DE2202793A1

DE2202793A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des Durchganges eines Projektils durch einen Luftbereich

Info

Publication number: DE2202793A1
Application number: DE19722202793
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Australasian Training Aids Pty Ltd
Current assignee: Australasian Training Aids Pty Ltd
Priority date: 1971-01-21
Filing date: 1972-01-21
Publication date: 1972-09-07
Also published as: US3788748A; FR2123012A5; IL38575A; CH546390A; CA1010973A; IL38575A0; JPS5425817B1; GB1379078A; SE390211B

Description

2202793
Andrejewski, Honke & Gesthuysen Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: 38 488/E-th Hans Dieter Gesthuysen

4300 Essen, den 20.1.1972 Theaterplatz 3

Patentanmeldung

AUSTRALASIAN TRAINING AIDS PTY.LIMITED l6l - 167 pallon Street,

Albury, New South Wales, Australien

Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige des Durchganges eines Projektils durch einen Luftbereich.

Beim Übungsschießen auf Luft- oder Erdziele vom Plugzeug aus mußte bisher zur Peststellung der Trefferzahl das Zielobjekt in Augenschein genommen werden, woraufhin die Anzahl der festgestellten Treffer durch Funk dem Piloten gemeldet wurden. Daß dies, insbesondere beim Schießen auf einen von einem anderen Plugzeug geschleppten Schleppsack, sehr umständlich und zeitraubend ist, liegt auf der Hand. Wenn man die hohen Plugkosten bei modernen Kampfflugzeugen bedenkt, so zeigen sich unmittelbar die hohen Kosten, welche bei dem bisherigen Verfahren der Feststellung der Schießergebnisse entstehen.

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Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt« ein Verfahren sowie eine zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtung zu schaffen» durch welche der Durchgang eines Artilleriegeschoesee durch einen Zielbereich in der Luft direkt angezeigt werden kann· Dabei soll das Verfahren und die Vorrichtung beim Artillerieschießen ganz allgemein, insbesondere jedoch beim Schießen auf Luft- oder Brdziele vom Plugzeug aus« einsetzbar sein.

In verfahrensmäßiger Hinsicht sieht die Erfindung zu diesem Zweck vor« dad der gesamte Zielbereich mit einem LichtstrahlenbUndel bestrahlt wird und die Reflection der auf ein diesen Zielbereich durchfliegendes Geschoß auftreffenden Lichtstrahlen festgestellt wird.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen den gesamten Zielbereich bestrahlenden Strahler sowie ein Meßorgan zur Peststellung der Reflektiert des vom Strahler abgegebenen Lichtstrahls durch ein den Zielbereich durchfliegendes Geschoß.

Sobald daher das Meßorgan eine Iteflektion des ausgestrahlten Lichtstrahles feststellt« bedeutet dies« daß ein Treffer erzielt wurde. Aus der Anzahl der Reflektionen ergibt sich somit ohne Schwierigkeit die Trefferzahl·

In verfahrensmäßiger Hinsicht ist des weiteren vorgesehen« den Durchgang eines Geschosses durch einen von mehreren Zielbereichen dadurch festzustellen« daß die Zielbereiche durch einen

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oder mehrere Lichtstrahlen derart abgetastet werden« dad dieser eine Lichtstrahl oder mehrere Lichtstrahlen auf ein Geschoß trifft« welches einen der Zielbereiche durchfliegt, und daß die Reflektlon dee einen oder mehrerer Lichtstrahlen aufgespürt und der Herkunftsbereich der Reflektion festgestellt wird.

Eine hierfür geeignete erfindungsgemäße Vorrichtung 1st dadurch gekennzeichnet, daß »ie Abtasteinrichtungen zum Abtasten der Zielbereiche mittels einem Lichtstrahl oder mehreren Lichtstrahlen aufweist sowie ein Meßorgan zur Feststellung einer Reflektion des Lichtstrahls oder der Lichtstrahlen von einem Geschoß und zur Feststellung des Herkunftsbereiches der Reflektion.

Nach einer weiteren Besonderheit der Erfindung ist ein Reflektor vorgesehen, welcher aus einen um eine Mittellinie verdrehbaren Körper mit einer Anzahl von diese Mittellinie umgebenden Reflektionsflachen besteht, wobei diese Reflektionsflachen derart angeordnet sind, das beim Auftreffen eines Lichtstrahls auf eine dieser Flächen und Verdrehung des Körpers um die Mittellinie der Lichtstrahl nacheinander von Jeder Fläche reflektierbar und daralt ein Bereich im Raum abtastbar ist, und wobei die Reflektionsf lachen ferner derart geformt und angeordnet sind, daß am Ende der Abtastung durch die eine Fläche die Abtastung von der nächsten Fläche sogleich fortgesetzt wird, d.h. eine ununterbrochene Abtastung des Bereiches im Raua erzielbar ist.

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Weitere Besonderheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der anliegenden Zeichnung; es zeigen:

Figur 1 die Optik einer erflndungsgemSßen Vorrichtung in scheroatlecher Darstellung;

Figur 2 eine Abwandlung der in Fig. 1 dargestellten Optik In schematlecher Darstellung;

Figur 3 die perspektivische Ansicht einer In der Vorrichtung gemäß Flg. l verwendeten Linse;

Figur K eine perspektivische Ansicht eines in der Vorrichtung gemäß Fig. 2 verwendeten Reflektors;

Figur 5 eine Endansicht des Reflektors aus Fig. 4;

Figur 6 eine Darstellung einer vom Lichtstrahl der Vorrichtung gemäß Flg. 1 und 2 bestrahlten Fläche;

Figur 7* 8 und 9 Schaltpläne des elektronischen Teiles der erf lndungegemäßen Vorrichtung; und

Figur 10 einen Schnitt durch einen Schleppvogel mit

angehängtem Schleppsack« wobei die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung im von einem Flugzeug geschleppten Schleppvogel eingebaut 1st.

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DIe in Figur 1 dargestellte Optik der erfindungsgemäßen Vorrichtung besitzt einen Helium-Neon-Laser 1 zur Erzeugung eines stetigen Laserstrahls. Von diesem Laser 1 wird ein Lichtstrahl 2 erzeugt und auf einen schrägstehenden Quarzspiegel 3 gerichtet« welcher an seiner Rückseite in Bezug ^a"f das Lichtblinde 2 eine derartige Spiegelschicht trägt, daß 95 bis 99% des Lichtstrahls 2 hindurchfällt und zum Lichtstrahl 4 wird. Dieser Lichtstrahl 4 wird in eine Linse 5 gelenkt. Die Linse 5 ist als Kreissegment geformt, der aus einer entsprechend starken Platte ausgeschnitten wurde (siehe Flg. 3)« wobei der Lichtstrahl 4 derart auf diese Linse gelenkt wird, daß er den Winkel des Segments halbiert und durch einen halbkreisförmigen Einschnitt 6 in ihn eindringt. Durch diesen Einschnitt 6 wird der Strahl 4 als Strahl 8 weitergelenkt, welcher zweekraäßigerweise als "Einfallstrahl* (incident beam) bezeichnet wird, der im wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, wie dies in Pig. 1 in gestrichelten Linien angedeutet ist, ohne daß er eine wesentliche transversale Divergenz besitzt. Wenn ein Geschoß wie eine Gewehrkugel oder eine Granate durch diesen Strahl 8 hindurchfliegen sollte, fällt der Strahl 8 auf die Kugel oder das Geschoß. Da das Geschoß kein perfekter schwarzer Körper sein kann, wird ein Teil des Strahls von ihm reflektiert und ein Teil dieser Reflektion, welcher zwecknaäßigerwelse mit ^reflektiertem Strahl" (reflected beam) bezeichnet wird, läuft zurüok zur Linse 5, die ihn sammelt und als Strahl 9 auf den Spiegel 3 lenkt. Der Strahl 9 wird vom Spiegel 3# dessen fUr ihn vorne liegende Seite mit einer Spiegelsbhicht versehen 1st, als Strahl IO reflektiert. Dabei ergibt die Spiegelschicht des Spiegels 3 eine 95 - 99£-lge Reflektion des Strahles 9 als

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Strahl 10. Strahl 10 läuft durch ein optisches Paflfilter 12, welches verhindert, daß Lichtstrahlen mit wesentlich anderer Frequenz als der Laserf requenz hindurchgehen, sodaö Fehler vermindert werden« die durch Streulicht wie beispielsweise Sonneneinstrahlung entstehen könnten« Hinter diesem paßiiiter 12 wird der Strahl 10 zum Strahl 1}, welcher durch die Linse Ik auf die Mitte der PIN-Diode 15 gelenkt wird. Dadurch gibt diese PIN-Diode 15 ein elektrisches Signal 17 ab. Dieses Signal 17 wird nachstehend als "reflektiertes Signal* bezeichnet. Die vorbeschriebene Optik der Vorrichtung ergibt eine Angabe dea Durchganges eines Geschosses durch den Strahl 8 und kann, wie weiter unten zu beschreiben sein wird, dazu verwendet werden, um eine sehr genaue Angabe der Schießergebnisse auf ein Zielobjekt zu erhalten.

Da die Linse 5 im wesentlichen derart geformt ist, um den Strahl 4 als Strahl 8 weiterzuleiten, nicht jedoch, um die von einem Geschoß reflektierten Strahlen aufzunehmen und als Strahl 9 weiterzuleiten, kann eine weitere Linse vorgesehen werden, «reiche Im wesentlichen zur Aufnahme des reflektierten Strahls ausgebildet 1st und an einer geeigneten Stelle neben.dieser Linse 5 angeordnet ist, um einen reflektierten Strahl aufzunehmen, wenn dieser lines einer Achse auf der einen Seite der Achse des ausgehenden Strahl 8 reflektiert wird.

Bei der in Figur 2 dargestellten Abwandlung dea optischen Teiles der Vorrichtung 1st ein Helium-Neon-Laser 21 vorgesehen, welcher einen stetigen Laserstrahl 22 erzeugt. Dieser Laser· strahl 22 wird auf einen schräggestellten Quarzspiegel 2? mit epiege!beschichteter Vorderseite gerichtet, wobei diese Splegel-

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beechichtung eine 1 - 5£-lge Ref lektion des Strahles 22 als Strahl 2k ergibt, während zwischen 95 und 99# des Strahles durch den Spiegel als Strahl 26 hindurchgehen.

Dieser Strahl 26 wird auf einen schrSgstehenden Quarz3picgel

27 gerichtet» dessen Rückseite spiegelbeschichtet 1st und welcher praktisch den gesamten Lichtstrahl 26 als Lichtstrahl

28 durchlässt. Dieser Lichtstrahl 28 läuft zu einem facettierten Reflektor 29 und wird von diesem als Lichtstrahl 31 reflektiert.

Der Reflektor 29 besteht aus einem rechteckigen Körper 32, welcher um eine flächenzentrierte Achse einer Welle 33 mittels eines Motors 3* verdreht wird. Diese Achse trägt außerdem eine Scheibe 36. Der Körper 32 besitzt, wie die Figuren 4 und 5 zeigen, vier ebene SpiegelflUchen. Die Spiegel sind rechtwinklig zueinander an den Seitenflächen des Körpers 32 angeordnet·

Die Drehachse dieses Körpers verläuft rechtwinklig zum Strahl 28, und ist in Figur 2 nur aus zeichnerischen Erwägungen heraus parallel zur Strahlenrichtung dargestellt.

Vor dem Auf treffen auf den Körper 32 wird der Strahl 28 durch eine Linse 5 geleitet, welche in gleicher Welse ausgebildet 1st« wie dies in Figur 1 beschrieben ist (siehe Figur 4 und 5).

Infolge der Drehung des Körpers 32 wird der Strahl 28 nacheinander von jeder der Spiegelflächen reflektiert, sodaß wie

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bereits erwKhnt ein Strahl 31 entsteht· Infolge der Drehung des Körper» 32 bestreicht dieser Strahl 31 einen Bereich, welcher nachstehend als "Ab ta et be reich* (scanned area) bete lehnet werden soll· Dieser Abtastbereleh hat die In Figur dargestellt Pore·

Durch die dea Körper 32 vorgeschaltete Linse 5 hat der Licht» strahl 31 einen langgestreckten Querschnitt 37« wie dies In den Figuren 2 und 6 dargestellt 1st.

Die Fora des Abtaetbereicheβ selgt Figur 6 und der Reflektor ergibt far den Strahl 31 einen langgestreckten Querschnitt 37, welcher» wie die Figuren «eigen, nach außen divergiert und einen Kreissegment abtastet. In einen elektronischen Teil der erf induncegenäßen Vorrichtung werden eine untere und eine obere Wlrkungsgrenze der Vorrichtung willkürlich eingestellt« Die Tiefe des Lichtstrahles zu einen Geschoß an der unteren Grenze der Abtastung beträgt zweckmüBigerwelse etwa 69 cm.

Die Winkelgeschwindigkeit des Körpers 32 und die Breite dieses Lichtstrahles 31 längs der langen und kurzen Achsen des lang* gestreckten Querschnittes 37 werden derart gewählt, da8 ein Geschoß, wie beispielsweise oin<5 Gewehrkugel, welche den Abtaetbe reich durchfliegt, von Lichtstrahl 31 getroffen wird. Far eine GeschoQgeschwlndlgkeit von etwa 1200 ra/seo beträgt die Durchlaufzelt durch den Lichtstrahl bei einer Tiefe des Lichtstrahles zum Ge sch ο fl von etwa 68 ca an der unteren Grenze

der Abtastung ^ a.sec· - 0,564 a.sec· TO

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Infolgedessen sollte für einen vierseitigen Körper 32 die Drehzahl zweckmäßigerweiee nicht kleiner sein als i⁰⁰⁰

,5 4*0 U/sec - 276OO U/a. Vie die Praxis gezeigt hat» sollten diese Werte überschritten werden» sodaß ein möglichst weiter Bereich von Oeschofigeschwlndlgkeiten erfasst werden kann«

Wenn ein Projektil» wie beispielsweise eine Gewehrkugel oder eine Granate den Abtastbereich durchfliegt» wird es von Lichtstrahl 31 erfasst. ZweckmäBigerweise wird dieser Lichtstrahl als "Einfallstrahl" (incident bean) bezeichnet. Da das Projektil kein vollkommen schwarzer Körper sein kann» so wird der Lichtstrahl 31 von ihn reflektiert und ein Teil der Reflektion längs der Bahn des Lichtstrahles 31 zum Einfallwinkel zurücklaufen· Dieser Teil wird als "reflektierter Lichtstrahl¹¹ 38 bezeichnet» wobei dieser Lichtstrahl 33 die Art eines Impulses beeltzt und nicht stetig ist.

Der Lichtstrahl 38 wird durch die Spiegel am Körper 32 reflektiert und verläuft längs der Bahn des Lichtstrahles 28» aller« dings in entgegengesetzter Richtung, als Strahl 39·

Der Strahl 39 trifft auf den Spiegel 27» dessen Vorderseite spiegelbeschichtet 1st» und wird von diesem praktisch .vollkommen als Lichtstrahl 41 reflektiert.

Der Lichtstrahl 41 läuft dann zum optischen Passfilter 42» welches den Durchgang von Lichtstrahlen mit einer Frequenz verhindert» welche wesentlich von der des Laserstrahles abweicht» üb Fehlerquellen zu reduzieren» welche von Streulicht» «1· Sonnenlichteinstrahlungen herrühren könnten.

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Aus den Pilter 42 tritt der Lichtstrahl 43 aus und lBuft zur PIN-Diode 44, Dadurch gibt die Diode 44 ein elektrisches Signal

46 ab. Dieses Signal wird nachstehend als ■reflektiertes Signal" bezeichnet·

Per vom Spiegel 23 abgelenkte Lichtstrahl 24 trifft auf einen sohrägstehenden Spiegel 47 und wird von diesen als Lichtstrahl 48 praktisch vollkommen reflektiert. Dieser Lichtstrahl 48 durchläuft ein Llnsensystea 49 und tritt aus dieses als Licht« strahl 51 aus·

Die bereits erwähnte Scheibe 36 besitzt eine große Anzahl von Lochungen nahe ihren Rande« wobei die Mittelpunkte dieser Lochungen den gleichen Radialabstand von der Drehachse der Scheibe besitzen. Diese Lochungen sind in vier Gruppen angeordnet, welch· winkelmäßig zueinander in der gleichen Welse angeordnet sind wie die vier Spiegelflächen am Körper 32 zu* einander« Jede Gruppe entspricht einer der vier Spiegelflächen, sodas, während eine Spiegelfläche den Lichtstrahl 38 reflektiert, die dieser Spiegelfläche entsprechende Gruppe derart angeordnet ist, dafl der Lichtstrahl 51 durch die Löcher dieser Gruppe hindurchgeht und als Impulsstrahlen 52 aus der Scheibe austritt· '

Diese Impulsstrahlen 52 laufen zur PIN-Diode 53» sodafl diese ein elektrisches Impulssignal 54 abgibt. Dieses Signal wird nachstehend als "Referenz-Irapulssignal" bezeichnet«

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-IlBetrieb wird die Vorrichtung derart eingestellt, daß der Abtastbereich eich vor einem Zielobjekt oder anderen geeigneten Zielen befindet· Die Erfindung findet naturgemäß inabesondere ihre Anwendung beim Beschießen von Luftsielen aus der Luft und beim Beschießen von Erdzielen aus der Luft:« wobei der Abtastbereich vor einem Schleppsack liegt» wie dies in Figur 10 dargestellt ist« oder hinter einem Schleppsack oder vor oder hinter einem Erdziel.

Beim Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Beschießen von Luftsielen aus der Luft wird ein Schleppvogel 60 mittels einer Schleppleine 6l am Flugzeug angehängt und schleppt hinter sich an einer Schleppleine 62 einen Schleppsack 6? her. Die Optik der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist In Figur 10 als Block 6h dargestellt und derart angeordnet« daß der von ihr erzeugte Elnfallstrahl in einer senkrechten Ebene neben den Schleppsack 63 verläuft.

Bei Verwendung der in Figur 1 beschriebenen Optik der erfindunisgemäßen Vorrichtung im Schleppvogel 60 wird die Linse 5 derart angeordnet« daß Ihr Einfallstrahl in der Weise verläuft, wie dies durch die Linien 66 und 67 in Figur 10 angedeutet 1st.

Bei Verwendung der in Figur 2 dargestellten Optik der erf Indungegemäßen Vorrichtung im Schlepp vogel 60 können die Spiegelflächen derart angeordnet werden« daß der Abtastwinkel des Lichtstrahles von den Linien 66 und 67 bestimmt wird« doch «erden «le vorzugsweise derart angeordnet« daß der Abtastwinkel zwischen den Linien 68 und 69 mit den Schleppsack 63 ein-

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•chileSenden unteren und oberen Grenzlinien verläuft. Am Ende eines Tagesschießens kann der Schleppsack 60 vom Flugzeug •Ingeholt werden oder die Schleppleine 6l kann vom Flugzeug gelöst werden und der Schleppvogel 60 an einem dadurch entfalteten Fallschirm sicher nur Erde niedergleiten«

Naturgemäß kann die Optik der Vorrichtung auch Im Flugzeug statt Im Schleppvogel eingebaut werden« wenn Luft ziele« d.h. der Schleppsack 6?, von einem anderen Flugzeug aus beschossen werden sollen. Da jedoch der Schleppsack eine beträchtliche Entfernung hinter dem Flugzeug geschleppt wird« um einen Beschüß des Schleppflugzeuges zu verhindern, wird die Optik der Vorrichtung vorzugsweise aus wirtschaftlichen Erwägungen bezüglich der Laserkonstruktion und der Leistungsfähigkeit der Vorrichtung so dicht wie möglich an Zielobjekt angeordnet, sodaß der Reflektionswert des Laserstrahles so groß wie möglich ist·

Beim Beschießen von Erdsielen aus der Luft wird die Optik der Vorrichtung derart angeordnet, daß der Einfallelichtstrahl vor des Ziel liegt, wie dies In Figur 6 angedeutet 1st·

Die Art und Welse der Verwendung des reflektierten Signals und des Heferens·Jmpulsslgnales werden nachstehend allgemein beschrieben, woran sich die detaillierte Beschreibung der zur Ableitung der gewünschten Information von diesen Signalen verwendeten Schaltungen anschließt.

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Da das reflektierte Signal ein Xmpulsslgnal ist, wird die Anzahl der durch die Abt*stfläche fliegenden Projektile einfach durch Zählung der Impulse bestimmt. Auf diese Weise lHeat sich die Zielgenauigkeit roh bestimmen.

Da außerdem die Stärke des reflektierten Signals der Stärke das reflektierten Lichtstrahles entspricht und die Stärke das reflektierten Lichtstrahles in Besiehung steht zur Entfernung des Geschosses, auf welches der Blnfallstrahl trifft« läßt sich durch Rüekweisung von Signalen oberhalb oder unter* halb bestirnter Werte eine obere und eine untere Orense des Bereiches festlegen» In welchen Geschosse aufgespürt werden. Dieser Bereich ist In den Figuren 6 und 10 dargestellt. Dadurch ergibt sich eindeutig eine bessere Bestimmung der Zielgenauigkeit· Eine weitere Verbesserung lässt sich dadurch erreichen, daß die Besiehung der stärke des reflektierten Signals zum Bereich der Geschosse festgelegt wird, doch muß darauf hin· gewlesen werden, daß eine derartige Besiehung wahrscheinlich starken Änderungen unterworfen 1st, Je nachdem, ob das reflektierte Signal von einem relativ großkalibrigen oder relativ kleinkallbrigen Geschoß herrührt.

Bai Einsatz des 1» Zusammonhang mit Figur 2 erläuterten optischen Teiles der erflndungsgemääen Vorrichtung IKSt sich mit Hilfe anderer Mittel die Winkelposition eines aufgespürten Geschosses Im Abtastbereich gegenüber einer imaginären Grund« linie festlegen. Dies wird dadurch erreicht, daß in der Scheibe 36 «ine bestimmte öffnung größer ausgebildet wird als die anderen Öffnungen. Diese bestimmte öffnung erzeugt dann einen

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Inpule Ib Refβrenx-Iapulssignal, welcher starker 1st «la die Impulse, «wich· durch dl· anderen Öffnungen erzeugt werden· Diese bestimmte Öffnung wird dabei derart angeordnet« da β der von ihr erzeugte Impuls In dem Augenblick erzeugt wird« In welchem die eine der Spiegelf lachen beginnt« den Abtastbereich abzutasten· wenn man die Anzahl der Impulse kennt« welche während der Zeltspanne erzeugt werden« innerhalb welcher eine der Spiegelflächen den Abtastbereich abtastet« und wenn man diese Zahl durch eine andere Zahl - zweckmäslgerwelse durch ? teilt« kann a*n durch Zählung der Impulse und duroh Aufstellung der Besiehung des reflektierten Signales zum Zählergebnis in der Zeitspanne« in welcher das reflektierte Signal empfangen wird, die Winkelposition eines Oeecho·se· Im Abtastbereich Innernalb eines von drei Segmenten dieses Abtastberelehes in Bezug auf eine imaginäre Grundlinie bestimmen· Dadurch wird eine noch genauere Bestimmung der Zielgenauigkeit erreicht.

während die vorstehenden Erläuterungen die Art und Welse der Verwendung des Impuls-Referenzsignals und des reflektierten Signals Im allgemeinen beschreiben« sollen nachstehend spezielle Einzelheiten und die vorzugsweise verwendeten Schaltungen erläutert werden· ■

Die Schaltung zur Erzielung von Signalen entsprechend dem Durch· gang eines Geschosses Innerhalb eines bestimmten Bereiches des ursprünglichen Slnfallstrahles 1st In Figur 7 dargestellt und besitzt eine PIN-Diode« welche In den vorstehenden Erläuterungen als PIN-Diode 15 und M angegeben wurde. Wenn ein von einem Geschoß reflektierter Lichtstrahl auf die PIN-Diode trifft«

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wird von dieser ein Signal erzeugt· welches mit der Bezugszahl 100 angegeben 1st. Dieses Signal 100 wird einem Passfilter B.P.P. alt konstanten Kreisen eingespeist, sodaß nur ein Signal passieren kann» welches In einen vorgegebenen Amplituden- und Zeltbereich fällt. D&s von passi'ilter abgehende Signal 102 wird In einen Hochfrequenzverstärker R.F. verstärkt und durch einen entsprechenden Amplituden-Detektor (level set and detector) in eine geeignete Form 105 umgewandelt. Durch dieses Signal 10J5 wird ein Oszillator ausgelöst« um ein Signal 104 bekannter Dauer und Amplitude zu erzeugen. Zur Versorgung der vorgenannten Schaltungstolle mit konstanter Spannung wird ein Gleichstromregler verwendet·

Bei Einsatz der In Figur 1 dargestellten Optik der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Signal 104 direkt in einen Speicher STORB eingegeben werden. Dies zeigt grundlegend Figur 8, wobei zusätzlich ein durch ein gestricheltes Rechteck eingeschlossener Schaltkreis vorgesehen 1st, welcher welter unten erläutert werden soll. Wenn am Empfänger REC ein Steuersignal empfangen wird, dann wird der Speicher STORE betätigt, sodaß die in ihm Im Binärcode gespeicherte Trefferangabe in vom Taktgeber CLOCK herkommenden Signalen einem Sender TRANS zugeführt wird, welcher seinerseits die Trefferangabe an ein Flugzeug übermittelt, welche β auf den Schleppsack oder ein Erdziel schießt« Dieser 8ender TRANS arbeitet mit einer derartigen Frequenz, daß die übliche SteuerleltausrUstung NAV/COMM an Bord des Plugzeuges die Information empfangen kann. Schematisch ist dies In Figur dargestellt, wobei an die Steuerleiteinrichtung NAV/COMM eine Decodiereinrichtung DECODE angeschlossen ist, welche die

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empfangene Information entschlüsselt und einem Sichtgerät DXSPIAY einspeist, welches eine Reihe von digitalen Ablese- und Ansieigeröhren aufweist» um die Anzahl der durch den Binfallstrahl hindurchgegangenen Oeschösse und infolgedessen eine Anzahl der Treffer anzeigt»

per Empfänger RBC in der Schaltung gemäß Figur 8 wird bei Empfang eines Steuersignale vom Sender in der Steuerleiteinrichtung NAV/COMM des Flugzeuges betätigt, welches auf das Ziel schießt, Das Steuersignal kann vom Piloten oder vom Schützen Xm Flugzeug abgegeben werden·

Wenn die in Figur 2 dargestellte Optik verwendet wird, wird das Signal 104 vorzugsweise drei elektronischen Gattern AND 1, AND 2 und AND ? (Flg. 8) eingespeist, welche individuell für eine Zeitspanne geöffnet werden können, welche der Anzahl der ausgewählten Refernz-Xmpulsslgnale entspricht· Die ausgewählten Referenz-Impulseignale werden dadurch erhalten, daß geeignete Unterteilungemittel vorgesehen werden, um die Impulseignale, welche durch die Anzahl der Lochungen in der Scheibe 36 erzeugt werden, in Signalgruppen zu unterteilen und durch diese Signale weiterhin Schalteinrichtungen zu betätigen, um ein Signal zum Offnen eines Gatters für die Dauer einer Jeden Signalgruppe zu erzeugen· Die Scheibe 26 besitzt 1999 Bohrungen am Umfang in gleichem Abstand voneinander und eine größere Bohrung auf derselben Umfangelinie, d.h. also Insgesamt 1200 Bohrungen· Die größere Öffnung 1st derart angeordnet, daß sie dem Beginn der Abtastung des Lichtstrahles Ober den Abtastbereich durch eine der Spiegelflächen entspricht. Da vier Spiegelflächen vorgesehen

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Bind, gibt es ^4r^ · 5°° öffnungen für Jede Spiegelfläche. Dadurch, daß man Teileinrichtungen zum zahlen von 2-2. » ioo Impulsen und Anordnungen zur Erzeugung eines Signals vorsieht, welches in eineβ der drei Gatter für die Dauer von 100 Impulsen sodann einem «weiten der drei Gatter fUr die Dauer der nächsten iOO Impulse und dann dem dritten für die nächsten 100 Impulse vom SYKC und erneut dea ersten der Gatter für die nächsten 100 Impulse usw. eingespeist wird» lässt sich Jedes der drei Gatter fUr ein Drittel des Abtastsektors des Lichtstrahles öffnen» Im vorliegenden Pail wird der Abtastbereich in drei Sektoren unterteilt. Während das Signal 104 allen drei Gattern »ugeführt wird, durchläuft es nur das Gatter, welches geöffnet 1st. Dadurch lässt sich ein Signal erhalten, welches anzeigt, durch welchen Sektor ein Geschoß hindurchging, sodaß eine ' wesentlich genauere Bestimmung der Zielgenauigkeit erreichbar ist. Die drei Gatter können beispielsweise entsprechen: "Links des Zieles", "Ziel getroffen" und "Rechts des Zieles". Die Trefferangabe seitens der Gatter wird in den Speicher STORE eingegeben und wie bereits im Zusammenhang mit der Optik aus Figur 1 beschrieben weitergeleitet·

Die vom Sender TRANS ausgestrahlte Trefferangabe wird von der Steuerleiteinrichtung NAv/COiiN aufgenommen und wie Figur 9 zeigt in einen Speicher STORB eingegeben. Von diesem Speicher wird dl· Information einer Decodiereinrichtung DECODE zugeleitet« welche die In binärer Form vorliegende information entschlüsselt und In geeignete Form bringt, um eine Anzeigeeinrichtung DISPlAY zu betätigen. Infolgedessen kann die entschlüsselte Information vom Beobachter an der Anzeigeeinrichtung DISPIAY direkt abgelesen werden.

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Nit der vorbeschriebenen erflndungsgemäfien Vorrichtung lassen eich Schiedübungen auf ein Ziel mit mehreren Plugzeugen unmittelbar nacheinander durchfuhren, da die Schießergebnisse praktisch sofort dem jeweiligen Plugzeug übermittelt werden· Die reinen Flugkosten beim Ubungssohlefien einer ganzen Staffel werden Infolgedessen gegenüber dem bisher üblichen Verfahren, bei welchem nach jedem Anflug die Treffer vom Beobachtungspersonal mühselig gezählt werden mußten, wesentlich reduziert.

Um die Wirkung des Sonnenlichtes oder die Auswirkungen anderer Lichtstrahlen oder die Wirkungen sich langsam bewegender Objekte, welche den Einfallstrahl passleren, auszuschalten, sodaß sie nicht als Treffer registriert werden, kann die zur Registrierung eines tatsächlichen Qeschoßtreffers verwendete Schaltung derart ausgebildet werden, dad sie in Tätigkeit tritt, wenn ein Geschoß den Abtastbereich verlässt, Indem für ein reflektiertes Signal ein Austastsignal vorgesehen wird, welches beispielsweise jeweils nach drei Abtastungen auftritt.

Um den Durchmesser der Scheibe 36 möglichst klein su halten und dennoch die Schwierigkeiten zu reduzieren, welche sich bei der Herstellung der erforderlichen Anzahl von Lochungen am Scheibenrand ergeben, wenn der Scheibendurchmesser Immer kleiner wird, kann die Scheibe mit magnetischen Signalen unterschiedlicher Frequenz entsprechend der Anzahl der sonst verwendeten Lochungen versehen werden. Dabei kann ein Bandlesekopf vorgesehen werden« um die aufgezeichneten Signale bei der Drehung der Scheibe 36 abzulesen, sodaB das Signal 54 erzeugt werden kann und wie vorstehend beschrieben welter verwendet werden kann·

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Um sicherzustellen, daß ein Treffer nicht in zwei Abtastsektoren registriert wird, wenn ein Geschoß die Grenzlinie zwischen zwei benachbarten AbtastSektoren passiert, kann das reflektierte Signal in der Weise ausgenutzt werden, daß es die nächste Zählung verhindert, bis eine vorgegebene Zeitspanne abgelaufen ist.

Soweit in der vorstehenden Beschreibung von einem "Lichtstrahl" die Rede ist, umfaßt dieser Ausdruck im Rahmen der Erfindung sichtbares und unsichtbares Licht im Infrarot- und Ultraviolettspektrum und auch kohärente Wellenzüge (Laser, Maser). Die Erfindung ist auch nicht darauf beschränkt, daß des Projektil ein Geschoß oder spezieller ein Artlllerlegeschoß ist. Es kann Sich auch um Raketen oder andere Projektile handeln.

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Claims

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Patentansprüche :

I.) Verfahren zur Anzeige des Durchganges eines Projektils, insbesondere eines Artilleriegeschosses durch einen Luftbereich, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Zielbereich mit einem Lichtstrahl bestrahlt und die Reflektion des auf ein diesen Zielbereich durchfliegendes Geschoß auftreffenden Lichtstrahles festgestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl derart bemessen ist, daß er in den gesamten Zielbereich einfällt, und daß er stationär 1st.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl derart bemessen ist, daß er nicht den gesamten Zielbereich erfasst und mit ihm der Zielbereich abgetastet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5* dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl Fächerform besitzt.

5. Verfahren nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenebene den Zielbereich einschließt.

6. Verfahren nach Anspruch 5 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenebene beim Abtasten des Zielbereiches im wesentlichen rechtwinklig zu diesem geführt wird.

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7· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Refiektlon Im wesentlichen längs der Achse dee auf das Geschoß auftreffenden Lichtstrahles erfolgt·

8· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 7# dadurch gekennzeichnet, daß durch die RefIektlon ein elektrisches Signal erzeugt wird·

9· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch das elektrische Signal ein sichtbares oder hörbares Signal erzeugt wird.

10· Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal sowie infolge des Durchgangs von Geschossen durch den Lichtstrahl entstehende gleiche signale gespeichert werden und zur Anzeige der Trefferzahl im Zielbereich vom Speicher abgerufen werden·

11· Verfahren nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl dadurch erzeugt wird, daß von einer Lichtquelle ein sich bewegender Reflexionskörper beleuchtet wird.

12· Verfahren nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflection dee Lichtstrahls zu «einer Winkelstellung In dem Augenblick der Aufspürung der Ref Iektlon In Beziehung gebracht wird und dadurch eine Angabe Über die Winkelstellung dee Geschosses ableitbar ist.

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13· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12« dadurch gekennzeichnet, dafi Reflektieren des Lichtstrahles seitens eines Geschosses oberhalb und unterhalb vorgegebener Werte außer acht gelassen werden und dadurch die Grenzen des Zielbereiches festlegbar sind«

Ik, vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprache 1 - 13* dadurch gekennzeichnet, dafl sie einen den gesamten Zielbereich bestrahlenden Strahler sowie ein Meßorgan zur Feststellung der Reflektion des vom Strahler abgegebenen Lichtstrahls beim Auftreffen auf ein den Zielbereich durchfliegendes Geschoß aufweist.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Strahler mit Licht versorgende Lichtquelle vorgesehen 1st.

l6. Vorrichtung nach Anspruch Ik oder 15» dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler derart ausgebildet ist, daß mittels des von ihm abgegebenen Lichtstrahles der gesamte Zielbereich bestrahlbar 1st, wobei der Strahler feststeht·

17· Vorrichtung nach Anspruch Ik oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler derart ausgebildet ist, dad mittels des von ihm abgegebenen Lichtstrahles nur ein Teil des Zielbereiches bestrahlbar ist, und das Abtasteinrichtungen vorgesehen sind, mit deren Hilfe der Lichtstrahl derart bewegbar 1st, daß der gesamte Zielbereich abtastend durch ihn bestrahlbar ist· ·

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l8. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, das der Strahler einen beweglichen« von einer Lichtquelle beleuchtbaren Reflektor aufweist.

19· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1Λ - 18, dadurch gekennzeichnet, das das Meßorgan derart ausgebildet 1st« daß von Ihn In wesentlichen nur Reflektionen erfaßbar sind, die in wesentlichen längs der Achse des auf das Geschoß auftreffenden Lichtstrahles auftreten.

20. Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 14 - 19, dadurch gekennzeichnet» daß der Strahler derart ausgebildet 1st, das der von ihm erzeugte Lichtstrahl Fächerfonn besitzt.

21· Vorrichtung nach Anspruch 16 und 2O₉ dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler derart angeordnet ist, daß die Ebene des von ihm erzeugten Lichtstrahles den Zielbereich umfasst.

22. Vorrichtung nach Anspruch 17 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahler derart angeordnet ist, daß die Ebene dee von Ihn erzeugten Lichtstrahles beim Abtasten des Zielbereiches in wesentlichen rechtwinklig zum Zielbereich verläuft.

25. Vorrichtung nach einen der Ansprüche Ik - 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Aufspürung einer Reflektion seltene des Meßorganes ein sichtbares oder hörbares Signal abgebende Einrichtung vorgesehen ist.

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Vorrichtung nach Anspruch 17 oder einem der Ansprüche J.8 - 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Angabe der Winkel* position des Geschosses eine die Reflektlon zur Winkelposition des Lichtstrahles in Augenblick der Reflektionstnessung in Beziehung setzende Einrichtung vorgesehen ist.

25» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 - 2k, dadurch gekennzeichnet« daß zur Festlegung der Grenzen des Zielbereiches eine die Reflektlon des Lichtstrahles seitens eines Geschosses oberhalb und unterhalb vorgegebener Werte ausscheidende Einrichtung vorgesehen 1st.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14- 25» dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan derart ausgebildet 1st« da 13 bei Aufspürung der Reflektlon ein elektrisches Signal erzeugbar 1st.

27· Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, du3 ein mehrere Signale Infolge des Durchganges mehrerer Geschosse durch den Zielbereich sammelnder Speicher vorgesehen 1st und die Speichersignale von ihn auf Wunsch abruf bar sind.

28. Verfahren zur Anzeige des Durchganges eines Artilleriegeschosses durch einen von mehreren Zielbereichen in der Luft, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielbereiche durch einen oder mehrere Lichtstrahlen derart abgetastet werden« daß ein Lichtstrahl auf ein Geschoß trifft« welches einen der Zielbereiche durchfliegt, und daß die Reflektlon des einen Lichtstrahles aufgespürt und der Herkunftsbereich der Reflektlon festgestellt wird«

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29· Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daQ al· Zielbereiche nur mit einem Lichtstrahl abgetastet werden und dieser Abtaststrahl derart erzeugt wird, daß ein sich bewegender Reflektor von einer Lichtquelle beleuchtet wird.

J0# Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Geschoß reflektierte Lichtstrahl in wesentlichen long» der Achse des auf das Geschoß auftreffenden Lichtstrahles reflektiert wird.

JH. Verfahren nach Anspruch 29 oder JO, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aufspürung der Reflektion ein elektrisches Reflektionssignal und außerdem fortlaufend ein dem jeweils abgetasteten Bereich entsprechendes Referenzsignal erzeugt wird und daß das elektrische Reflektionsslgnai mit dem elektrischen Referenzsignal derart in Beziehung gebracht wird, daß eine Angabe über den Herkunftsbereich der Reflektion und damit Über den vom Geschoß getroffenen Abtastbereich erzielbar ist.

52. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die sich aus der Beziehung des Reflektlonssignales und des Referenzsignalee ergebende Information einer Anzeigevorrichtung zugeleitet und von dieser ala Trefferangabe für den betreffenden Zielbereich ablesbar 1st.

Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Anspruch· 28 - 32, dadurch gekennzeichnet, das sie eine Abtasteinrichtung zum Abtasten der Zielbereiche mittels eines Lichtstrahles oder mehrerer Lichtstrahlen

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in der Weise aufweist, daß durch einen der Lichtstrahlen ein einen der Zielbereiche durchfliegendes Geschoß erfaßbar 1st« und dafi ein Meßorgan zur Feststellung einer Reflection beim Auftreffen des Lichtstrahles auf das Geschoß sowie zur Feststellung des Herkunftsbereiches der Reflektion vorgesehen 1st.

Vorrichtung nach Anspruch 33* dadurch gekennzeichnet» das die Abtasteinrichtung einen bewegbaren Reflektor aufweist«

35· Vorrichtung nach Anspruch 23 oder J>k_t dadurch gekennzeichnet, dad alle Zielbereiche alt einem einzigen Abtaststrahl abtastbar sind·

36. Vorrichtung nach Anspruch 35» dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Feststellung der Reflektion ein elektrisches Signal erzeugende Anordnung, ferner eine fortlaufend ein dem jeweiligen Abtastbereich entsprechendes Referenzsignal abgebende Einrichtung und eine das elektrische Reflektlonssignal mit den elektrischen Referenzsignal in Beziehung bringende und dadurch eine Anzeige bezüglich des vom Geschoß getroffenen Zielbereiches ergebende Anordnung vorgesehen ist.

37· Vorrichtung nach Anspruch 36» dadurch gekennzeichnet» daß eine Anzahl von durch das elektrische Referenzsignal betätigbaren, jeweils einen der Zielbereiche repräsentierenden elektronischen Gattern vorgesehen ist» wobei jedes dieser Gatter bein Abtasten seines zugehörigen Zielbereiches geöffnet 1st» und das eine Anordnung vorgesehen 1st» mittels welcher das elektrische Reflektlonssignal den Gattern derart einspeis-

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bar let» daß bein Durchgang dieses Signals durch eines der Gatter eine Anzeige darüber erzielbar 1st, durch welchen Zlelbereich das Geschoß bindurchgeflogen ist·

28» Vorrichtung nach Anspruch 27'» dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Sender aufweist und durch diesen die elektrischen Signale nach passieren der Gatter und Codierung mittels einer Codlereinrichtung einem Empfänger übemittelbar sind, welcher eine entsprechende Decodiereinrichtung sowie eine die Treffertahl In jeden der Zielbereiche angebende Anzeigevorrichtung aufweist·

29# Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anordnung zur Erzeugung eines weiteren elektrischen Signalee bekannter Amplitude und Dauer bei Empfang des elektrischen Reflektlonssignalea aufweist und daß durch das so erzeugte Signal eine den Durchgang eines Geschosses durch den Zielbereich angebende Anzeigevorrichtung betätigbar ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39» dadurch gekennzeichnet, dafi das weitere elektrische Signal in einem ausgewählten Orößenbereioh liegt.

41· Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, das mit dem Reflektor eine sich mit ihm bewegende Scheibe verbunden ist und auf ihr Anordnungen zur Abgabe von Referenzsignalen angeordnet sind und daß eine Anordnung zur Aufnahme dieser elektrischen Referenzsignale vorgesehen ist.

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42· Vorrichtung nach Anspruch 41« dadurch gekennzeichnet« daS die Anordnung zur Erzeugung der Referenzsignale aus einer Anzahl nahe den Rande der Scheibe angeordneter Lochungen besteht»

Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet» daß die Anordnung zur Erzeugung der Referenzsignale aus magnetischen Aufzeichnungen auf der scheibe besteht·

44· Als Strahler In der Vorrichtung gemäß Anspruch 16 verwendbare Linse, dadurch gekennzeichnet« daß sie aus einer lichtdurchlässigen Platte alt zwei in wesentlichen geraden konvergierenden Kanten besteht und neben der durch diese Kanten begrenzten Spitze ein Teil aufweist» durch welches an dieser Stelle auf die Linse auftreffendes Licht divergierbar let, und daß die geradlinigen Kanten derart ausgebildet sind, daß durch sie das Licht in die Platte reflektierbar 1st» sodaß ein fächerförmiger Lichtstrahl mit einen dem von den geradlinigen Linsenkanten eingeschlossenen Winkel entsprechenden Winkel erzeugbar 1st.

Linse nach Anspruch 44« dadurch gekennzeichnet« daß sie aus einer dreieckigen Platte aus lichtdurchlässigem Material besteht und an der einen Spitze des Dreiecks ein Teil aufweist« durch welches an dieser Stelle in die Linse eindringen des Licht divergierbar 1st« und daß die sich an diesen Teil anschließenden Seltenkanten der dreieckigen Platte derart aus gebildet sind« daß die divergierenden Lichtstrahlen von ihnen In die Platte reflektierbar sind.

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46. linse nach Anspruch 44 oder 45, dadurch gekennzeichnet, daB die reflektierenden Seitenkanten einen Spiegelbelag aufweisen.

47· Linse nach eines der Ansprüche 44 - 46, dadurch gekennzeichnet, d*Ö der das einfallende Licht divergierende Linsen* teil aus einer teilzylindrischen Ausnehmung besteht.

48· Abtasteinrichtung zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine bewegbare reflektierende Oberflache aufweist.

4.9* Abtasteinrichtung gemäß Anepruoh 48, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anordnung zur ständigen Angabe des Winkels zwischen den Abtaststrahl und einer Bezugslinie aufweist.

Patentanwalt.

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