispielsweise 57 in Verbindung, die die Drehung des Halters 4 um die Achsen 5 und 6 bewirken. Die Klemme 55 steht außerdem über einen Unterbrecher­ schalter 58, der mit einem Regelkreis 59 in Reihe geschaltet ist, mit zwei Motoren wie beispielsweise 15 in Verbindung, die den Reflektor 9 um zwei senkrecht zueinander stehende Achsen drehen.

Ferner ist die Klemme 55 über einen mit einem Regelkreis 61 in Reihe geschalteten Unterbrecherschalter 60 mit zwei Motoren wie beispielsweise 62 in Verbindung, die die Drehung des Reflektors 20 bewirken.

Schließlich steht die Klemme 55 über einen mit einem Regelkreis 44 in Reihe geschalteten Unterbrecherschalter 63 mit Motoren wie beispielsweise 65 in Verbindung, die die Blende 27 auf der Empfangsfläche des Lichtempfängers 24 verschieben können.

Das Schalten der Unterbrecherschalter 58 und 60 erfolgt durch ein Organ das durch den Unterbrecherschalter 42 gesteuert wird. Das Schalten des Unterbrecherschalters 63 erfolgt durch ein Steuerorgan 72, dessen Eingang an die gemein­ same Verbindung zwischen dem Verstärker 46 und dem Schaltkreis 47 angeschlossen ist.

Der Ausgang des Lichtempfängers 24 steht über einen Ver­ stärker 66 mit dem Verarbeitungskreis 29 in Verbindung, dessen Ausgang zu den Elektroden von elektromechanischen Wandlern wie beispielsweise piezoelektrischen Zellen 67 und 68 führt, die die Verformung der Reflexionsfläche 69 des Spiegels 10 steuern.

Der Betriebsablauf der oben beschriebenen und in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vorrichtung kann in vier aufein­ anderfolgende Phasen zerlegt werden.

Zu Beginn der ersten Phase sind die Klemmen 43 und 45 des Unterbrecherschalters 42 miteinander verbunden. Da vom Empfänger 31 kein Signal geliefert wird, befindet sich der Unterbrecherschalter 53 in seiner Ruhestellung, die in Fig. 2 dargestellt ist, bei der die Klemmen 54 und 55 untereinander verbunden sind. Außerdem befinden sich auch die Unterbrecher­ schalter 58, 60 und 63 in ihrer in Fig. 2 dargestellten Ruhe­ stellung, dg. sie sind geöffnet, da das Steuerorgan 70 nicht wirksam ist.

Die Vorrichtung 44 gestattet es der Bedienungsperson, die den Kalter 4 in bezug auf den Sockel 3 in Drehung versetzenden Motoren manuell oder über eine automatische Zielerfassungs­ vorrichtung so zu steuern, daß die mit dem Halter verbundene Empfangsachse 14 die Umgebung vertikal und horizontal abtastet.

Das aus dem zu jedem Zeitpunkt im Empfangsfeld der Achse 14 liegenden Raum stammende Licht wird auf dem Empfänger 23 aufge­ fangen, und das Bild dieses Raumausschnitts erscheint auf dem Bildschirm 45 des Sichtgeräts 34. Erscheint auf diesem Bildschirm das Bild eines Zielobjekts wie beispielsweise des Hubschraubers 2, so dreht die Bedienungsperson den Schalter 42, so daß die Klemmen 41 und 45 miteinander verbunden werden. Diese Drehung des Schalters 42 führt über das Organ 70 zum Schließen der Unterbrecherschalter 58 und 60.

Der am Ausgang der Fernsehkamera 23 angeschlossene Ab­ standsmeßkreis liefert an seinem Ausgang ein Signal, das für den Abstand des Bilds des Zielobjekts vom festen Bezugspunkt 36 auf dem Bildschirm repräsentativ ist. Derartige Abstandmeß­ kreise, die nach den Prinzipien der Bereichskorrelation oder des Kontrastunterschieds des Bildes arbeiten, sind bekannt und werden hier nicht im einzelnen beschrieben. Das vom Kreis 40 gelieferte Signal wird am Eingang des Regelsystems 56 empfangen, das die Drehung der Motoren wie beispielsweise 57 des Drehturms so steuert, daß der Abstand zwischen dem Bild des Zielobjekts und dem festen Bezugspunkt 36 auf dem Bildschirm 35 verringert wird. Auf diese Weise wird das Ziel automatisch verfolgt. Die Genauigkeit einer derartigen Zielverfolgung ist jedoch wegen des mechanischen Spiels und der Trägheit des Systems, das den Halter 4 in bezug zum Sockel 3 in Drehung versetzt, ziemlich gering (etwa 1 Milliradiant), aber da der Unterbrecherschalter 58 jetzt geschlossen ist, wird das Ausgangssignal des Kreises 40 ebenfalls auf dem Eingang des Regelsystems 59 empfangen, das die Motoren wie beispielsweise 15 steuert, die den Spiegel 9 so drehen, daß der Abstand zwischen dem Bild des Zielobjekts und dem festen Bezugspunkt 36 verringert wird. Da der Spiegel 9 im Verhältnis zum Halter sehr leicht ist, wird die Genauigkeit der Zielverfolgung verbessert und kann beispielsweise 150 Mikroradianten erreichen.

Nach dem Schließen des Unterbrecherschalters 60 wird das Ausgangssignal des Kreises 40 auch auf dem Eingang des Regel­ systems 61 empfangen, das die Motoren wie beispielsweise 62 so steuert, daß der Spiegel 20 so gedreht wird, daß der Abstand zwischen dem Bild des Zielobjekts und dem festen Bezugspunkt verringert wird, wodurch die Stabilität des auf dem Bildschirm erscheinenden Bilds des Zielobjekts etwas verbessert werden kann.

In einer zweiten Betriebsphase löst die Bedienungsperson mit Hilfe der Vorrichtung 28 einen von Lasergenerator 7 aus­ gesandten Strahlungsimpuls aus. Dieser Impuls kann beispielsweise eine Dauer von einigen Millisekunden aufweisen. Nach Reflexion auf den Spiegeln 9 und 10 wird der Impuls durch das aus den Spiegeln 11 und 12 gebildete Cassegrain-Teleskop auf das Ziel konzentriert. Zur automatischen Konzentration dieses Impulses weist die Vorrichtung darüber hinaus ein hier nicht dargestelltes Regelsystem auf, das eine Information über die Entfernung des Zielobjekts empfängt. Diese Entfernungsinformation wird von einem auf dem Halter 4 angebrachten Entfernungsmesser geliefert. Das Regelsystem steuert die Verschiebung des Halters 17 entlang der Achse 14 so, daß in Abhängigkeit vom Abstand des Zielobjekts die Stellung des Spiegels 11 in bezug auf den Spiegel 10 geregelt wird. Wegen der insgesamt großen Ungenauigkeit des bisher ein­ gesetzten Teils des Zielsystems fällt die Energie des Laserimpulses auf einen Punkt 73 innerhalb eines ziemlich großen Bereichs auf dem Zielobjekt, wobei dieser Punkt im allgemeinen nicht die verwundbarste Stelle des Zielobjekts betrifft. Dieses Zielsystem kann keine sehr große Stabilität des Laseraufschlags in der Zeit sichern. Jedoch reicht die Konzentration der Laser­ energie aus, eine starke Erwärmung dieses Punkts hervorzurufen, der daraufhin Infrarotstrahlung 74 aussendet.

In einer dritten Arbeitsphase der Vorrichtung wird die Infrarotstrahlung 74 nach Reflexion auf den Spiegeln, 18, 19 und 30 auf einem Punkt der Empfangsfläche des Infrarotempfängers 31 aufgefangen. Dieser Empfänger 31 spricht auf einen Teil der vom erwärmten Punkt 73 ausgesandten Strahlung an, im hier be­ schriebenen Beispiel auf den Teil der Strahlung, dessen Wellenlänge zwischen 3 und 5 Mikron liegt. Auf die Beleuchtung dieses Punkts seiner Empfangsfläche hin liefert der Empfänger 31 ein elektrisches Signal, das nach Durchlaufen des Verstärkers 46 auf das Organ 71 übertragen wird, das die Drehung des Schalters 53 bewirkt, wodurch die Klemmen 52 und 55 miteinander verbunden werden. Ferner wird das vom Empfänger 31 gelieferte Signal auf dem Steuer­ organ 72 empfangen, das das Schließen des Unterbrecherschalters 63 bewirkt.

Das vom Empfänger 31 gelieferte Signal wird außerdem über den Verstärker 46 dem Abstandsverarbeitskreis 47 zugeführt, der ein Signal liefert, das für den Abstand zwischen einerseits dem Empfangspunkt der Infrarotstrahlung auf dem Empfänger 31 und andererseits einem festen Bezugspunkt auf der Empfangsfläche des Empfängers 31 repräsentativ ist, wobei dieser feste Bezugspunkt seinerseits für die Empfangsachse 14 repräsentativ ist. Dieses Signal durchläuft ohne Änderung den Summierkreis 49, denn das Fadenkreuz 37 wird auf den festen Bezugspunkt 36 eingestellt, und der zweite Eingang 50 des Summierkreises 49 erhält kein elektrisches Signal. Das vom Kreis 47 gelieferte elektrische Signal wird daher über die Klemmen 52 und 55 an die Regelsysteme 56, 59 und 61 weitergeleitet, die die Drehung des Halters 4, des Spiegels 9 bzw. des Spiegels 20 so steuern, das der Abstand zwischen dem Empfangspunkt der Infrarotstrahlung und dem festen Bezugspunkt auf dem Empfänger 31 verringert wird.

Somit wird die Zielverfolgung, die in der ersten Betriebs­ phase durch den Fernsehempfänger 23 gesteuert wurde, in der dritten Phase durch den Empfänger 31 gesteuert, der auf die vom Punkt 73 des Zielobjekts, auf den die Laserimpulsenergie aufgetroffen ist, ausgesandte Infrarotstrahlung anspricht. Da die Zielverfolgung jetzt auf einem festen Punkt auf dem Zielobjekt beruht, erhält man eine wesentlich größere Ziel­ genauigkeit als in der ersten Phase. Die Zielverfolgungsgenauig­ keit kann in der dritten Phase in der Größenordnung von 10 bis 20 Mikroradianten liegen.

Diese dritte Betriebsphase kann solange fortdauern, wie Strahlung der zwischen 3 und 5 Mikron liegenden Wellenlänge vom getroffenen Bereich des Zielobjekts ausgeht, d. h. in der Praxis während mehreren Sekunden.

Während der dritten Phase empfängt der Empfänger 24 über die Blende 27 einen Teil der Strahlung der Wellenlänge 10,6 Mikron, die vom Lasergenerator ausgesandt und vom Zielobjekt zum Halter 4 zurückgeworfen wurde. Daraufhin liefert der Empfänger 24 elek­ trische Signale, die für die Phasenverschiebung der von den n Einzelspiegeln der verformbaren Oberfläche 69 des Spiegels 10 stammenden Laserwellen repräsentativ sind. Diese Signale laufen durch den Verstärker 66 und den Verarbeitungskreis 29, der die Elektroden der n piezoelektrischen Zellen so polarisiert, daß diese Phasenverschiebung korrigiert wird.

Der optisch auf der Bahn der vom Lasergenerator aus­ gesandten Strahlung in Reihe liegende Spiegel 10 bewirkt eine Verbesserung der Kohärenz des Laserstrahls und erhöht dadurch die Laserenergiedichte, die auf das Ziel fällt.

Nach Schließen des Unterbrecherschalters 63 wird die Blende 27 auf der Empfangsfläche des Empfängers 24 durch Motoren wie beispielsweise 25 verschoben, die durch das Regel­ system 64 so gesteuert werden, daß der Empfangspunkt auf dem Empfänger 31 der Infrarotstrahlung der Wellenlänge zwischen 3 und 5 Mikron dem festen Bezugspunkt angenähert wird. Durch die Blende 27 kann eine Raumfilterung der vom Empfänger 24 aufge­ fangenen Strahlung durchgeführt werden, und die Regelung der Blendenstellung auf der Empfangsfläche des Empfängers erhöht die Wirksamkeit und folglich den Konzentrationseffekt der Laser­ energie auf dem Zielobjekt, was sich aus dem Vorhandensein des Spiegels 10 mit verformbarer Reflexionsfläche ergibt.

Es ist anzumerken, daß das Einschalten des Spiegels 10 während der dritten Phase lediglich bezweckt, das Lasersende­ system auf die Abgabe von energiereichen Impulsen in der vierten Betriebsphase vorzubereiten.

Während der dritten Betriebsphase wird die Stabilität des Bildes des Zielobjekts auf dem Bildschirm 35 in Abhängigkeit von der Verbesserung der Zielverfolgungsgenauigkeit erhöht.

In der vierten Betriebsphase kann die Bedienungsperson auf diesem stabilisierten Bild des Zielobjekts einen neuen Punkt bestimmen, der verwundbarer ist als der erste Punkt.

Die Bestimmung dieses verwundbaren Punktes erfolgt durch Verschiebung des Fadenkreuzes 37 mit Hilfe des Steuerorgans 38 auf dem Bildschirm 34, so daß das Fadenkreuz 37 mit dem neuen gewählten verwundbareren Punkt zusammenfällt. Der die Verschiebung des Fadenkreuzes feststellende Meßfühler 39 liefert daraufhin an seinem Ausgang ein Signal, das für die Lage des Fadenkreuzes 37 in bezug auf den festen Bezugspunkt 36 repräsentativ ist. Das vom Meßfühler 39 abgegebene Signal wird vom Summierkreis 49 auf dessen zweitem Eingang 50 empfangen und dem vom Empfänger 47 gelieferten Signal hinzuaddiert. Das am Ausgang 51 des Kreises 50 den Regelsystemen 56, 59, 61 und 64 zugeführte Signal entspricht somit der Summe der vom Meßfühler 39 und vom Kreis 47 gelieferten Signale. So richtet sich nun die Zielver­ folgung, die in der dritten Phase den ersten durch die Laser­ impulsenergie markierten Punkt anvisierte, nunmehr in der vierten Phase auf den zweiten verwundbaren Punkt, der durch die Bedienungsperson durch Verschieben des Fadenkreuzes 37 bestimmt wurde.

In dem sehr seltenen Fall, wo der erste auf dem Zielobjekt markierte Punkt bereits ein verwundbarer Punkt wäre, wäre selbst­ verständlich der zweite von der Bedienungsperson bestimmte Punkt dieser erste Punkt.

Im oben beschriebenen Beispiel wird die Zielverfolgungs­ vorrichtung für ein bewegliches Ziel dazu verwendet, das Ziel mit einem Laserimpuls anzugreifen. In diesem Fall löst die Bedienungsperson nach Festlegung des zweiten Punkts auf dem Zielobjekt einen energiereichen Laserimpuls aus, der vom Laser­ generator 7 geliefert wird und durch thermische Einwirkung den verwundbaren Punkt des Zielobjekts zerstören soll. Es ist klar, daß die erfindungsgemäße Visiervorrichtung zur Zer­ störung eines beweglichen Ziels durch andere Waffenarten wie beispielsweise Raketen verwendbar ist.

In der oben beschriebenen Vorrichtung kann das die Ziel­ verfolgung in der ersten Phase steuernde Fernsehsystem durch ein Infrarotsystem ersetzt werden, beispielsweise durch ein FLIR-System (Forward Looking Infrared). In diesem Fall besteht der Empfänger 23 aus mehreren durch Joule-Thomson-Effekt gekühlte Infrarotdetektoren auf Kadmium-Quecksilber-Telluridbasis.

Schließlich sei noch angemerkt, daß die richtige Funktions­ weise der verschiedenen zur in den Fig. 1 und 2 dargestellten Visiervorrichtung gehörenden Regelsysteme einen Rechner erfordert, der die Informationen über die relative Verschiebung der verschiedenen geregelten Organe empfängt, die von an diesen Organen vorhandenen Meßfühlern geliefert werden. Der Rechner kann dann für jedes Organ die Richtung feststellen, in die es bewegt werden muß, um das Abstandsmessignal zu verringern. Diese Bewegungsrichtung muß vorzugsweise auch von der voraus­ sichtlichen Bahn des Zielobjekts abhängen, so wie sie mit Hilfe des Rechners zu jedem Zeitpunkt der Zielverfolgung bestimmt wird. Aus Vereinfachungsgründen wurde dieser Rechner hier weder dar­ gestellt noch beschrieben.

Claims (6)

1. Visiervorrichtung zum Verfolgen eines beweglichen Zieles, zu der gehören

• - ein Sockel,
• - ein Halter, der gegenüber dem Sockel drehbar um eine erste und eine zweite Achse, die senkrecht aufeinander stehen, montiert ist,
• - ein erster und ein zweiter Motor, die den Halter um die erste bzw. zweite Achse drehen können,
• - ein erster Visierempfänger, der auf dem Halter für den Empfang von sich entlang einer dritten mit dem Halter in Verbindung stehenden Achse ausbreitendem Licht angeordnet ist,
• - ein an den Ausgang des ersten Visierempfängers ange­ schlossenes Sichtgerät zur Abbildung des Zielobjekts auf einem Bildschirm, wenn sich dieses Zielobjekt in der Richtung der dritten Achse befindet,
• - Steuermittel, mit denen der erste und zweite Motor so betätigt werden kann, daß das Bild des Zielobjekts auf dem Bildschirm sichtbar wird, wobei der erste Visierempfänger dann ein erstes elektrisches Signal abgeben kann, das den Abstand des Bildes von einem auf dem Bildschirm angeordneten festen Bezugspunkt repräsentiert, der seinerseits für die dritte Achse steht,
• - ein erstes Regelsystem, dessen Eingang mit dem Ausgang des ersten Visierempfängers für den Empfang des Signals ver­ bunden ist und dessen Ausgang zum Eingang des ersten und zweiten Motors führt, um diese so zu steuern, daß der ge­ nannte Abstand zwischen Bild und Bezugspunkt verringert wird,
• - und ein Lasersender, der auf dem Halter angeordnet ist und einen Laserstrahl entlang der dritten Achse in Richtung auf das Zielobjekt aussenden soll, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung darüber hinaus umfaßt;
• - Mittel zur Auslösung eines Laserimpulses, wenn das Zielobjekt auf dem Bildschirm sichtbar ist, so daß unter der Einwirkung der Energie dieses Impulses ein erster Punkt auf dem Zielobjekt erwärmt wird und Infrarotstrahlung aussendet,
• - einen zweiten Visierempfänger, der auf dem Halter für den Empfang der Infrarotstrahlung befestigt ist und ein zweites elektrisches Signal abgeben kann, das die Lage des Empfangspunkts der Infrarotstrahlung in bezug auf einen festen Bezugspunkt in der Empfangsfläche repräsentiert, wobei der feste Bezugspunkt die dritte Achse repräsentiert,
• - einen Schalter mit einer ersten Klemme, die mit dem Eingang des ersten Regelsystems in Verbindung steht und in einer ersten Stellung des Schalters an einer zweiten Klemme angeschlossen ist, die ihrerseits am Ausgang des ersten Visierempfängers angeschlossen ist, wobei die erste Klemme in einer zweiten Stellung des Schalters an eine dritten Klemme angeschlossen ist, die zum Ausgang des zweiten Visierempfängers führt, so daß das zweite Signal dem ersten Regelsystem zugeführt wird, das dann den ersten und zweiten Motor so steuert, daß der genannte erste Punkt an den festen Bezugspunkt angenähert wird, um den ersten Bereich des Zielobjekts verfolgen zu können,
• - Steuermittel für den Schalter, die an den Ausgang des zweiten Visierempfängers angeschlossen sind und den Schalter in der ersten Stellung halten, solange das zweite Signal nicht abgegeben wurde, und den Schalter in der zweiten Stellung halten, sobald das zweite Signal abgegeben wurde,
• - ein auf dem Bildschirm bewegbares Fadenkreuz,
• - manuell bedienbare Mittel zur Verschiebung des Faden­ kreuzes auf dem Bildschirm, so daß auf dem Bild des Ziel­ objekts nach Abgabe des zweiten Signals ein zweiter Punkt auf dem Zielobjekt bestimmt werden kann,
• - ein auf die Verschiebung des bewegbaren Fadenkreuzes ansprechendes Organ, das an seinem Ausgang ein drittes Signal liefern kann, das für die Stellung des Fadenkreuzes in bezug auf den festen Bezugspunkt repräsentativ ist,
• - und einen in Reihe zwischen dem zweiten Visierempfänger und der dritten Klemme des Schalters liegenden Summierkreis, der einen ersten mit dem Ausgang des zweiten Visierempfängers und einen zweiten mit dem Ausgang des genannten Organs verbundenen Eingang aufweist, während der Ausgang des Summierkreises mit der dritten Klemme des Schalters verbunden ist, wobei dieser Summierkreis nach Verschiebung des bewegbaren Fadenkreuzes das erste Regelsystem mit einem vierten sich aus der Summe des zweiten Signals und des dritten Signals ergebenden Signal beauschlagen kann, wobei dieses erste Regelsystem dann die Drehung des ersten und zweiten Motors so steuert, daß der zweite Punkt auf dem Zielobjekt verfolgt wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lasersender einen Lasergenerator und einen ersten Reflektor umfaßt, der am Ausgang des Laser­ generators angeordnet und in bezug auf den Halter um eine vierte und fünfte Achse, die senkrecht aufeinander stehen, drehbar montiert ist, und daß sie darüber hinaus umfaßt

• - einen dritten und vierten Motor, die den ersten Reflektor um die vierte bzw. fünfte Achse drehen können,
• - und ein zweites Regelsystem, dessen Eingang mit der ersten Klemme des Schalters und dessen Ausgang mit dem dritten und vierten Motor in Verbindung steht.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie umfaßt

• - einen zweiten Reflektor, der in bezug auf den Halter um eine sechste und siebte Achse, die rechtwinklig aufein­ ander stehen, drehbar angeordnet ist und das sich entlang der dritten Achse ausbreitende Licht auf den ersten Visierempfänger zurückwirft,
• - einen fünften und sechsten Motor, die diesen zweiten Reflektor um die sechste bzw. siebte Achse drehen können,
• - und ein drittes Regelsystem, dessen Eingang mit der ersten Klemme des Schalters und dessen Ausgang mit den fünften und sechsten Motor verbunden ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie umfaßt

• - ein mit dem Halter in fester Verbindung stehendes optisches System, das die Energie der Laserstrahlung auf das Ziel konzentrieren kann und Mittel umfaßt, mit denen die Konzentration der Laserstrahlungsenergie auf das Ziel beibe­ halten werden kann, wenn die Entfernung zwischen Ziel und Vorrichtungssockel sich ändert.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lasersender darüber hinaus einen dritten Reflektor umfaßt, dessen Reflexionsfläche verformbar ist und der auf dem Halter befestigt und optisch mit dem Ausgang des Lasergenerators in Reihe angeordnet ist, wobei dieser dritte Reflektor n elektromechanische Wandler umfaßt, auf denen n Teile der Reflexionsfläche des Spiegels befestigt sind,

• - und daß die Vorrichtung darüber hinaus umfaßt
• - einen Lichtempfänger, der auf dem Halter befestigt ist, um ein Echo des vom Zielobjekt entlang der dritten Achse zum Halter hin zurückgeworfenen Laserlichts zu empfangen, wobei dieser Lichtempfänger daraufhin elektrische Signale liefern kann, die für die gegenseitige Phasenverschiebung der von den n Teilen der Reflexionsfläche des dritten Reflektors stammenden Laserwellen repräsentativ sind,
• - sowie einen Verarbeitungskreis, der die für die gegen­ seitige Phasenverschiebung der Laserwellen repräsentativen elek­ trischen Signale empfängt und die n elektromechanischen Wandler so steuern kann, daß diese gegenseitige Phasenverschiebung korrigiert wird.

6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie

• - eine auf der Empfangsfläche des Lichtempfängers be­ wegliche Blende,
• - Mittel zur Verschiebung dieser Blende auf der Ober­ fläche des Lichtempfängers
• - und ein viertes Regelsystem umfaßt, dessen Eingang mit der ersten Klemme des Schalters und dessen Ausgang mit den genannten Mitteln zur Verschiebung der Blende in Verbindung steht.