DE3213235C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Visiereinrichtung der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Eine solche Visiereinrichtung ist aus der DE-OS 30 02 580 bekannt. Als nachteilig bei einer solchen vorbekannten Einrichtung ist insbesondere anzusehen, daß diese trotz erheblichen konstruktiven Aufwandes als Zusatz­ ausstattung eines Panzerfaust-Waffensystemes nur eine beschränkte praktische Einsatzfähigkeit aufweist. So reagiert die Auswerteelektronik nur auf die aktuellen Entfernungs- und Winkelgeschwindigkeits-Meßwerte, wobei letztere nur relativ ungenau erfaßt werden können, und das ausgewertete Signal zur Darstellung der Zielmarke trifft nur für die ballistischen Daten eines einzigen, im voraus festzulegenden Geschosses zu. Da die Winkelgeschwindigkeitsmessung dort in Betracht gezogener Art nur bei Tageslicht möglich ist, versagt die Visiereinrichtung unter ungünstigen Beleuchtungsverhältnissen oder gar bei Nacht. Davon abgesehen ist von Nachteil, daß die Visiermarken-Darstellung mittels Leuchtdioden bei schwacher Beleuchtung des Umfeldes die optisch dargebotene Szene überstrahlen würde, wäh­ rend andererseits bei starkem Umlicht eine Überstrahlung der Zielmarken­ darstellung zu befürchten ist, also die Zielmarkendarstellung keine sichere Orientierung des Schützen unter Gefechtsbedingungen garantiert. Auch ist für praktische Belange von Nachteil, daß mittels der lediglich gegen­ einander versetzten Leuchtdioden keine variable Zielmarkendarstellung möglich ist.

Schon vor Publikation der gattungsbildenden Vorveröffentlichung war es aus der DE-OS 23 34 968 bekannt, Entfernungs- und Bewegungs­ daten des zu bekämpfenden Zielobjektes in eine Stelleinrichtung für einen Zielmarkenträger einzugeben, dessen Verschiebung aus der Visierachse heraus auch durch Vorgabe ballistischer Kennwerte der gerade benutzten Munition beeinflußbar ist, die über Stelleinrichtungen nach Maßgabe bestimmter Skalenteilungen vorzugeben sind. Solche mechanische Stelleinrichtung ist aber insbesondere dann von Nachteil, wenn mehrere und oft sich ändernde Parameter zu berücksichtigen sind, weil unter Kampfbedingungen irrtümliche Fehleingaben nicht auszuschließen sind. Die Effizienz einer solchen Visiereinrichtung ist darüber hinaus auch deshalb begrenzt, weil die manuell einzugebenden Entfernungs- und Bewegungswerte bezüglich des zu bekämpfenden Ziel­ objektes vom Schützen selbst unmittelbar vor dem Abfeuern des Geschosses zu schätzen sind, also ebenfalls wieder aufgrund der Streßsituation der Gefechtsbedingungen und dazu in Hinblick auf die persönlichen Erfahrungen des Schützen stark streuen können.

In Erkenntnis dieser Mängel herkömmlicher und auch neuerer Visier­ einrichtungen gattungsgemäßer Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen vielseitigen Einsatz bei erhöhter Treffergenauigkeit unabhängig vom Wechsel der Munitionsart und praktisch ohne Beein­ trächtigung durch die Umlichtgegebenheiten bei kompakter Bauweise realisieren zu können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Visierein­ richtung gattungsgemäßer Art zusätzlich gemäß dem Kennzeichnungs­ teil des Anspruches 1 ausgestaltet ist.

Zwar wurde in der älteren Anmeldung gemäß der DE-OS 30 48 534 für ein Reflexvisier zur Zieleinrichtung von Waffen mit langsamer Geschoß­ geschwindigkeit schon vorgeschlagen, auf einem elektronischen Display eine Zielmarke nach Maßgabe elektronischer Informationsverarbeitung über die Zielentfernung und -bewegung darzustellen. Auch dort ist aber weder eine Berücksichtigung des Überganges zwischen unterschied­ lichen Geschossen in Betracht gezogen; noch ist im Interesse kompakter Bauweise und einfacher Handhabbarkeit eine Integration der Visier­ einrichtung bzw. ihres Zielmarken-Displays mit dem Zielfernrohr einer solchen Waffe vorgesehen.

Dem vorveröffentlichten Stande der Technik gegenüber weist die Er­ findung insbesondere die Vorteile auf, durch die Zielmarkendarstellung mittels eines elektrooptischen Displays zu leichterer Orientierung des Schützen unterschiedliche Marken darstellen zu können und bei der Lage der Markendarstellung nach Maßgabe der momentanen Ziel-Infor­ mationen das ballistische Verhalten des aktuell zu verschießenden Geschosses gleich mit zu berücksichtigen; wobei eine denkbar einfache Bedienung dadurch gewährleistet ist, daß die hinsichtlich Anhalt und Vorhalt zielspezifische Zielmarkendarstellung unmittelbar im Strahlengang eines beispielsweise monokularen Zielfernrohres erfolgt.

Dabei kann für die Gewinnung der Zieldaten, aus denen Anhalt und Vorhalt zu bestimmen sind, die Entfernungsbestimmung in Impulslauf­ zeit-Meßtechnik mit einer Winkelgeschwindigkeitsmessung kombiniert werden, für welche ein umfeldunabhängig einsetzbarer, unmittelbar wirkender Winkelgeschwindigkeitsaufnehmer einsetzbar ist, wie er etwa als piezokeramischer "roll-rate sensor" als solcher bekannt ist. Das Zielmarken-Display mit rasterförmiger Informationsmatrix erlaubt einen raschen Wechsel zwischen unterschiedlich, und gegebenen­ falls mit wechselnder optischer Kennung, einzublendenden Marken in Anpassung an die Umfeldhelligkeit. Die Handhabung eines Geschützes mit dieser Visiereinrichtung im Zielfernrohr ist denkbar einfach, da der Schütze zunächst nur bei optischer Anpeilung des zu bekämpfenden Zielobjektes über eine Pretrigger-Stellung des Geschütz-Abzugs die Visiermarke auf der Visierachse mit der bildlichen Darstellung des Zielobjektes in Deckung halten muß, während die Entfernungs­ messung vollzogen wird. Daraufhin erfolgt eine automatische Umschaltung auf die versetzte Zielmarkendarstellung, deren Lage ummittelbar aus den Meßergebnissen und den eingespeicherten ballistischen Geschoß­ parametern resultiert, die also für das gerade zu verschießende Geschoß bei Deckung mit dem Zielobjekt-Bild den notwendigen Vorhalt und Anhalt für optimale Trefferwahrscheinlichkeit sicherstellt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche anhand eines einpoligen Blockschaltbildes ver­ einfacht dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels zur erfindungs­ gemäßen Lösung. Es zeigt

Fig. 1 in nicht-maßstabsgerechter Übersichtsdarstellung Prinzipaufbau und Anwendungsprinzip der erfindungs­ gemäßen Visiereinrichtung,

Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für eine monokulare Optik in der Visiereinrichtung nach Fig. 1und

Fig. 3 ein Beispiel für einen Display-Einbau in ein Ziel­ fernrohr.

Die in Fig. 1 skizzierte Visiereinrichtung 1 dient der Ausrichtung einer Feuerwaffe, insbesondere einer Handfeuerwaffe - deren Abzug 2 skizziert dargestellt ist - auf ein mittels eines ballistischen Geschosses zu bekämpfendes Zielobjekt 3. Dazu beobachtet der Schütze durch ein in die Visiereinrichtung 1 eingebautes oder daran angebautes Zielfernrohr 4 (Fig. 2) das sich bewegende Zielobjekt 3, des­ sen Abbild 3′ im Zielbild 5 dargestellt wird.

Im Zentrum des Zielbildes 5 ist eine Visiermarke 6 dar­ stellbar. Wenn das Zielobjekt-Abbild 3′ sich mit der Vi­ siermarke 6 deckt, ist die Visierachse 7 der Visierein­ richtung 1 und damit auch des Zielfernrohres 4 sowie die Visierachse 7′ einer Entfernungsmeßeinrichtung 8 (deren Optik 9 mit derjenigen des Zielfernrohres 4 apparativ ver­ einigt sein kann) genau auf das Zielobjekt 3 ausgerichtet. Es ist jetzt eine Messung der Entfernung 10 von der Visier­ einrichtung 1 zum Zielobjekt 3 mittels der Entfernungsmeß­ einrichtung 8 möglich, sowie mittels einer Winkelgeschwin­ digkeitsmeßeinrichtung 11 eine Bestimmung der Bewegungspa­ rameter des Zielobjekts 3 relativ zur Visiereinrichtung 1.

Aufgrund der Bewegung des Zielobjektes 3 und insbesondere aufgrund der Ballistik des zu verschießenden Geschosses (bei dem es sich beispielsweise um großkalibrige, langsam­ fliegende Panzerabwehrmunition handelt) ist für den Ab­ schuß jedoch ein Anhalt (Elevationswinkel) und ein Vor­ halt (Zielrichtungs-Vorverlegung in Bewegungsrichtung des Zielobjektes 3) einzurichten, nämlich nach Maßgabe der ak­ tuell ermittelten Bewegungs- und Entfernungsparameter des Zielobjekts 3 unter Berücksichtigung der ballistischen Pa­ rameter der zur Verfügung stehenden Geschosse.

Ein Rechner 12 in der Visiereinrichtung 1 berechnet aus den aktuellen, von der Entfernungsmeßeinrichtung 8 und von der Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung 11 ermittelten Werten, unter Berücksichtigung der ballistischen Geschoß­ parameter die mittels eines - vorzugsweise austauschbaren - LESE-Speichers 13 vorgesehen sind, den für den Schuß er­ forderlichen Anhalt und Vorhalt, d. h. die für einen Tref­ fer erforderliche Ablage der Geschoß-Abschußrichtung aus der Visierachse 7. Der Rechner 12 dient als Zielmarken- Steueranordnung zur Darstellung einer nach Maßgabe von er­ forderlichem Anhalt und Vorhalt aus der Visiermarke 6 ver­ legten Zielmarke 14 auf dem Zielbild 5. Im LESE-Speicher 13 sind vorzugsweise die ballistischen Parameter für unter­ schiedliche Geschosse gespeichert, so daß der Schütze nach Maßgabe des für den nächsten Schuß ausgesuchten Geschosses durch manuelle Umschaltung am Speicher 13 die gerade gülti­ gen Parameter für Verarbeitung im Rechner 12 zum Auslesen bereitstellen kann. Eine noch bedienungsfreundlichere Wei­ terbildung ist durch die in Fig. 1 angedeutete Wirkverbin­ dung 32 berücksichtigt. In diesem Falle erfolgt die Bereit­ stellung der Geschoß-Parameter im Speicher 13 nicht mehr manuell, sondern selbstwirkend über z. B. mechanische oder magnetische mittels eines Sensors 34 abfragbare Kodierin­ formationen an der Geschoß-Hülle im Zuge des Ladens des Geschosses in das Abschuß-Waffenrohr 33.

Die vom Rechner 12 berechneten Vorhalt- und Anhalt-Werte speisen eine Zweikoordinaten-Darstellsteuerschaltung 15, um, nach rechnerischer Bestimmung der für den Abschuß er­ forderlichen Visierachsen-Ablage, die Darstellung der Vi­ siermarke 6 zu löschen und durch eine ablagegemäß dage­ gen versetzte Darstellung der Zielmarke 14 - im Wege einer Polarkoordinaten- oder einer kartesischen Koordinatenan­ steuerung der Bilddarstellung - zu ersetzen. Indem nun die Visiereinrichtung 1 verschwenkt wird, bis die Ziel­ marke 14 mit dem Abbild des Zielobjektes 3′ zur Deckung gelangt, ist die abschußoptimierte Ausrichtung des ent­ sprechend mitgeführten Waffenrohres 33 des Geschützes er­ reicht.

Zur Bestimmung der momentanen Entfernung 10 unter Ziel­ deckung mit der Visiermarke 6 wird von einer Ablauf­ steuerschaltung 16 (die bevorzugt im Rahmen des Rechners 12 realisiert, in Fig. 1 jedoch zur Erhöhung der Über­ sichtlichkeit separat dargestellt ist) ein als solcher bekannter Laser-Pulser 17 über eine voreingestellte Meß­ zeitspanne periodisch getriggert, der seinerseits eine Laserdiode 18 periodisch erregt. Dadurch wird eine Folge von Lichtblitzen 19 mit einer Spektralstrahlung, die im nahen Infrarotbereich liegt, ausgelöst; jene werden durch die Optik 9 längs der Visierlinie 7 bzw. 7′ auf das Ziel­ objekt 3 gerichtet und auf gleichem Wege in umgekehrter Richtung als Lichtreflexionen 20 wieder empfangen, um mittels einer Avalanchediode 21 in ein Empfangssignal um­ gewandelt zu werden. Schon vor Eintreffen der jeweiligen Lichtreflexion 20 vom Zielobjekt 3 wurde diese Empfangs- Diode 21 von einem aus dem zugeordneten Lichtblitz 19 ausgeblendeten Signalanteil angeregt, der durch eine Schei­ dewand 22 hindurch über eine optische Trigger-Kopplung in Form eines Lichtleiters 33 übertragen wurde.

Wie in Fig. 2 skizziert, kann, anstelle der Parallelanord­ nung der Dioden 18 und 21 beiderseits einer Scheidewand 22 innerhalb des direkten Strahlenganges der monokularen Op­ tik 9, vorteilhafter die Empfangs-Diode 21 daraus heraus­ gelegt sein. Die Entkoppelung zwischen Laser-Pulser 17 und Lichtreflexionen 20 erfolgt dann mittels eines Strahl­ teilers 36 in Form eines geneigt im Strahlengang stehen­ den richtungsabhängig halbdurchlässigen Spiegels.

Bei Anregung der Empfangs-Diode 21 über den Lichtleiter 23 wird eine bistabil umschaltende Start-Stop-Einrichtung 24 gesetzt, die bei Auftreten des nächstfolgenden Empfangs­ signales, ausgelöst von der alsbald danach eintreffenden Lichtreflexion 20, wieder zurückgesetzt wird. Während des aktivierten Zustandes jener Start-Stop-Einrichtung 24 wer­ den in einem Zähler 25 Referenzimpulse gezählt, die von einem quarzstabilisierten Oszillator 35 als zeithaltender Schaltung geliefert werden. Das Zählergebnis über eine Aktivierungszeitspanne der Einrichtung 24 - unter rechne­ rischer Berücksichtigung der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtblitzes 19 im umgebenden Medium - ist direkt ein Maß für die gesuchte Entfernung 10.

Im Interesse der Störsicherheit ist der Empfangs-Diode 21 ein schmalbandiges optisches Filter 26 (etwa ein Interfe­ renzfilter) vorgelagert und der Start-Stop-Einrichtung 24 ein Diskriminator-Verstärker 27 vorgeschaltet, welcher nur von der Empfangs-Diode 21 gelieferte Pegel oberhalb eines vorgegebenen Störschwellen-Wertes verarbeitet, nämlich auf den logischen Pegel und die Impulsform für die Ansteuerung der Start-Stop-Einrichtung 24 umsetzt. Ebenfalls im Interes­ se der Störsicherheit bei der Ermittlung der Entfernungs- Meßwerte werden, beispielsweise aus der Ablaufsteuerschal­ tung 16, der Verstärker 27, die Start-Stop-Einrichtung 24 und der Zähler 25 (dieser nach "Null"-Setzen) jeweils ab Beginn einer jeden Lichtblitz-Laufzeitspanne nur für eine vorgegebene Auswertespanne freigegeben. Innerhalb einer Meßzeitspanne laufen mehrere solcher Auswertezeitspannen ab, und aus den dabei ermittelten Entfernungswerten wird im Rechner 12 der maßgebliche Wert für die Entfernung 10 gemittelt; wobei in die Funktion des Rechners 12 auch die bezüglich der Meßeinrichtung 8 beschriebenen Funktionen zur Signalverarbeitung hinter der Empfangs-Diode 21 einbe­ zogen sein können.

Eine Meßzeitspanne wird dadurch ausgelöst, daß der Schütze im zu überwachenden Raumbereich visuell ein lohnendes Ziel­ objekt 3 aufnimmt und den Abzug 2 aus der Ruhestellung 28 bis zur Aktivierung eines Pretrigger-Signalgebers 29 (der entgegen der Prinzipdarstellung in Fig. 1 auch als nicht- ohmscher Kontakt ausgebildet sein kann) anzieht. Dadurch werden die Ablaufsteuerschaltung 16 und von dieser die Funktionen der Entfernungsmeßeinrichtung 8, der Winkel­ geschwindigkeitsmeßeinrichtung 11 und der Darstellsteuer­ schaltung 15 - letztere zur Einblendung der Visiermarke 6 ins Zentrum des Zielbildes 5 - für die vorgegebene Meß­ zeitspanne aktiviert. Während dieser Meßzeitspanne versucht der Schütze, die Visiereinrichtung 1 ständig so zu ver­ schwenken, daß die Visiermarke 6 und das Zielobjekt-Abbild 3′ in Deckung miteinander verbleiben, damit die Messungen möglichst fehlerfrei durchgeführt werden können.

Mit Ablauf der apparativ vorgegebenen Meßzeitspanne schal­ tet die Ablaufsteuerschaltung 16 - bei der es sich um eine programmierte Zeitgeberschaltung handeln kann - den Rech­ ner 12 um auf Ausgabe der notwendigen Anhalt- und Vorhalt­ werte zur entsprechenden Ansteuerung der Darstellsteuer­ schaltung 15, die unter Abschaltungen der Visiermarke 6 nun die dagegen versetzte Zielmarke 14 im Zielbild 5 in Erscheinung treten läßt. Der Schütze zieht den Abzug 2 nun weiter durch (dieser Zustand ist in Fig. 1 dargestellt), und sobald er die Visiereinrichtung 1 derart verschwenkt hat, daß nun das Zielobjekt-Abbild 3′ mit der Ablage-Ziel­ marke 14 in Deckung liegt, zieht der Schütze den Abzug 2 ganz durch, damit der Zündgeber 30 aktiviert und das Ge­ schoß aus dem Rohr 33, mit optimalem Vorhalt und Anhalt für einen Treffer, abgefeuert wird.

Für die Markendarstellung im Zielbild 5 kann in als sol­ cher bekannter Weise eine optische Einblendung mittels halbdurchlässiger Spiegel erfolgen. Zweckmäßiger, da raum­ sparender im Aufbau, ist es, gemäß der Prinzipdarstellung von Fig. 2 ein elektrooptisches Display 31 innerhalb des Zielfernrohres 4 am Ort eines Zwischenbildes im optischen Strahlengang anzuordnen. In solchem Falle handelt es sich um ein Display 31 für Durchlicht-Betrieb, also um ein Dis­ play, das nur regional (nämlich für die Markendarstellung) undurchsichtig steuerbar ist.

Als solches Display 31 eignet sich insbesondere eine mit flüssigkristallinem Material gefüllte scheibenförmige Zelle, eine elektrochrome Zelle oder eine piezokeramische Scheibe, deren Molekül-Grundorientierung bzw. Polarisierungsrich­ tung für einen bestimmten elektrischen Feldzustand ein durch­ sichtiges Display 31 ergibt; wobei - wie aus der Punktmatrix- Displaytechnologie als solches bekannt - mittels zweier Grup­ pen von gekreuzt zueinander verlaufenden streifenförmigen Elektrodenpaaren eine kartesische oder Polarkoordinaten- Unterteilung für individuelle Ansteuerung der einzelnen Teilflächen erfolgt. Durch entsprechende Ansteuerung neben­ einanderliegender Teilflächen aus der Zweikoordinaten- Darstellsteuerschaltung 15 werden kreuzförmige Symbole - vorzugsweise unterschiedlicher Geometrie und möglicher­ weise sogar unterschiedlicher Einfärbung für einerseits die Visiermarke 6 und andererseits die danach erscheinende Zielmarke 14 - in der Fläche des Displays 31 und damit im Zielbild 5 hervorgerufen. Eine Darstellsteuerschaltung 15 für ein solches Display 31 kann als Zeilen- und Spalten- Matrixadressierschaltung ausgelegt sein, wie z. B. in der EP-OS 26 494 beschrieben.

Die Winkelgeschwindigkeitsmeßeinrichtung 11 basiert be­ vorzugt, wie schon erwähnt, auf einem kommerziellen Piezo- Winkelabtastersystem "WATSON angular rate sensor". Sie kann aber auch auf einem Relativbewegungsdetektor beruhen, bei dem über ein elektrooptisch abgetastetes optisches Gitter nach Maßgabe der Querbewegung eines strahlenden oder reflektierenden Objektes gegeneinander phasenver­ schobene Signalpaare gewonnen werden, wie für einen spezifischen (anderen) Einsatzfall in der DE-PS 24 54 299 näher erläutert.

Claims (10)

1. Visiereinrichtung (1) mit Entfernungs-Meßeinrichtung (8) und Winkel­ geschwindigkeits-Meßeinrichtung (11) zur Berücksichtigung des treffer­ erforderlichen Vorhalts und Anhalts bei der Darstellung einer aus der Visierachse (7) versetzten Zielmarke (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Zielmarken-Darstellung nach Maßgabe auch von mittels eines Lese-Speichers (13) gelieferten Informationen über das ballistische Verhalten des zu verschießenden Geschosses auf einem regional elektrisch ansteuerbaren gerasterten elektrooptischen Display (31) erfolgt, das im Durchlichtbetrieb mit lokaler und variabler Markenausbildung an der optischen Position eines Zwischenbildes im Strahlengang eines Zielfernrohres (4) der Visiereinrichtung (1) angeordnet ist.

2. Visiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Bestandteil der optischen Einrichtung des Visier-Zielfernrohres (4) die Meß-Optik (9) einer Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (8) ist.

3. Visiereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine monokulare Meß-Optik (9) vorgesehen ist, in deren Strahlen­ gang eine Laserdiode (18) und eine Empfangsdiode (21) angeordnet sind, zwischen denen eine optische Trigger-Kopplung (23) ausgebildet ist.

4. Visiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und die Empfangs-Diode (18, 21) beiderseits einer Scheidewand (22) im Zielfernrohr (4) angeordnet sind.

5. Visiereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs-Diode (21) außerhalb des Zielfernrohres (4) angeordnet und über einen Strahlteiler (36) in den Strahlengang eingekoppelt ist.

6. Visiereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Empfangsdiode (21) ein schmalbandiges optisches Filter (26) angeordnet ist.

7. Visiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Display (31) eine piezokeramische Scheibe mit zwei Gruppen gekreuzt zueinander verlaufender streifenförmiger Elektroden aufweist.

8. Visiereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Display (31) aus einer Zweikoordinaten-Darstellsteuer­ schaltung (15) nach Maßgabe der Entfernungs- und Geschwindigkeits- Meßergebnisse ansteuerbar ist.

9. Visiereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Speicher (13) ballistische Parameter für Geschosse unterschiedlichen Verhaltens abrufbar sind.

10. Visiereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Speicher-Umschaltung ein Sensor (34) für eine am aktuell zu verschießenden Geschoß enthaltene Kodierinformation vorgesehen ist.