DE3700962A1 - Einrichtung zur pruefung eines laserentfernungsmessgeraetes, insbesondere fuer einen kampfpanzer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Prüfung eines Laserentfernungsmeßgerätes, insbesondere für einen Kampfpanzer, bei welcher das vom Lasersender ausgesandte Lichtbündel durch ein Eintrittsobjektiv auf die Eintrittsfläche eines faseroptischen Bildleiters mit optischen Verzögerungsleitungen vorgegebener Länge fokussiert und zur Austrittsfläche des Bildleiters weitergeleitet und schließlich über ein Austrittsobjek­ tiv zum Laserempfänger zurückgeführt wird.

Derartige Einrichtungen sind an sich bekannt.

Sie dienen dazu, das klassische Verfahren zur Prüfung eines Laserentfernungsmeßgerätes, bei der im Gelände zwei Zieltafeln in unterschiedlicher Entfernung vom Entfernungsmeßgerät aufgestellt werden und diese Entfer­ nungen mit dem Laserentfernungsmeßgerät ausgemessen werden, in der Weise zu vereinfachen, daß das Verfahren nicht im Freien in einem, die großen Abstände der Ziel­ tafeln von etwa 500 m zulassenden Gelände durchgeführt werden muß, sondern in geschlossenen Räumen bei wesent­ lichen kleineren Raumverhältnissen, beispielsweise in den Werksräumen einer Herstellerfirma durchgeführt werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand darin, eine solche Einrichtung so auszugestalten, daß sie einerseits trotz der Verwendung von hochpräzisen optischen Geräten, insbesondere faseroptischen Bildlei­ tern und optischen Verzögerungsleitungen, möglichst kostensparend aufgebaut werden kann, dabei aber das klassische Prüfverfahren mit der Ausmessung von Zielta­ feln möglichst genau simuliert wird, so daß das Prüfver­ fahren in der bisherigen Weise durchgeführt werden kann, unter Verwendung der Richtanlage des Kampfpanzers sowie des realen Laserpulses und der gleichen Berechnungsfor­ mel zur Bestimmung des Wirkungsbereiches.

Die Lösung dieser Aufgabe geschieht erfindungsgemäß mit den Merkmalen aus dem kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 14 beschrie­ ben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, in Nach­ bildung der bisherigen Prüfmethode die Zieltafeln in der Brennebene von Linsen nachzubilden und die erforderli­ chen Strecken mit optischen Verzögerungsleitungen zu simulieren. Die Feststellung von Echos oder Doppelechos erfolgt mit dem Laserempfänger des Feuerleitsystems des Kampfpanzers und den zugehörigen Anzeigeelementen.

Es hat sich herausgestellt, daß zu einer genauen Be­ stimmung der Intensitätsverteilung der Laserstrahlung nicht unbedingt die gesamte Fläche der bisherigen Ziel­ tafeln simuliert werden muß, sondern daß es ausreicht, wenn bestimmte Bereiche in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen, die dem Azimut und der Elevation entsprechen, simuliert werden, wobei jeweils einzelne in bestimmten Entfernungen vom Mittelpunkt der simulierten Zieltafeln angeordnete Bildpunkte vermessen werden.

Dies kann dadurch geschehen, daß, wie in den Unteran­ sprüchen angegeben und anhand eines nachfolgend be­ schriebenen Ausführungsbeispiels erläutert, die Ein­ trittsfläche des faseroptischen Eintrittsbildleiters, auf die das auffallende Lichtbündel fokussiert wird, in ganz bestimmter Weise in einzelne Facetten aufgeteilt wird, die mit entsprechenden Facetten der Austritts­ fläche über die entsprechenden Bildleiterzweige und Verzögerungsleitungen verbunden sind. Es läßt sich in dieser Weise ein optisches System aufbauen, das mit einem Minimum an faseroptischen Bildleitern und opti­ schen Verzögerungsleitungen auskommt und dennoch eine sehr exakte Vermessung des Wirkungsbereiches und der Tiefenauflösung des Laserentfernungsmeßgerätes erlaubt. Die Einrichtung kann auch sehr bedienungsfreundlich aufgebaut werden, so daß der Justieraufwand in Grenzen bleibt und die Prüfung in enger Anlehnung an die bishe­ rige Prüfmethode in der Montagehalle durchgeführt werden kann.

Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemäße Einrichtung näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 in einer prinzipiellen schaltbildartigen Dar­ stellung den Gesamtaufbau einer Einrichtung zur Prüfung eines Laserentfernungsmeßgerätes;

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung die Ausgestaltung der Eintrittsfläche für das Lichtbündel bei einer Einrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 in einer detaillierten Darstellung die Verbindung der Facetten der Eintrittsfläche mit den Facetten der Austrittsfläche bei einer Einrichtung nach Fig. 1.

In Fig. 1 ist eine Einrichtung zur Prüfung eines Laser­ entfernungsmeßgerätes dargestellt, welches beispielswei­ se in einem Kampfpanzer angeordnet sein kann. Das Laser­ entfernungsmeßgerät kann an sich bekannte Bauart aufwei­ sen und ist nicht eigens dargestellt. Es besitzt einen Lasersender mit einer Austrittsöffnung 1 für das ausge­ sendete Lichtbündel LE sowie einen Laserempfänger mit einer Eintrittsöffnung 15 für das zurückkommende Licht­ bündel LA.

Austrittsöffnung 1 und Eintrittsöffnung 15 symbolisieren den Ausblickkopf am Feuerleitsystem eines Kampfpanzers, vor dem die nachfolgend beschriebene Einrichtung posi­ tioniert ist. Das vom Laser ausgesandte Lichtbündel LE läuft durch ein Objektiv 2 und einen Strahlteiler 3. Die beiden Teilstrahlen werden in der Brennebene B 2 des Objektivs 2 fokussiert. Der direkt durch den Strahltei­ ler 3 laufende Teilstrahl wird einer Vorrichtung 4 zur Leistungsmessung zugeführt, die in nicht eigens darge­ stellter und an sich bekannter Weise eine Fotodiode enthalten kann und an eine elektrische Beleuchtungs- und Auswertevorrichtung 16 angeschlossen ist. Das vom Strahlteiler 3 abgelenkte Teilbündel trifft in der Brennebene B 2 auf die Eintrittsflächen E von faseropti­ schen Bildleitern, die in einem ersten Faserverteiler 6 zusammengefaßt sind, der nachfolgend genauer erläutert wird. Vom ersten Faserverteiler 6 aus läuft das Licht über faseroptische Bildleiter 7.1 bis 7.5 über optische Verzögerungsleitungen 8.1, 8.5 sowie 9 und weitere faseroptische Bildleiter 10.1 bis 10.5 zu einem zweiten Faserverteiler 11, der die Austrittsflächen A der faser­ optischen Bildleiter enthält, welche in der Brennebene B 14 eines Austrittsobjektivs 14 angeordnet sind. Das austretende Lichtbündel LA durchläuft einen zweiten Strahlteiler 13 sowie das Austrittsobjektiv 14 und tritt dann in die Eintrittsöffnung 15 des Laserempfängers ein.

Im zweiten Strahlteiler 13 wird dem aus der Einrichtung austretenden Lichtbündel ein zweites Lichtbündel zuge­ führt, das von Austrittsflächen B eines dritten Faser­ verteilers 17 ausgeht, in dem faseroptische Bildleiter zusammengefaßt sind, über die von der elektrischen Beleuchtungs- und Auswertevorrichtung 16 gesteuert, Beleuchtungslicht zugeführt wird.

In den Strahlengang des einfallenden Lichtbündels LE und den Strahlengang des ausfallenden Lichtbündels LA ist außerdem jeweils ein Bildhebungsplättchen 5 bzw. 12 angeordnet, die dazu dienen, eine Anpassung auf die Laserwellenlänge nach einer Justage mit sichtbarem Licht zu bewirken.

Im folgenden wird anhand der Fig. 2 und 3 die genaue Ausbildung der Eintrittsflächen E und der Ausgangs­ flächen A sowie ihre Verbindung über einzelne Bildlei­ terzweige und Verzögerungsleitungen näher erläutert.

In Fig. 2 sind die Eintrittsflächen E in ihrer Ausbil­ dung und Anordnung dargestellt. Die Ausbildung und Anordnung der Austrittsflächen A entspricht genau der der Eintrittsflächen.

Die Eintrittsfläche E am ersten Faserverteiler 6 ist in einzelne Facetten EF 1 bis EF 10 aufgeteilt. Die Facetten besitzen jeweils rechteckigen Querschnitt mit einem Seitenverhältnis von 2 : 1 und stellen die Glasfaserend­ flächen von faseroptischen Bildleitern dar, die in Fig. 3 nur symbolisch durch Linien angedeutet sind. Die Facetten erstrecken sich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in zwei zueinander senkrechten Richtungen, die dem Azimut Az und der Elevation El entsprechen und sind aufeinan­ der folgend und mit ihren Rändern aneinander an­ schließend angeordnet. In Richtung Az erstrecken sich insgesamt sechs Facetten EF 7, EF 1, EF 3, EF 4, EF 2, EF 8. In Richtung El erstrecken sich die Facetten EF 9, EF 5, EF 3-EF 4, EF 6, EF 10.

Die Facetten EF 1, EF 3, EF 4, EF 2, EF 5 und EF 6 sind einem inneren Eintrittsbereich zugeordnet, der mit Z 1 bezeich­ net ist, da diese Facetten eine der beiden Zieltafeln des klassischen Prüfsystems simulieren. Die Facetten EF 7, EF 8, EF 9 und EF 10 sind einem äußeren Eintrittsbe­ reich zugeordnet, der mit Z 2 bezeichnet ist, da er die zweite der Zieltafeln des klassischen Prüfverfahrens simuliert. Der äußere Eintrittsbereich Z 2 umgibt den ersten Eintrittsbereich Z 1.

Zur besseren Unterscheidung sind die Facetten des äuße­ ren Eintrittsbereiches Z 2 in Fig. 2 schraffiert darge­ stellt.

Jede der Facetten EF 1 bis EF 10 aus dem ersten Faserver­ teiler 6 ist mit einer entsprechenden Facette AF 1 bis AF 10 aus dem zweiten Faserverteiler 11 verbunden. Die Facetten AF 1 bis AF 10 sind genau in der gleichen Weise ausgebildet und angeordnet, wie die Facetten EF 1 bis EF 10, so daß auf ihre Darstellung verzichtet werden kann.

Um die Anzahl der benötigten Bildleiterzweige und Verzögerungsleitungen möglichst klein zu halten, sind die Verbindungen von je zwei Facetten der Eintrittsbe­ reiche mit den entsprechenden Facetten der Austrittsbe­ reiche in einer besonderen, die geforderte Genauigkeit der Messung wahrenden Weise zusammengefaßt wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist.

In Fig. 3 sind die von den Facetten EF 1 bis EF 10 ausge­ henden Bildleiter in Ausgangsverbindungen 16 jeweils paarweise zusammengefaßt und an weiterführende Bildlei­ terzweige 7.1 bis 7.5 angeschlossen. Der gemeinsame Anschluß betrifft jeweils Facetten, die symmetrisch zur Richtung Az oder symmetrisch zur Richtung El liegen. So sind beispielsweise die beiden Facetten EF 7 und EF 8 des äußeren Eintrittsbereiches gemeinsam an den Bildleiter­ zweig 7.1 angeschlossen, der über Verzögerungsleitungen 8.11, 9.1 und 8.12 mit einem Bildleiterzweig 10.1 ver­ bunden ist, der wiederum über Eintrittsverbindungen 17 mit den Bildleitern der beiden Facetten AF 7 und AF 8 im Faserverteiler 11 in Verbindung steht.

In analoger Weise sind die beiden Facetten EF 9 und EF 10 des äußeren Eintrittsbereiches über den Bildleiterzweig 7.5, die Verzögerungsleitungen 8.51, 9.5 und 8.52 sowie den Bildleiterzweig 10.5 mit den Facetten AF 9 und AF 10 der Austrittsfläche verbunden.

Die Facetten des inneren Eintrittsbereiches sind in ähnlicher Weise paarweise zusammengefaßt wie dies aus Fig. 3 unmittelbar abzulesen ist und über die Bildlei­ terzweige 7.2, 7.3 und 7.4, die Verzögerungsleitungen 9.2, 9.3 und 9.4 sowie die Bildleiterzweige 10.2, 10.3 und 10.4 mit den entsprechenden Facetten im Faservertei­ ler 11 verbunden.

Die Bildleiter der Faserverteiler 6 und 11 sind als im Querschnitt rechteckige Glasfasern ausgebildet, die jeweils an ihren Außenseiten mit einem dünnen Glas beschichtet sind, das einen kleineren Brechungsindex aufweist als das Kernmaterial der Glasfaser. Damit wird das Übersprechen von einem Bildleiter in den anderen verhindert.

Die Verzögerungsleitungen bestehen aus in Spulen aufge­ wickelten Bildleitern, wobei die Verzögerungsleitungen 9.1 bis 9.5 die Simulation einer Entfernung von bei­ spielsweise 500 m bewirken, während die Verzögerungslei­ tungen 8.5.1 und 8.5.2 bzw. 8.11 und 8.12 eine zusätz­ liche Verzögerung bewirken, so daß in diesen Zweigen die Gesamtverzögerung einer Entfernung von beispielsweise 520 m entspricht. Die Gesamtanordnung simuliert damit eine erste Zieltafel Z 1 in beispielsweise 500 m Entfer­ nung und eine zweite Zieltafel Z 2 in beispielsweise 520 m Entfernung.

Da bei der Wirkungsbereichsvermessung das Zielkreuz immer nach außen gerichtet wird, ist die Zusammenfassung von je zwei einander gegenüberliegenden Facetten in einem gemeinsamen Verzögerungsweg ohne weiteres möglich. Eine Doppeldeutigkeit tritt wegen des eingeschränkten Sehfeldes des Laserempfängers nicht auf.

Die Facetten des zweiten Faserverteilers 11 können, wie aus Fig. 1 ersichtlich, über den Ausblickkopf des Feuer­ leitsystems des Kampfpanzers direkt beobachtet werden. Um ihre Sichtbarkeit zu erhöhen, werden sie von hinten beleuchtet. Dies geschieht bei der in Fig. 1 dargestell­ ten Einrichtung dadurch, daß die Facetten des dritten Faserverteilers 17 genau in der gleichen Weise ausgebil­ det sind wie die Facetten des zweiten Faserverteilers 11 und die Justierung so ist, daß sich die Bilder der in der Brennebene B 14 angeordneten Bereiche A und B genau überdecken. Um die gute Unterscheidbarkeit der beiden Zieltafeln Z 1 und Z 2 für den Beobachter zu erhöhen, können die Facetten, die die erste Zieltafel Z 1 dar­ stellen, beispielsweise mit grünen Leuchtdioden und die Facetten, die die Zieltafel Z 2 darstellen, mit gelben Leuchtdioden beleuchtet werden. Die Helligkeit ist intern über Potentiometer regelbar. Auf diese Weise werden dem Bediener auf gut sichtbare Weise zwei Zielta­ feln Z 1 und Z 2 in den Sichtkanal projiziert.

Es kann ohne weiteres erreicht werden, daß die beiden Zieltafeln Z 1 und Z 2 dem Beobachter in exakt der glei­ chen Größe erscheinen wie die realen Zieltafeln.

Ein nicht eigens dargestelltes und beschriebenes elek­ tronisches System besteht aus einem Meßteil zur Messung der Pulsenergie, einem Meßteil zur Messung der Pulsbrei­ te und einem System zur Digitalisierung, Aufbereitung und Anzeige der Meßwerte.

Zur Energiemessung des ausgesandten Laserpulses wird ein konstanter Bruchteil der Meßvorrichtung 4 zugeführt und das optische Signal wird leistungsproportional in ein elektrisches Signal umgesetzt.

Die Wirkungsbereichsvermessung verläuft im Prinzip wie bei den bisher bekannten Verfahren mit Zieltafeln. Der Bediener muß mit den Richtmitteln am Kampfpanzer den Laserfleck (bzw. das Zielkreuz) über die beiden Zielta­ feln richten und die Grenzen feststellen, an denen Doppelechos auftreten. Insofern ändert sich an der Genauigkeit der Wirkungsbereichsvermessung nichts. Die Reflektivitäten der Zieltafeln können durch Filter an den Faserkoppelstellen eingestellt werden. Auf diese Weise kann durch Vergleich mit Außenmessungen letztlich die Empfindlichkeit des Systems der Empfindlichkeit der Messung mit realen Zieltafeln angepaßt werden.

Claims (14)

1. Einrichtung zur Prüfung eines Laser-Entfernungsmeßge­ rätes, insbesondere für einen Kampfpanzer, bei welcher das vom Lasersender ausgesandte Lichtbündel durch ein Eintrittsobjektiv auf die Eintrittsfläche eines faser­ optischen Bildleiters mit optischen Verzögerungsleitun­ gen vorgegebener Länge fokussiert und zur Austrittsfläche des Bildleiters weitergeleitet und schließlich über ein Austrittsobjektiv zum Laserempfänger zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintrittsfläche eines faseroptischen Eintrittsbildleiters (7.1-7.5) in mindestens zwei Eintrittsbereiche (Z 1, Z 2) aufgeteilt ist, die über optisch voneinander getrennte Bildleiter­ zweige (7.1-7.5), in welche jeweils optische Verzöge­ rungsleitungen (9, 8.1, 8.5) unterschiedlicher Länge eingeschaltet sind, mit entsprechenden Austrittsberei­ chen eines Austrittsbildleiters (10.1-10.5) verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung, Anordnung und Größe der Austrittsbe­ reiche die gleiche ist wie die Ausbildung, Anordnung und Größe der Eintrittsbereiche.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Eintrittsbereiche derart zueinander angeordnet sind, daß jeweils zu einem inneren Eintritts­ bereich (Z 1) gehörende Teilflächen von Teilflächen eines äußeren Eintrittsbereiches (Z 2) umgeben sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Eintrittsbereich und jeder Austrittsbereich aus Facetten (EF 1-EF 10 bzw. AF 1-AF 10) zusammengesetzt ist und jede Facette eines Eintrittsberei­ ches über einen individuellen Bildleiterzweig und eine optische Verzögerungsleitung mit der ihr zugeordneten Facette eines Austrittsbereiches verbunden ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche jeder Facette (EF 1-EF 10) größer ist als der Durchmesser des Lichtbündels an der Auftreffstelle.

6. Einrichtung nach Anspruch 3 sowie einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Facetten (EF 1- EF 10) in jeweils zwei zueinander senkrechten Richtun­ gen (Az, El) aufeinanderfolgend und unmittelbar aneinan­ der anschließend in der Eintrittsfläche angeordnet sind, wobei die Facetten des inneren Eintrittsbereiches (Z 1) innerhalb eines quadratischen oder rechteckigen, symme­ trisch zum Mittelpunkt der Eintrittsfläche liegenden Feldes angeordnet sind, während die Facetten des äußeren Eintrittsbereiches (Z 2) außerhalb dieses Feldes angeord­ net sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Azimutrichtung (Az) insgesamt sechs aufeinanderfol­ gende und aneinander anschließende Facetten angeordnet sind, von denen jeweils die vier inneren Facetten (ef 1, ef 2, ef 3, ef 4) zum inneren Eintrittsbereich (Z 1) und die beiden äußeren Facetten (EF 7, EF 8) zum äußeren Eintritts­ bereich (Z 2) gehören und sich an die beiden mittleren Facetten (EF 3, EF 4) in Elevationsrichtung (El) nach oben und unten je zwei aufeinanderfolgende Facetten (EF 5, EF 9 bzw. EF 6, EF 10) anschließen, von denen jeweils die inneren Facetten (EF 5, EF 6) zum inneren Eintrittsbereich (Z 1) und die äußeren Facetten (EF 9, EF 10) zum äußeren Eintrittsbe­ reich (Z 2) gehören.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Seitenflächenverhältnis der recht­ eckigen Facetten 2 : 1 beträgt.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den inneren Eintrittsbereich (Z 1) eine in vorgegebener Entfernung aufgestellte Zielta­ fel simuliert wird, während durch den äußeren Eintrittsbe­ reich (Z 2) eine zweite, in einem größeren Abstand aufge­ stellte Zieltafel simuliert wird.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei symmetrisch zu einer der Mittelachsen (Az, El) der Eintrittsfläche angeordnete Facetten der Eintrittsfläche über eine gemeinsame optische Verzögerungsleitung (9.1-9.5) mit den entsprechenden Facetten der Austrittsfläche verbunden sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Facetten (AF 1-AF 10) der Aus­ trittsfläche von innen her beleuchtet sind.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das einfallende Lichtbündel (LE) durch einen ersten Strahlteiler (3) läuft und der eine Teil­ strahl einer Leistungsmeßvorrichtung (4) zugeführt wird, während der andere Teilstrahl einen, die Eintrittsflächen des faseroptischen Eintrittsbildleiters (7.1-7.5) enthaltenden Faserverteiler (6) zugeführt wird, der über eine die optischen Verzögerungsleitungen (8.1-8.5, 9) enthaltende Vorrichtung mit einem zweiten Faserverteiler (11) verbunden ist, der die Austrittsflächen des faserop­ tischen Austrittsbildleiters (10.1-10.5) enthält.

13. Einrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das ausfallende Lichtbündel (LA) durch einen zweiten Strahlteiler (13) läuft, über den das Be­ leuchtungslicht für die Facetten der Austrittsfläche eingeführt wird, welches von einem dritten Faserverteiler (17) ausgeht, der die gleiche Facettenanordnung aufweist wie der erste und der zweite Faserverteiler (6, 11), wobei die Facetten des dritten Faserverteilers (17) über an sie angeschlossene Bildleiterzweige von hinten beleuchtet sind.

14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserverteiler (6, 11) rechteckige Glasfasern enthal­ ten, die jeweils an ihren Außenseiten mit einem dünnen Glas beschichtet sind, das einen kleineren Brechungsindex aufweist als das Kernmaterial der Glasfaser.