DE4007759A1

DE4007759A1 - Laser weapon training device - uses laser beam directed onto mat disc and camera at rear of latter

Info

Publication number: DE4007759A1
Application number: DE19904007759
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Bauer; Rudolf De Dipl Phys Dipl Wall
Original assignee: Precitronic Gesellschaft fuer Feinmechanik und Electronic mbH
Current assignee: Precitronic Gesellschaft fuer Feinmechanik und Electronic mbH
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1991-09-19

Abstract

The weapon training device has a laser source (2) attached to the weapon, providing a laser beam (4) directed onto a simulated target (5) with detection of the incidence point. The target (5) has a matt target disc (8) onto which a camera (9) is focussed at the rear, the camera coupled to an evaluation cirucit (10...15). Pref. a CCD camera (9) is used, contained wtihin a light tight housing (6) which has a front opening fitted with the matt disc (8). The laser source (2) pref. provides a modulated beam, with a coding contained in the modulation. ADVANTAGE - Simple mfr. and low cost.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Schußsimulation mit einer Einrichtung zum Aussenden eines Laserstrahls und einer Zieleinrichtung zum Bestimmen des Auftreffortes des Laserstrahls am Ziel.The invention relates to a device for shooting simulation with a device for emitting a laser beam and a target device for determining the impact of the Laser beam at the target.

Mit solchen Vorrichtungen kann kostengünstig und umweltfreund lich (ohne daß die Umwelt durch Schußgase oder Geschosse und Geschoßhülsen verunreinigt wird) das Schießen geübt werden. Der Schütze richtet den Laserstrahl auf die Zieleinrichtung. Diese weist bei vorbekannten Vorrichtungen eine große Anzahl von Sensoren für das Laserlicht auf, die matrixartig oder kreisringförmig angeordnet sind. Das Laserlicht trifft dabei nur auf einen oder einige wenige Sensoren. In der Auswertungs schaltung kann dann festgestellt und angezeigt werden, welche der Sensoren "getroffen" worden sind und wie weit der "Schuß" vom Ziel ablag.With such devices can be inexpensive and environmentally friendly Lich (without the environment through gunfire or projectiles and Bullet casings are contaminated) shooting can be practiced. The shooter points the laser beam at the target device. This has a large number in previously known devices of sensors for the laser light that are matrix-like or are arranged in a ring. The laser light hits it only on one or a few sensors. In the evaluation circuit can then be determined and displayed which the sensors have been "hit" and how far the "shot" from the target.

Der Nachteil dieser vorbekannten Vorrichtung ist, daß sie sehr aufwendig ist. Es sind sehr viele Sensoren erforderlich, die eine nicht unbeträchtliche Größe haben müssen und schon aus diesem Grund teuer sind. Außerdem ist die Verdrahtung dieser Sensoren sehr aufwendig und wird sehr teuer, wenn viele Sensoren verwendet werden, was wiederum erstrebenswert ist, um eine gute Auflösung und Genauigkeit der Auswertung zu erhal ten.The disadvantage of this known device is that it is very is complex. Many sensors are required have a not inconsiderable size and already out are expensive because of this. Also the wiring is this Sensors are very complex and will be very expensive if many Sensors are used, which in turn is desirable to to get a good resolution and accuracy of the evaluation ten.

Die Erfindung besteht in der Schaffung einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, die wesentlich kostengünstiger ist und einfacher aufgebaut ist.The invention is to provide a device for type mentioned, which is much cheaper and is simpler.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß die Zielein richtung eine Mattscheibe und eine dieselbe abbildende Kamera aufweist, die mit einer Auswertungsschaltung verbunden ist.The solution according to the invention is that the goals are towards a focusing screen and a camera imaging the same has, which is connected to an evaluation circuit.

Der Laserstrahl fällt, wenn der Schütze den "Schuß" abgibt, auf die Mattscheibe. Der entsprechende Lichtfleck wird dann von der Kamera abgebildet. Das entsprechende Bild der Kamera bzw. die Signale dieser Kamera, die eine Fernseh-, eine Video- oder insbesondere eine Matrix-CCD-Kamera sein kann, wird dann der Auswertungsschaltung zugeführt. Die Vereinfachung besteht darin, daß die große Anzahl von Sensoren mit der aufwendigen Verdrahtung des Standes der Technik durch die Bildpunkte der Kamera ersetzt wird, was wesentlich kostengünstiger ist, da solche Kameras in großer Zahl hergestellt werden. Insbesondere ist dabei die erwähnte Matrix-CCD-Kamera besonders günstig, da hier die einzelnen Bildpunkte durch eine elektronische Auswer tungsschaltung direkt angesprochen werden können.The laser beam falls when the shooter fires the "shot" on the focusing screen. The corresponding light spot is then imaged by the camera. The corresponding image from the camera or the signals from this camera that a television, a video or in particular can be a matrix CCD camera fed to the evaluation circuit. The simplification is there in that the large number of sensors with the complex Wiring of the prior art through the pixels of the Camera is replaced, which is much cheaper because such cameras are manufactured in large numbers. In particular the mentioned matrix CCD camera is particularly cheap because here the individual pixels by an electronic evaluator can be addressed directly.

Zweckmäßigerweise ist die Kamera in einem lichtdichten Gehäuse angeordnet, dessen vorderseitige Öffnung von der Mattscheibe verschlossen ist. Es wird dadurch verhindert, daß unerwünsch tes Fremdlicht in das Gehäuse und in die Kamera einfallen kann, wodurch die Empfindlichkeit herabgesetzt würde.The camera is expediently in a light-tight housing arranged, the front opening of the ground glass is closed. It prevents unwanted Incident light enters the housing and the camera can, which would reduce the sensitivity.

Die Einrichtung zum Aussenden des Laserstrahls weist zweckmä ßigerweise einen Helium-Neon-Laser auf, der einen Lichtstrahl besonders kleiner Divergenz aussendet. Auf diese Weise kann der Zielpunkt besonders genau bestimmt werden. The device for emitting the laser beam expediently A helium-neon laser is usually used to emit a beam of light emits particularly small divergence. That way the target point can be determined particularly precisely.

Die Einrichtung zum Aussenden des Laserstrahls kann als separates Übungsgerät ausgebildet sein, das die Form einer Waffe hat. Zweckmäßigerweise kann die Einrichtung zum Aussen den des Laserstrahls aber auch auf eine normale Waffe aufsetz bar sein. Die Einrichtung ist damit auch für unterschiedliche Waffen zu verwenden.The device for emitting the laser beam can be used as be formed separate exercise device that the shape of a Gun. The device can expediently be placed outside but put the laser beam on a normal weapon be cash. The facility is therefore also for different To use weapons.

Im letzteren Fall ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Einrichtung zum Aussenden des Laserstrahls in bezug auf die Waffe justierbar ist. Dadurch kann nicht nur der Laserstrahl mit der Schußrichtung bzw. Visierlinie der Waffe ausgerichtet werden. Der Laserstrahl könnte vielmehr auch gegenüber der Schuß- und Visierlinie winkelmäßig versetzt sein, um so das Schießen über große Entfernungen zu üben, bei denen die Projektilbahn in der Nähe des Ziel von der ursprünglichen Richtung abweicht.In the latter case, it is advantageously provided that the Device for emitting the laser beam with respect to the Weapon is adjustable. This means that not only the laser beam aligned with the firing direction or line of sight of the weapon will. The laser beam could rather be compared to the The line of fire and sight are angularly offset, so that Practice shooting at long distances where the Projectile near the target from the original Direction deviates.

Zweckmäßigerweise wird der Laser erst dann ausgelöst, wenn ein Auslöser bzw. Abzug (Trigger) der Waffe betätigt wird.The laser is expediently only triggered when a Trigger of the weapon is actuated.

Wenn der Laser moduliertes Licht abgibt, so kann die Unem pfindlichkeit gegen Fremdlicht vergrößert werden, indem die Kamera so eingerichtet wird, daß sie nur dieses modulierte Licht empfängt. Es wäre auch möglich, die Kamera durch Filter oder dergleichen nur auf die Wellenlänge des Laserlichtes ansprechen zu lassen, wodurch ebenfalls die störenden Wirkun gen von Fremdlicht sehr stark reduziert werden.If the laser emits modulated light, the Unem sensitivity to extraneous light can be increased by the Camera is set up so that it only modulates this Light receives. It would also be possible to filter the camera or the like only on the wavelength of the laser light to respond, which also has the disruptive effect ambient light can be reduced very strongly.

Die Modulation des Laserlichts kann auch eine Codierung aufweisen, um so z. B. festzustellen, welcher Schütze das Ziel getroffen hat.The modulation of the laser light can also be a coding have, so z. B. determine which shooter is aiming has hit.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vor der Mattscheibe eine Platte mit matrixartig angeordneten Löchern angeordnet, in die Sammellinsen eingesetzt sind. Statt einer matrixartigen Anordnung könnte auch eine Anordnung von konzen trischen Kreisen verwendet werden. In diesem Fall wird das Licht von den Sammellinsen gesammelt und punktförmig auf die Mattscheibe abgebildet. Durch dieses Sammeln des Lichtes kann die Laserleistung weiter herabgesetzt werden, was aus Gründen des Augenschutzes unbedingt anzustreben ist. In vielen Fällen wird die Schußsimulation insbesondere über größere Entfernun gen unter Beachtung der gesetzlichen Bestimmungen dadurch erst möglich.In a further advantageous embodiment is before Matt screen a plate with holes arranged in a matrix arranged, in which converging lenses are inserted. Instead of one A matrix-like arrangement could also be an arrangement of conc circles are used. In this case it will Light collected by the converging lenses and punctiform on the Screen shown. By collecting the light you can the laser power can be further reduced, for reasons eye protection must be striven for. In many cases the shot simulation will be especially over longer distances in compliance with the statutory provisions possible.

Die Sammellinsen sind zweckmäßigerweise kostengünstige Kunst stofflinsen. Wenn Fresnel-Linsen verwendet werden, so hat man den Vorteil einer großen Öffnung und kleinen Brennweite. In diesem Falle ist die Zieleinrichtung einerseits sehr licht empflindlich, andererseits aber doch verhältnismäßig klein.The converging lenses are expediently inexpensive art fabric lenses. If Fresnel lenses are used, you have the advantage of a large aperture and small focal length. In in this case the target device is very light on the one hand sensitive, but on the other hand relatively small.

Zweckmäßigerweise ist die Auswertungsschaltung über eine optische Nachrichtenstrecke mit einer zentralen Auswertungs und Anzeigeeinheit verbunden, so daß dort ein Ausbilder die Schußergebnisse mehrerer Schützen gleichzeitig beurteilen kann.The evaluation circuit is expediently via a optical message route with a central evaluation and display unit connected so that there is an instructor Assess the shooting results of several shooters at the same time can.

Die Zieleinrichtung ist zweckmäßigerweise zusammenklappbar, da so ein möglicherweise verhältnismäßig großer Kasten nicht transportiert werden muß, sondern nur eine Anzahl von Platten und die Kamera.The target device is expediently collapsible because such a possibly relatively large box is not must be transported, but only a number of plates and the camera.

Zweckmäßigerweise weist die Auswertungsschaltung eine Bild schirmeinheit und/oder einen Drucker auf.The evaluation circuit expediently has an image screen unit and / or a printer.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von vorteilhaften Aus führungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:The invention is based on advantageous management forms with reference to the accompanying drawing described. Show it:

Fig. 1 in schematischer Ansicht eine Ausführungsform der Vorrichtung; Figure 1 is a schematic view of an embodiment of the device.

Fig. 2 in schematischer Seitenansicht eine andere Art der Zieleinrichtung; und Figure 2 is a schematic side view of another type of target device. and

Fig. 3 in schematicher Ansicht eine andere Ausführungsform einer Einrichtung zum Abgeben des Laserstrahls. Fig. 3 in schematicher view of another embodiment of a means for delivering the laser beam.

Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 zum Abgeben eines Laserstrahls so ausgebildet, daß sie einer Schußwaffe, z. B. einem Gewehr gleicht. Sie trägt vorne an der Stelle des Laufes einen Laser 2, der durch den Abzug 3 zum Aussenden eines Laserstrahls 4 angeregt wird. Dieser Laser strahl trifft auf die Zieleinrichtung, die allgemein mit 5 bezeichnet ist.In the embodiment of Fig. 1, a device 1 for emitting a laser beam is designed so that it is a firearm, for. B. resembles a rifle. At the front of the barrel, it carries a laser 2 , which is excited by trigger 3 to emit a laser beam 4 . This laser beam strikes the target device, which is generally designated 5 .

Die Zieleinrichtung 5 weist ein Gehäue 6 auf, das bei der gezeigten Ausführungsform rechteckig ist und an seinen Kanten 7 mit Verbindungsstellen versehen ist, so daß das Gehäuse 6 zum Transport zusammengelegt werden kann. Das Gehäuse 6 ist lichtdicht und weist nur vorne eine Öffnung auf, die mit einer Mattscheibe 8 verschlossen ist. Im Inneren weist das Gehäuse 6 eine Matrix-CCD-Kamera 9 auf, deren Objektiv 10 auf die Mattscheibe 8 gerichtet und so eingestellt ist, daß die Mattscheibe 8 scharf abgebildet wird. Die Kamera 9 ist mit einer Auswertungsschaltung 10, einem Drucker 11 und einem Display 12, z. B. einem Monitor verbunden. Außerdem ist sie mit einem optischen Sender 13 verbunden, der über einen Licht strahl 14 die Ergebnisse an eine zentrale Auswertungsschaltung 15 sendet.The target device 5 has a housing 6 , which is rectangular in the embodiment shown and is provided at its edges 7 with connection points, so that the housing 6 can be folded for transport. The housing 6 is light-tight and only has an opening at the front, which is closed with a focusing screen 8 . Inside, the housing 6 has a matrix CCD camera 9 , the lens 10 of which is aimed at the focusing screen 8 and is set such that the focusing screen 8 is imaged sharply. The camera 9 is equipped with an evaluation circuit 10 , a printer 11 and a display 12 , e.g. B. connected to a monitor. In addition, it is connected to an optical transmitter 13 , which sends the results to a central evaluation circuit 15 via a light beam 14 .

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt. Wird mit Hilfe der Ein richtung 1 ein Laserstrahl 4 ausgesendet, so wird der Ort, an dem dieser Laserstrahl 4 auf der Mattscheibe 8 auftritt, in der Kamera 9 abgebildet. Durch die Auswertungsschaltung 10 können dann die Koordinaten dieses Punktes bestimmt werden und auf dem Drucker ausgegeben werden. Der Monitor 12 kann dabei direkt das Bild der Kamera 9 zeigen, wobei durch die Auswer tungsschaltung 10 noch eine Zielscheibe oder dergleichen überlagert sein kann. Mit Hilfe des Senders 13 können die Ergebnisse noch an eine zentrale Auswertungseinheit 15 gesen det werden. The device works as follows. If a laser beam 4 is emitted with the aid of a device 1 , the location at which this laser beam 4 occurs on the focusing screen 8 is imaged in the camera 9 . The coordinates of this point can then be determined by the evaluation circuit 10 and output on the printer. The monitor 12 can directly show the image of the camera 9 , whereby a target or the like can be superimposed by the evaluation circuit 10 . With the help of the transmitter 13 , the results can still be sent to a central evaluation unit 15 .

Bei der Ausführungsform der Fig. 2 ist vor der Mattscheibe 8 noch eine Platte 16 angeordnet, die eine große Anzahl von Kunststofflinsen 17, insbesondere Fresnel-Linsen 17 aufweist. Die Laserstrahlen 4 werden dabei jeweils nur auf eine Linse 17 oder mehrere Linsen 17 auffallen, so daß nur einer oder wenige Bildpunkte 18 auf der Mattscheibe 8 erzeugt werden. Die Linsen 17 sind dabei so angeordnet, daß die Brennpunkte der Linsen 17 auf der Mattscheibe 8 liegen. Die anschließende Auswertung erfolgt dann mit der Kamera 9 in ähnlicher Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1. Der Vorteil ist, daß das Licht gesammelt wird und daß deswegen die Intensität des Laserlichts 4 geringer sein kann. Zur Auswertung des zentralen Zielpunktes kann dabei auch die Tatsache herangezogen werden, daß mögli cherweise die Lichtpunkte 18 im Randbereich eine geringere Intensität haben.In the embodiment of FIG. 2, a plate 16 is arranged in front of the focusing screen 8 and has a large number of plastic lenses 17 , in particular Fresnel lenses 17 . The laser beams 4 will only strike one lens 17 or more lenses 17 , so that only one or a few pixels 18 are generated on the focusing screen 8 . The lenses 17 are arranged so that the focal points of the lenses 17 lie on the focusing screen 8 . The subsequent evaluation is then carried out with the camera 9 in a manner similar to that of the embodiment in FIG. 1. The advantage is that the light is collected and therefore the intensity of the laser light 4 can be lower. In order to evaluate the central target point, the fact that the light points 18 in the edge region may have a lower intensity can also be used.

Bei der Ausführungsform der Fig. 3 ist die Einrichtung zum Abgeben des Laserstrahls auf einer normalen Waffe aufgesetzt. Der Laser 2 ist dabei über eine Justiereinrichtung 18 mit der Waffe verbunden.In the embodiment of FIG. 3, the device for emitting the laser beam is placed on a normal weapon. The laser 2 is connected to the weapon via an adjusting device 18 .

Claims

1. Device for firing simulation with a device for emitting a laser beam and a target device for determining the impact of the laser beam on the target, characterized in that the target device ( 5 ) has a focusing screen ( 8 ) and the same imaging camera ( 9 ) with an evaluation circuit ( 10 , 15 ) is connected.

2. Device according to claim 1, characterized in that the camera ( 9 ) is a CCD camera.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the camera ( 9 ) is arranged in a light-tight housing ( 6 ), the front opening of which is closed by the focusing screen ( 8 ).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device ( 1-3 ) for emitting the laser beam has a He-Ne laser ( 2 ).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the device ( 2 , 18 ) for emitting the laser beam can be placed on a weapon.

6. The device according to claim 5, characterized in that the device ( 2 , 18 ) for emitting the laser beam with respect to the weapon is adjustable.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the laser ( 2 ) is connected to a trigger ( 3 ) or trigger (trigger) of the weapon.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the laser ( 2 ) emits modulated light.

9. The device according to claim 8, characterized in that the modulation contains coding.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a plate ( 16 ) with holes arranged in a matrix is arranged in front of the focusing screen ( 8 ), in the converging lenses ( 17 ) are used.

11. The device according to claim 10, characterized in that the converging lenses ( 17 ) are plastic lenses.

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized in that the converging lenses ( 17 ) are Fresnel lenses.

13. Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that the evaluation circuit ( 10 ) via an optical communication link ( 13 , 14 ) is connected to a central evaluation and display unit ( 15 ).

14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that the target device ( 5 ) is collapsible bar.