DE2841622A1

DE2841622A1 - System zur optischen objekterfassung, mit einem laserentfernungsmesser

Info

Publication number: DE2841622A1
Application number: DE19782841622
Authority: DE
Inventors: Viktor Ing Grad Baumgartner; Ernst Jahnke; Rudolf Kohl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-09-25
Filing date: 1978-09-25
Publication date: 1980-04-03
Also published as: DE2841622C2

Description

System zur optischen Objekterfassung, mit einem Laser-
entSernungsmesser Die Erfindung betrifft ein System zur optischen Objekt erfassung für mit einer Einrichtung zur Grobeinweisung ausgebildete einstellbare Waffen, insbesondere für militärische Fahrzeuge, mit einem aus optischem Sender und optoelektronischem Empfänger bestehenden Laserentf ernungsmesser.
Bei militärischen Fahrzeugen insbesondere älterer Bauart besteht häufig der Wunsch einer Nachrüstung mit einem Laserentfernungsmeßgerät . Die dabei in Frage kommenden Fahrzeuge sind im allgemeinen zur Beobachtung des Gefechtsfeldes mit einem optischen Visier ausgestattet.
Dieses Visier ist mit der Waffe des Fahrzeuges verbunden und dient auch zur Nachführung der Waffe auf das Ziel.
Dabei müssenzicht nur die Zieleinrichtungen des Visiers mit der Waffe, sondern auch mit dem taserentfernungsmesser mit hoher Genauigkeit übereinstimmen. Diese For derungen)assen sich rein mechanisch nur schwer erfüllen.
Bei einer mechanischen Integration des Laserentfernungsmessers in das optische Visier läßt sich zwar die geforderte Übereinstimmung der Zielrichtungen zwischen Entfernungsmesser und Visier erreichen, jedoch bringt dies bei einer gewünschten Nachrüstung erhebliche Schwierigkeiten mit sich, da der mechanische und optische Aufbau des Visiers wesentlich beeinflußt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, der eine einfache, problemlose Nachrüstung von Laserentfernungsmessern bei hoher Systemgenauigkeit ermöglicht.
Bei einem System zur optischen Objekterfassung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Entfernungsmesser als selbständiges Gerät derart verstellbar an der Waffe befestigt ist, daß mittels einer zwischen Entfernungsmesser und Waffe angeordneter Stelleinrichtung kleine Winkelbeträge in der Azimut-und der Elevationsachse einstellbar sind, daß die Grobeinweisung des Entfernungsmesser auf das Objekt über eine mechanische Kopplung zwischen der Waffe und der Einrichtung zur Grobeinweisung durchführbar ist, daß der Entfernungsmesser mit einer eigenen Beobachtungs- und einer Bildübertragungseinrichtung ausgebildet ist und daß die genaue Zieleinweisung (Feineinweisung) des Entfernungsmessers aufgrund der Objektanzeige der Bildübertragungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung zwischen Entfernungsmesser und Waffe vornehmbar ist.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, einen Laserentfernungsmesser als autonomes Gerät an der Waffe, z.B.
an deren Führungselementen, zu befestigen und eine ein- fache Nachführung des Entfernungsmessers auf ein Objekt oder Ziel, d.h. eine Grobeinweisung, über die Einrichtung zur Grobeinweisung der Waffe vorzunehmen. Zur Feineinweisung des autonomen Laserentfernungsmessers ist dieser mit einer eigenen Beobachtungs- Bildübertragungseinrichtung zur gesonderten Beobachtung versehen. Zwischen dem Laserentfernungsmesser und der Waffe befindet sich die Stelleinrichtung zur Korrektur kleiner Winkelbeträge in Azimut und Elevation. Es kann somit nach erfolgter Grobeinweisung von Waffe und Laserentfernungsmesser durch dessen Visier eine Feineinweisung des EntSernungsmessers auf das Objekt, unabhängig von der Stellung der Waffe , mit Hilfe der Stell- und Bildübertragungs einrichtung vorgenommen werden. Durch die Ausbildung des erfindungsgemäßen System mit einer Bildübertragungseinrichtung ergibt sich außerdem die Möglichkeit, den nach Entfernungsmessung und Berechnung ermittelten Vorhalt der Waffe visuell über die Bildübertragungseinrichtung zu kontrollieren. Die zugehörige Winkelablage der Bildübertragungseinrichtung zur Waffe läßt sich mit elektrooptischen Hilfsmitteln meßtechnisch relativ leicht erfassen, z.B. durch Winkelteilungen auf dem das Objekt abbildenden Gerät der Bildübertragungseinrichtung.
Da sich der Laserentfernungsmesser mit Hilfe der Stell-und Bildübertragungseinrichtung in gewissen Grenzen unabhängig von der Waffe einstellen läßt, besteht keine Notwendigkeit einer starren Verbindung zwischen Waffe und Entfernungsmesser. Dadurch lassen sich durch Zwischenschaltung von Dämpfungsmenten hohe Schock- und Schütz telbeanspruchungen weitgehend abschwächen.
Schließlich ergibt sich bei einem erfindungsgemäßen System der Vorteil, daß auf diese Weise eine einfache Nachrüstung eines Laserentfernungsmessers ohne Beeinflussung des optischen Visiers der Waffe und bei hoher Systemgenauigkeit erreicht wird.
Zweckmäßigerweise ist bei einem erfindungsgemäßen Systern die Einrichtung zur Grobeinweisung von dem optischen Visier der Waffe gebildet.
Bei der Verwendung eines erfindungsgemäßen Systems für militärische Fahrzeuge,z.B. für Panzer, ist es vorteilhaft, wenn der Entfernungsmesser auf dem Schutzschild einer Rohrwaffe befestigt ist.
Die für das erfindungsgemäße System vorgesehene BildUbertragungseinrichtung kann in vorteilhafter Weise aus optisch abbildenden Faseroptiken bestehen.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems besteht die Bildübertragungseinrichtung aus einer Fernsehkamera und einem Bildschirm zur Objektanzeige. Mit Hilfe der Fernsehkamera, z.B. einer Restbildverstärker-Kamera, ist eine unmittelbare Betrachtung des Laserstrahles im Gelände möglich . Weiterhin besteht dadurch die vorteilhafte Möglichkeit, außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereiches zu arbeiten.
Hiermit ist es möglich, den für das Auge unsichtbaren Strahl des Lasersenders mit einer Wellenlänge von z.B.
; = 1,06 µm beim Austreibt auf das Ziel über den Bildschirm zu beobachten. Dies ist besonders bei getarnten Zielen vorteilhaft, da hiermit eine optisch-visuelle Zielechoselektion vorgenommen werden kann. Bei der Ge- ländebeobachtung kann eine Empfindlichkeitssteigerung für den IR-Bereich erreicht werden, wenn man die Fernsehkamera mit geeigneten Filtereinrichtungen versieht.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den Merkmalen der übrigen Unteransprüche.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Systems wird im folgenden anhand von Zeichnungen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein militärisches Fahrzeug in Form eines Panzers mit einem Laserentfernungsmesser, in Fig. 2 ist der Gesamtaufbau des Laserentfernungsmessers schematisch in der Art einesBlockschaltbildes dargestellt.
In Fig. 1 ist der Laserentfernungsmesser 1 auf dem Schutzschild 2 der Rohrwaffe des Pnzers befestigt.
Zwischen diesem Schutzschild und der Montagefläche 3 des Laserentfernungsmessers befindet sich eine Stelleinrichtung 4 zur Verstellung kleiner Winkelbeträge in der Azimut- und Elevationsachse, Die Stelleinrichtung kann dabei eine einfache Kipp- und Schwenkeinrichtung sein. Die Steuerung der Bewegungen für die Stelleinrichtung vom Inneren des Fahrzeuges aus kann hydraulisch, elektromotorisch oder im einfachsten Fall mit Hilfe einer biegsamen Welle und einesSbersetzungsgetriebes erfolgen.
Nach Fig. 2 besteht der Laserentfernungsmesser aus einem optischen Sender ,eineoptoelektronischen Empfänger 8 und einer elektronischen Auswertung 9 mit ei- nem Zähler. Über ein Strahlteilerprisma 13 ist innerhalb des Gehäuses 14 des Laserentfernungsmessers eine Fernsehkamera 5 in die Empfangsoptik 6 eingekoppelt. Damit bilden der Laserentfernungsmesser mit Auswertung 9 und Fernsehkamera 5 eine Baueinheit. Wird eine bis in den nahen IR-Bereich empfindliche Fernsehkamera verwendet oderwie bei dem dargestellten Ausführngsbeispiel - in den Strahlengang ein optischer Bildwandler 11 geschaltet, so läßt sich der Laserstrahl beim Auftreffen auf das Ziel über den Bildschirm beobachten. Hierbei ist es möglich, auf optisch-visuellem Weg Falschechos zu erkennen und auszuschalten. Der Bildschirm ist mit einem Fadenkreuz 15 versehen, welches mit einem Fadenkreuz 17 des Laserempfängers übereinstimmt. In einem Bediengerät 10 sind alle Elemente für die Steuerung und Entfernungsanzeige untergebracht. Das Bediengerät steht einerseits unter Zwischenschaltung eines Vorhaltrechners 16 mit der Auswertung 9 in Verbindung und ist andererseits mechanisch mit der Stelleinrichtung 4 gekoppelt. Eine Ablenkung der optischen Achsen des Laserentfernungsmesseis kann durch zwei gegeneinander drehbare, optische Keilscheiben im Strahlengang des Senders 7 und des Empfängers 8 ohne Verschwenken des gesamten Lasers durchgeführt werden. Derartige Keilscheiben können der Sende- und Empfangsoptik vorgesetzt werden.
Bei dem erfindungemäßen System ist der Laserentfernungsmesser als selbständiges Gerät auf dem Schutzschild der Rohrwaffe befestigt. Eine Grobeinweisung des Laserentfernungsmessers auf ein Objekt wird über das optische,mit dem Schutzschild der Waffe mechanisch gekoppelte Visier der Waffe vorgenommen. Als optisches Visier kann z.B. ein Zielfernrohr in Form eines Periskops verwendet werden. Zur Feineinweisung des autonomen Entfernungsmessers ist dieser mit einer eigenen Beobachtungsoptik und einer Bildübertragungseinrichtung zurgesonderten Beobachtung versehen. Die zwischen dem Laserentfernungsmesser und seiner Befestigung am Schutzschild der Waffe vorgesehene Stelleinrichtung ermöglicht die Korrektur kleiner Winkelbeträge in Azimut und Elevation. Ein Beobachter innerhalb eines Fahrzeuges kann somit nach erfolgter Grobeinweisung von Rohrwaffe und Laserentfernungsmesser mittels des optischen Visiers durch das Visier des Entfernungsmessers eine Einstellung des Lasers auf das Ziel, unabhängig von der Stellung der Rohrwaffe, mit Hilfe der Stell- und Bildübertragungseinrichtung vornehmen. Außerdem kann hierbei eine optische-visuelle Zielechoselektion durchgeführt werden.
11.Patentansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansrüche 1. System zur optischen Objekterfassung für mit einer Einrichtung zur Grobeinweisung ausgebildete einstellbare Waffen, insbesondere für militärische Fahrzeuge,-mit einem aus optischen Sender und optoelektronischem Empfänger bestehenden Laserentiernungsmesser , d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Entiernungsmesser (1) als selbständiges Gerät derart verstellbar an der Waffe befestigt ist, daß mittels einer zwischen Entfernungsmesser und Waffe angeordneten Stelleinrichtung (4) kleine Winkelbeträge in der Azimut- und der Elevationsachse einstellbar sind, daß die Grobeinweisung des Entfernungsmessers (1) auf das Objekt über eine mechanische Kopplung zwischen der Waffe und der Einrichtung zur Grobeinweisung durchführbar ist, daß der Entfernungsmesser mit einer eigenen Beobachtungs- und einer Bildübertragungseinrichtung (5, 12) ausgebildet ist und daß die genaue Zieleinweisung (Feineinweisung) des Entfernungsmessers aufgrund der Objektanzeige der Bildübertragungseinrichtung mittels der Stelleinrichtung (4) zwischen Entfernungsmesser und Waffe vornehmbar ist.
2. System nach Anspruch 1, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Einrichtung zur Grobeinweisung von dem optischen Visier der Waffe gebildet ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Entfernungsmesser (1) auf dem Schutzschild (2) einer Rohrwaffe befestigt ist.
4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bildübertragungseinrichtung aus optisch abbildenden Faseroptiken besteht.
5. System nach einem der Anspruche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die BildUbertragungseinrichtung aus einer Fernsehkamera (5) und einem Bildschirm (12) zur Objektanzeige besteht.
6. System nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Fernsehkamera (5) innerhalb des Entfernungsmessers (1) angeordnet ist und mit diesem eine Baueinheit bildet.
7. System nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Fernsehkamera (5) in den Strahlengang der vom Objekt reflektierten Empfangsstrahlung eingekoppelt St.
8. System nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Bildschirm (12) mit einem mit dem Fadenkreuz (17) des Laserempfängers übereinstimmenden Fadenkreuz (15) versehen ist.
9. System nach einem der Anspruche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in den Strahlengang der vom Objekt reflektierten Empfangs strahlung ein optischer Bildwandler (11) eingekoppelt ist.
10. System nach Anspruch 9, d a d u r c h & elk e n n -z e i c h n.e t , daß die Fernsehkamera (5) oder der optische Bildwandler (11) in der optischen Achse der vom Objekt reflektierten Empfangs strahlung angeordnet sind und der optoelektronische Empfänger (8) über ein Strahlteilerelement (13) in die optische Achse der Empfangsstrahlung eingekoppelt ist.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z ec h ne t , daß der Entfernungsmesser (1) mit einem die Objektentfernung anzeigenden, außerhalb seines Gehäuses (14) angeordneten Bediengerät (10 ) ausgebildet ist, welches mit der Stelleinrichtung gekoppelt ist.