DE2746367C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit einer solchen Vorrichtung läßt sich eine Ebene insbesondere visuell ermitteln. Die Vorrichtung ist überwiegend für stationäre Anwendungs­ fälle, z. B. im Straßenbau oder bei der Navigation bestimmt. Wenn die Vorrichtug optisch, insbesondere visuell betrachtet wird, erhält man eine Information da­ rüber, ob man sich in der von der Vorrichtung bestimmten Ebene befindet oder nicht, und man erhält auch eine Information darüber, wie man sich in bezug auf die Vorrichtung zu bewegen hat, um in der bestimmten Ebene zu bleiben.

Eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der US-PS 36 04 813 bekannt. Eine solche Vorrichtung wird auch als "Planoskop" be­ zeichnet. Allen bekannten Vorrichtungen dieser Art ist gemeinsam, daß das durch Interferenz gebildete Moir´-Muster, das anzeigen soll, ob sich der Betrachter in der bestimmten Ebene befindet, sehr schwer beurteilt werden kann. Eine kleine Abweichung aus der bestimmten Ebene ergibt eine so geringe Änderung des Interferenzmusters, daß der Betrachter diese Veränderung nicht bemerken kann, da es für das menschliche Auge sehr schwierig ist, Einzelheiten des Interferenz­ musters über größere Entfernungen zu erkennen.

Dies trifft auch für die aus der US-PS 36 04 813 bekannte Vorrichtung zu. Diese beruht darauf, daß die Symmetrie des Interferenzmusters bezüglich einer über die Gitterschirme verlaufenden transparenten Linie bestimmt wird. Es ist jedoch außerordentlich schwierig festzustellen, ob das Muster symmetrisch ist oder nicht, und zwar insbesondere bei großer Beobachtungsentfernung, wenn sich nur eines oder wenige dunkle Bänder auf der Fläche der Gitterschirme erkennen lassen. Bei Anwendung des Symmetrieprinzips ist es also kaum möglich, mit Sicherheit festzustellen, ob sich der Beobachter in oder außerhalb der bestimmten Ebene befindet. Um feststellen zu können, daß man sich zweifelsfrei außerhalb der bestimmten Ebene befindet, muß man sich ganz beträchtlich aus dieser Ebene herausbewegen. Die bekannte Vorrichtung arbeitet dann besser, wenn die Ent­ fernung des Beobachters von der Vorrichtung klein ist, da sich dann ein Interferenzmuster einstellt, das eine größere Anzahl von dunkeln Bändern enthält und das wegen der geringeren Entfernung überdies größer erscheint, so daß sich die Symmetrie besser beurteilen läßt.

Aus der US-PS 35 72 942 ist daneben eine aus zwei Gitterschirmen bestehende Beobachtungsvorrichtung bekannt, bei der jedoch die Rasterlinien des vor­ deren und des hinteren Schirms in Beobachtungsrichtung nicht parallel zu­ einander angeordnet sind. Vielmehr ist der hintere Schirm in zwei Bereiche von zueinander geneigten Rasterlinien unterteilt. Diese bekannte Vorrich­ tung entspricht somit nicht der erfindungsgemäßen Gattung.

Gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sowohl bei geringer als auch bei großer Beobachtungsentfernung eine präzise Bestimmung der Lage bezüglich der bestimmten Ebene möglich ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der Erfindung ist also insbesondere vorgesehen, daß zusätzlich zu dem ersten vorderen Gitterschirm ein zweiter Bezugsgitterschirm vorgesehen ist, der nicht wie der erste vordere Gitterschirm in einem Winkel, sondern parallel zu dem hinteren Gitterschirm liegt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die dunklen Interferenzbänder im Bereich des zweiten vorderen Gitter­ schirms stets parallel zu den Rasterlinien der Gitterschirme liegen, und zwar unabhängig davon, ob sich der Beobachter innerhalb oder außerhalb der bestimmten Ebene befindet.

Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ebene betrachtet wird, die durch die Längsrichtung der Rasterlinien und durch die zu den Gitterschirmen senkrechte Richtung bestimmt wird, ergibt sich ein Moir´-Interferenzmuster, das aus parallelen dunklen Bändern besteht. Wenn man dagegen die Vorrich­ tung von unterhalb dieser Ebene betrachtet, sind die von dem hinteren und dem ersten vorderen Gitterschirm gebildeten dunklen Bänder schräg abwärts zu denjenigen Bändern geneigt, die durch den hinteren und den zweiten vorde­ ren Schirm gebildet werden, wobei die letzteren dunklen Bänder stets parallel mit den Rasterlinien des zweiten vorderen Schirms liegen. Wenn dagegen die Vorrichtung in einer Richtung von oberhalb der bestimmten Ebene betrachtet wird, sind die Bänder des ersten vorderen Gitterschirmes in Richtung auf die Bänder des zweiten vorderen Gitterschirms nach oben geneigt.

Die im Bereich des zweiten vorderen Gitterschirms (Bezugsgitterschirm) er­ scheinenden dunklen Bänder dienen somit als Referenzbänder für den Winkel der Bänder des restlichen Interferenzmusters auf dem ersten vorderen Schirm. Da der Betrachter somit nur auf einen Knick in den Interferenzbändern ach­ ten muß, kann er sich leichter bezüglich seiner Lage zu einer Referenz­ ebene orientieren. Da das menschliche Auge auf diskontinuierliche Ände­ rungen der Winkellage einer Linie sehr empfindlich anspricht, ist es sehr einfach festzustellen, ob sich ein solcher Winkel oder Knick zwischen den Bändern des ersten und des zweiten vorderen Schirms befindet. Es läßt sich somit auch auf große Entfernung leicht feststellen, ob die Vorrichtung außerhalb der vorgegebenen Ebene von oberhalb oder von unterhalb dieser Ebene betrachtet wird. Auch auf große Entfernungen läßt sich ein ab­ knickender Verlauf der Interferenzbänder noch gut erkennen. Dadurch ist es möglich, daß man den Teilungsunterschied zwischen den beiden vorderen Gitterschirmen und dem hinteren Schirm ohne Genauigkeitsverlust gegenüber der bekannten Vorrichtung verkleinern kann.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung. Die erfindungsge­ mäße Vorrichtung gestattet eine optische Bestimmung zusätzlich zu einer rein visuellen Bestimmung mit sichtbarem Licht, Infrarotlicht, Laser usw., wobei die Abtastung oder Ablesung mit einer entsprechend dem Verwendungs­ zweck ausgelegten lichtempfindlichen Einrichtung ausgeführt werden kann.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an bevorzugten Aus­ führungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung mit Blickrichtung von oben.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3a bis 3c sind verschiedene Interferenzmuster, die man bei der Vorrichtung erhält.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht der Vorrichtung mit einer Lichtquelle, die hinter der Vorrichtung angebracht ist.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit einer elektronischen Abtast- bzw. Ableseeinrichtung für die Interferenzerscheinung.

Fig. 6 zeigt eine Rollbahn für Flugzeuge in Richtung des Endanfluges.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Rollbahn, an der Anflug­ leuchtfeuer vorgesehen sind, und

Fig. 8 zeigt eine Anwendung der Vorrichtung als Hilfsein­ richtung zur Navigation für die Schiffahrt.

In Fig. 1 ist die Vorrichtung in perspek­ tivischer Ansicht von oben und in Fig. 2 ist diese in einer Draufsicht dargestellt. Die Vorrichtung weist einen rück­ seitigen oder hinteren Schirm 1 und einen ersten vorderseitigen oder vorderen Schirm 2 auf, der mit dem rückseitigen Schirm 1 einen Winkel α bildet. Die Rasterlinien auf dem Schirm wer­ den von transparenten Linien 4 und lichtundurchlässigen Li­ nien 5 gebildet. Die Rasterlinien auf den beiden Schirmen 1 und 2 sind relativ zueinander parallel. Ferner ist ein weiterer oder zweiter vorderer Schirm 3 vorgesehen, der im wesent­ lichen an der Seite des ersten vorderen Schirmes 2 angeordnet ist und parallel zu dem rückseitigen Schirm 1 ver­ läuft. Auch die Rasterlinien des zweiten vorderen Schir­ mes 3 sind parallel zu den Rasterlinien der restlichen Schir­ me 1, 2.

Der erste vordere Schirm 2 ist mit Hilfe eines Gelen­ kes 6 schwenkbar bzw. gelenkig mit dem rückseitigen Schirm 1 an einem Ende verbunden. Das Gelenk 6 ermöglicht eine Änderung des Winkels α zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm 2.

Eine bewegliche und arretierbare Stütze bzw. Strebe 7 oder dergleichen ist zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm 2 vorgesehen, um einen bestimm­ ten Winkel zwischen diesen Schirmen aufrechtzuerhalten. Der zweite vordere Schirm 3 ist ebenfalls in Richtung auf den rückseitigen Schirm 1 und von diesem weg beweglich, wo­ bei die gewünschte Position von rückseitigem Schirm 1 und zweitem vorderen Schirm mit Hilfe einer beweglichen und arretierbaren Strebe 8 zwischen den zuletzt genannten beiden Schirmen 1, 3 verstellbar und arretierbar ist.

Die Rasterlinien werden von lichtundurchlässigen bzw. nicht lichtdurchlässigen Linien 5 gebildet, die durch lichtdurchlässige Zwischenräume 4 getrennt sind. Die lichtdurchlässigen Linien 5 bestehen aus stabförmigen Elementen 9 oder Rohren, die in Abhängig­ keit von der Größenabmessung der Vorrichtung aus metallischem Werkstoff oder einem Kunststoff hergestellt sein können. Vorzugsweise werden diese Elemente 9 von stabförmigen Elemen­ ten oder Rohren aus Stahl gebildet.

Die stabförmigen Elemente oder Rohre 9 sind in einem parallelepipedförmigem Rahmen 10 a bis 10 c angebracht, der sich um jeden Schirm 1, 2, 3 erstreckt und der vorzugsweise aus Stahl hergestellt ist. Um die Position der Vorrichtung auf stabile Art und Weise, insbesondere bei groß bemessenen Schirmeinheiten, auch unter Berücksichtigung von Witterungs- und Windbedingungen sicherzustellen, erstrecken sich ent­ sprechende Stützen bzw. Streben von den Rahmen und sind bei­ spielsweise im Boden verankert.

Der Abstand zwischen den stabförmigen Elementen 9 des rück­ seitigen Schirmes 1 im Verhältnis zu dem Abstand zwischen den stabförmigen Elementen 9 der vorderen Schirme 2, 3 beträgt 9 : 6 bis 9 : 8, vorzugsweise 9 : 7,5. Die Dicke der stabförmigen Elemente 9 im Verhältnis zu dem Ab­ stand zwischen denselben an den vorderen Schirmen 2, 3 verläuft sich auf 20 : 7,5 bis 10 : 7,5, vorzugsweise auf 15 : 7,5.

Bei einer konkreten Ausführungsform der Erfindung beläuft sich die Dicke oder der Durchmesser der stabförmigen oder rohrförmigen Elemente 9 bei allen Schirmen 1, 2, 3 auf 15 mm, und der Abstand zwischen den stabförmigen oder rohrförmigen Elementen 9 in dem rückseitigen Schirm 1 beträgt 9 mm und jener bei den vorderen Schirmen 2, 3 beträgt 7,5 mm. Bei einer derartigen Ausführungsform kann der rückseitige Schirm 1 eine Länge von ungefähr 10 m und eine Höhe von ungefähr 2 m besitzen. Bei einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform weisen alle stabförmigen oder rohrförmigen Elemente 9 dieselbe Dicke oder denselben Durchmesser auf.

In den Fig. 3a bis 3c sind drei Arten von Interferenz­ mustern gezeigt, die man erhält, wenn Licht durch die Vorrichtung fällt.

Wenn der rückseitige Schirm 1 einen Winkel a mit dem ersten vorderen Schirm 2 bildet, und der rückseitige Schirm 1 parallel zu dem zweiten vorderen Schirm 3 verläuft, erhält man ein Interferenzmuster, das eine Anzahl von brei­ ten dunklen Bändern 11, 12 parallel zu den Rasterlinien um­ faßt, wenn die Vorrichtung aus einer Richtung in der Normalebene betrachtet wird, die durch die Richtung der Rasterlinien 4, 5 und die Normaleinrichtung der Schirmflächen unter der Annahme bestimmt wird, daß die vorderen Schirmeinheiten 2, 3 dem Betrachter näher als der rücksei­ tige Schirm 1 liegen (Fig. 3a).

Die Interferenzlinien 11, 12 sind somit parallel zueinander und verlaufen parallel zu den Rasterlinien sowohl bezüglich des ersten vorderen Schirmes 2 als auch des zweiten vorderen Schirmes 3.

Wenn dieselbe Schirmanordnung aus einer Richtung unterhalb der Normalebene betrachtet wird, ergibt sich das in Fig. 3b gezeigte Interferenzmuster. Dieses umfaßt ebenfalls eine Anzahl von breiten Bändern 13, 12, wobei die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm 2 gebildeten breiten Bänder 13 einen derartigen Winkel mit dem Schirmrahmen 10 b bilden, daß die Bänder 13 von den Bändern 12 aus gesehen nach oben abgewinkelt sind, die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem zweiten vorderen Schirm 3 gebildet werden, und die Bänder 12 verlaufen parallel zu dem Schirmrahmen 10 c des zweiten vorderen Schirmes 3. Dieser Effekt wird dadurch erzielt, daß der rückseitige Schirm 1 und der erste vordere Schirm 2 relativ zueinander einen Win­ kel α einschließen und daß der rückseitige Schirm 1 und der zweite vordere Schirm 3 parallel sind.

Wenn man dieselbe Schirmanordnung aus einer Richtung ober­ halb der Normalebene betrachtet, ergibt sich auf entspre­ chende Art und Weise ein Interferenzmuster, bei dem die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm 2 gebildeten breiten Bänder 14 von den breiten Bändern 12 nach unten abgewinkelt sind, die von dem rückseitigen Schirm 1 und dem zweiten vorderen Schirm 3 gebildet werden, und die Bänder 12 verlaufen parallel zu dem Schirm­ rahmen 10 c des zweiten vorderen Schirmes 3.

Da der zweite vordere Schirm 3 parallel zu dem rück­ seitigen Schirm 1 ausgerichtet ist, bilden sich immer breite Bänder 12, die parallel zu dem Schirmrahmen 10 c des zweiten vorderen Schirmes 3 verlaufen und die als Referenz­ bänder 12 bezüglich des Winkels dienen, der von dem restli­ chen Interferenzmuster 11, 13, 14 gegenüber dem Schirmrahmen 10 b des ersten vorderen Schirmes 2 gebildet wird. Eine der­ artige Beziehung ist von Vorteil, da das menschliche Auge für diskontinuierliche Winkeländerungen einer Linie sehr empfindlich ist. Der von den breiten Bändern 11, 13, 14 zu den Referenzbändern 12 gebildete Winkel bildet ein direktes Maß, wie weit oberhalb oder unterhalb der Normalebene der Punkt liegt, von dem aus man die Schirmeinheit betrachtet. Je weiter oberhalb oder unterhalb der Betrachtungspunkt von der Normalebene liegt, desto größer wird der Winkel zwischen den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Bezugsbändern 12. Durch entsprechendes Verändern des Winkels α zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm 2 kann man den Winkel der abgewinkelten Bänder 13, 14 zu den Bezugsbändern 12 vergrößern oder verkleinern, wenn man die Schirmeinheit aus einem bestimmten Betrachtungspunkt oberhalb oder unterhalb der Normalebene betrachtet. Ein größerer Winkel zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm 2 hat zur Folge, daß der Winkel zwischen den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Bezugsbän­ dern 12 größer wird. Durch entsprechende Einstellung des Winkels α kann die Empfindlichkeit auf Änderungen des Inter­ ferenzmusters bei einer bestimmten Bewegung des Betrachtungs­ punktes abgestimmt werden. In Abhängigkeit von dem Anwendungs­ gebiet der Vorrichtung kann sich der Winkel α beträchtlich ändern; für eine Anwendung im Freien mit hoher Präzision jedoch ergibt sich ein bevorzugter Winkelbereich für α von 5° bis 25°.

Die Einstellung bzw. Adjustierung des Abstandes von dem zweiten vorderen Schirm 3 zu dem rückseitigen Schirm 1 erfolgt so, daß die breiten Referenzbänder 12 im wesentlichen gleich breit wie die abgewinkelten Bänder 13, 14 sind.

Die Vorrichtung liefert einem Betrach­ ter Informationen darüber, auf welcher Seite der Normalebene, die von der Vorrichtung bestimmt wird, d. h. oberhalb oder unterhalb derselben, sich der Betrachter befindet, oder ob sich der Betrachter in der Normalebene selbst befindet.

In Fig. 4 ist eine Vorrichtung gezeigt, bei der eine Scheibe 20 aus lichtdurchlässigem Material, bei­ spielsweise aus Opalacrylharz, in Blickrichtung von dem Be­ trachtungspunkt hinter dem rückseitigen Schirm 1 liegt. Diese Scheibe 20 besitzt wenigstens den gleichen Flächenbereich wie der rückseitige Schirm 1. Ferner ist eine Abschirmung bzw. Abdeckung 21 vorgesehen, in der eine Anzahl von Lichtquellen (nicht gezeigt) untergebracht sind, um eine gleichmäßige Beleuchtung der Scheibe 20 zu erzielen. Auf­ grund der gleichmäßigen Beleuchtung bzw. Ausleuchtung der Scheibe kann die Vorrichtung auch in der Dunkelheit Ver­ wendung finden.

Wenn die Vorrichtung zum visuellen Betrachten bestimmt ist, emittieren die vorgesehenen Lichtquellen sichtbares Licht.

Die Vorrichtung kann jedoch optisch betrachtet bzw. abge­ fühlt werden, indem man eine lichtempfindliche Einrichtung, wie zum Beispiel eine Kamera, zum Umsetzen eines Bildes in elektrische Signale vorsieht, die das Licht von den Licht­ quellen hinter den Schirmeinheiten empfängt, nachdem das Licht die Schirmeinheiten passiert hat. Nachdem das empfan­ gene Bild in elektrische Signale umgesetzt worden ist, kann eine Einrichtung das empfangene Referenzmuster ermitteln und eine Information darüber liefern, ob das Objekt, an dem die lichtempfindliche Einrichtung angebracht ist, oberhalb oder unterhalb der Normalebene oder in der Normalebene liegt. Bei einer derartigen Ausführungsform emittieren die Licht­ quellen vorzugsweise Infrarotlicht, so daß die lichtempfind­ liche Einrichtung nicht von Tageslicht oder allgemeiner künst­ licher Beleuchtung gestört wird.

In Fig. 5 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform gezeigt, bei der hinter dem rückseitigen Schirm 1 eine lichtempfindliche Einrichtung 23 der zuvor beschrie­ benen Art vorgesehen ist, die das Interferenzmuster empfängt, wenn Licht von einem in einem Abstand zu der Vorrichtung an­ geordneten Objekt durch die Schirmeinheiten von ihrer Vorder­ seite geht und zu der lichtempfindlichen Einrich­ tung 23, d. h. in Richtung des Pfeiles 24, gelangt. Die licht­ empfindliche Einrichtung 23 ist so ausgelegt, daß sie das empfangene Bild in elektrische Signale umwandelt, die zu einem Detektor 25 geliefert werden, der die Signale über­ prüft. Dieser Detektor analysiert die Position des Objektes in bezug zu der Normalebene unter Berücksich­ tigung des gebildeten Interferenzmusters. Mit der Einrich­ tung 23 bzw. 25 ist eine Übertragungseinrichtung 26 verbunden, die das daraus resultierende Ergebnis drahtlos und/oder mit Hilfe einer Informationsübertragungs­ einrichtung zu einer zentralen Verarbeitungseinheit über­ mittelt. Die lichtempfindliche Einrichtung 23, die unter Bezugnahme auf Fig. 5 beschrieben wurde, kann so aus­ gelegt sein, daß sie für sichtbares Licht, Infrarotlicht oder Laserlicht empfindlich ist, was von dem Anwendungs­ zweck und den Betriebsbedingungen der Vorrichtung abhängig ist.

In den Fig. 6 und 7 ist ein Anwendungsbeispiel der Vor­ richtung gezeigt. Fig. 6 zeigt eine Rollbahn 30 für ein Flugzeug, gesehen in Richtung des End­ anfluges. An der Seite der Rollbahn 30 sind bei allen gros­ sen Flughäfen Leuchtfeuer 31 vorgesehen, die zwei Sektor­ feuer, ein rotes Sektorfeuer 32 und ein weißes Sektorfeuer 33 emittieren. Das rote Sektorfeuer 32 liegt in einem Winkelbereich von 0° bis 3,5° zu der horizontalen Ebene und das weiße Sektorfeuer in einem Winkelbereich von 3,5° bis 7,0°. Die Leuchtfeuer 31 sind in Längsrichtung der Rollbahn 30 symmetrisch um den idealen Aufsetzpunkt für ein Flug­ zeug angeordnet. Die weißen Sektorfeuer 33 bedeuten aus der Entfernung den geeigneten Anflugwinkel zu der Bodenfläche, und die roten Sektorfeuer 32 bedeuten ungünstige Anflugwinkel. Der Anflugwinkel ist jedoch jeder Flugzeugart eigen. Bei großen Flugzeugen, wie zum Beispiel Düsenflugzeugen zum Per­ sonentransport, ist es in Anbetracht der Länge der Rollbahn gefährlich, daß das Flugzeug zu nahe an den in Anflugrichtung entferntest liegenden Leuchtfeuern 31 landet. Die Piloten sind demzufolge gezwungen, sich in dem Grenzbereich zwi­ schen dem roten Sektorfeuer 32 und dem weißen Sektorfeuer 33 des nächstliegenden Leuchtfeuerpaares zu bewegen, da es für die Piloten unmöglich ist, zu entscheiden, wo sich das Flugzeug in dem weißen Sektorfeuer 33 aufhält. Dies ist jedoch deshalb unbefriedigend, weil sich das Flugzeug dem gefährlichen roten Sektorfeuer 32 nähert.

Wenn eine Vorrichtung, die insgesamt mit 40 bezeichnet ist, auf jeder Seite der Rollbahn 30 an dem Aufsetzpunkt und unter einem Winkel β von 86,5° zur Horizontalebene angeordnet ist, bestimmt die Vorrichtung eine Normalebene mit einer Neigung von 3,5° zu der Horizon­ talebene, die von dem Aufsetzpunkt verläuft, und die von dem Piloten verfolgt werden kann. Da eine Abweichung von der idealen Höhe des Flugzeuges, d. h. eine Abweichung von der Normalebene dazu führt, daß der Pilot Interferenz­ muster sieht, die auf die zuvor beschriebene Art und Weise abgewinkelt sind, kann der Pilot direkt entscheiden, auf welche Weise das Flugzeug korrigiert werden muß, damit es in der Normalebene ist. Wie bei den zuvor beschriebenen Vorrichtungen ist das Interferenzmuster nach oben abgewin­ kelt, wenn das Flugzeug zu tief fliegt, und das Interferenz­ muster ist nach unten abgewinkelt, wenn das Flugzeug zu hoch fliegt. Die Korrekturrichtungen können so auf der Grund­ lage des gleichen Grundprinzips wie bei ähnlichen Instru­ menten eines Flugzeuges abgelesen werden.

Der Winkel β zwischen der Vorrichtung und der Horizontal­ ebene läßt sich mit Hilfe einer Einrichtung (nicht gezeigt) derart verstellen, daß der Winkel β und somit die Normal­ ebene in idealen Anflugebenen bei den verschiedenen Flug­ zeugtypen bestimmen. Wenn das Flugzeug sich in einer idealen Anflugebene befindet, erhält man das in Fig. 6 gezeigte In­ terferenzmuster. Durch entsprechende Einstellung des Winkels α zwischen dem rückseitigen Schirm 1 und dem ersten vorderen Schirm 2 kann man eine entsprechend geeignete Ge­ nauigkeit einstellen, die sich durch das Verhältnis von Höhenabweichungen von der Normalebene zu dem Abstand von dem Aufsetzpunkt ausdrücken läßt. Die Erfin­ dung gestattet die Erzielung einer hohen Genauigkeit. Für den Anflug ist der Winkel α vorzugsweise derart gewählt, daß der Pilot einen Winkel zwischen den abgewinkelten Bändern 13, 14 und den Referenzbändern 12 klar und genau sieht, wenn sich das Verhältnis zwischen der Höhenabweichung des Flugzeuges von der Normalebene und dem Abstand von dem Auf­ setzpunkt auf 1 : 1000 beläuft.

Bei dieser speziellen Anwendung ist es von Vorteil, eine Einrichtung zum Ausleuchten der Vor­ richtung, wie zuvor erwähnt, vorzusehen oder die Vorrich­ tung mit einer Lichtquelle vom Flugzeug aus zu beleuchten. Vor­ zugsweise kann auch eine Einrichtung zur elektronischen Er­ mittlung des gebildeten Interferenzmusters vorgesehen sein.

Auf entsprechende Art und Weise können auch die zuvor be­ schriebenen Ausführungsformen bei der Navigation für die Schiffahrt eingesetzt werden. In Fig. 8 ist eine schematisch gezeigte Vorrich­ tung 40 dargestellt, die zur Navigation für die Schiffahrt bestimmt ist. Hierbei sind die langen Seiten des rücksei­ tigen Schirmes 1 vertikal ausgerichtet. In Fig. 8 ist die Vorrichtung auf einem Betonfundament 41 an einer Küste er­ stellt. Mit 42 ist das Wasser bezeichnet. Auf entsprechende bei den vorhergehenden Beispielen erwähnte Art und Weise können Schiffer die Vorrichtung betrachten und er­ halten eine Information darüber, wie sie ihr Schiff bewe­ gen müssen, um in der Normalebene zu sein. Die abgewinkel­ ten Bänder 13, 14 sind hier bezüglich der Referenzbänder 12 derart abgewinkelt, daß die Korrekturrichtung dieselbe wie die Richtung ist, in der die abgewinkelten Bänder 13, 14 bezüglich der Referenzbänder geneigt sind, d. h. die Vorrichtung arbeitet auf dieselbe Art und Weise wie zuvor beschrieben. Die Normalebene stimmt vorzugsweise mit der idealen Fahrtrichtung überein.

Zur Beleuchtung der Vorrichtung kann eine Scheibe 20 mit zugeordneten Lichtquellen hinter dem rückseitigen Schirm 1 angebracht sein. Wenn die Vor­ richtung an einer Stelle erstellt wird, für die die elek­ trische Kabelverlegung sehr teuer ist, können die Licht­ quellen von Gasleuchten gebildet werden, die von einer So­ larröhre wie bei bekannten Leuchtfeuern gesteuert werden. Die Vorrichtung kann selbstverständlich auch mit Einrichtungen zur elektronischen Ermittlung des Interferenzmusters sowie mit Lichtquellen versehen sein, die Infrarotlicht emittieren, was zuvor in Verbindung mit der Anwendung der Vorrichtung beim Anflug eines Flugzeuges erläutert worden ist.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Anwendung als Planoskop, beispielsweise im Straßenbau. Bei dieser Anwendungsform ist die Vorrichtung so angeordnet, daß die Normalenrichtung für den rückseitigen Schirm 1 beispielsweise parallel zu der gewünschten Fahrbahn in einer Höhe oberhalb der Fahrbahn ist, in der sich die Führer der Maschinen zur Erstellung der Fahrbahn befinden, und ferner ist die Vorrichtung derart ange­ ordnet, daß die Normalebene im wesentlichen in der Horizon­ talebene liegt. Um zusätzlich das Bild des Interferenzmu­ sters für das Auge zu vergrößern, können zwei Einheiten oberhalb oder seitlich voneinander angeordnet werden. Jede Einheit umfaßt einen rückseitigen Schirm 1, einen ersten vorderen Schirm 2 und einen zweiten vorderen Schirm 3. Die Einheiten sind so angeordnet, daß jeder einer Einheit zugeordnete Schirm 1, 2, 3 in derselben Ebene wie der entsprechende der zweiten Einheit zugeordnete Schirm 1, 2, 3 liegt. Die Vorrichtung ist wie in Fig. 1 gezeigt ausgelegt und umfaßt jeweils zwei Schirmeinhei­ ten 1, 2, 3, die übereinstimmend angeordnet sind, wo­ durch sich die gesamte Betrachtungsfläche verdoppeln läßt. Bei dieser Ausführungsform besitzen die beiden rückseiti­ gen Schirme 1 und die beiden zweiten vorderen Schirme 3 dieselbe Einteilung wie der zuvor beschriebene rücksei­ tige Schirm 1 und der zweite vordere Schirm 3, während beispielsweise der untere erste vordere Schirm 2 eine Einteilung aufweist, die dichter als jene der rückseitigen Schirme ist, und der obere erste vordere Schirm 2 eine Einteilung aufweist, die weniger dicht als die Einteilung der rückseitigen Schirme ist. Auch für diese Vorrichtung können selbstverständlich Einrichtungen zum Beleuchten, zur elek­ tronischen Bildermittlung usw. vorge­ sehen sein.

Die Vorrichtung bietet viele Vorteile, da man entscheiden kann, wie man sich selbst oder ein Objekt zu bewegen hat, um in einer von der Vorrichtung bestimmten Ebene zu sein. Die hierbei erzielbare Präzision und Genauig­ keit sind äußerst hoch.

Claims (10)

1. Optische Vorrichtung, die beim Betrachten eine Information darüber liefert, auf welcher Seite einer bestimmten Ebene sich ein Betrachter oder ein Objekt befindet, oder ob sich der Betrachter oder das Objekt in der Ebene befindet, mit wenigstens einem hinteren Gitterschirm (1) und einem vor und im Winkel zu diesem angeordneten vorderen Gitterschirm (2), die jeweils lichtundurchlässige Rasterlinien (5) aufweisen, die durch lichtdurchlässige Rasterlinien (4) voneinander getrennt sind, die jeweils parallel zueinander und parallel zu den Rasterlinien des anderen Gitterschirms verlaufen und wobei die Teilung der Rasterlinien des vorderen Gitterschirms (2) von der Teilung des hinteren Gitterschirms (1) abweicht, wodurch beim Lichtdurch­ tritt durch die beiden Gitterschirme (1, 2) ein Interferenzmuster aus dunklen Bändern (11, 13, 14) entsteht (Moir´-Effekt), die bei Betrachtung in der bestimmten Ebene parallel zu den Rasterlinien und bei Betrachtung aus einer außerhalb der Ebene liegenden Position als im Winkel zu den Rasterlinien verlaufend erscheinen, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem einen vorderen Gitterschirm (2) ein neben diesem und parallel vor dem hinteren Gitterschirm (1) angeordneter weiterer vorderer Bezugsgitter­ schirm (3) vorgesehen ist, dessen Rasterlinien (4, 5) parallel zu den Rasterlinien (4, 5) des hinteren (1) und des einen vorderen Gitterschirms (2) verlaufen und die gleiche Teilung, die gleiche körperliche Realisierung und die gleiche Breite der lichtundurchlässigen Rasterlinien (5) wie die Rasterlinien (4, 5) des einen vorderen Gitterschirms (2) besitzen, wodurch das von dem weiteren vorderen Gitterschirm (3) und dem hinteren Gitter­ schirm (1) gebildete Interferenzmuster aus dunklen Bändern (12) besteht, die stets parallel zu den Rasterlinien (4, 5) verlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vordere Gitterschirm (2) und der hintere Gitterschirm (1) an einem Ende ge­ lenkig derart miteinander verbunden sind, daß der Winkel zwischen den beiden Gitterschirmen (1, 2) veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsgitterschirm (3) in Richtung auf den hinteren Gitterschirm (1) und von diesem weg beweglich ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rasterlinien (4, 5) durch parallele stabförmige oder rohrförmige Elemente (8) gebildet sind, zwischen denen Zwischenräume vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (20) aus lichtdurchlässigem und mattem Material, beispiels­ weise aus Opalacrylharz, hinter dem hinteren Gitterschirm (1) angeord­ net ist, daß die Scheibe (20) wenigstens die gleiche Fläche wie der hintere Gitterschirm (1) besitzt und daß hinter der Scheibe (20) eine Lichtquelle angebracht ist, die die Scheibe (20) zum Einsatz der Vor­ richtung bei Dunkelheit gleichmäßig beleuchtet.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem hinteren Gitterschirm (1) eine lichtempfindliche Ein­ richtung (23) vorgesehen ist, die das Interferenzmuster empfängt und abtastet, wenn Licht von einem Gegenstand durch die Gitterschirme (1, 2, 3) von ihrer Stirnseite einfällt und zu der lichtempfindlichen Ein­ richtung (23) gelangt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lichtquelle sichtbares oder Infrarotlicht oder Laserlicht emittiert und/oder daß die lichtempfindliche Einrichtung (23) auf entsprechendes Licht anspricht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Elementen (9) des hinteren Gitterschirms (1) in einem Ver­ hältnis zu dem Abstand zwischen den Elementen (9) der beiden vorderen Gitterschirme (2, 3) steht, das innerhalb eines Bereichs von 9 : 6 bis 9 : 8 liegt und vorzugsweise 9 : 7,5 beträgt, und daß die Dicke der Ele­ mente (9) in einem Verhältnis zu dem Abstand zwischen den Elementen an den vorderen Gitterschirmen (2, 3) steht, das innerhalb eines Bereiches von 20 : 7,5 bis 10 : 7,5 liegt und vorzugsweise 15 : 7,5 beträgt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die stabför­ migen oder rohrförmigen Elemente (9) in einem parallelpipedförmigen Rahmen (10 a, 10 b, 10 c) angebracht sind, der jeden Gitterschirm (1, 2, 3) begrenzt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einheiten von Gitterschirmen (1, 2, 3) übereinander oder seitlich nebeneinander angeordnet sind, wobei jede Einheit einen hinteren Gitterschirm (1), einen vorderen Gitterschirm (2) und einen weiteren vorderen Bezugs­ gitterschirm (3) aufweist.