DE3047958A1

DE3047958A1 - Richt- und beobachtungseinrichtung fuer waffensysteme

Info

Publication number: DE3047958A1
Application number: DE19803047958
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. 8133 Feldafing Albersdörfer; Heinz Dipl.-Phys. 8034 Germering Blankenfeld; Wolfgang Dipl.-Ing. Kranz; Wolfgang Ing.(grad.) 8000 München Weckwerth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1980-12-19
Publication date: 1982-07-01
Also published as: DE3047958C2; US4556284A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen

Berlin und München VPA 80 P 6 2 5 4 DE

Rieht- und Beobachtungseinrichtung für Waffensysteme

Die Erfindung bezieht sich auf eine aus einem optischen System, z.B. Periskop, bestehende Rieht- und Beobachtungseinrichtung für Waffensysteme.

In Waffensystemen, z.B. Kampfpanzer, PanzerabwehrhüEchrauber, werden neben optischen- und Wärmebild-Einrichtungen zur Waffennachführung, Lasersender für Freund-Fednd-Identifizierung und Entfernungsmessung eingesetzt. Weitere Einsatzmöglichkeiten von Lasersendern sind Bahnsimulation und optische Nachrichtenübertragung, sowie die Verwendung als Zielraarkierer (Designator), Kommandosender für gelenkte Flugkörper und Laser-Radar. Aus mehreren Gründen ist es erstrebenswert, das optische System. (Visiereinrichtung) und den Lasersender in solchen Waffensystemen zu koordinieren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vor allem bei der Nachrüstung von Lasersendern, mit geringem Aufwand die Voraussetzung für eine gemeinsame Nutzung eines optischen Kanals zu schaffen. Eine sich aus funktioneller Zweckmäßigkeit anbietende Kombination der beiden Systeme, ist jedoch in vielen Fällen nicht ohne weiteres möglich, da der Lasersender oder das Emissionselement eines Lasersenders, u.a. aus räumlichen Gründen nicht in die optische Einrichtung, z.B. Periskop, integriert werden kann. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das optische System für die Bilderzeugung mit einem räumlich von diesem getrennten Lasersender über als Übertragungsleitung und als Einkoppelelement für die Laserstrahlung verwendete Lichtleitfasern verbunden ist, die auf einer Seite an eine emittie-

Ha 1 Obh / 15.12.1980 8 Ausfertigungen

JL. Ausfertigung

ORIGINAL INSPECTED

rende Fläche des Lasersenders (z.B. Laserdiode, Auskoppelspiegel der anderen Laser) adaptiert sind und deren anderes Frontende die Emissionsfläche für die Laserstrahleinkopplung in das optische System darstellt.

Die Lösung gemäß der Erfindung ermöglicht es, Lichtleitfasern, welche die Strahlführung vom Lasersender her übernehmen, an eine beliebige Stelle des optischen Systems zu führen und die Einkopplung des Laserstrahles über einen Strahlteiler oder direkt durchzuführen. Die Lichtleitfasern können z.B. an die emittierende Fläche einer Laserdiode oder über einen Auskoppelspiegel an einem Gasoder Festkörperlaser adaptiert werden.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 und 2 die Koordinierung eines optischen Systems und eines Lasersenders für die geraeinsame Nutzung eines optischen Kanals unter Verwendung eines Lichtleitfaserbündels und eines Strahlteilers zur Einkopplung des Laser-Strahles.

Fig. 3 und 4 eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 bzw. 2, bei der dfe Laserstrahlung unter Verwendung eines- selbstfokussierenden Lichtleitfaserbündels in das optische System eingekoppelt wird.

In Fig. 1 sind das optische System mit den Linsensystemen 0L1, 0L2 und dem Umlenkprisma OUP sowie der Lasersender LS mit einem Lichtleitfaserbündel LLF und einem Strahlteiler ST schematisch dargestellt. Das z.B. als Periskop ausgebildete optische System kann Teil der Visiereinrich-

S- - VPA 80 ρ 6 2 5 k DE

tung des Richtschützen oder des Kommandanten in einem Waffensystem sein. Der mit dem optischen System zu koordinierende Lasersender LS kann z.B. der Freund-Feind-Identifizierung, als Zieldesignator, der optischen Nachrichtenübertragung oder der Entfernungsbestimmung dienen. Sofern Periskope in einem Lichtwellenbereich transparent sind, der auch den Emissionsbereich von Lasersendern umfaßt (z.B. 0,9/Um), ergibt sich der Vorteil, daß ein bereits vorhandener optischer Kanal mitbenutzt werden kann. Die nachträgliche Integration von Lasersendern in ein bestehendes optisches System bereitet jedoch dann Schwierigkeiten, wenn ein für den emittierenden Lasersender erforderlicher Raum, von dem aus die Einkopplung des Laserstrahls in das optische System möglich wäre, nicht zur Verfügung gestellt werden kann.

Durch die Verwendung eines Lichtleitfaserbündels LLF gemäß der Erfindung, das an den Lasersender adaptiert ist, kann der Lasersender LS räumlich getrennt vom optischen System angeordnet werden. Das Frontende FE des an das optische System herangeführten Lichtleitfaserbündels LLF stellt die emittieende Fläche des Lasersenders dar. Um am Visierausblick (Umlenkprisma) die z.B. für eine Entfernungsmessung oder IFF-Abfrage erforderliche geringe Strahldivergenz (Größenordnung wenige mrad) zu erzielen, kann eine Verringerung der Sendedivergenz bei Verwendung z.B. einer Laserdiode mit großer, natürlicher Divergenz des Laserstrahles durch Verwendung eines zusätzlichen Linsensystems DL erfolgen. Dies gilt gleichfalls für Laser mit natürlicher Strahldivergenz von z.B. 10mrad, bei denen die Ausgangsdivergenz geringer sein soll. Die Einkopplung des Laserstrahls in das optische System erfolgt mittels eines Strahlteilers ST, der aus einer teildurchlässigen Platte besteht und der den optischen Strahlengang für die Bilderzeugung an einem Okular nicht behindert.

Die Fig. 2 zeigt eine Abwandlung der Art der Einkopplung des Laserstrahls gegenüber Fig. 1. Die an der zusätzlichen Linse DL1 austretende Strahlung wird über einen Spiegel SP auf einen Strahlteiler ST1 eingekoppelt, der zwischen dem Linsensystem 0L12 und dem Umlenkprisma OUP1 angeordnet ist.

Die Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die direkte Einkopplung des Laserstrahls in das optische System. Voraus-Setzung dafür ist, daß die erforderliche Divergenz des Laserstrahls durch die Verwendung eines selbstfokussierenden Lichtleitfaserbündels LLF erzielt wird. Auf diese Weise kann auf ein fokussierendes zusätzliches Linsensystem verzichtet werden. Die Übertragungsleitung zwischen Lasersender LS2 und dem optischen System ist hier aus einer gewöhnlichen Lichtleitfaser LLF2 und einem selbstfokussierenden Lichtleitfaserbündel LLF3, die über ein Verbindungsstück VS miteinander verbunden sind, zusammengesetzt. Der Einkopplungsort des Laserstrahls in das optische System ist dabei so gewählt, daß die Divergenz des Laserstrahls durch nachfolgende Linsensysteme nicht mehr beeinflußt werden kann. Wie in Fig. 2 angedeutet, ist die Einkopplung des Laserstrahls auch parallel zur optischen Achse des optischen Systems möglieh.

In Fig. 4 ist abweichend von Fig. 3 die Strahleinkopplung über ein selbstfokussierendes Lichtleitfaserbündel LLF3 und einen Strahlteiler ST2 dargestellt. Der Strahlteiler befindet sich hier zwischen dem Linsensystem 0L14 und dem Umlenkprisma OUP24, so daß die Strahldivergenz nicht mehr verändert wird.

Die Verwendung eines Lichtleitfaserbündels, das an den Lasersender adaptiert ist, und dessen Frontende FE als Emissionsfläche wirkt, hat gegenüber einer direkten Emission von der Strahlaustrittsfläche des Lasersenders den Vorteil, daß die Zentrierung der Emissionsfläche einfacher und der natürliche öffnungswinkel des Laserstrahls verkleinert wird.

Allen beschriebenen Anordnungen (Fig.Ibis 4) ist gemeinsam, daß der Laserstrahl bei einer Strahldivergenz von· z.B.üjnirad immer mit der Visierlinie übereinstimmt. Es ist daher vorgesehen, daß bei einer in Abhängigkeit von der Rohrüberhöhung der Waffe verstellten Visierlinie des optischen Systems eine selbsttätig ausgleichende Nachführung des Laserstrahls erfolgt. Dies kann in der Weise verwirklicht werden, daß durch eine relativ geringe Verschiebung des zusätzlichen Linsensystems DL bzw. DL1 (Fig. 1,2) gegen die Lichtleitfaser LLF bzw. LLF1 der Austrittswinkel des Laserstrahls geringfügig verschoben wird. Eine andere Lösung besteht darin, daß der Strahlteiler ST bzw. ST1, ST2 (Fig. 1,2,4) um den halben Rohrüberhöhungswinkel gedreht wird.

8 Patentansprüche
4 Figuren

Claims

Patentansprüche

1. Aus einem optischen System, z.B. Periskop, bestehende Rieht- und Beobachtungseinrichtung für Waffensysteme, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System für die Bilderzeugung mit einem räumlieh von diesem getrennten Lasersender über als übertragungsleitung und als Einkoppelelement für die Laserstrahlung verwendete Lichtleitfasern verbunden ist, die auf einer Seite an eine emittierende Fläche eines Lasersenders adaptiert sind und deren anderes Frontende die Emissionsflache für die Laserstrahleinkopplung in das optische System darstellt.

2. Optisches System nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß an geeigneter Stelle im Strahlengang des optischen Systems ein Strahlteiler vorgesehen ist, über den der an der Emissionsfläche der Lichtleitfasern austretende Laserstrahl in das optische System eingekoppelt ist.

3. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung des Lasersenders über die Emissionsfläche am Frontende der Lichtleitfasern direkt in den Strahlengang des optischen Systems eingekoppelt ist.

4. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontlinse des optischen Systems (Periskop) zur Verringerung der Divergenz des Laserstrahles ausgenutzt wird, indem das Frontende der Lichtleitfasern als Emissionsfläche in der Brennebene der Frontlinse angeordnet ist.

ORiGiNAL INSPECTED

5. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungsleitung zwischen dem Lasersender und dem optischen System selbstfokussierende Lichtleitfasern verwendet werden.

6. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einkopplung des Laserstrahles parallel zur optischen Achse des optischen Systems erfolgt.

7. Optisches System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer vorgegebenen Strahldivergenz eine Anpassung des Laserstrahles an das optische System mittels eines zusätzlichen Linsensystems erfolgt.

8. Optisches System nach einem der vorhergehenden Ansprüche ,

dadurch gekennzeichnet, daß bei einer in Abhängigkeit von der Ro'hrüberhöhung der Waffe verstellten Visierlinie des optischen Systems eine selbsttätige ausgleichende Nachführung des Laserstrahles erfolgt.