DE3639326A1 - Optische einrichtung zur beleuchtung eines ziels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung zur Beleuchtung eines Ziels mit Laserstrahlung für Schußsimulation und/oder tatsächliche Geschütze und dergleichen mit einem Laser und mindestens einer Linse.

Sowohl bei Schußsimulation wie auch bei tatsächlichem Schießen wird häufig das Ziel mit Laserlicht beleuchtet. Bei Schußsimulation möchte man dabei durch Beleuchtung des Zieles feststellen, ob das Ziel tatsächlich getroffen ist, möchte man besondere Messungen anstellen oder möchte man Signale zum Ziel übertragen. Beim tatsächlichen Schießen wird eine solche Laserstrahleinrichtung zur Beleuchtung des Zieles normalerweise verwendet, um die Entfernung zum Ziel zu bestimmen. Für diesen Zweck arbeitet man mit gepulster Laserstrahlung und führt eine Laufzeitmessung durch.

Die optische Achse der Laserstrahleinrichtung ist dabei normalerweise parallel zur Rohrachse bzw. Visierlinie. Beim tatsächlichen Schießen ist es aber erforderlich, da das Geschoß eine ballistische Bahn durchläuft, die Geschoßachse um den Aufsatzwinkel steiler zu richten, als dies der direkten Verbindungslinie zwischen Geschütz bzw. Schußsimulator einerseits und Ziel andererseits entspricht. Ist dann die Lasereinrichtung starr mit Geschütz bzw. Visier verbunden, so wird die Laserstrahlung nicht mehr genau auf das Ziel gerichtet, so daß die am Ziel eintreffende Laserstrahlung geringer wird.

Ein weiteres Problem besteht darin, daß auch ein Laserstrahl kein genau paralleles Strahlenbündel ist, sondern eine zwar kleine, aber doch merkbare Divergenz aufweist. Bei verhältnismäßig nahen Zielen ist der Strahl noch eng gebündelt, so daß hier pro Flächeneinheit des Zieles verhältnismäßig viel Strahlung auf das Ziel auftrifft. Bei größeren Entfernungen zum Ziel wird diese Leistung pro Flächeneinheit kleiner. Auch diese Tatsache ist sowohl bei Schußsimulation als auch bei tatsächlichem Schießen äußerst hinderlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Einrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß unabhängig vom Aufsatzwinkel und der Zielentfernung das Ziel im wesentlichen gleichförmig mit Laserstrahlung beleuchtet wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß Verstelleinrichtungen für die Richtung und den Öffnungswinkel des Laserstrahls vorgesehen sind. Damit kann dann der Laserstrahl so auf das Ziel gerichtet werden, daß er das Ziel immer optimal trifft und mit im wesentlichen immer gleicher Leistung pro Flächeneinheit des Zieles trifft. Bei großem Aufsatzwinkel wird man dabei einen großen Winkel zwischen Visierachse und optischer Achse der Laserstrahleinrichtung einstellen, bei kleineren Aufsatzwinkeln einen entsprechend kleineren Winkel. Außerdem wird der Öffnungswinkel des Laserstrahls umso kleiner gemacht, je größer die Entfernung zum Ziel ist.

Um die Betätigung der Verstelleinrichtungen zu erleichtern und um dieselben auch einfacher zu gestalten, kann vorgesehen werden, daß die Verstelleinrichtungen für Richtung und Öffnung des Laserstrahls gekoppelt sind. Die Art der Kopplung wird dabei so gewählt, daß sie den tatsächlichen Verhältnissen zwischen Aufsatzwinkel und Zielentfernung für das gewählte Geschoß bzw. Geschütz entsprechen.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein optisches Element der Laserstrahleinrichtung mit einer Führung versehen, mit der das optische Element auf einer Linie, der Führungsrichtung, verschiebbar ist, die schräg zur Visierlinie und in einer vertikalen die Visierlinie 5 enthaltenden Ebene liegt. Wird dann das optische Element in Führungsrichtung verschoben, so ändert sich einerseits die Abbildungscharakteristik und damit die Divergenz des Laserstrahls und andererseits, da die optische Abbildungsachse verschwenkt wird, der Winkel zwischen Visierlinie und Beleuchtungsachse des Laserstrahls. Hiermit besteht also eine sehr einfache Möglichkeit, durch entsprechende Steuerungskurven durch eine einzige Einstellung je nach Aufsatzwinkel und Entfernung gleichzeitig die Richtung des Laserstrahls entsprechend dem Aufsatzwinkel und die Strahldivergenz entsprechend der Entfernung einzustellen.

Bei einer ganz besonders einfachen und zweckmäßigen Ausführungsform ist dabei die Linie, auf der die Einrichtung verschiebbar ist, eine Gerade. Hiermit kann auf überraschend einfache Weise die genannte Anpassung an Aufsatzwinkel und Entfernung gleichzeitig erreicht werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Verstelleinrichtungen für die Verstellung der den Laserstrahl bündelnden Linse bzw. des entsprechenden Linsensystems ausgebildet. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Verstelleinrichtungen für die Verstellung einer Zwischenlinse der Laserstrahleinrichtung ausgebildet. Bei noch einer anderen Ausführungsform sind die Verstelleinrichtungen für die Verstellung des Lasers ausgebildet. Dabei ist es aber nicht ausgeschlossen, daß gleichzeitig mehr als eine Verstelleinrichtung für Laser, Zwischenlinse und Hauptlinse vorgesehen sind, obwohl die Anordnung so selbstverständlich komplizierter wird.

Um die Einrichtung der Erfindung an verschiedene Waffen und Munitionsarten anzupassen, können Einrichtungen zur Änderung der Verstellungscharakteristik der Verstelleinrichtungen in Abhängigkeit von der Waffen- und Munitionsart vorgesehen sein.

Diese Einrichtungen können bei einer besonders einfachen Ausführungsform, insbesondere im Falle einer geraden Führungslinie eine Einrichtung zum Ändern des Winkels zwischen Führungsrichtung und Visierlinie aufweisen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Geschütz zur Darstellung des Aufsatzwinkels;

Fig. 2 ein Visier mit der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 3 eine Detaildarstellung der Einrichtungen zur Verstellung von Richtung und Divergenz des Laserstrahls; und

Fig. 4 schematisch weitere Verstelleinrichtungen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Panzer 1 mit einem Geschütz 2 gezeigt, das eine strichpunktiert dargestellte Geschützachse 3 hat, die der ursprünglichen Geschoßrichtung entspricht, die durch einen Pfeil angedeutet ist. Die Verbindungslinie zum (nicht gezeigten) Ziel ist mit 4 bezeichnet. Wegen der ballistischen Bahn des Geschosses muß die Geschützachse 3 dabei um den Aufsatzwinkel α höher als die Ziellinie 4 eingestellt werden.

Das Visier ist dabei im allgemeinen parallel zur Geschützachse 3 ausgerichtet. Das in Fig. 2 schematisch dargestellte Visier 4 hat eine optische Achse 5, die zur Geschützachse 3 parallel ist.

Starr am Visier 4 ist bei der Ausführungsform der Fig. 2 die erfindungsgemäße optische Einrichtung 6 befestigt, die einen Laser 7 und eine Linse 8 aufweist. Das vom Laser 7 ausgehende Licht wird dabei durch die Linse 8 zu einem Laserstrahlbündel 9 mit einer Mittelachse 19 gebündelt.

Durch in Fig. 2 nicht gezeigte Einrichtungen kann nun die Linse 8 in Richtung des Doppelpfeiles 10, d.h. in Richtung des Laserstrahles verschoben werden, wodurch sich der Öffnungswinkel des Laserstrahlbündels 9 richtet. Dieser Öffnungswinkel kann damit entsprechend der Zielentfernung so eingerichtet werden, daß immer die gleiche Leistung pro Flächeneinheit auf das Ziel wirkt. Durch weitere nicht gezeigte Verstelleinrichtungen kann die Linse 8 außerdem senkrecht zur Laserstrahlrichtung in Richtung des Doppelpfeiles 11 verschoben werden, wodurch sich die Richtung des Laserstrahls, d.h. die Richtung des Mittelstrahls 19 ändert.

In Fig. 3 ist die Einrichtung 6 deutlicher gezeigt. Wie man dort erkennt, ist innerhalb des Gehäuses der Einrichtung 6 eine Anordnung von Schrägflächen 13 vorgesehen, in denen ein im Querschnitt parallelogrammförmiger durchsichtiger Körper 14 angeordnet ist, der mit Hilfe einer Einrichtung 15 in Richtung der Führungsflächen 13 schräg zur optischen Achse der Anordnung und schräg zur Visierlinie 5 verschoben werden kann. An der vorderen Seite des Körpers 14 befindet sich die Linse 8. Haben Körper 14 und Linse 8 die mit ausgezogenen Linien dargestellte Stellung, so wird ein Laserstrahlbündel 9 mit einer Mittellinie 19 abgegeben, das einen verhältnismäßig kleinen Öffnungswinkel hat. Werden Körper 14 und Linse 8 nach links in die mit gestrichelten Linien gezeichnete Stellung verschoben, so wird ein gestrichelt gezeigtes Laserstrahlbündel 9′ mit Mittellinien 19′ erzeugt. Man erkennt einerseits, daß die Mittellinie 19′ einen größeren Winkel mit der Horizontalen bildet als die Mittellinie 19 des Laserstrahlbündels 9, was einem kleineren Aufsatzwinkel entspricht. Andererseits weist das Laserstrahlbündel 9′ einen größeren Öffnungswinkel als das Laserstrahlbündel 9 auf, was der geringeren Zielentfernung entspricht.

Die Verstelleinrichtung 15 kann mit Hilfe einer Einrichtung 16 gesteuert werden, in die über eine Eingabe 17 noch Daten bezüglich des verwendeten Geschützes oder Geschosses eingegeben werden können. Mit Hilfe der Verstelleinrichtung 16 kann auch über eine entsprechende Verstelleinrichtung 18, die an einem Gestell 20 befestigt ist, die Einrichtung 6 in der Zeichenebene der Fig. 3 verschwenkt werden, um so die Richtung der Führungsflächen 13 zu verändern. Auf diese Weise kann die Charakteristik der Verstellung in bezug auf die Visierachse 5 geändert werden.

Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist schematisch gezeigt, daß der Laser 7 mit Hilfe einer Verstelleinrichtung 21 in Richtung des Doppelpfeiles 22 schräg verstellt werden kann. Außerdem ist eine Verstelleinrichtung 23 vorgesehen, mit der in Richtung des Doppelpfeiles 24 eine Zwischenlinse 25 schräg verstellt werden kann. Die verschiedenen Verstellmöglichkeiten für Laser 7, Zwischenlinse 25 und Linse 8 können dabei kombiniert oder isoliert verwendet werden.

Claims (9)

1. Optische Einrichtung zur Beleuchtung eines Ziels mit Laserstrahlung für Schußsimulation und/oder tatsächliche Geschütze und dergleichen mit einem Laser und mit mindestens einer Linse, dadurch gekennzeichnet, daß Verstelleinrichtungen (15, 18, 21, 24) für die Richtung und den Öffnungswinkel des Laserstrahls (9, 9′) vorgesehen sind.

2. Optische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (15, 18, 21, 24) für Richtung und Öffnung des Laserstrahls gekoppelt sind.

3. Optische Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Element (7, 8, 25) der Laserstrahleinrichtung mit einer Führung (13, 14) versehen ist, mit der das optische Element (7, 8, 25) auf einer Linie verschiebbar ist, die schräg zur Visierlinie (5) und in einer vertikalen die Visierlinie (5) enthaltenden Ebene liegt.

4. Optische Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Linie, auf der die Einrichtung verschiebbar ist, eine Gerade ist.

5. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (15, 18) für die Verstellung der den Laserstrahl bündelnden Linse (8) bzw. des entsprechenden Linsensystems ausgebildet sind.

6. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (23) für die Verstellung einer Zwischenlinse (25) der Laserstrahleinrichtung ausgebildet sind.

7. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtungen (21) für die Verstellung des Lasers (7) ausgebildet sind.

8. Optische Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (16, 17, 18) zur Änderung der Verstellungscharakteristik der Verstelleinrichtungen (17, 18, 21, 24) in Abhängigkeit von der Waffen- und Munitionsart vorgesehen sind.

9. Optische Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (15, 18, 21, 24) zur Änderung der Verstellungscharakteristik eine Einrichtung (18) zum Ändern des Winkels zwischen Führungsrichtung und Visierlinie (5) aufweisen.