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Die
Erfindung bezieht sich auf ein photovoltaische Target für
Schießanwendungen mit einem Leuchtmittel.
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Typischerweise
werden im Sportbereich, z. B. im Sportschützenbereich,
bei Biathlon Schießwettbewerben, bei der Jägerausbildung,
als auch im professionellen Bereich, bei Militär, Polizei-
und Sicherheitsdiensten, zu Übungszwecken Schießtargets verwendet.
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Typischerweise
werden hierzu Schießtargets in Form von plattenförmigen
Körpern verwendet. Diese Targets werden beschossen und
eine anschließende Auswertung der Durch- oder Einschüsse
ergibt dann ein Maß für die Treffgenauigkeit.
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Nachteilig
bei diesen Systemen ist, dass die Targets durch Beschuss irreversibel
zerstört werden.
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Eine
Verbesserung hierzu sind Systeme, bei denen ein Lichtstrahl statt
eines Projektils auf ein Target gerichtet wird.
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Beide
Systemtypen erlauben eine visuelle Auswertung mittels Kamera und
einer Bildverarbeitungssoftware. Dabei wird das Bild des beschossenen
Targets beobachtet. Je nachdem, welches System eingesetzt wird,
wird ein Durchschuss oder ein Leuchtpunkt auf eine Kamera abgebildet.
Diese Systeme sind jedoch bezüglich ihres Einsatzes beschränkt,
da bei hinreichender Umgebungsbeleuchtung, die Kamera übersteuern
kann und eine optische Auslesung des beobachteten Targets kein verwertbares
Signal mehr liefern kann.
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Weiterhin
ist bei diesen Systemen die Abbildung des optischen Systems als
weitere Fehlerquelle zu beachten, da diese zum einen nicht in der Abbildungsachse
liegt, zum anderen aber systembedingt die Kamerachips deutliche
Totflächen durch Versorgungsleitungen aufweisen.
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Ferner
ist aus
DE 10
2004 011 905 A1 ein Target bekannt, bei dem ein Leuchtmittel
als eine LED ausgeführt ist, welche oberhalb einer photovoltaischen
Einrichtung angeordnet ist und bei einem Treffer aktiviert wird
und deren Licht unter einem Winkel von 45° auf einen Filter
trifft, dort reflektiert wird und anschließend das Gehäuse
des Targets verlässt, um so von dem Schützen wahrgenommen
zu werden.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine alternative Art
eines Leuchtmittels bereitzustellen, dass zum anderen bei starker
Umgebungsbeleuchtung einsetzbar ist, und weiterhin auch eine schützensensitive
Auswertung ermöglicht.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch ein Target für Schießanwendungen,
dass photovoltaische Elemente einsetzt und eines der nachfolgend
beschriebenen Leuchtmittel verwendet. Diese photovoltaischen Elemente
werden vorzugsweise mit einem wellenlängensensitiven Filter
ausgestattet, so dass nur bestimmte Wellenlängen zu einem
Stromfluss führen.
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehend erläutert.
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Es
zeigt:
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1 ein
photovoltaisches Element, zum Einsatz in einem erfindungsgemäßen
Target mit einer zentralen Öffnung für ein Leuchtmittel,
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2 das
photovoltaische Element gemäß Anspruch 1 im seitlichen
Schnitt,
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3 ein
Ausführungsbeispiel mit einem Leuchtmittel, dass auf bzw.
vor dem photovoltaischen Element angeordnet ist,
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4 einen
Schnitt durch die Ausführungsform der 3,
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5 einen
Schnitt durch das Target mit Leuchtmitteln, welche in Richtung auf
das photovoltaische Element angeordnet sind und
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6 einen
Schnitt durch das Target mit einem Leuchtmittel, welches direkt
zum Schützen ausgerichtet ist.
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Die
Darstellung der 1 zeigt ein photovoltaisches
Element eines erfindungsgemäßen Targets. Dabei
sind ein innerer Bereich und ein äußerer Bereich
ersichtlich. Ziel des Schützen ist möglichst den inneren
Bereich zu treffen.
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Bei
Verwendung wird nun das Target mittels einer geeigneten Vorrichtung,
mit einem gebündelten Lichtstrahl, z. B. einem Laserstrahl,
beschossen.
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Trifft
der Schütze nun außerhalb des photosensitiven
Bereichs, so kann ein retroreflektierenden Bereich vorgesehen sein,
der bei Beleuchtung mit dem Lichtstrahl eine entsprechende optische
Rückmeldung an den Schützen gibt.
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Trifft
der Schütze in den photosensitiven Bereich, so wird durch
den Lichtstrahl im photosensitiven Bereich ein Photostrom erzeugt.
Der Photostrom kann dann zur weiteren Auswertung verwendet werden.
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Der
photosensitive Bereich zeigt eine für den jeweiligen Zweck
geeignete äußere Form. Weiterhin können
verschiedenartig geformte Bereich vorgesehen sein, so z. B. runde,
ringförmige, quadratische Bereiche oder kreissegment- oder
kreisscheibenartige Bereich.
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Beispielsweise
bei Biathlon wird auf Kreise in einer bestimmten Entfernung geschossen.
Diese Kreisform kann zum einen durch eine entsprechende Form des
photovoltaischen Elements selbst oder aber durch eine Blende vor
dem photovoltaischen Element erreicht werden.
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Im
Sportschützenbereich ist eher das Schießen auf
Kreisscheiben anzutreffen. Eine mögliche Anordnung ist
der 1 zu entnehmen, in der ein innerer Zielbereich
und ein kreisringartiger äußerer Zielbereich aufgezeigt
ist.
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Es
sind Modifikationen der Targetform durch Vorsatzblenden möglich.
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Um
zu verhindern, dass anderes Licht das System negativ beeinflusst,
wie z. B. starkes Umgebungslicht, kann ein geeigneter wellenlängensensitiver
Filter vor dem photovoltaischen Element angeordnet werden (nicht
dargestellt). Die Wellenlänge des Lichtstrahls ist dabei
so gewählt, dass der Lichtstrahl des Lasers von dem wellenlängensensitiver Filter
hindurch gelassen wird.
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Geeignete
Filter können z. B. als Folie oder durch Bedampfen auf
das photovoltaische Elemente aufgebracht werden.
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Zusätzlich
können auch abschattende Einrichtungen vorgesehen sein.
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Weitere
Sicherheit bei der Erkennung eines geeigneten Treffers ist durch
Impulsdetektion möglich, wodurch zufällig vorhandenes
Hintergrundlicht der passenden Wellenlänge ignoriert wird.
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Weiterhin
kann der Lichtstrahl kodiert sein. So ist es z. B. möglich,
durch eine analoge oder digitale Modulierung des Lichtstrahls eine
eindeutige Signatur zu übertragen, die es erlaubt durch
eine entsprechende Kennung, den Schützen zu identifizieren.
Hierdurch ist auch einen noch weitergehende Hintergrundlichtunterdrückung
möglich.
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Wird
ein Treffer erkannt, so wird das System diesen durch geeignete optische
Signale anzeigen. Zusätzlich können akustische
Signale vorgesehen sein. Die Anzeigen können integriert
sein oder als Module mit dem Target verbunden werden.
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Darüber
hinaus kann eine Zähleinrichtung vorgesehen sein, welche
die Anzahl der Treffer zählt.
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Weiterhin
können auch mehrere erfindungsgemäße
Targets zu einem System-Array gekoppelt sein.
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Darüber
hinaus ist es möglich, dass entweder mittels eines Transparent
Hologramms oder durch geeignete teiltransparente Projektionsflächen andere
Targets vor dem oder den Photovoltaischen Elementen eingeblendet
werden.
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Geeignete
Projektionsflächen sind beispielsweise solche, die für
das Auge als Fläche wahrgenommen werden, jedoch kleine Öffnungen
für den Lichtdurchlass aufweisen.
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Im
Gegensatz zu kamerabasierten Systemen benötigt das erfindungsgemäße
System keine Abbildung.
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Weiterhin
können photovoltaische Elemente so aufgebaut werden, dass
keinerlei Totflächen durch Versorgungsleitungen auftreten.
Dies ist z. B. dadurch möglich, dass der photosensitive
Bereich, der z. B. aus amorphem Silizium besteht, rückseitig
kontaktierbar ist.
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Darüber
hinaus ist vorteilhaft, dass Photovoltaische Elemente großflächig
hergestellt werden können. Entsprechend können
auch großflächige Targets hergestellt werden.
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1 zeigt
mittig in dem Target eine Runde Öffnung, in welcher eine
LED 10 (siehe 2) eingesetzt ist, welche über
eine kleine Leiterplatte 12 befestigt und elektrisch kontaktiert
(nicht dargestellt) wird. Die Öffnung reduziert die Fläche
des photovoltaischen Elements. Da aber der Laserstrahl des Schützen
ausreichend aufgeweitet ist, ist diese Reduzierung für
eine sichere Erkennung eines Schusses unkritisch. Diese Öffnung
kann in das photovoltaische Element gebohrt oder gelasert werden.
Diese Anordnung ist in 2 im Schnitt dargestellt. Alternativ
(nicht dargestellt) kann die LED komplett hinter der Öffnung
so angeordnet sein, dass ihr Licht durch die Öffnung in
Richtung des Schützens geleitet wird.
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3 und 4 zeigen
eine alternative Ausführungsform. Hier ist eine möglichst
kleine, aber lichtstarke LED, vorzugsweise eine SMD-LED, vor dem
photovoltaischen Element befestigt (also zwischen dem Schützen
und dem Element) und über die Leiterbahnen 24 kontaktiert.
Diese Leiterbahnen können Teil einer vorzugsweise durchsichtigen
Leiterplatte sein, welche als eine Folie ausgeführt sein kann
und die auf das photovoltaische Element aufgeklebt sein kann. Alternativ
kann auch das photovoltaische Element unmittelbar mit den Leiterbahnen
beschichtet sein. Es kann auch eine großflächige
und durchsichtige Folie als Leiterplatte komplett vor das photovoltaische
Element platziert werden.
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Diese
Folie kann auch die genannten Filtereigenschaften aufweisen. Die
LED 20 ist mit den Leiterbahnen 22 elektrisch
kontaktierend verlötet. Hierbei sind die LED und die Leiterbahnen
so ausgeführt, dass sie möglichst wenig Fläche
von dem photovoltaischen Element 2 verdecken.
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5 zeigt
das Target in einem seitlichen Schnitt und eine weitere Ausführungsform.
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Das
Target weist ein Gehäuse auf. Das Gehäuse wiederum
weist an geeigneten Stellen Schrauben 1, 3 und 6 auf.
Weiterhin kann das Gehäuse an geeigneter Stelle eine Bohrung 7 für
Kabel aufweisen (nicht dargestellt).
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Das
Target umfasst das photovoltaisches Element 2, das mehrere
Bereiche besitzen kann und in dem Gehäuse befestigt ist.
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Auf
der Rückseite des photovoltaischen Elementes 2 ist
eine Isolierschicht geeigneter Dicke, z. B. 0,9 mm aufgebracht.
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Vor
dem Target kann sich ein geeigneter Filter befinden (in den Figuren
nicht dargestellt.) Der Filter ist ein wellenlängensensitiver
Filter, welcher verhindert, dass anderes Licht, wie beispielsweise
starkes Umgebungslicht, das System negativ beeinflusst. Das Filter
lässt Licht einer geeigneten Wellenlänge passieren.
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Bevorzugt
ist der Filter parallel zum photovoltaischen Element 2 eingebaut,
kann aber auch unter beliebigen Winkel eingebaut sein. Aufgrund
der später noch beschriebenen Kodierung des Lichtstrahls ist
ein Filter nicht zwingend notwendig. Er ist aber dennoch sinnvoll,
um bei großem Fremdlichtanteil den kodierten Lichtanteil
besser detektieren zu können.
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Das
Gehäuse weist auf einer Seite, in der Darstellung rechts,
eine Öffnung auf, durch die ein geeigneter Lichtstrahl
in das Gehäuse treten kann. Die Öffnung kann dabei
beliebige Form aufweisen. Bevorzugt ist Sie jedoch rund.
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Da
das photovoltaische Element 2 tief im Gehäuse
liegt, trifft auf diese weniger Umgebungslicht, da dieses zu einem
Großteil bereits durch das Gehäuse abgehalten
wird.
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Weiterhin
sind Modifikation der Targetformen durch Vorsatzblenden möglich.
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Weitere
Sicherheit bei der Erkennung eines geeigneten Treffers wird durch
Impulsdetektion ermöglicht, wodurch zufällig vorhandenes
Hintergrundlicht der passenden Wellenlänge ignoriert wird.
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Weiterhin
wird vorzugsweise der Lichtstrahl kodiert. So ist es möglich,
durch eine analoge oder digitale Modulierung des Lichtstrahls eine
eindeutige Signatur zu übertragen, die es erlaubt durch
eine entsprechende Erkennung, den Schützen zu identifizieren.
Hierdurch wird auch einen noch weitergehende Hintergrundlichtunterdrückung
zur Verfügung gestellt.
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Während
bei den 1–4 Ausführungsformen
mit nur einem Beleuchtungsmittel dargestellt sind, so können
alternativ auch etliche der Mittel 10 und 20 verwendet
werden, welche bspw. als Array voneinander beabstandet und/oder
gleichmäßig über die Fläche
des photovoltaischen Element 2 verteilt sind.
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Die
in 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet
sich von den vorgenannten Ausführungsformen durch alternative
Beleuchtungsmittel 30, welche von dem photovoltaischem
Element 2 beabstandet und auf das Element 2 ausgerichtet
sind. Wird ein Treffer erkannt, so kann das System den Treffer durch
eine optische Signaleinrichtung 30 als ein optisches Signal
anzeigen. Die optische Signaleinrichtung 30 kann eine geeignete
Leuchte sein. Bevorzugt ist die optische Signaleinrichtung leuchtstarke
LEDs. Vorzugsweise ist in jeder der vier Ecken der quadratischen
Grundform des Targets je eine LED angeordnet.
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Bei
einem Treffer kann nun die optische Signaleinrichtung 30 aktiviert
werden. Diese strahlt nun auf das photovoltaische Element 2 oder
einen vorgelagerten Filter und wird dort diffus reflektiert und
tritt aus dem Gehäuse in Richtung zu dem Schützen
aus, wodurch die direkte optische Rückmeldung des Treffers
an den Schützen möglich ist.
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Die
optische Signaleinrichtung 10, 20, 30 oder 50 kann
gemäß einer Zeitvorgabe oder aber mittels geeigneter
Steuerung zurückgesetzt, d. h. ausgestellt, werden.
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Darüber
hinaus können Zähleinrichtungen vorgesehen sein,
welche die Anzahl der Treffer zählt.
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Auch
können geeignete drahtgebundene oder drahtlose Übertragungssysteme
vorgesehen sein, um eine Fernauswertung oder Fernsteuerung zu ermöglichen.
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Weiterhin
können auch mehrere erfindungsgemäße
Systeme zu einem System-Array gekoppelt werden.
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6 zeigt
eine weitere alternative Ausführungsform, bei der ein Beleuchtungsmittel 50,
vorzugsweise als LED ausgeführt, mit Versatz gegenüber
dem photovoltaischen Element 2 angeordnet ist und direkt
auf den Schützen gerichtet ist, so dass er auf diese Weise
eine unmittelbare Rückmeldung über einen erfolgreichen
Schuss bekommen kann. Der Übersichtlichkeit habler sind
die elektrischen Kontaktierungen der LEDs 30 und 50 in 5 und 6 nicht
dargestellt.
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Merkmale
unterschiedlicher Ausführungsformen sind frei kombinierbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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A1 [0008]