Titel

Flächensensor zum Erfassen eines einfallenden Lichtsignals.

Beschreibung

Technisches Feld

Die Erfindung betrifft einen Flächensensor zum Erfassen eines einfallenden Lichtsignals.

Hintergrund

Ein Sensor zum Erfassen eines einfallenden Lichtsignals wird beispielsweise bei militärischen Übungen verwendet, um simulierte Treffer festzustellen. Hierfür tragen Soldaten beispielsweise spezielle Westen, die mit den Sensoren ausgestattet sind. Neben der Anbringung von Licht-Signalgeber an Dienstwaffen werden hier auch Laser-Licht-Signalgeber verwendet, die optisch an Handfeuerwaffen erinnern und dazu ausgebildet sind ein Lasersignal abzugeben. Erreicht das Lasersignal den Sensor, wird dies erkannt und der Soldat, der die mit dem Sensor ausgerüstete Weste trägt, gilt als getroffen. Eine solche Weste ist beispielsweise aus der EP0067654A2 bekannt. Hierbei sind als Sensoren mehrere punktförmige Lichtsensoren auf der Oberfläche der Weste vorgesehen, die über die Weste verteilt platziert sind. Hier existieren jedoch zwischen den punktförmigen Lichtsensoren eine Vielzahl großflächiger blinder Zonen, in denen einfallende Lasersignale, also „Treffer", nicht detektierbar sind. Um eine akzeptable Abdeckung der Westenoberfläche sicherzustellen, müssen sehr viele dieser punktförmigen Lichtsensoren vorgesehen sein. Die so erhaltene Weste ist relativ schwer und wenig flexibel. Auch der aufgrund einer zunehmenden Bedrohungssituation durch Attentäter und Geiselnahmen abzuleitende, spezielle Trainingsbedarf von Sicherheitskräften (hier geht es beispielsweise um ein verdecktes Schussfeld mit max. 10-15% Fläche des Geiselnehmers) ist mit bestehenden Trainingssystemen nicht möglich. Derzeitige am Markt befindlichen Simulationssysteme (Duellsimulation / Fire Arms Simulation) sind im Wesentlichen auf punktuelle Trefferzonen mit punktuellen, statischen Sensoren mit Reflektor oder Fokuslupen-Technik beschränkt, die sich in Form von nicht verformbaren Sensorgehäusen an einem Träger befinden.

Aufgrund der punktförmigen eingeschränkten Auswertungsflächen der Sensoren ist es solchen Systemen nur eingeschränkt bis gar nicht möglich, einen Treffer bestimmter Körperregionen während einer Kampf- bzw. Einsatz-Simulation korrekt zuzuweisen, um daraus Rückschlüsse auf einen entstandenen Verletzungsgrad abzuleiten.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, einen Sensor bereitzustellen, bei dem die eingangs erörterten Nachteile überwunden sind und dessen Einsatz skalierbar ist.

Zusammenfassung der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch einen Flächensensor gemäß Anspruch 1 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ein Flächensensor, der aufweist: zumindest einen Lichtleiter, der entlang seiner Längserstreckung an seiner für den Lichteintritt bestimmten Seite Störstellen aufweist, um die Erfassung bzw. den Eintritt eines Lichtsignals zu ermöglichen, und ein Trägerelement, welches den Lichtleiter auf einer Seite trägt, bevorzugt derart, dass die Störstellen des Lichtleiters von dem Trägerelement weg orientiert sind.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 7 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls ein Herstellungsverfahren zur Herstellung eines Flächensensors, wobei zumindest ein Lichtleiter auf einer Seite eines Trägerelements fixiert wird, bevorzugt stoffschlüssig fixiert, besonders bevorzugt angeklebt wird.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Flächensensormodul gemäß Anspruch 12 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls ein Flächensensormodul, das aufweist, einen erfindungsgemäßen Flächensensor, und einen mit dem Flächensensor gekoppelten Empfangsdetektor, der dazu ausgebildet ist, ein in den Flächensensor eingetretenes Lichtsignal in ein analoges oder digitales elektrisches Empfangssignal umzuwandeln und abzugeben. Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Flächensensorgruppe gemäß Anspruch 14 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls eine Flächensensorgruppe, die aufweist: zumindest ein erfindungsgemäßes Flächensensormodul, und ein mit dem zumindest einen Flächensensormodul gekoppeltes Verarbeitungsmodul, das dazu ausgebildet ist, das Empfangssignal des zumindest einen Flächensensormoduls zu verarbeiten, bevorzugt den damit repräsentierten Dateninhalt zu erfassen.

Die Aufgabe wird weiterhin durch ein System gemäß Anspruch 17 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ein System, das aufweist: zumindest eine erfindungsgemäße Flächensensorgruppe, und ein mit der zumindest einen Flächensensorgruppe gekoppeltes Zentralmodul.

Die Aufgabe wird weiterhin durch einen Kampf- bzw. Sport- bzw. Gaming- bzw. Trainingsanzug gemäß Anspruch 24 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls ein Kampf- bzw. Sport- bzw. Gaming- bzw. Trainingsanzug, der zumindest ein erfindungsgemäßes Flächensensormodul, bevorzugt zumindest eine erfindungsgemäße Flächensensorgruppe, besonders bevorzugt ein erfindungsgemäßes System, aufweist.

Die Aufgabe wird weiterhin durch eine Geräte- oder Bauteilabdeckung gemäß Anspruch 25 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist daher ebenfalls eine Geräte- oder Bauteilabdeckung die zumindest ein erfindungsgemäßes Flächensensormodul, bevorzugt zumindest eine erfindungsgemäße Flächensensorgruppe, besonders bevorzugt ein erfindungsgemäßes System, aufweist.

Der Lichtleiter, der erfindungsgemäß zum Einsatz kommt, ist hierbei weitestgehend ein transparentes Bauteil, wie eine Faser, oder eine röhren oder stabartige Struktur, die Licht transportieren, also leitet. Bevorzugt handelt es sich bei den Lichtleitern um in der Nachrichtentechnik als Lichtwellenleiter bekannte Lichtleiter. Als Lichtleiter können bevorzugt polymere optische Fasern (kurz POF) eingesetzt werden, weil POFs sich im Kontext dieser Erfindung besser als vergleichbare Glasfaser-Lichtleiter verarbeiten lassen.

Wie im Kontext des Herstellungsverfahrens erörtert, kann der Flächensensor aus einem einzigen Lichtleiter oder aus mehreren Lichtleitern hergestellt sein. Was hinsichtlich Verarbeitung und Struktur exemplarisch für mehrere Lichtleiter offenbart ist, kann selbstverständlich auch in Bezug auf nur einen einzigen Lichtleiter zur Anwendung kommen und umgekehrt.

Die für den Eintritt des Lichtsignals in den Lichtleiter vorgesehenen Störstellen, welche als Lichteintrittsstellen fungieren, können in den Lichtleiter eingebracht werden, indem die Oberfläche des Lichtleiters gezielt beschädigt wird. Die Störstellen können am Lichtleiter natürlich auch vorgefertigt sein, insbesondere in einem Teilbereich des Umfangs, der für den Lichteintritt bestimmt ist. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem die Störstellen in dem Lichtleiter aufgebracht werden, während dieser für die Kontaktierung mit dem Trägerelement platziert wird. Auch dieser vorgelagerte Bearbeitungsschritt des Lichtleiters erlaubt eine orientierungsrichtige Anbringung des Lichtleiters auf dem Trägerelement. Natürlich kann der Lichtleiter auch schon bei seiner Herstellung einseitig mit Störstellen versehen werden, was jedoch hinsichtlich der orientierungsrichtigen Anbringung auf dem Trägerelement ein sorgfältiges Vorgehen erforderlich macht. Allerdings kann dann der Bearbeitungsschritt zur nachträglichen Einbringung der Störstellen vorteilhaft entfallen.

Das Trägerelement, das die/den Lichtleiter trägt, verleiht dem Flächensensor Struktur und hält die/den Lichtleiter in Position. Das Trägerelement ist weiterhin so ausgebildet, dass es die Störstellen für einen Lichteintritt zugänglich macht. Hierfür kann das Trägerelement transparent ausgebildet sein und die Störstellen des Lichtleiters können hin zum Trägerelement orientiert sein. In diesem Fall können Lichtsignale durch das Trägerelement hindurch über die Störstellen in den Lichtleiter eintreten. Bevorzugt sind die Störstellen des Lichtleiters von dem Trägerelement weg orientier. In diesem Fall kann das Trägerelement transparent oder auch lichtundurchlässig oder zum Lichtleiter hin verspiegelt ausgebildet sein. In Lichteintrittsrichtung gesehen befindet sich das Trägerelement in dieser Konfiguration hinter der Lichtleiter-Lage bzw. -Schicht.

Beim Herstellungsverfahren wird der Lichtleiter im Wesentlichen ausschließlich - also nur - auf einer Seite des Trägerelements fixiert. „Auf einer Seite" bedeutet hierbei, dass der Lichtleiter weitestgehend der Kontur bzw. der Oberfläche des Trägerelements folgt, also nicht beispielsweise alternierend in diesen eintaucht oder aus diesem auftaucht, wie dies bei einer gewebten Struktur der Fall wäre. Diese Maßnahme erlaubt es, einen Flächensensor ohne blinde Zonen bereitzustellen, weil der Lichtleiter abschattungsfrei geführt wird. Beim Fixieren wird der Lichtleiter in das Trägerelement eingebracht oder auf das Trägerelement aufgebracht oder das Trägerelement wird auf den Lichtleiter aufgebracht. Handelt es sich um ein zum Zeitpunkt des kontaktieren zwischen Trägerelement und Lichtleiter flüssiges oder zähflüssiges Trägerelement, kann der zumindest eine Lichtleiter in dieses Trägerelement eingebracht werden. Handelt es sich um ein zu diesem Zeitpunkt flüssiges, zähflüssiges oder festes Trägerelement, beispielsweise um einen Klebestreifen kann der Lichtleiter auf das Trägerelement aufgebracht werden. Umgekehrt kann natürlich auch der Lichtleiter (flüssig oder fest) auf das Trägerelement aufgebracht werden. In allen Fällen wird der Lichtleiter oder die Lichtleiter in einer Lage, also der erwähnten Lichtleiter-Schicht angeordnet bzw. in dieser Lichtleiter-Schicht durch das Trägerelement fixiert.

Der Empfangsdetektor des Flächensensormoduls erlaubt die Erfassung eines Auftreffens eines Lichtsignals auf den Flächensensor, sodass in weiterer Folge auf das daraus resultierende analoge oder digitale elektrische Empfangssignal durch weitere Signalverarbeitungsmaßnahmen reagiert werden kann. Die Erfassung des Lichtsignals kann dabei elektronisch oder auch chemisch mit einem opto-chemischen bzw. photo-chemischen Detektor erfolgen.

Das Flächensensormodul bildet hierbei die kleinste Baugruppe. Hierbei ist immer ein Flächensensor mit einem oder mit zwei Empfangsdetektoren gekoppelt. Bei der Ausbildungsform mit einem einzigen Empfangsdetektoren wir das in den/die Lichtleiter eintretende Lichtsignal nur einseitig an einem Ende des/der Lichtleiter erfasst bzw. abgegriffen. Bei der Ausbildungsform mit zwei Empfangsdetektoren wird das in den/die Lichtleiter eintretende Lichtsignal beidseitig an beiden Enden des/der Lichtleiter mit jeweils einem der Empfangsdetektoren erfasst bzw. abgegriffen, was hinsichtlich der Signalausbeute vorteilhaft sein kann.

Eine nächstgrößere Baugruppe ist durch die Flächensensorgruppe gebildet. Hier ist das Verarbeitungsmodul mit zumindest einem Flächensensormodul gekoppelt. Bevorzugt werden jedoch strukturbedingt wie auch die Effizienz begünstigend mehrere Flächensensormodule mit einem Verarbeitungsmodul zusammengefasst. Es lassen sich als Cluster von Flächensensoren, insbesondere dann, wenn diese auch räumlich gruppiert angeordnet sind, effizient zusammenfassen und dezentral separiert von ggf. anderen vorhandenen Flächensensorgruppen (anderen Clustern) mit jeweils einem einzigen Verarbeitungsmodul elektronisch auswerten. Die solcherart dezentral erhaltenen Auswertungsergebnisse lassen sich dann unproblematisch, ggf. sogar über konventionelle oder auch standardisierte Übertragungsmethoden weiterleiten oder von den Verarbeitungsmodulen abrufen, also z.B. einer zentralen Verarbeitung zugänglich machen.

Die Verwendung eines Kampf- bzw. Sport- bzw. Gaming- bzw. Trainingsanzug, der zumindest ein erfindungsgemäßes Flächensensormodul aufweist, erlaubt eine Durchführung militärischer Übungen oder polizeilicher Übungen oder auch sportlicher Übungen bzw. Freizeitübungen oder Trainingsübungen für privates Sicherheitspersonal, bei denen die Erkennung eines simulierten Projektil-Treffers durch Erfassung eines in den Flächensensor eintretenden Lichtstrahls ohne die Problematik von blinden Zonen innerhalb des Flächensensors erwünscht ist. Weil eben die erfindungsgemäßen Flächensensoren, mit denen der Anzug ausgerüstet ist, keine blinden Zonen im gewünschten Erfassungsbereich aufweisen, kann vermieden werden, dass Treffer auf dem Körper der Person fälschlicherweise nicht erfasst bleiben. Der Anzug wird bei diesen Übungen von einer Person getragen und kann mit den Flächensensoren einen Großteil der Körperoberfläche abdecken, so dass „Lichtsignal-Treffer" realitätsnahe beinahe vollflächig erfasst werden können. Die Flächensensoren können aber auch so verteilt sein, dass nur selektive Bereiche abgedeckt werden.

Ebenso erlaubt die Geräte- oder Bauteilabdeckung erstmals, die Erfassung von Treffern auf beweglichen wie auch stationären Geräten, wie etwa Fahrzeugen, Waffen- bzw. Waffensystemen, insbesondere Geschützeinrichtungen, Computeranlagen, oder auch auf Gebäude- oder Analgen-Bauteilen, wie etwa Gebäudewänden, Brücken(-Elementen) oder Bunkeranalgen, die bei dieser Art von Übungen zum Einsatz kommen. Dies erlaub eine realistischere Simulation unter Einbeziehung aller simulationsrelevanter Einrichtungen und führt dadurch zu einem besseren Trainingsergebnis.

Die Auswertung der erfassten „Lichtsignal-Treffer" kann in dem Zentralmodule des Systems erfolgen, bei dem alle Signale der involvierten Verarbeitungsmodule zusammenlaufen. Die Rohdaten wie auch die vorverarbeiteten Erfassungsdaten können an einen zentralen Übungs- Überwachungsserver übermittelt werden, wo sie dann zur Auswertung des Übungsablaufs wie auch zur Bereitstellung der Übungsergebnisse ausgewertet werden können.

Bevorzugt wird ein, insbesondere codiertes, Lichtsignal, das auf einen im System verwendeten Flächensensor trifft, durch den Empfangsdetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt und durch das Verarbeitungsmodul die mit der Codierung transportierten Dateninhalte bzw. Informationen erfasst, die anschließend elektronisch zum Zentralmodul weitergeleitetet werden. Im Zentralmodul oder auch bereits im Verarbeitungsmodul können diese Dateninhalte nun verwendet werden, um eine Aktion auszulösen. Diese Aktion kann insbesondere beinhalten, dass dem Träger das Anzugs ein Feedback zu dem Umstand des Auftreffens des Lichtsignals gegen wird, wie im Weiteren noch im Detail erörtert wird, und/oder ein Signal, insbesondere eine Steuersignal zur Steuerung einer Systemkomponente auszusenden.

Allgemein lässt sich daher festhalten, dass mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen der Vorteil einhergeht, dass eine realitätsnahe Simulation eines militärischen oder polizeilichen Einsatzes unter Schusswaffenverwendung möglich ist, bei dem Treffer sicher und präzise erkannt werden, ohne dass Fehler bei der Treffererfassung zufolge von blinden Zonen auftreten, weil der Flächensensor eben als solches flächendeckend ausgebildet ist. Zudem ist eine präzise Trefferzoneneingrenzung, beispielsweise auf wenige cm ² genau und Evaluierung der Trefferauswirkung in Bezug auf diese Trefferzonen ermöglicht. Besonders hervorzuheben ist der Umstand, dass die erörterten Maßnahmen die Realisierung eines flexiblen Flächensensors erlauben, also eines biegsamen, elastischen Flächensensors, der seine flächenhafte Form problemlos den Krafteinwirkungen oder den Rahmenbedingungen, in denen er zur Anwendung kommt, anpassen kann, ohne dabei Schaden zu nehmen. Aufgrund dieser Eigenschaften kann der Flächensensor problemlos in ein Kleidungsstück eingearbeitet oder an einem solchen befestigt werden, ohne die Bewegungsfähigkeit des Trägers zu behindern / einzuschränken. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.

Es hat sich daher als besonders vorteilhaft herausgestellt, dass das System zur autonomen Verarbeitung mit Hilfe des Verarbeitungsmoduls (20) der Flächensensorgruppe (19) erfassten Dateninhalts und zum Generieren eines Steuersignals ausgebildet ist. Weiterhin kann es auch zur Abgabe des mit Hilfe des Verarbeitungsmoduls der Flächensensorgruppe erfassten Dateninhalts, bevorzugt über Funk, ausgebildet sein, wenn eine Funkverbindung besteht. Die Fähigkeit der autonomen Verarbeitung erlaubt es hierbei auch bei einer fehlenden Funkverbindung zuverlässige zu arbeiten.

Dieses Steuersignal kann daraufhin eine Einheit oder ein Gerät ansteuern, welches ein vom Benutzer wahrnehmbares haptisches bzw. mechanischen, optischen oder akustischen Abgabe-Signal freisetzt bzw. abgibt, sodass ein Benutzer das an und für sich nicht spürbare wie auch lautlose Auftreffen des Lichtsignals überhaupt wahrnehmen kann. Das Abgabe-Signal hat daher für den Benutzer bzw. den Übungsteilnehmer die Funktion einer Feedback-Signals.

Das Steuersignal kann jedoch auch an ein Gerät in der Umgebung des Übungsteilnehmers versendet werden, wobei dieses Steuersignal das Gerät darüber informiert, dass ein Treffer bzw. ein Lichtsignal auf dem Anzug, der mit den Flächensensoren ausgerüstet ist, detektiert wurde.

So kann es sich bei dem Gerät um ein Signalabgabegerät eines ersten Übungsteilnehmers handeln. Das Signalabgabegerät ist zur Abgabe des mit Hilfe des Flächensensors detektierbaren Lichtsignals ausgebildet und wird zur Schusssimulation beim Abfeuern einer Waffe des ersten Übungsteilnehmers verwendet. In weiterer Folge kann in der Signalverarbeitung des Anzugs eines zweiten Übungsteilnehmers, bei dem das ausgesandte Lichtsignal auftrifft z.B. in Abhängigkeit von mindestens einem definierten Kriterium entschieden werden, ob ein solcher Treffer diesen zweiten Übungsteilnehmer außer Gefecht setzen würde. Ist dies der Fall kann beispielsweise das Signalabgabegerät dieses Übungsteilnehmers gesperrt werden, sodass dieser keine weiteren Lichtsignale, also simulierte Schüsse, abgeben kann. Erfahrungsgemäß sind die besten Trainingseffekte zu erwarten, wenn mit jenem dem jeweiligen Übungsteilnehmer zugeordneten Waffensystem, wie z.B. der eigenen Dienstwaffe, wie etwa Pistole oder Gewehr oder auch andere taktische Waffen, geübt wird.

Daher ist es besonders vorteilhaft, wenn das System das Signalabgabegerät, das an einer Waffe, insbesondere Schusswaffe anbringbar ist, aufweist, bevorzugt ohne das Abfeuern der Waffe zu behindern, und das Signalabgabegerät dazu ausgebildet ist, korrespondierend zu dem Abfeuern der Waffe das Lichtsignal abzugeben. Hierfür ist das Signalabgabegerät bevorzugt an einer an der Waffe vorgesehenen Montageschiene, insbesondere an einer Picatinny-Schiene, montierbar ausgebildet. Das Signalabgabegerät ist daher bevorzugt als ein Anbauteil für eine Waffe ausgebildet. Dadurch können Platzpatronen bei der Übung verwendet werden, was zu einer realistischeren Simulation eines Einsatzes beiträgt.

Um das Abfeuern einer solchen Waffe genau erkennen zu können und damit einhergehend auch zum richtigen Zeitpunkt das dazu korrespondierende Lichtsignal aussenden zu können, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass das Signalabgabegerät einen Beschleunigungssensor zur Erfassung einer Beschleunigung, die z.B. durch das Abfeuern einer Platzpatrone verursacht wird, bevorzugt auch einen Akustiksensor zur Erfassung eines Schallereignisses, das beim Abfeuere der Platzpatrone entsteht, aufweist, und dass das Signalabgabegerät unter Berücksichtigung einer mit Hilfe des Beschleunigungssensors erfassten Beschleunigung, bevorzugt unter Mitberücksichtigung des erfassten Schallereignisses, zum Erkennen des Abfeuerns einer Waffe, an der das Signalabgabegerät befestigt ist, ausgebildet ist, und dass das Signalabgabegerät als Folge der Erkennung des Abfeuerns der Waffe dazu ausgebildet ist, das Lichtsignal automatisch abzugeben.

Damit wird nicht nur das mit dem Abfeuern der Waffe zeitsynchrone Abgeben des Lichtsignals, sondern auch das richtungskorrekte Aussenden des Lichtsignals erreicht, weil die Richtung des auszusenden Lichtstrahls ja üblicherweise im Wesentlichen mit der Richtung des unter realen Bedingungen abzufeuernden Projektils zusammenfällt.

Wird nun ein Übungsteilnehmer von einem ausgesandten Lichtsignal getroffen, kann es von Vorteil sein, wenn das Signalabgabegerät, das im vorliegenden Kontext dem getroffenen Übungsteilnehmer zugeordnet ist, dazu ausgebildet ist, das Steuersignal zu empfangen und seinen Funktionsumfang in Abhängigkeit von dem Steuersignal zu beeinflussen.

Besonders bevorzugt kann die Beeinflussung des Funktionsumfangs die Fähig zur Abgabe des Lichtsignals betreffen. Dies kann z.B. die vollständige Verhinderung des Aussendens von Lichtsignalen oder auch eine nur noch temporäre Verfügbarkeit zum Aussenden der Lichtsignale beinhalten. Damit kann realitätsgetreu die Wirkung eines Projektil-Treffers auf den Übungsteilnehmer simuliert werden, wobei diese realistischerweise anzunehmende Wirkung auf das dem Übungsteilnehmer zugeordnete Waffensystem übertragen wird und durch Verfügbarkeitssteuerung des Waffensystems die realistischerweise vorliegende Einsatzbereitschaft des Übungsteilnehmers beschränkt wird.

In einem Übungsszenario lässt sich die vorangehende merkmalsbezogene Erörterung wie folgt zusammenfassen. Wird eine Patrone, bzw. im Kontext einer solchen Übung insbesondere eine Platzpatrone, abgefeuert, ergibt sich eine charakteristische Bewegung, bzw. Beschleunigung der Waffe. Diese Beschleunigung kann bevorzugt mittels des Beschleunigungssensor einfach erfasst und mittels eines Signalabgabe- Verarbeitungsmoduls verarbeitet bzw. ausgewertet. Weiterhin kann ein akustisches Schallereignis erfasst werden, womit das Abfeuern der Patrone verifiziert wird.

Auch kann die Abgabe des Lichtsignals lediglich als Folge einer Detektion des akustischen Schallereignisses erfolgen. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, dass das akustische Signal von einer in der Nähe des Übungsteilnehmers positionierten Waffe abgegeben wird, die eben nicht dem Signalabgabegerät des betreffenden Übungsteilnehmers zugeordnet ist, was zu einer Feherkennung führen würde.

Das Signalabgabegerät gibt also ein Lichtsignal ab, wenn ein Abfeuern einer (Platz-)Patrone detektiert wird. Unter gewissen Umständen kann das Abgeben des Lichtsignals jedoch auch unterbunden bzw. eingeschränkt werden, beispielsweise wenn der Übungsteilnehmer, der einen Schuss abgeben möchte, bereits als ausgeschieden oder verletzt gilt. Hierfür kann das Signalabgabegerät über eine Funkstufe verfügen bzw. mit einer Funkstufe gekoppelt sein und das Zentralmodul ebenfalls über eine Funkstufe verfügen bzw. mit einer Funkstufe gekoppelt sein. Wird ein Übungsteilnehmer durch das Lichtsignal eines weiteren Übungsteilnehmers auf einem Flächensensor getroffen, wird dieser Treffer, dem Zentralmodul mitgeteilt. Hierbei beinhaltet das codierte Lichtsignal Daten betreffend jenes das Lichtsignal abgebenden Signalabgabegerät, wie beispielsweise das Kaliber der Waffe, die dort simuliert wird. Abhängig vom Ort, an dem das Lichtsignal detektiert wurde, also von der Körperregion, und von den mit dem Lichtsignal übermittelten Daten, wie beispielsweise die Daten betreffend das Kaliber der Waffe, wertet das Zentralmodul (des getroffenen Übungsteilnehmers) die schwere der simulierten Verletzung aus und sendet ein entsprechendes Steuersignal betreffend die Fähig zur Abgabe weiterer Schüsse an das Signalabgabegerät des getroffenen Übungsteilnehmers. Handelt es sich hierbei beispielsweise um einen Treffer, der in einem tatsächlichen Kampfszenario sofort zum Tode führen würde, gilt der Übungsteilnehmer als ausgeschieden und das vom Signalabgabegerät empfangene Steuersignal unterbindet das weitere Abgeben von Lichtsignalen. Der Übungsteilnehmer kann sich dann zwar weiterhin noch physisch an der Übung beteiligen, sogar auch noch Platzpatronen abfeuern, allerdings verursachen diese keine Treffer an Gegnern, weil ja die Abgabe des Lichtsignals unterbunden ist. Somit kann jegliche fehlerhafte Einwirkung eines bereits ausgeschiedenen Gefechtsteilnehmers in Echtzeit unterbunden werden.

Handelt es sich jedoch um einen Treffer, der den Übungsteilnehmer bei einem tatsächlichen Kampfszenario nicht sofort töten würde, sondern ihn im zeitlichen Kontext zumindest Kampfunfähig machen würde, kann das Steuersignal Zeitsteuerdaten enthalten, die das Lichtabgabegerät dazu instruieren, die Abgabe von Lichtsignalen innerhalb einer bestimmten Zeit nach dem Treffer noch zuzulassen, bevor die Abgabe von Lichtsignalen endgültig unterbunden wird. Damit kann also simuliert werden, dass ein Übungsteilnehmer nach einem solchen Treffer noch für einige Zeit eine Gegenwehr ausüben kann, bevor die trefferbedingte Verletzung ein weiteres Agieren mit der Waffe realitätskonform verhindern würde. Das Zentralmodul berücksichtigt hierbei selbstverständlich auch noch weitere Treffer, die eine Verkürzung der noch verbleibenden Zeitspanne der Einsatzfähigkeit mit sich bringen können. Weiterhin kann das Steuersignal auch an einen Server, der das gesamte Übungsgeschehen zentral überwacht und ggf. koordiniert, und/oder an Vorrichtungen zum Bereitstellen eines Feedbacks für den Übungsteilnehmer, wie an entsprechender Stelle erörtert, abgegeben werden.

Es sei erwähnt, dass neben der Schussdetektion mittels Erfassung der Beschleunigung weitere Auslöser zum Abgeben eines Lichtsignals durch das Signalabgabegerät herangezogen werden können, die alleine oder im Kombination auftreten können und im Folgenden erörtert sind

Ist das Signalabgabegerät an einer Handfeuerwaffe anbringbar ausgebildet, kann das Signalabgabegerät eine Abzug-Überprüfungsstufe aufweisen, die überprüft, ob der Abzug der Handfeuerwaffe betätigt wird und im Falle einer Betätigung des Abzugs ein Lichtsignal aussenden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die Abzug-Überprüfungsstufe auf den Abzug der Handfeuerwaffe abstimmbar ausgebildet ist. In diesem Fall kann das Signalabgabegerät so eingestellt werden, dass das Signal dann abgegeben wird, wenn der Abzug der Handfeuerwaffe über den Druckpunkt des Abzugs bewegt wird. Dadurch ist die Haptik der Handfeuerwaffe in der Simulation bzw. der Übung weitestgehend gleich, wie bei einem echten Einsatz. Äquivalent zum Abzug kann auch beispielsweise das Schlagstück bzw. der Hahn oder andere bewegliche Bauteile der Handfeuerwaffe überprüft werden.

Dies kann mechanisch erfolgen, was sich einfach, beispielsweise mittels eines Tasters, realisieren lässt. Dies ist jedoch bei der Verwendung einer echten Waffe, beispielsweise mit Platzpatronen, sicherheitstechnisch problematisch, weil nach der Nutzung der Waffe bei der Übung die Waffe überprüft und gewartet werden muss, bevor sie wieder als Dienstwaffe einsetzbar ist. Daher wird der Abzug bzw. Abschuss bevorzugt derart überprüft, dass die Überprüfung frei von mechanischem Kontakt mit dem Abschussmechanismus der Waffe erfolgt. Es ist daher von Vorteil, wenn eine Abzug-Überprüfungsstufe vorgesehen ist die einen optischen Sensor, bevorzugt eine Kamera aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Betätigung des Abzugs zu erfassen. Eine besonders gute Überprüfung kann erzielt werden, wenn eine, wie im Weiteren erörterte, Abschuss-Überprüfungsstufe vorgesehen ist.

Ist das Signalabgabegerät weiterhin so ausgebildet, dass die Handfeuerwaffe Platzpatronen unbehindert abfeuern kann, kann eine Abschuss-Überprüfungsstufe vorgesehen sein, die überprüft, ob eine Platzpatrone abgefeuert wurde. Diese Erkennung kann wie erörtert mittels Beschleunigungssensoren und/oder Akustiksensoren erfolgen.

Zum Simulieren von beispielsweise Explosionen oder Waffen mit einer großen Streuung können Signalabgabegeräte vorgesehen sein, die das Lichtsignal in einem divergenten Strahlenbündel abgeben, oder gar Signalabgabegeräte, die ein diffuses Lichtsignal abgeben.

In den meisten Fällen ist es jedoch vorteilhaft, dass das Signalabgabegerät, ähnlich einer Handfeuerwaffe, eine geringe Streuung aufweist. Daher ist das Signalabgabegerät bevorzugt zur Abgabe eines Laser- Lichtsignal ausgebildet.

Bevorzugt handelt es sich bei dem Lichtsignal um ein Lichtsignal dessen Wellenlänge außerhalb des für den Menschen sichtbaren Wellenlängenbereich liegt.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist es von Vorteil, dass als Lichtsignal ein kodiertes Lichtsignal Anwendung findet. Ein solches beinhaltet Informationen, die es mittels der Kodierung an den Flächensensor bzw. das Flächensensormodul übermittelt. Die Kodierung kann beispielsweise durch eine Lichtimpulsfolge im zeitlichen Verlauf realisiert sein. Die damit übermittelte Information beinhalten bevorzugt eine Waffen-ID bzw. eine Signalabgabegerät-ID, die eine Identifikation der (Handfeuer-)Waffe und/oder des Signalabgabegeräts beinhaltet, und/oder eine Schützen-ID, die den Schützen, also den Übungsteilnehmer identifiziert. Weiterhin kann die Information beinhalten, um welchen Waffentyp es sich handelt oder welcher Waffentyp simuliert wird und welches Kaliber simuliert wird. Darüber hinaus können weitere Informationen beinhaltet sein, wie z.B. der Zeitpunkt, zu dem das Signal abgegeben wurde. Auch können mit dem codierten Lichtsignal geographische Koordinaten zur Definition des Aufenthaltsorts des die Aussendung des Lichtsignals verursachenden Übungsteilnehmers übermittelt werden. Daraus lässt sich auch auf die Entfernung zwischen den beiden Übungsteilnehmern (also der erste Übungsteilnehmer, der die Aussendung des Lichtsignals verursacht, und der zweite Übungsteilnehmer, bei dem das Lichtsignal auftrifft) schließen, was auch einen Einfluss auf die realistischerweise zu erwartende Auswirkung eines Projektil-Treffers hat. Ganz allgemeine ist also das System bzw. sein Zentralmodul zur autonomen Verarbeitung des mit Hilfe der Verarbeitungsstufe der Flächensensorgruppe erfassten Dateninhalts zwecks Ermittlung einer realistischerweise zu erwartenden Auswirkung des durch das Lichtsignal repräsentierten bzw. simulierten Ereignisses ausgebildet.

Wenn das Lichtsignal von einem Flächensensormodul bzw. einer Flächensensorgruppe erfasst wird, können die mit dem kodierten Lichtsignal übertragenen Daten mit einer (medizinischen) Datenbank abgeglichen werden und ein realitätsnahes Verletzungsmuster, das dem festgestellten Treffer entspricht, definiert bzw. abgerufen werden. Die medizinische Datenbank stellt in Abhängigkeit der Einschussstelle, des Kalibers, der Entfernung zwischen den Übungsteilnehmer usw. die üblichen Verletzungsmuster bereit und erlaubt so eine realitätsnahe Gefechtssimulation ohne tatsächliche Gefährdung der Übungsteilnehmer. Die genaue Berechnung des Verletzungsgrades durch eine medizinische Datenbank ermöglicht die automatische Einbindung der, insbesondere kompletten, Versorgungslinie in die Übung. Sowohl Rettungskräfte wie Sanitäter und Feldärzte als auch die Versorgung durch Feld-Lazarette bis hin zur Medikation und dem Verbrauch von Verbandsmaterial können so exakt simuliert werden.

Auf Grundlage der autonom ermittelten, realistischerweise zu erwartenden Auswirkung des durch das Lichtsignal repräsentierten bzw. simulierten Ereignisses werden vom System also alle für Teile der Versorgungslinie oder die komplette Versorgungslinie relevanten Daten automatisiert bereitgestellt bzw. funktechnisch übermittelt.

Insbesondere kann unter Berücksichtigung der Entfernung zwischen den Übungsteilnehmern auch sichergestellt werden, dass erfasste Lichtsignale unberücksichtigt bleiben, wenn die Entfernung zwischen den Übungsteilnehmern die Einsatz-Reichweite der zur Anwendung kommenden Waffe übersteigt. Um diesen Aspekt zu berücksichtigen, weisen alle Teilnehmer z.B. einen GPS-Empfänger auf, um ihre Position außerhalb von Gebäuden zu erfassen. Für die Positionserfassung innerhalb von Gebäuden können andere Positionserfassung-Technologien zur Anwendung kommen, wie z.B. „Ultra-Wideband-Technologie", kurz UWB-Technologie, die für präzise Indoor-Positionserfassung zum Einsatz kommt. Diese verschiedenen Technologien können auch in Kombination zum Einsatz kommen, um eine flächendeckende Positionserfassung mit der geforderten Genauigkeit zu erhalten.

Nachfolgend werden Details des Flächensensors erörtert.

Damit das Lichtsignal in die Lichtleiter des Flächensensor eintreten kann, sind die Störstellen in die Lichtleiter eingebracht. Durch die Vorab- Fixierung der Lichtleiter auf einer Seite des Trägerelements ist es nun erstmals möglich, diese Störstellen gezielt auf der einen für den Lichteintritt bestimmten Seite der Lichtleiter einzubringen. Der Lichtleiter bzw. die Lichtleiter, also die Lichtleiterabschnitte, sind in einer Schicht im Flächensensor positioniert, sodass die Lichtleiter bzw. Lichtleiterabschnitte eine Lichtleiterschicht bilden.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Lichtleiter entlang der nicht für den Lichteintritt bestimmten Seite des Lichtleiters im wesentlichen störstellenfrei ausgebildet. Dadurch kann das Licht bzw. das Lichtsignal auf der dafür vorgesehenen Seite entlang der Längserstreckung des Lichtleiters in den Sensor endringen, während die andere Seite das typische Brechungs- bzw. Reflexionsverhalten für das sich in dem Lichtleiter entlang seiner Längserstreckung ausbreitende Lichtsignal aufweist, sodass das Lichtsignal in dem Lichtleiter gehalten und zum Ende des Lichtleiters weitergeleitet wird. Es wird also weitestgehend kein Licht an der nicht dafür vorgesehenen Seite des Flächensensors abgegeben. Es kann somit auch ein auf den Lichtsensor auftreffendes Lichtsignal mit relativ schwacher Intensität detektiert werden. Eine solche Situation kann dann vorliegen, wenn das Lichtsignal z.B. durch hohe Luftfeuchtigkeit oder Staub gestreut wird bzw. abgeschwächt wird oder aus großer Entfernung stammt.

Bei den Lichtleitern hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Störstellen entlang des etwa halben Umfangs des Querschnitts eingebracht sind und dieser Teil des Querschnitts für den Lichteinfall orientiert im Flächensensor ausgerichtet ist. Dadurch ist sowohl eine gute Lichterfassung bzw. Lichtaufnahme als auch eine gute Lichtleitung gegeben. Natürlich kann das Umfangssegment, das die Störstellen aufweist, auch kleiner ausfallen, z.B. ein Drittel oder auch nur ein Viertel.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Lichtleiterabschnitte eines Lichtleiters oder mehrere Lichtleiter direkt nebeneinander auf dem Trägerelement positioniert sind. Dadurch kann die Erfassungsfläche, die auf dem Trägerelement zur Verfügung gestellt wird, maximal ausgenutzt werden, und diese Fläche daher frei von blinden Zonen genutzt werden. Die Lichtleiter sind hier insbesondere webfrei in unmittelbarer Nähe zueinander platziert. Dadurch ist der Flächensensor nicht nur besonders flach, sondern kann auch sehr flexibel hinsichtlich seiner ebenen Form ausführbar.

Das Fixieren der Lichtleiters kann formschlüssig, kraftschlüssig oder stoffschlüssig erfolgen. So kann das Trägerelement Nuten aufweisen, in die der Lichtleiter formschlüssig oder kraftschlüssig platziert und fixiert wird.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass der zumindest eine Lichtleiter mit dem Trägerelement, stoffschlüssig, verbunden ist.

Zum Realisieren einer stoffschlüssigen Verbindung bzw. Fixierung kann das Trägerelement eine Klebeschicht aufweisen oder zum Zeitpunkt der Platzierung das Trägerelement klebrige Eigenschaften aufweisen oder sogar als Kleber ausgebildet sein. Auch kann das Trägerelement an den Lichtleiter geschmolzen werden. Hierfür ist das Material bzw. das Schmelzverhalten, insbesondere der Schmelzpunkt des Trägerelements, insbesondere an der Kontaktstelle mit dem Lichtleiter, so zu wählen, dass ein Aufschmelzen des Trägerelements erfolgt, jedoch hierbei der Lichtleiter unbeschädigt erhalten bleibt. Der Lichtleiter wird dann mit der erstarrenden Schmelze des Trägerelements mit dem Trägerelement verbunden.

Das Trägerelement kann allgemein als eine Folie ausgebildet sein. Gemäß einem bevorzugten Aspekt der Erfindung ist das Trägerelement als Klebefolie, ausgebildet.

Weiterhin kann noch zumindest eine, im Wesentlichen transparente, Schutzschicht vorgesehen sein, die den Lichtleiter des Flächensensors, insbesondere vor mechanischen Belastungen, schützt. Eine solche Schutzschicht kann als Teil des Flächensensors selbst realisiert sein. Eine Schutzschicht kann aber auch auf das Flächensensormodul aufgebracht sein.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Flächensensor eine Diffusor-Schicht aufweist, insbesondere Mikrolinsen aufweisend. Diese Maßnahme ist bevorzugt vorgelagert in Richtung des Lichteintritts, also in Lichteintrittsrichtung vorgesehen. Die Diffusor-Schicht ist dazu ausgebildet ist, Licht zu streuen. Diese Diffusor-Schicht ist an jener Seite der Lichtleiter anzubringen, die die Störstellen aufweist. Die Diffusor- Schicht verteilt einfallendes Licht, insbesondere mittels Mikrolinsen bzw. „Microlenses", die auf der Diffusor-Schicht verteilt sind, auf mehrere Lichtleiter oder Lichtleiterabschnitte. Dies ermöglicht es, auch sehr flach einfallende Lichtsignale erfolgreich zu den Störstellen und damit in den Lichtleiter zu lenken. Weiterhin erhöht diese Maßnahme die Ausfallsicherheit des Flächensensors. Wurde beispielsweise ein Lichtleiter durch mechanische Überbelastung beschädigt, werden durch die Diffusor-Schicht die einfallenden Lichtsignale, die ohne die Diffusor-Schicht nur den einen Lichtleiter treffen würden, auf die daneben liegenden Lichtleiter gelenkt, sodass diese das Lichtsignal sicher weiterleiten können. Die Diffusor-Schicht erzeugt daher eine sichere Lichtsignal-Übermittlung durch Redundanz bei der Lichtsignal- Eintritts-Ausbeute.

Die gesamte Diffusor-Schicht kann aus einem Material gefertigt sein, das einfallendes Licht aufteilt. Die Diffusor-Schicht kann aber auch wie erwähnt eine Vielzahl von Mikrolinsen bzw. „Microlenses" aufweisen, die aufgrund ihrer Form und/oder ihres Materials das einfallende Lichtsignal auf mehrere Lichtleiter bzw. Lichtleiterabschnitte aufteilen.

Auch die Diffusor-Schicht kann, wie auch die zuvor erwähnte Schutzschicht, am Flächensensormodul aufgebracht sein.

Bevorzugt bildet die Diffusor-Schicht auch gleich die Schutzschicht. Weiterhin kann der Flächensensor eine halbdurchlässige

Spiegelschicht aufweisen, die einerseits einfallenden Lichts möglichst vollständig eindringen lässt und andererseits den Wiederaustritt durch Reflexion hintanhält. Bevorzugt wird die halbdurchlässige Spiegelschicht zwischen Diffusionsschicht und Lichtleiter-Schicht verortet.

Weiterhin kann der Flächensensor eine Reflektorschicht aufweisen, die dazu ausgebildet ist, Licht zu reflektieren. Die Reflektorschicht ist hierbei bevorzugt an jener Seite des Lichtleiters, die keine Störstellen aufweist, mit der reflektierenden Fläche zum Lichtleiter hin orientiert verortet. Dies ermöglicht es, einfallendes Licht, das bis zu dieser Reflektorschicht vordringt, von dort zu reflektieren und im Zusammenspiel mit der Spiegelschicht, diesen Lichtanteil wieder für den Eintritt in die Lichtleiterschicht verfügbar zu machen. Dadurch kann mehr Licht aufgenommen werden, was sich günstig auf das Detektionsverhalten für Lichtsignale mit relativ niedriger Intensität auswirkt. Wie erwähnt kann das Trägerelement spiegelnd ausgebildet sein, sodass das Trägerelement selbst die Reflektorschicht aufweisen kann. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann der Flächensensor auch eine Signalabgabeschicht aufweisen, die zur Abgabe eines optisch generierbaren oder eines mechanisch generierbaren Abgabesignals ausgebildet ist.

Ein solches mechanisch generierbares Abgabesignal kann insbesondere durch Vibrationsmotoren abgegeben werden, die hierfür in der Signalabgabeschicht integriert sind. Ein solcher Vibrationsmotor, der auch als „Vibra-Motor" bekannt ist, findet heutzutage beispielsweise in Mobiltelefonen Anwendung und ist in sehr flachen Ausführungen kostengünstig erhältlich. Durch die Verwendung solcher flachen Vibrationsmotoren bleibt die flache Struktur sowie die damit einhergehenden Vorteile des Flächensensors erhalten. Die Signalabgabeschicht kann eine oder mehrere solcher Vibrationsmotor aufweisen. Die Anordnung der Signalabgabeschicht ist bevorzugten jener vom Lichteintritt abgewandten Seite des Flächensensors. Dort kann der Vibrationsmotor positioniert sein oder die Vibrationsmotoren bevorzugt flächenhaft verteilt positioniert sein. Elektrische Leitungen, die in dieser Signalabgabeschicht verlaufen und an ihrem Rand aus dem Flächensensor herausgeführt sind, dienen der Ansteuerung zwecks Vibrationserzeugung als Vibrations-Feedback zu einem Treffer.

Die Signalabgabeschicht kann auch zur optischen Abgabe eines Abgabesignals ausgebildet sein. Hierfür kann die Signalabgabeschicht beispielsweise selbst Lichtleiter aufweisen, die über Störstellen verfügen. Hierbei wird in diese zusätzlichen Lichtleiter der Signalabgabeschicht allerdings an den Enden der Lichtleiter ein Licht eingeleitet, um dieses zu den Störstellen zu leiten, wo das Licht austreten kann. Somit kann die Signalabgabeschicht farbig leuchten, um beispielsweise ein optisches Feedback zu einem Treffer erkennbar zu machen, um die Zugehörigkeit eines Teams anzuzeigen oder um die Aktivität des Systems bzw. der Flächensensorgruppe anzuzeigen. Eine solche Signalabgabeschicht kann sich beispielsweise unter der für die Lichtsignaldetektion vorgesehenen Lichtleiterschicht, also auf jener Seite der Lichtleiterschicht, die nicht für den Lichtsignaleintritt vorgesehen ist, befinden.

Des Weiteren kann die Signalabgabeschicht mit einer oder mehreren RGB -LED(s) (RGB-LED steht hier für „Red Green Blue Light Emitting Diode", also eine LED, mit der Licht basierend auf den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau generierbar ist) bestückt sein, wobei sich die RGB-LEDs insbesondere auf der Ebene der Vibra- Motoren befinden können. Bei einem Vorhandensein der Reflektorschicht ist im Bereich der RGB-LED jeweils eine Freistellung der darüber liegenden Reflektorschicht vorgesehen, die das Durchleuchten der darüber liegenden Lichtleiterschicht ermöglicht. Das optische Abgabesignal ist dann durch die zur Lichterfassung vorgesehene Lichtleiterschicht hindurch sichtbar. Optional kann die Signalabgabeschicht nur mit RGB-LEDs bestückt sein.

Die zur optischen Abgabe des Abgabesignals vorgesehene Signalabgabeschicht kann sich jedoch auch beispielsweise am Randbereich des Flächensensors befinden und diesen z.B. umrahmen bzw. randseitig rahmenartig einfassen, sodass ein einfallendes Lichtsignal innerhalb des Rahmens ungehindert in die zur Erfassung von Lichtsignalen vorgesehene Lichtleiterschicht einfallen kann. Die einrahmende Signalabgabeschicht kann selbst ungehindert durch die Lichtleiterschicht Licht abstrahlen, weil die Lichteiterschicht sie nicht oder nur geringfügig abdeckt, oder auch überlagert durch die Lichtleiterschicht durch diese hindurch ihr Licht abstrahlen oder die Lichtleiterschicht ausgehend vom Randbereich des Flächensensors nach innen hin beleuchten.

Auch kann die zum Erfassen des Lichtsignals vorgesehene Lichtleiterschicht die Signalabgabeschicht bilden. Hierfür kann zusätzlich zu dem Empfangsdetektor oder auch integriert in den Empfangsdetektor eine Lichtquelle vorgesehen sein, welche ein optisches Abgabesignal in den zumindest einen Lichtleiter des Flächensensors einspeist, sodass dieser in der entsprechenden Lichtfarbe aufleuchtet.

Selbstverständlich können auch mehrere Signalabgabeschichten, also eine für ein optisches und eine für ein mechanisches Abgabesignal, oder eine kombinierte Signalabgabeschicht zum Abgeben eines optischen und eines mechanischen Abgabesignals vorgesehen sein.

Wie bereits ersichtlich, weist der Flächensensor also eine Sandwich- Struktur aus mehreren Schichten aufgebaut auf, die jeweils eine unterschiedliche Funktion bereitstellen.

Allgemein bietet der Flächensensor den Vorteil, dass er gemäß dem erörterten Herstellungsverfahren kostengünstig in großen Stückzahlen und automatisierbar herstellbar ist und in unterschiedlichsten Anwendungen möglichst flexibel einsetzbar ist. Nachfolgend ist auf Details dieses Herstellungsverfahrens eingegangen.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der zumindest eine Lichtleiter auf eine Positionierungsvorrichtung aufgebracht, bevorzugt aufgewickelt, wird. Dadurch ist eine rasche und vor allem fehlerresistente Positionierung möglich.

Die Aufbringung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann ein einziger Lichtleiter aufgebracht werden oder es können mehrere Lichtleiter zeitgleich zueinander aufgebracht werden. So kann das Aufbringen von mehreren Lichtleitern derart erfolgen, dass diese eng aneinander liegend auf der Positionierungsvorrichtung automatisiert abgelegt werden.

So kann beispielsweise eine CNC gesteuerte Maschine einen Lichtleiter auf die Positionierungsvorrichtung aufbringen. Hierbei kann der Lichtleiter beispielsweise spiralförmig auf ein flaches Trägerelement aufgebracht werden, sodass der Lichtleiter an einem oder an beiden Enden optisch koppelbar ist. Der Flächensensor kann in dieser Minimalkonfiguration auch nur einen einzigen durchgehenden Lichtleiter aufweisen.

Ebenso ermöglicht es das Aufwickeln von einem einzigen oder mehreren parallelverlaufenden Lichtleitern auf die Positionierungsvorrichtung entlang des Umfangs der Positionierungsvorrichtung, dass direkt aneinander platzierte Lichtleiterabschnitte erhalten werden, sodass keine blinden Zonen dazwischen entstehen können. Bei dieser Variante muss insbesondere nicht der üblicherweise begrenzte Biegeradius der Lichtleiter beachtet werden, weil diese ja im Wesentlichen nur leicht gekrümmt entlang der einen ausreichend großen Durchmesser aufweisenden Positionierungsvorrichtung aufgebracht werden. Werden mehrere Lichtleiter gleichzeitig aufgewickelt, werden diese im Ergebnis parallel zueinander versetzt um die jeweilige Dicke des anderen Lichtleiters zum Liegen kommen.

Das Trägerelement kann auf die Positionierungsvorrichtung vorab aufgebracht werden, sodass der Lichtleiter zeitgleich mit dem Aufbringen auf die Positionierungsvorrichtung an dem Trägerelement fixiert wird. Hierfür wird bevorzugt das Trägerelement vor der Platzierung des Lichtleiters auf die Positionierungsvorrichtung platziert, sodass jene Seite des Trägerelements, auf die der Lichtleiter platziert werden soll, von der Positionierungsvorrichtung weg gerichtet ist. Ist das Trägerelement beispielsweise als zähflüssige Klebeschicht zu diesem Zeitpunkt des Herstellungsprozesses ausgebildet, kann zwischen Positionierungsvorrichtung und Trägerelement auch noch eine Trennschicht und / oder eine Haftschicht aufgetragen sein, die sicherstellt, dass sich das Trägerelement nach erfolgter Aufbringung des Lichtleiters, wieder von der Positionierungsvorrichtung lösen lässt, bzw. dass das Trägerelement beim Wickelvorgang auf der Positionierungsvorrichtung verharrt.

Als besonders vorteilhaft hat sich erwiesen, dass der Lichtleiter auf eine Positionierungsvorrichtung aufgebracht, bevorzugt aufgewickelt, wird, bevor der Lichtleiter auf einer Seite des Trägerelements fixiert wird, bevorzugt stoffschlüssig fixiert, besonders bevorzugt angeklebt wird. Bevorzugt ist hierfür das Trägerelement als Klebestreifen oder Klebefolie ausgebildet, sodass das Trägerelement nach erfolgter Wicklung des zumindest einen Lichtleiters auf die Positionierungsvorrichtung auf die parallel liegenden Lichtleiterabschnitte aufgebracht werden kann, sodass die Lichtleiter an der einen, klebenden Seite des Trägerelements fixiert sind. Das Trägerelement kann aber auch als schmelzbare Folie ausgebildet sein, die äquivalent zur Klebefolie auf die aufgewickelten Lichtleiterabschnitte angebracht und anschließend erwärmt wird, sodass durch unvollständiges Aufschmelzen der Folie eine stoffschlüssige Verbindung zwischen der Folie und dem zumindest einen Lichtleiter bei Abkühlung der Folie entsteht. Hierbei ist wie erwähnt der Schmelzpunkt so zu wählen, dass der Lichtleiter durch die eingebrachte Wärme unbeschädigt bleibt. Auch kann ein flüssiger oder zähflüssiger Kleber als Trägerelement auf die Lichtleiterabschnitte aufgebracht werden. Das bedeutet, dass das Trägerelement der flüssige oder zähflüssige Kleber ist, der auf einer Seite des Lichtleiters verfestigt wird. Bevorzugt wird der Kleber auf jener Seite aufgetragen und verfestigt, die nicht dafür vorgesehen ist, Störstellen aufzuweisen.

Allgemein ist es beim Herstellungsverfahren vorteilhaft, dass der zumindest eine Lichtleiter zumindest ein freies, also nicht fixiertes, Lichtleitersegment aufweist, sodass das durch den Lichtleiter geleitete Lichtsignal abseits vom fixierten Bereich des Lichtleiters abgegriffen werden kann. Hierfür wird der zumindest eine Lichtleiter lediglich über einen Teil seiner Länge auf einer Seite des Trägerelements fixiert. Dies erlaub es ein oder mehrere ausreichend lange freie Enden zu schaffen, sodass im Weiteren eine Kopplung mit dem Empfangsdetektor unproblematisch ist.

Das Aufwickeln des Lichtleiters auf die Positionierungsvorrichtung kann beispielsweise wie folgt erfolgen: Der Lichtleiter befindet sich im Ausgangszustand auf einer Speicherspule. Von der Speicherspule wird der Lichtleiter einem Wickelgerät zugeführt. Dieses Wickelgerät dreht die Positionierungsvorrichtung, sodass die rotierende Positionierungsvorrichtung den an ihr befestigen Lichtleiter von der Speicherspule abzieht und entlang ihres Umfangs positioniert. Das Wickelgerät kann hierfür weiterhin eine Lichtleiterführung aufweisen, die den Lichtleiterabschnitt, der gerade auf die Positionierungsvorrichtung gezogen wird, direkt an den bereits parallel dazu liegenden Lichtleiterabschnitt führt.

Die Positionierungsvorrichtung kann hierfür im Wesentlichen rotationssymmetrisch, insbesondere zylindrisch, ausgebildet sein, wie beispielweise ein rohrartiger Zylinder oder ein stangenartiger Zylinder. Eine solche rohrartige oder zylindrische Positionierungsvorrichtung kann dafür genutzt werden, gebogene Flächensensoren herzustellen. Grundsätzlich kann die Positionierungsvorrichtung die Form aufweisen, die der Flächensensor später aufweisen soll. So können beispielsweise passgenaue Flächensensoren für die Anbringung auf der Schulter hergestellt werden, wofür die Positionierungsvorrichtung eine Form aufweist, die zumindest stellenweise der Form der Schulter nachempfunden ist.

Die Positionierungsvorrichtung kann jedoch auch als Platte ausgebildet sein, oder einen Quadratischen wie auch rechteckigen auch einen mehreckigen (z.B. sechseckigen) Umfangsverlauf aufweisen. In all diesen Ausbildungsformen umwickelt der Lichtleiter die Positionierungsvorrichtung umfangsseitig und es bildet sich entlang der Objektflächen der Positionierungsvorrichtung eine flächenhafte Anordnung von Lichtleiterabschnitten.

Die Positionierungsvorrichtung kann jedoch auch aus zumindest zwei Stäben gebildet sein, die im Abstand zueinander positioniert sind und im Bezug aufeinander eine Rotationsbewegung ausführen, sodass der Lichtleiter die Stäbe umwickelt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn die Positionierungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass der Querschnitt der Positionierungsvorrichtung, um welche Positionierungsvorrichtung der Lichtleiter gewickelt wird, eine erste Ausdehnung aufweist, die wesentlich größer, bevorzugt zumindest 50 % größer, besonders bevorzugt zumindest 100 % größer, als die zweite Ausdehnung des Querschnitts ist. Die Orientierung der ersten Ausdehnung in Bezug auf die zweite Ausdehnung kann rechtwinkelig sein. Die erste Ausdehnung kann die Breite des Querschnitts angeben und die zweite Ausdehnung die Höhe des Querschnitts angeben. Optional kann der Querschnitt der Positionierungsvorrichtung die Form zumindest eines Kreissegments, bevorzugt zweier Kreissegmente, deren Kreissehnen einander berühren, aufweisen. Hierbei ist die Kreissehne des jeweiligen Kreissegments bevorzugt mehr als doppelt so groß wie die Segmenthöhe, besonders bevorzugt mehr als dreimal so groß wie die Segmenthöhe. Ebenso kann eine elliptische Form des Querschnitts vorliegen, wobei sich die Hauptachse und die Nebenachse wie zuvor im Bezug zu dem rechteckigen Querschnitt verhalten. Es können jedoch auch mehreckige Querschnittsformen zur Anwendung kommen, bei denen dann auch gleich lange Abschnitte des Umfangs vorliegen können.

Die Positionierungsvorrichtung zum Aufwickeln eines Lichtleiters muss jedoch nicht rein rotatorisch betrieben werden. So kann die Positionierungsvorrichtung auch dazu ausgebildet sein, translatorische Bewegungen bzw. translatorische und rotatorische Bewegungen durchzuführen.

Bevorzugt wird das Trägerelement nur über einem Teil der Positionierungsvorrichtung bzw. nur über einem Teil des Lichtleiters bzw. der durch den aufgewickelten Lichtleiter gebildeten Oberfläche platziert. Dadurch entstehen abseits des Trägerelements automatisch mehrere parallellaufende, freie, also nicht fixierte, Lichtleiterabschnitte, die anschließend gebündelt werden können, um sie dem Empfangsdetektor zuzuführen.

Weiterhin hat es sich als sehr vorteilhaft herausgestellt, dass der auf die Positionierungsvorrichtung aufgebrachte Lichtleiter einer Wärmebehandlung, bevorzugt mit einer Temperatur im Bereich von 60°C bis 80°C, besonders bevorzugt mit etwa 70°C, insbesondere einer Warmluftbehandlung, unterzogen wird. Bevorzugt wird der Lichtleiter zumindest 5 Minuten, bevorzugt zumindest 8 Minuten, besonders bevorzugt zwischen 8 und 12 Minuten der Wärmebehandlung ausgesetzt.

Die Wärmebehandlung ist hierbei so durchzuführen, dass die durch die Positionierung des Lichtleiters entstandene Spannung im Lichtleiter reduziert wird, bzw. so dass die durch das Positionieren entstandenen Rückstellkräfte im Lichtleiter reduziert werden oder vollständig verschwinden. Der genaue zeitliche Temperatur-Verlauf einer solchen Wärmebehandlung hängt vom Material des Lichtleiters und von den Bedingungen der Positionierung ab. Bei der Verwendung von einer „Polymeren Optischen Faser" (polymeric optical fiber - POF) als Lichtleiter hat es sich beispielsweise gezeigt, dass eine Wärmebehandlung des Lichtleiters, mit ca. 70° C für eine Zeit von 10 Minuten die gewünschte Spannungsfreiheit des Lichtleiters bewirkt. In diesem Zustand ist mit Hilfe der Wärmebehandlung sichergestellt, dass sich der Lichtleiter nichtmehr durch inhärente Rückstellkräfte im Lichtleiter aus seiner positionierten Lage herausbewegt und in weiterer Folge die freien Enden des Lichtleiters unproblematisch weiterverarbeitet werden können.

Die Wärmebehandlung führt weiterhin beim fixierten Lichtleiter dazu, dass der im Lichtleiter inhärent vorliegende Drall reduziert bzw. sogar entfernt wird.

Es können auch mehrere Wärmebehandlungen Anwendung finden, so kann der Lichtleiter beispielsweise vor dem Aufbringen auf die Positionierungsvorrichtung einer ersten Wärmebehandlung unterzogen werden, um eine möglichst exakte Positionierung auf der Positionierungsvorrichtung sicherzustellen. Anschließend kann eine zweite Wärmebehandlung folgen, um dem Lichtleiter, die Form der Positionierungsvorrichtung aufzutragen und die Spannungen bzw. Rückstellkräfte im Lichtleiter zu reduzieren bzw. zu entfernen.

Die Wärmebehandlung kann auch über mehrere Herstellungsschritte hinweg erfolgen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der auf die Positionierungsvorrichtung aufgebrachte Lichtleiter entlang zumindest einer Linie, mit ausreichend Abstand zum Trägerelement durchtrennt, sodass auf dem Trägerelement nebeneinander angeordnete separate Lichtleiterabschnitte entstehen, die in nicht fixierte Enden der Lichtleitersegmente auslaufen. Benachbart zu dem Trägerelement, wo die Lichtleitersegmente ja fixiert sind, entstehen somit mehrere freie Enden, die in weiterer Folge büschelartig zusammengefasst werden können, also einfach gebündelt werden können.

Die Durchtrennung des zumindest einen Lichtleiters kann nach der Fixierung mit dem Trägerelement erfolgen, sodass im Bereich des Trägerelements der Verlauf der dortigen Lichtleitersegmente fixiert ist. Bevorzugt erfolgt die Durchtrennung des zumindest einen Lichtleiters nach der Wärmebehandlung, sodass die zuvor erwähnten Rückstellkräfte keine Rolle mehr spielen und die freien Enden unproblematisch weiterverarbeitet werden können.

Die Durchtrennung kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. So kann ein Wasserstrahl verwendet werden, der die Lichtleiter durchtrennt. Es kann auch eine rotierende Säge und/oder durch eine Hubbewegung und/oder Pendelbewegung ausführende Säge zum Durchtrennen des zumindest einen Lichtleiters herangezogen werden. Auch kann der zumindest eine Lichtleiter zufolge einer Scherbelastung, also beispielsweise mittels Schere oder Zange, durchtrennt werden. Auch kann der zumindest eine Lichtleiter durch Läppen durchtrennt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass der zumindest eine Lichtleiter durch einen Schnitt mittels eines Messers durchtrennt wird, weil dadurch möglichst unbeeinträchtigte Lichtaustrittsflächen geschaffen werden. Hierfür kann die Positionierungsvorrichtung eine Messerführung aufweisen, die das Messer führt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erweisen, wann erst nach der Fixierung des Lichtleiters auf dem Trägerelement Störstellen in den Lichtleiter auf der von dem Trägerelement abgewandten Seite des Lichtleiters eingebracht werden. Die Störstellen sind am fertiggestellten Flächensensor auf der dem Lichteinfall zugewandten Seite ausgebildet. Mit dieser Maßnahme geht der Vorteil einher, dass erstmals großflächig Störstellen auf nur einer Seite der Lichtleiter einbringbar sind, ohne dass eine anschließende Positionierung unter Beachtung der Lichtleiterorientierung notwendig ist.

Bevorzugt werden die Störstellen nur im Bereich des Trägerelements (Sensorfläche) eingebracht und jene Bereiche, in denen nur eine optimale Weiterleitung des Lichtsignals im Lichtleiter erwünscht ist, werden ohne Störstellen ausgeführt. Dadurch kann eine optimale Signalausbeute bereitgestellt werden.

Dier Herstellungsschritt der Störstelleneibringung kann vor der Wärmebehandlung oder zeitgleich mit der Wärmebehandlung erfolgen oder nach der Durchtrennung des zumindest einen Lichtleiters oder nach weiteren Zwischenschritten erfolgen. Bevorzugt erfolgt die Einbringung der Störstellen nach der Wärmebehandlung, dies ist deshalb vorteilhaft, weil bei der Einwirkung einer mechanischen Kraft auf den Lichtleiter zur Herstellung der Störstellen das Risiko einer Deplatzierung der Lichtleiter, bewirkt durch inhärente Rückstellkräfte des Lichtleiters vermieden ist. Diese Rückstellkräfte werden wie erwähnt durch die Wärmebehandlung beseitigt.

Die Störstellen können mechanisch, beispielsweise durch Sandstrahlen oder Schleifen, und/oder chemisch und/oder durch Bestrahlung mit Teilchen oder Wärme oder elektromagnetischer Strahlung (Laser-Licht) eingebracht werden.

Wie bereits erwähnt wird durch die für den Lichteintritt nötige Störstelleneinbringung die Außenhülle des Lichtleiters in einem Umfangsegment beschädigt, wobei diese Beschädigungen hinsichtlich des Ortes in unregelmäßigen Abständen und an unregelmäßigen Positionen eingebracht werden. Hierbei werden die ursprünglichen optischen Eigenschaften des Lichtleiters an jenen Stellen, welche die Störstellen aufweisen, bewusst verändert, wie beispielsweise das Reflexionsverhalten des Außenmantels des Lichtleiters, das üblicher Weise eine Totalreflexion des Lichts bewirkt, sodass Licht über die Störstellen in den Lichtleiter eintreten kann.

Bevorzugt wird also zum Einbringen der Störstellen in den Lichtleiter die Oberfläche des Lichtleiters gezielt beschädigt bzw. aufgeraut.

Beim Bündeln werden die nach dem Durchtrennen freiwerdenden Lichtleiterabschnitte endseitig in einem Bündel zusammengefasst. Dies kann einseitig zu dem Trägerelement oder beidseitig zu dem Trägerelement erfolgen. Das Bündel kann daraufhin stoffschlüssig verbunden, beispielsweise geklebt, und/oder in eine Hülse gesteckt und dort gefasst werden. Insbesondere die hülsenförmige Einfassung der freien Lichtleiterabschnitte ermöglicht eine unproblematische, genau definierte Weiterverarbeitung des Flächensensors. Die Enden der Lichtleiter können daraufhin optisch vergütet, insbesondere poliert, werden, um eine optimierte Lichtsignalübertragung zu gewährleisten.

Wie erörtert kann für die Herstellung des Flächensensors auch nur ein Lichtleiter verwendet werden, der beispielsweise in einer flachen Kontur auf das Trägermodul aufgebracht wird. In diesem Fall entsteht also ein freies Ende (oder zwei freie Enden eines Lichtleiters). In diesem Fall beschränkt sich der Vorgang des „Bündelns" auf das Bereitstellen eines Übergangs, sodass der einzelne (oder die zwei) Lichtleiterende(n) eine gute Lichtsignalübertragung bereitstellen. So kann beispielsweise auch hier eine Hülse auf das eine Lichtleiterende aufgebracht werden, um eine Kopplung mit weiteren Komponenten zu ermöglichen.

Das Bündel kann allgemein, also unabhängig von der Anzahl der Lichtleiter, nun mit dem Empfangsdetektor verbunden werden, sodass der Flächensensor zusammen mit dem Empfangsdetektor das erörterte Flächensensormodul bildet.

Hierbei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass der Empfangsdetektor den Lichtleiter bzw. die Lichtleiter endseitig hülsenförmig einfasst. Dies bedeute, dass die Hülse, in der die Lichtleitersegmente eingefasst sind, in eine Hülse des Empfangsdetektors gesteckt wird. Dies erlaubt eine optimale optische wie auch mechanische Kopplung. Die Hülse kann als Steckelement ausgebildet sein, die in den Empfangsdetektor steckbar ist, um dort eine möglichst gute optische Ankopplung bereitzustellen, die weiterhin vor störenden Umgebungslicht schützt. Die Form des Empfangsdetektors ist daher so ausgebildet, dass die Hülse, in jedem Fall Umgebungslicht-Lichtdicht mit dem Empfangsdetektor koppelbar ist.

Der Lichtleiter bzw. die Lichtleiter können an einem Ende oder an beiden Enden gebündelt und mit dem zumindest einen Empfangsdetektor oder bevorzugt mit zwei Empfangsdetektoren gekoppelt sein. Die Bündelung des Lichtleiters bzw. der Lichtleiter an beiden Enden hat den Vorteil, dass eine optimale Lichtausbeute möglich ist und somit einfallende Lichtsignale optimal erfassbar sind.

Der Empfangsdetektor kann ein Licht-Detektorelement aufweisen, das zum Detektieren von Licht ausgebildet ist. Das Licht-Detektorelement ist hierbei, relativ zum Bündel der Lichtleiter, derart platziert, dass das in den Flächensensor einfallende Licht im Wesentlichen ungestört zum Licht- Detektorelement weitergeleitet wird. Das Licht-Detektorelement ist beispielsweise als Fotodiode oder Fototransistor realisierbar. Weiterhin kann auch eine Linse vorgesehen sein, die das aus dem Bündel austretende Licht zum Licht-Detektorelement hin fokussiert.

Gemäß einer sehr kompakten Ausbildungsform kann ein solches Flächensensormodul einfallende Lichtsignale erfassen und dieses Lichtsignal direkt an angeschlossene externe Verarbeitungsgeräte weitergeben, die zum Empfangen und zur weiteren Verarbeitung des Lichtsignals ausgebildet sind.

Bevorzugt wird das Lichtsignal jedoch durch den Empfangsdetektor in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dieses elektrische Signal kann dann im Gegensatz zum rein optischen Signal im Wesentlichen verlustfrei an ein externes Verarbeitungsgerät, das dazu ausgebildet ist, das elektrische Signal zu Empfangen und weiterzuverarbeiten, übermittelt werden.

Die weitere Signalverarbeitung kann grundsätzlich auf unterschiedliche Art erfolgen und auch von unterschiedlichen Einheiten durchgeführt werden.

Bevorzugt sind mehrere Empfangsdetektoren vorgesehen sein, die jeweils mit einem Flächensensor gekoppelt sind.

Es kann auch ein Flächensensor an den freien Enden der Lichtleiter mehrere Bündel solcher Lichtleiter aufweisen, wie beispielsweise zwei Bündel oder mehr. Diese Bündel eines einzelnen Flächensensors können wiederum unabhängig voneinander hinsichtlich eines Lichtsignals überprüft bzw. ausgewertet werden, also beispielsweise mit je einem Empfangsdetektor gekoppelt bzw. an je einen Empfangsdetektor angeschlossen sein. Somit lässt sich sogar innerhalb eines Flächensensors feststellen und differenzieren, in welchem Bereich des Flächensensors ein Lichteinfall stattfand, also ein Treffer vorliegt.

Die einzelnen Flächensensoren oder eben auch einzelne Bereiche eines Flächensensors können so individuelle Trefferflächen bilden. Diese einzelnen Trefferflächen können mit jeweils einem Empfangsdetektor ausgewertet werden und diese Empfangsdetektoren können über ein Bussystem miteinander gekoppelt sein. Jedem Empfangsdetektor ist dann eine Empfangsdetektor-Bus-Adresse zugeordnet. Sind jedoch mehrere Trefferflächen in einem Empfangsdetektor zusammengefasst, kann jeder Empfangsdetektor auch jeder Trefferfläche eine Trefferflächen-Adresse zuordnen. Somit kann in dem Gesamtsystem unter Zuhilfenahme der Trefferflächen-Adresse und der Empfangsdetektor- Bus- Adresse sehr genau differenziert werden, welcher Flächensensor oder welcher Bereich eines Flächensensors ein Lichtsignal empfangen hat. Somit ist eine sehr genaue örtliche Auflösung des Lichteinfalls ermöglicht. Es kann auch vorgesehen sein, dass auf die Trefferflächen-Adressen verzichtet wird und lediglich die Empfangsdetektor-Bus-Adressen zur Anwendung kommen. Dies kann dann vorteilhaft sein, wenn größere Bereiche von Flächensensoren zusammengefasst werden sollen. Hierbei kann der Empfangsdetektor z.B. als CCD-Sensor ausgebildet sein, von dem einzelne Bereiche je einem Bündel von Lichtleitern zugeordnet sind.

Ebenso kann auch eine gemischte Implementierung dieser Ausbildungsformen vorliegen.

Im Bussystem gekoppelte einzelne Trefferflächen können im Wesentlichen flächendeckendend oder positionsspezifisch flächenhaft auf einem (z.B. Kampf-)Anzug aufgebracht sein, der es dem Träger ermöglicht, sich völlig ungehindert in einer realen Umgebung frei zu bewegen und eine realistische sich aufgrund seiner eigenen Bewegung oder der Bewegung des Feindes dynamisch verändernde Trefferzonenkollektion zu bilden. Eine Software assoziiert die verschiedenen Trefferzonen mit Körperteilen, zu denen die jeweilige Position des Flächensensors am Körper der Person korrespondiert. Dies bildet die Grundlage für eine verletzungsgradspezifische Auswertung der erfassten Lichtsignale.

Wie eingangs erwähnt, kann das zumindest eine Flächensensormodul mit einem Verarbeitungsmodul gekoppelt werden, sodass die Flächensensorgruppe gebildet ist, wobei die Flächensensorgruppe dazu ausgebildet ist, eine Datenrepräsentation des verarbeiteten Empfangssignals bereitzustellen bzw. abzugeben.

Hierfür wird mit Hilfe des Verarbeitungsmodul das elektrische Signal des Empfangsdetektors weiterverarbeitet und der mit Hilfe des Lichtsignals übertragene Informationsgehalt extrahiert und mit Hilfe der Datenrepräsentation bereitgestellt. Dabei kann es sich um die erwähnte Waffen-ID bzw. eine Signalabgabegeräte-ID, das Kaliber der verwendeten Waffe usw. handeln. Durch die Verarbeitung des Signals in ein Datenpaket kann dieses einfach, beispielsweise über ein Bussystem, an welches das Verarbeitungsmodul angeschlossen ist, oder per Funk, weiter versendet werden. Die weitere Kommunikation im System wird also vereinfacht, weil beispielsweise die Anzahl notwendiger Kabel für eine kabelgebundene Übertragung verringert, wird. Dadurch ist eine kompaktere Ausführung der Flächensensorgruppe möglich, was beispielsweise bei der Verwendung in einem Anzug, den Tragekomfort erhöht. Auch wird durch die dezentrale Auswertung des erfassten Lichtsignals das Zentralmodul entlastet.

Bei der Verarbeitung des elektrischen Signals des Empfangsdetektors geht es vorwiegend darum, dass das Verarbeitungsmodul in der Signalfolge unter Anwendung eines ihm bekannten Kommunikationsprotokolls die enthaltenen logischen Symbole erkennt, mit denen die in dem Lichtsignal enthaltene Information codiert ist. Es versteht sich von selbst, dass natürlich auch das Signalabgabegerät dieses Kommunikationsprotokoll zur Aussendung des informationscodierten Lichtsignals verwendet.

Für die Realisierung der funkbasiere Ausbildung kann die Flächensensorgruppe eine Funkmodul aufwiesen, mit dessen Hilfe z.B. mit dem Zentralmodul oder auch direkt mit dem Server oder einer cloudbasierten Software zur weiteren Verarbeitung der Datenrepräsentation kommuniziert werden kann

Gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung weist die Flächensensorgruppe, bevorzugt das Verarbeitungsmodul, eine Feedbackstufe auf, die dazu ausgebildet ist, als Folge eines Auftretens des Empfangssignals die Signalabgabeschicht des Flächensensors anzusteuern. Diese Maßnahme ermöglicht es, ein erfasstes Lichtsignal, was ja einen Treffer simuliert, während einer Übung unmittelbar, also sofort erkennbar zu machen.

Die Feedbackstufe kann als eigenständiges Feedbackmodul ausgebildet sein, dass mit zumindest einem Verarbeitungsmodul oder dem Zentralmodul verbunden ist, und dass bei Erhalt eines Steuersignals ein Feedback generiert. Die Feedbackstufe kann jedoch auch beispielsweise mit weiteren Komponenten, beispielsweise mit der Funkstufe, zu einem Modul zusammengefasst sein. Gemäß einer bevorzugten Ausbildungsform weist das Verarbeitungsmodul die Feedbackstufe auf bzw. ist mit dieser gekoppelt oder realisiert diese.

Mit Hilfe der Feedbackstufe können unterschiedliche Feedbacks an unterschiedlichen Stellen abgegeben werden. Dabei wird bevorzugt das Feedback mittels der Feedbackschicht des Flächensensors abgegeben.

Es kann aber auch beispielsweise ein (nicht in den Flächensensor integriertes) Leuchtmittel, beispielsweise eine LED, vorgesehen sein, welches Leuchtmittel aufleuchtet, wenn ein Treffer detektiert wird. Auch kann ein (nicht in den Flächensensor integriertes) Vibrationsmotor vorgesehen sein, der bei einem detektierten Treffer eine Vibration verursacht, die beispielsweise akustisch oder gefühlt wahrgenommen werden kann. Weiterhin kann auch ein Lautsprecher vorgesehen sein, der ein Ton-Signal oder auch einen gesprochenen Hinweis abgibt, wenn ein Treffer festgestellt wird.

Diese Feedbackstufe kann auch dazu ausgebildet sein, das Feedback in der unmittelbaren Umgebung des Flächensensor abzugeben. So kann beispielsweise ein Vibrationsmotor in der Umgebung des Flächensensors oder eben wie erörtert am Flächensensor selbst, verortet sein, sodass das Vibrationssignal direkt in der Umgebung des Treffers abgegeben wird. Gleiches kann für einen Lautsprecher oder dergleichen zutreffen.

Wie im Kontext der Signalabgabeschicht erörtert, kann der Flächensensor auch zur Abgabe eines Lichtsignals zur Bereitstellung von Feedback genutzt bzw. angesteuert werden. Hierfür kann beispielswese jeder Lichtleiter des Flächensensors in zwei Bündeln enden, wobei ein Bündel mit dem Empfangsdetektor kontaktiert ist, während das andere Bündel mit einer Lichtabgabeeinheit, die eine Lichtquelle, insbesondere eine LED oder einen Laser, aufweist, gekoppelt ist. Die Lichtabgabeeinheit und der Empfangsdetektor können auch als eine Einheit ausgebildet sein und an einem Bündel des Flächensensors angebracht sein. Es sei angemerkt, dass in beiden Fällen der Empfangsdetektor und die Lichtabgabeeinheit aufeinander abzustimmen sind. Dies kann hardwareseitig erfolgen, indem beispielsweise der Empfangsdetektor Lichter anderer Wellenlänge detektiert, als jene Wellenlängen, die die Lichtabgabeeinheit emittiert. Dies kann jedoch auch softwareseitig erfolgen, so dass das Signal durch die Lichtabgabeeinheit emittierte Licht aus den detektierten Signalen beispielsweis herausgefiltert wird. Dasselbe gilt für Lichter aus der Umgebung, die nicht als Treffer interpretiert werden sollen, wie Sonnenlicht, Raumbeleuchtung oder ähnliches. Wird wie bevorzugt angedacht ein kodiertes Lichtsignal verwendet, ist es besonders mühelos erkennbar bzw. lassen sich andere Lichtquellen hier besonders leicht durch eine entsprechende Signalverarbeitung ausfiltern.

Bevorzugt ist der Empfangsdetektor dazu ausgebildet, ein Lichtsignal zu empfangen, das innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs liegt, der vom Empfangsdetektor bevorzug detektiert wird bzw. dem ihm vorgesetzten Bandpassfilter passieren kann. Bevorzugt wird das Lichtsignal als ein auf den Empfangsdetektor abgestimmtes Rechteckpuls-Signal, besonderes bevorzugt mit einer festen Frequenz, ausgesandt. Die damit übermittelte Information wird gemäß einen Kommunikationsprotokoll mit Hilfe der Rechteckpulse codiert. Dadurch kann einfach zwischen dem zu detektierenden Lichtsignal und anderen Lichtquellen differenziert werden, sodass der Empfangsdetektor nicht durch andere Lichtquellen oder Umgebungslicht gestört bzw. beeinflusst wird. und.

Wie erwähnt, kann also die Lichtleiterschicht des Flächensensors selbst adaptiert sein, um ein optisches Feedback abzugeben. Es kann aber auch eine weitere Schicht aus Lichtleitern vorgesehen sein, um das optische Feedback abzugeben, wobei diese Lichtleiter beispielsweise unter der (zur Erfassung des Lichtsignals bestimmten) Lichtleiterschicht liegen kann oder diese umrahmen kann. Wie erwähnt kann sich eine Signalabgabeschicht mit RGB-LED auf der Ebene der Vibra-Motoren befinden, wobei hierfür im Bereich der RGB-LED jeweils eine Freistellung der darüber liegenden Reflektorschicht das Durchleuchten der darüber liegenden Lichtleiterschicht ermöglicht.

Der Flächensensor, der dazu benutzt wird, Licht über die Störstellen des Lichtleiters abzugeben, kann durch die Wahl der Lichtfarbe dafür genutzt werden, ein gefärbtes, im Wesentlichen flächenhaftes, Lichtsignal abzugeben. Dies kann beispielsweise dafür genutzt werden, die Übungsteilnehmer in Teams einzuteilen und deren Team-Zugehörigkeit anzuzeigen. So kann es beispielsweise ein Team geben, bei dem die Lichtsensoren grün leuchten und ein Team, bei dem die Lichtsensoren violett leuchten, sodass die Übungsteilnehmer optisch einfach einem Team zuordenbar sind.

Die Lichtabgabestufe kann auch durch die Feedbackstufe steuerbar ausgebildet sein oder einen Teil der Feedbackstufe bilden. Dies erlaubt es, einen Treffer an der Stelle des Treffers als optisches Feedback anzuzeigen. So kann sich beispielsweise, sobald ein Flächensensor getroffen wurde, dieser rot färben, bzw. rot aufleuchten.

Zusammengefasst kann der Flächensensor daher bevorzugt seinerseits dazu ausgebildet sein, ein optisches ein haptisches oder ein akustisches Signal, insbesondere unter der Steuerung des Verarbeitungsmoduls und/oder des Zentralmoduls abzugeben.

Das Flächensensormodul selbst, das Zentralmodul und/oder der zentrale Computer, kann als Folge eines Treffers, anhand der präzisen Detektion der Trefferposition, ermitteln, wie gravierend dieser Treffer in einer Realsituation wäre und, gegebenenfalls unter Berücksichtigung vorheriger Treffer, auswerten, ob ein Übungsteilnehmer als eliminiert gilt oder nicht, was gegebenenfalls durch ein unmittelbares Feedback den Träger des Flächensensors wie auch den zu ihm benachbart positionierten Übungsteilnehmern mitgeteilt werden kann. Hierfür kann in dem System, beispielsweise in einer Speicherstufe des Zentralmoduls oder in einer eigenständigen Speicherstufe, eine medizinische Datenbank hinterlegt sein, die eine Bestimmung des Verletzungsgrades bzw. -musters abhängig vom Ort des Treffers und unter Berücksichtigung der simulierten Waffe bzw. des simulierten Kalibers zulässt. Abhängig von der Schwere der Verletzung können daraufhin entsprechende Steuersignale ausgesendet werden.

Wie eingangs erwähnt, kann das erfindungsgemäße Flächensensormodul in dem System Anwendung finden bzw. kann das System zumindest eines der erfindungsgemäßen Flächensensormodule aufweisen.

Hierbei kann das System neben dem Flächensensormodul weitere Komponenten aufweisen. Insbesondere kann auch das System die zuvor erörterten Module, nämlich das Funkmodul und/oder das Feedbackmodul, oder Teile dieser Module aufweisen.

Das Zentralmodul kann hierbei die Rolle eine „Masterplatine" einnehmen, sodass das Zentralmodul die eingehenden Informationsinhalte, also die mit Hilfe des Flächensensormoduls erfassten Lichtsignale entscheidungsfindend verarbeitet. So kann hier insbesondere die zentrale Bewertung der „Treffer" unter Einbeziehung der zuvor erwähnten medizinischen Datenbank erfolgen, die funkbasierte Kommunikation mit dem zentralen Server abgewickelt werden, um die Trefferbewertung zentral und in Echtzeit zur Übungssteuerung verfügbar zu machen, oder in Abwesenheit einer Funkverbindung die Trefferbewertung für die spätere funk-, leitungsöder datenträgerbasierte Übermittlung zwischengespeichert werden. Auch können Steuerungsbefehle oder system relevante Daten vom zentralen Server empfange werden und in weiterer Folge beim Übungsablauf zur Anwendung kommen.

Die Signalverarbeitung kann also zwischen dem Zentralmodul dem Verarbeitungsmodul und dem Empfangsdetektor aufgeteilt sein. Sind mehrere Flächensensormodule in einem System vorhanden, können so beispielsweise die Empfangsdetektoren Lichtsignale in elektronische Signale oder auch direkt in digitale Signale umwandeln und gegebenenfalls eine Vorinterpretation durchführen und das Zentralmodul kann dazu ausgebildet sein, diese vorinterpretierten Signale zu empfangen und weiterzuverarbeiten. Bei der Vorinterpretation kann beispielsweise ein codiertes Signal decodiert werden und bei der Weiterverarbeitung kann eine entsprechende Aktion in Abhängigkeit des decodierten Signals ausgelöst werden. Selbstverständlich können die Arbeitsschritte auch anders zwischen Empfangsdetektor, Verarbeitungsmodul und Zentralmodul aufgeteilt sein.

Bevorzugt generiert das Signalabgabegerät bereits ein Lichtsignal, das, insbesondere in Rechtecksignalen codiert, Informationen übermittelt. Trifft dieses Lichtsignal nun auf den Flächensensor wird es zum Empfangsdetektor geleitet, wo, insbesondere nachdem das Lichtsignal einen Filter, insbesondere einen Bandpassfilter passiert hat, auf Basis des Lichtsignals ein elektronisches Signal generiert wird. Bevorzugt wird also durch den Empfangsdetektor ein elektrisches Rechtecksignal generiert, also das empfangene Lichtsignal digitalisiert. Dieses wird anschließend vom Verarbeitungsmodul interpretiert und dessen Informationsinhalt digital über das Bussystem an das Zentralmodul übermittelt.

Liefert der Empfangsdetektor jedoch ein analoges Signal, so kann dieses auch vom Verarbeitungsmodul digitalisiert werden, bevor es den Informationsinhalt digital über das Bussystem weitergibt bzw. übermittelt.

Im Zentralmodul kann der Informationsinhalt weiter interpretiert und ggf. mit Datenbanken abgeglichen werden. Anschließend können Steuersignale ausgesendet werden. Diese können, im Falle eines Trainingsanzugs, beispielsweise die Verwendbarkeit des Signalabgabegeräts eines getroffenen Übungsteilnehmers betreffen, wie dies an entsprechender Stelle bereits erörtert wurde. Es kann hier auch ein Signal an den zentralen Computer übermittelt werden, sodass dieser eine Statistik betreffend die Übung erstellen kann. Es können aber auch bereits Steuersignale ausgesendet werden, bevor das Zentralmodul die Informationsinhalte bearbeitet hat oder auch währenddessen. So kann z.B. bereits das Verarbeitungsmodul, sobald es das elektronische Signal vom Empfangsdetektor erhält, ein Steuersignal zum Abgeben eines Feedbacks bzw. zum Ansteuern der Signalabgabeschicht aussenden. Somit weiß beispielsweise ein Übungsteilnehmer sofort, dass er getroffen wurde.

Um das Bussystem, und damit das System kompakt zu halten, kann beispielsweise die folgende Adressierung angewendet werden: Das Verarbeitungsmodul hat mehrere, beispielsweise 8, Eingangs-Kanäle. An diesen Kanälen hängt jeweils ein mit einem Flächensensor gekoppelter Empfangsdetektor. Jeder dieser Kanäle und damit jeder Empfangsdetektor bzw. jeder Flächensensor hat eine eindeutige Nummer, also eine eindeutige Kanal-Nummer. Weiterhin weist das Verarbeitungsmodul eine eindeutige Busadresse auf, die das Verarbeitungsmodul eindeutig innerhalb des Bussystems identifiziert. Die Busadresse in Kombination mit der Kanal- Nummer repräsentiert also eindeutig einen Flächensensor und damit eine Körperregion, welcher der Flächensensor zugeordnet ist, welche im Zentralmodul gespeichert ist.

In diesem Ausführungsbeispiel können die Busadresse und die Kanal-Nummer zu einer Flächensensor-ID zusammengefast werden, beispielsweise indem die Kanal-Nummer, die bei weniger als 10 Kanälen im Dezimalsystem durch nur eine Ziffer repräsentierbar ist, hinter die Busadresse angefügt wird. So ergibt sich beispielsweise aus der Busadresse „001" und der Kanal-Nummer „4" die Flächensensor-ID „0014". Das Zentralmodul, das über das Bussystem diese Flächensensor-ID erhält kann daher sofort die getroffene Körperregion identifizieren bzw. weitere Aktionen auf Basis dieser Flächensensor-ID in Kombination mit den durch das Lichtsignal übermittelten (und anschließend digitalisierten) Informationen auslösen. So kann das Zentralmodul in einer Datenbank abgleichen, ob ein Treffer in dieser bestimmten Körperregion mit dem übermittelten Kaliber, das durch das übermittelte Lichtsignal bereitgestellt wird, den Übungsteilnehmer außer Gefecht setzen würde oder nicht. Ist ersteres der Fall können Aktionen ausgelöst werden, die den Übungsteilnehmer darüber informieren und verhindern, dass er weiterhin Signale mit seinem Signalabgabegerät abgibt, wie dies an entsprechender Stelle bereist erörtert wurde.

Abgesehen von dem zuvor erwähnten zentralen Funkmodul, das dem Zentralmodul zugeordnet ist, können aber auch mehrere Funkmodule in einem System vorgesehen sein, um einzelne Komponenten des Systems funkbasiert miteinander oder mit dem Zentralmodul zu verbinden.

So kann beispielsweise ein zum Einsatz kommender Anzug zweigeteilt sein, z.B. in eine Hose und eine Jacke, und jedes Anzugsteil ein eigenes Funkmodul aufweisen, damit die Teile des Anzugs ohne Kabelverbindung mit dem Zentralmodul verbindbar sind. Weiterhin kann z.B. jede Flächensensorgruppe ein separates Funkmodul aufweisen. Mit diesen Maßnahmen können insbesondere leicht zu beschädigende Kabel bzw. Leitungen reduziert oder gar vermieden werden, was einen solchen Trainingsanzug leichter und agiler manövrierbar bzw. einsetzbar macht. Dadurch kann der Anzug auch einfacher an- und ausgezogen.

Auch können die einzelnen Empfangsdetektoren jeweils ein Funkmodul aufweisen, damit sie funkbasiert mit entweder dem ihnen zugeordneten Verarbeitungsmodul oder gleich mit dem Zentralmodul kommunizieren können. So können mehrere Empfangsdetektoren in einem Funkmodul zusammengefasst sein, um diese Funk-Funktionalität gruppiert bereitzustellen.

Eine Aktion, die bei dem Betriebsverfahren des Systems als Folge der Erkennung eines Lichtsignals ausgelöst wird, kann also beispielsweise beinhalten, dass die Abgabe eines Feedbacks über die Feedbackstuf, oder das Versenden eines Signals oder von Daten über die Funkstufe erfolgt.

Bei Verwendung des Flächensensormoduls als Geräteabdeckung, die eine für die Übung verwendete Waffe bedeckt, die ein Signalabgabegerät aufweist, oder als Geräteabdeckung eines Signalabgabegeräts, kann die Aktion beinhalten, dass simuliert wird, dass die Waffe (bzw. das Signalabgabegerät) beschädigt ist. Hierfür wird als Aktion die Abgabe des Lichtsignals durch das entsprechende Signalabgabegerät unterbunden. Dies kann in äquivalenter Weise für ein Fahrzeug, das mit einer Geräteabdeckung ausgerüstet ist, Anwendung finden. So kann bei einem an entsprechender Stelle getroffenen Fahrzeug beispielsweise als Aktion der Motor abgestellt werden oder einfach die Personen im Fahrzeug darüber informiert werden dass das Fahrzeug wegen Motorschadens nicht mehr bewegt werden darf.

Bei der Verwendung des Flächensensors zum Bedecken einer Person, also insbesondere bei Verwendung des Flächensensormoduls in einem Kampf- bzw. Sport- bzw. Trainingsanzug, ist es möglich die Person flächendeckend mit Flächensensoren zu bedecken, sodass die Person eine vollflächige Trefferzone bildet, innerhalb derer durch Segmentierung der Trefferzone mit einzelnen Flächensensoren eine differenzierte, positionsspezifische Trefferregistrierung möglich ist. (Dasselbe gilt natürlich auch in äquivalenter Weise für Geräte- oder Bauteilabdeckungen). Weiterhin kann sich der Träger, der einen mit Flächensensoren ausgerüsteten Kampf- bzw. Sport- bzw. Trainings bzw. Gaming-Anzug trägt, frei bewegen, ohne durch die Flächensensoren behindert zu werden, weil die Flächensensoren sehr flach und flexibel sind, sich daher der Verformung des Anzugs folgend gut anpassen.

Das Flächensensormodul und/oder der Kampf- bzw. Sport- bzw. Trainings bzw. Gaming-Anzug kann ein Display aufweisen, das den Träger mit Informationen versorgt. So kann das Display beispielsweise anzeigen, wie lange eine Übung noch dauert. Das Display kann Übungsteilnehmer aber auch Instruktionen geben, wie beispielsweise, dass er/sie das Übungsareal verlassen soll, nachdem der zentrale Computer, das Zentralmodul oder das Verarbeitungsmodul die Notwendigkeit des Ausscheidens aus der Übung festgestellt hat.

Es sei nochmals angemerkt, dass die erörterten Gegenstände selbstverständlich nicht nur bei der Durchführung militärischer Übungen, sondern auch in äquivalenter Weise bei der Durchführung von polizeilichen Übungen oder ähnlichem oder für Freizeit- und/oder sportliche Übungen anwendbar sind.

Weiterhin sei erwähnt, dass der Flächensensor bzw. das Flächensensormodul auch abseits von den hier erörterten Übungen angewendet werden kann. So kann der Flächensensor auch in einem gesicherten Schließsystem, insbesondere für Gebäude und im Automotive- Bereich, eingesetzt werden. Hierbei wird ein erfindungsgemäßer Flächensensors mit einem Empfangsdetektor an eine Schließ-Anlage angekoppelt. Der Empfangsdetektor, dem hierfür gegebenenfalls noch ein Verarbeitungsmodul nachgeschaltet sein kann, gibt hierbei nur das richtige Signal zum Entsperren bzw. Öffnen der Schließ-Anlage an die Schließ-Anlage weiter, wenn ein codiertes Lichtsignal in den Flächensensor eintritt und dieses Lichtsignal den richtigen Code aufweist. Durch die Ankopplung des Flächensensors an die Schließ-Anlage kann ein Schließsystem realisiert werden, das durch die Verwendung der punktförmigen Lichtquelle mit Datencodierung im Lichtsignal ein Abhören unmöglich macht, weil zwischen Empfänger und Sender immer ein Sichtkontakt sein muss, was eine „Man in the Middle Attack" ausschließt.

Abschließend sei noch ganz allgemein erwähnt, dass die erörterten elektronischen Geräte natürliche eine Elektronik aufweisen. Die Elektronik kann diskret oder durch integrierte Elektronik oder auch eine Kombination aus beiden Typen aufgebaut sein. Auch können Microcomputer, Micro Controller, Application Specific Integrated Circuits (ASICs), ggf. in Kombination mit analogen oder digitalen elektronischen Peripheriebausteinen zum Einsatz kommen. Funkgeräte weisen üblicherweise als Bestandteil eines Transceiver- Moduls eine Antennenkonfiguration zum Senden und Empfangen von Funk- Signalen auf. Auch können zur elektrischen Energieversorgung wieder aufladbare oder auswechselbare Batterien oder eigenen Stromversorgungsaggregate zur Anwendung kommen.

Diese und weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich durch die nachfolgend erörterten Figuren.

Figurenkurzbeschreibung

Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert, auf welche die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Dabei sind in den verschiedenen Figuren gleiche Komponenten mit identischen Bezugszeichen versehen. Es zeigen auf schematische Weise:

Fig. 1 einen Flächensensor in Schnittdarstellung,

Fig. 2 einen Schichtaufbau des Flächensensors in einer perspektivischen Darstellung,

Fig. 3 den Flächensensor mit endseitig gebündelten Lichtleitern, Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts der Figur 3 mit den gebündelten Lichtleiter,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Flächensensors und der endseitig gebündelten Lichtleiter,

Fig. 6 eine Kopplung der endseitig gebündelten Lichtleiter mit einem

Empfangsdetektor,

Fig. 7 einen Querschnitt des Lichtleiter mit Störstellen an seinem

Umfangssegment und dem Prinzip der Lichtleitung,

Fig. 8 einen Längsschnitt entlang eines Abschnitts des Lichtleiters mit seinen Störstellen und dem Prinzip der Lichtleitung, Fig. 9 ein Blockschaltbild eines Systems mit zwei

Flächensensorgruppen,

Fig. 10 ein militärisches Anwendungsszenario für den Flächensensor,

Fig. 11A einen Trainingsanzug mit Flächensensoren,

Fig. 11B eine Blockschaltbild eines elektronischen Systems des Trainingsanzugs gemäß der Figur 11A,

Fig. 12 ein Blockschaltbild eines Signalabgabegeräts zur Abgabe eines mit Hilfe des Flächensensors empfangbaren codierten Lichtsignals, Fig. 13 - 19 Schritte eines Herstellungsverfahrens eines Flächensensors, Fig. 20 - 23 Details ein weiteres Ausführungsbeispiel des Flächensensors.

Fig. 24 ein drittes Ausführungsbeispiel des Flächensensors mit beidseitig gebündelten Lichtleitern.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Figur 1 zeigt einen Flächensensor 1 in einer Schnittdarstellung. Der Flächensensor 1 weist Lichtleiter 2 auf, die direkt aneinander, insbesondere aneinander anliegend und parallel zueinander flächenhaft, positioniert sind, sodass die Lichtleiter 2 eine Lichtleiterschicht 3 bilden. Die Lichtleiter 2 sind durch ein Trägerelement 4 fixiert, wobei das Trägerelement 4 in diesem Ausführungsbeispiel als im Wesentlichen transparentes Bindemittel, insbesondere einen Kleber realisiert ist, in welches die Lichtleiter 2 eingebettet wurden, um ihre Position zu fixieren.

Weiterhin weist der Flächensensor 1 eine Diffusor-Schicht 5, eine halbdurchlässige Spiegelschicht 6 und eine Reflektorschicht 7 auf. Die Schichten 5 - 7 sind hier in einer Sandwich-Struktur angeordnet, sodass ein einfallendes Lichtsignal 8, das durch einen präzise gebündelten Laserstrahl gebildet ist, zuerst die Diffusor-Schicht 5 passiert, wo es gestreut wir, was zu einer Aufweitung des Lichtsignals 8 führt, anschließend die halbdurchlässige Spiegelschicht 6 passiert und dann die Lichtleiterschicht 3 erreicht. Weiter dieser Richtung folgend befindet sich nach der Lichtleiterschicht 3 die Reflektorschicht 7, die so beschaffen ist, dass sie das Lichtsignal 8 reflektiert, das seinen Weg durch die Lichtleiterschicht 3 hindurch oder an den Lichtleitern 2 vorbei gefunden hat, ggf. auch aus den Lichtleitern 2 ausgetreten ist. Die halbdurchlässige Spiegelschicht 6 lässt das Lichtsignal 8 möglichst ungehindert in den Flächensensor 1 eintreten und sorgt dafür, dass das einmal in den Flächensensor 1 eingetretene Lichtsignal 8 möglichst nicht mehr aus dem Flächensensor 1 austreten kann. Zumindest wird der potentiell austretende Anteil des Lichtsignals 8 durch die Spiegelschicht 6 reduziert.

Die in der Figur 1 dargestellten Strukturen (Bezugszeichen 5, 6, 3, 4 und 7) sind im vorliegenden Fall mit relativ großem Abstand zueinander dargestellt, um den Lichtverlauft im Flächensensor 1 zu erörtern. In einer realitätsnahen Ausbildungsform können die erwähnten Strukturen im Wesentlichen direkt aneinander anliegend positioniert sein.

Die Lichtleiter 2 weisen Störstellen 9 auf (in der Figur 1 nicht explizit dargestellt, siehe jedoch Figur 7 und 8) die den Lichteintritt in den Lichtleiter 2 ermöglichen bzw. begünstigen. Diese Störstellen 9 sind an jener Seite der Lichtleiterschicht 3 eingebracht, die benachbart zur halbdurchlässigen Spiegelschicht 6 positioniert ist, weil von dort das Licht einfällt. Jene Seite der Lichtleiterschicht 3, die benachbart zur Reflektorschicht 7 positioniert ist, ist frei von Störstellen 9.

Im Detail zeigt die Figur 7 den Lichtleiter 2 im Querschnitt. Die Störstellen 9 sind hier als Unterbrechungen der Umfangslinie angedeutet. Die Störstellen 9 sind ungefähr entlang des halben Umfangs des Lichtleiterquerschnitts aufgebracht. Somit kann das Lichtsignal 8 entlang eines möglichst großen Winkelsegments entlang des Umfangs durch die Störstellen 9 in den Lichtleiter 2 eindringen und bei seiner Ausbreitung im Lichtleiter 2 an den störstellenfreien Bereichen des Lichtleiters 2 reflektiert werden, so dass sich das Lichtsignal 8 im Wesentlichen nur mehr im Lichtleiter 2 ausbreitet. Im Detail zeigt die Figur 8 einen Längsschnitt eines Abschnitts des Lichtleiters 2. Die Störstellen 9 befinden sich auf der hier oben dargestellten Seite des Lichtleiters 2, während die untere Seite des Lichtleiters 2 keine Störstellen 9 aufweist. Zur besseren Visualisierung sind die Störstellen 9 hierbei als sehr große Kerben dargestellt. Die Störstellen 9 können jedoch auch wesentlich feiner ausgebildet sein. Das Lichtsignal 8 tritt also wie erörtert durch die Störstellen 9 in den Lichtleiter 2 ein und wird durch Brechung und/oder Reflexion im Lichtleiter 2 zu den freien Enden geleitet.

In der Figur 1 trifft ein Lichtsignal 8 auf den Flächensensor 1. Das Lichtsignal 8, das auf den Flächensensor 1 trifft, wird bei einem Durchtritt durch die Diffusor-Schicht 5 gestreut bzw. der Querschnitt des Lichtsignals 8 wird erweitert, sodass es, nachdem es die halbdurchlässige Spiegelschicht 6 passiert hat, auf mehrere Lichtleiter 2 trifft und damit die Chance für einen Lichteintritt durch die Störstellen 9 hindurch in den jeweiligen Lichtleiter 2 erhöht wird.

Die Figur 2 zeigt den ebenfalls in der Figur 1 dargestellten Flächensensor 1 in einer dreidimensionalen Darstellung (Perspektive), wobei seine einzelnen Komponenten bzw. Schichten 3 - 7 zueinander versetzt dargestellt sind, um alle Schichten 3 - 7 gut sichtbar zu machen. Diese Art der Darstellung kann auch als Explosionszeichnung verstanden werden.

Die Figur 3 zeigt den Flächensensor 1, wobei die Lichtleiter 2 mittels dem Trägerelement 4 zu der Lichtleiterschicht 3 flächenhaft gruppiert und fixiert sind. Die Lichtleiter 2 weisen jeweils einen einseitig freien Abschnitt 10 auf, also einen Abschnitt, der nicht mit dem Trägerelement 4 fixiert ist. Die freien Abschnitte 10 der Lichtleiter 2 sind rand- bzw. endseitig zu einem Bündel 44 zusammengefasst, das von einer Hülse 11 umfasst ist. Die Hülse 11 hält hierbei die Lichtleiter 2 des Bündels 44 in Position und ermöglicht gleichzeitig eine Kopplung des Flächensensors 1 mit einem Empfangsdetektor 13, worauf in der Figuren 6 noch eingegangen ist.

Die Figur 4 zeigt eine vergrößerte Ansicht der freien Abschnitte 10 der Lichtleiter 2 sowie des Bündels 44 und der Hülse 11. Die Enden der Lichtleiter 2 sind hier optisch vergütet, um eine möglichst störungs- bzw. reflexionsfreie Weiterleitung des in sie eingetreten Lichts zu ermöglichen. Die Figur 5 zeigt den Flächensensor 1 in flach liegender Position, wobei sich die ebene Lichtleiterschicht 3 (mit den darüber und darunter befindlichen Schichten - diese sind hier nicht im Detail darstellt und gekennzeichnet) auf der rechten Seite der Figur 5 befindet. In dieser Darstellung ist also die kleinste Ausdehnung des Flächensensors 1, also die Höhe bzw. Dicke des Flächensensors 1 zu erkennen. Links von der flächenhaften Lichtleiterschicht 3 befinden sich die gebündelten und in der Hülse 11 gefassten bzw. damit ummantelten freien Abschnitte 10 der Lichtleiter 2.

Das Lichtsignal 8, das den Flächensensor 1 trifft, tritt wie erörtert über die Störstellen 9 in die Lichtleiter 2 ein und wird von dort zum Bündel 44 geleitet, wo es wieder den Flächensensor 1 als geleitetes Lichtsignal 8a verlässt. Von dort aus kann das geleitete Lichtsignal 8a z.B. elektronisch weiterverarbeitet werden, wie es im Kontext der nachfolgenden Figuren erörtert ist.

In der Figur 6 ist die Hülse 11, welche die Lichtleiter 2 des Flächensensors 1 bündelt, mit dem Empfangsdetektor 13 gekoppelt dargestellt.

Der Empfangsdetektor 13 weist hierfür ein Gehäuse 14 auf, das eine zylindrische Ausnehmung aufweist, in welcher die Hülse 11 kraftschlüssig verortet ist, also eingesteckt ist. Innerhalb des Empfangsdetektors 13 befindet sich als Licht-Detektorelement eine Fotodiode 15. Zwischen der Fotodiode 15 und der Hülse 11 befindet sich eine konvexe Linse 16, die das aus den Lichtleitern 2 austretende Licht hin zur Fotodiode 15 leitet. Das Gehäuse 14 ist hierbei derart ausgebildet, dass ausschließlich Licht, das durch den Flächensensor 1 geleitet wurde, zur Linse 16 und im Weiteren zur Fotodiode 15 gelangt. Hierfür ist das Gehäuse 14 lichtdicht ausgebildet und der Empfangsdetektor 13 im Bereich zwischen der Linse 16 und der Fotodiode 15, also jener Teil des Gehäuses 14, der die Fotodiode 15 trägt bzw. in den die Fotodiode 15 eingebettet ist, trichterförmige ausgenommen, was durch ausgehend von der Fotodiode 15 hin zu der Linse 16 durch strichlierte (unterbrochene) Linien 45 angedeutet ist.

Weiterhin weist der Empfangsdetektor 13 in diesem Ausführungsbeispiel einen Bandpassfilter 53 auf, der nur Frequenzen passieren lässt, die jener Wellenlänge des Lichtsignals 8, das von den hierfür vorgesehenen Signalabgabegeräten 33 ausgesendet werden, entsprechen.

Der Empfangsdetektor 13 kann beispielsweise mit Hilfe eines sehr kompakten, integrierten Bausteins realisiert sein, der die genannten Komponenten aufweist und ein analoges Lichtsignal in ein digitales elektrisches Signal wandelt. Beispielhaft kann dafür ein Infrarotempfänger der Firma Vishay mit der Bezeichnung TSOP4838 zur Anwendung kommen.

Ein Lichtsignal 8, das auf den Flächensensor 1 trifft wird daher durch die Hülse 11 als geleitetes Lichtsignal 8a in den Empfangsdetektor 13 geleitet, wo es auf die Linse 16 trifft, die das geleitete Lichtsignal 8a auf die Fotodiode 15 fokussiert. Der fotosensitive Bereich der Fotodiode 15 ist hierbei von Umgebungslicht abgeschirmt, um eine optimale Anbindung, sowohl mechanisch als auch optisch, an den Flächensensor 1 zu gewährleisten und das geleitete Lichtsignal 8a aus dem Lichtleiter 1 optimal nützen zu können.

Bei dem Auftreten des geleiteten Lichtsignals 8a erzeugt die Fotodiode 15 ein elektrisches Signal 18. Die Fotodiode 15 wandelt also das hingeleitete Lichtsignal 8a in ein elektrisches Signal 18 um, das an ihren Kontakten 17 abgegriffen und dann weiterverarbeitet werden kann.

Der Flächensensor 1 in Kombination mit genau einem Empfangsdetektor 13 bildet zusammen eine kompakte Version eines Flächensensormoduls 12. Hierbei handelt es sich um eine Minimalkonfiguration des Flächensensormoduls 12, bei der das bereitgestellte elektrische Signal 18 von einer weiteren Einheit weiterverarbeitet werden muss. Zu diesem Zweck kann ein solches Flächensensormodul 12 ein eignes Verarbeitungsmodul 20 aufweisen, so wie dies in der Figur 6 angedeutet ist.

Bevorzugt kommt jedoch die in der Figur 9 dargestellte Konfiguration zum Einsatz, wo eine Mehrzahl von Flächensensormodulen 12 mit einem gemeinsamen Verarbeitungsmodul 20 zusammengefasst sind und damit ein erste Flächensensorgruppe 19A und eine zweite Flächensensorgruppe 19B gebildet ist.

Das Verarbeitungsmodul 20, das die Rolle eines Sub-Moduls einnimmt, weist eine der jeweiligen Anzahl der zu koppelnden Empfangsdetektoren 13 entsprechende Anzahl von Steckplätzen auf, so dass die individuellen elektrischen Signale 18 separat empfangbar und verarbeitbar sind. Das Verarbeitungsmodul 20 führt in beiden angesprochenen Konfigurationen eine Vorverarbeitung des von dem jeweiligen Empfangsdetektor 13 erhaltenen elektrischen Signal 18 durch. Das Verarbeitungsmodul 20 „verpackt" dabei entweder die Rohdaten des elektrischen Signals 18 oder deren Dateninhalt, also allgemein Nutzdaten, jeweils in ein Datenpaket bzw. in eine Datenstruktur, sodass neben den Nutzdaten eine Verarbeitungsmodul-ID und/oder eine Flächensensor-ID und/oder eine Flächensensorgruppen-ID) enthalten ist. Die Verarbeitungsmodul-ID identifiziert das Verarbeitungsmodul 20, das an der Erfassung des Lichtsignals 8 beteiligt war, eindeutig. Die Flächensensor-ID identifiziert den Flächensensor 1, der an der Erfassung des Lichtsignals 8 beteiligt war, eindeutig. Die Flächensensorgruppen-ID identifiziert die Flächensensorgruppe 19A oder 19B, die an der Erfassung des Lichtsignals 8 beteiligt war eindeutig. Diese Datenstruktur wird von dem Verarbeitungsmodul 20 für die weitere Verarbeitung bereitgestellt bzw. von ihm abgegeben.

Das Verarbeitungsmodul 20 ist weiteres zur Ansteuerung eines in der jeweiligen Flächensensorgruppe 19A usw. enthaltenen Feedback-Stufe 23 zwecks Bereitstellung von Feedback für einen Benutzer des Systems 1 ausgebildet. Die Feedback-Stufe 23 ist bevorzugt ein Bestandteil des Verarbeitungsmoduls 20, um das Zentralmodul 22 zu entlasten und so ein Echtzeit-Feedback auf lokaler Ebene, also auf Ebene der Flächensensorgruppe 19A usw. oder sogar eines einzelnen Flächensensors 1 bereitzustellen.

Die Figur 9 zeigt ein System 42 zum Detektieren und Verarbeiten von Lichtsignalen 8. Das hier exemplarisch dargestellte System 42 weist zehn Flächensensoren 1 auf, wobei jeweils fünf Flächensensormodule 12 und ein Verarbeitungsmodul 20 zu der jeweiligen Flächensensorgruppe 19A und 19B zusammengefasst sind. Jedes der Flächensensormodul 12 weist den Flächensensoren 1 und den damit gekoppelten Empfangsdetektor 13 auf. Die Flächensensormodule 12 sind zusammengefasst zu je fünf Stück mit dem Verarbeitungsmodul 20 der zutreffenden Flächensensorgruppe 19A bzw. 19B kabelgebunden gekoppelt.

Jedes Verarbeitungsmodul 20 weist jeweils zur Daten- bzw. Signalverarbeitung einen Busprozessor auf, die das elektrische Signal 18 in ein digitales Signal umwandelt und wie erörtert die enthaltenen Nutzdaten mit einer Flächensensorgruppen-ID versieht, also ergänzt, und das so generierte Datenpaket über ein Bussystem 21 an ein Zentralmodul 22, das auch als Master-Einheit, bzw. „Masterplatine" genannt wird, weiterleitet.

Das Bus-System 21 ist im vorliegenden Fall zur leitungsgebundenen Datenübertragung ausgebildet. Das Zentralmodul 22 empfängt die über das Bussystem 21 übertragenen Datenpakete und wertet diese weiter aus.

Das Zentralmodul 22 weist eine Speicherstufe 32 zur internen Speicherung von Daten und/oder Signalen und einen Bildschirm 27 zur Darstellung von Information für einen Benutzer und eine USB-Schnittstelle 26 zur lokalen Abgabe bzw. zum lokalen Empfang von Daten auf. Das Zentralmodul weist weiteres eine Funkstufe 24 zur Funkkommunikation mit externen Einrichtungen auf.

Die Funkstufe 24 ist dazu ausgebildet mit einem externen Computer, bzw. Server 30 (siehe Figur 10) per Funkkommunikation 29 zu kommunizieren. Hierfür weist die Funkstufe 24 eine nur angedeutete Antennenkonfiguration 25 auf.

Die Feedbackstufe 23 ist wie erwähnt in dem Verarbeitungsmodul 20 enthalten. Das Verarbeitungsmodul 20 ist seinerseits leitungsgebunden mit einem Feedbacksignal-Kanal 28 verbunden ist. Unter dem Feedbacksignal-Kanal 28 ist eine Steuerleitungskonfiguration zu verstehen, die das Verarbeitungsmodul 20 mit dem jeweiligen feedbackgebenden Element des Flächensensors 1 verbindet, sodass dieses feedbackgebende Element mit Hilfe eines elektrischen Signals ansteuertbar ist. Über den Feedbacksignal-Kanal 28 werden Vibrationsmotoren 31 angesteuert, die jeweils an den Flächensensoren 1 unterhalb der Reflektorschicht 7 angebracht sind. Die Vibrationsmotoren 31 befinden sich hierbei also in einer Signalabgabeschicht (siehe hierfür Figur 20, 21 und 23) des jeweiligen Flächensensors 1, von der Feedbacksignale abgegeben werden können. Unter Steuerung der Feedback-Stufe 23 werden die Vibrationsmotoren 31 gemeinsam oder für jede Flächensensorgruppe 19A und 19B oder individuell ein- bzw. ausgeschaltet. Mit Hilfe der Vibrationsmotoren 31 kann das Erkennen eines mit Hilfe des jeweiligen Flächensensors 1 empfangen Lichtsignal 8 durch Vibration als Feedback mitgeteilt werden.

Weiterhin sei erwähnt, dass jeder Empfangsdetektor 13 eine Lichtabgabeeinheit (nicht explizit dargestellt) aufweisen kann, die z.B. auch über den Feedbacksignal-Kanal 28 durch das Verarbeitungsmodul 20 angesteuert wird. Damit lässt sich ein intern in der jeweiligen Flächensensorgruppe 19A, 19B generiertes Feedback-Lichtsignal in den Flächensensor 1 einspeisen, sodass dieser in einer vordefinierten oder frei definierbaren Farbe flächig leuchtet. In dieser optionalen Ausbildung kann also auch die jeweilige Flächensensorgruppe 19A, 19B eine dezentralen Feedback-Stufe 23 (nicht dargestellt) aufweisen.

Zusammengefasst stell das Zentralmodul 22, das Bussystem 21 und die Flächensensorgruppen 19A und 19B eine Verarbeitungselektronik 43 bereit, welche die ursächlichen Lichtsignale 8 verarbeitet bzw. interpretiert. Es sei nochmals angemerkt, dass die einzelnen Komponenten der Verarbeitungselektronik 43, sowie die Funktionen, die von den einzelnen Komponenten der Verarbeitungselektronik 43 bereitgestellt werden, auch anders aufgeteilt sein können. So kann beispielsweise das Flächensensormodul 12 ebenfalls dazu ausgebildet sein alle Funktionen des Zentralmoduls 22 zu übernehmen. Gleiches gilt für die Flächensensorgruppe 19A bzw. 19B. So kann beispielsweise auch jedes Verarbeitungsmodul 20 dezentral die gesamte Funktionalität der Verarbeitungselektronik 43 aufweisen.

In der Figur 10 ist ein militärisches Anwendungsszenario für den Flächensensors 1, konkret eine militärische Übung, dargestellt, bei welcher der Flächensensor 1 zur Treffererkennung von mit Hilfe der Lichtsignale 8 simulierten Projektilen eingesetzt wird.

An der Übung nehmen fünf Übungsteilnehmer 34 teil, wobei jeder einen Trainingsanzug 35 (siehe in Detail die Figur 11A) trägt, der eine Anzahl von Flächensensorgruppen 19 aufweist.

Jeder Übungsteilnehmer 34 trägt eine Waffe (ein Gewehr) bei sich, die mit Platzpatronen geladen ist und die das Signalabgabegerät 33 aufweist, das dazu verwendet wird, das Abfeuern eines Gewehrprojektils zu simulieren.

Wie in der Figur grafisch angedeutet ist, sind die Signalabgabegeräte 33 dazu ausgebildet ein codiertes, insbesondere moduliertes Lichtsignal 8 auszusenden.

Weiterhin befinden sich am Übungsgelände zwei Fahrzeuge, nämlich ein Geländewagen 36 und ein Panzer 37, die an ihrer äußeren Fahrzeughülle angebracht zumindest ein Flächensensormodul 12 oder eine Flächensensorgruppe 19 aufweisen. Hierbei sind die zur Anwendung kommenden Flächensensormodule 12 als Gerätabdeckung ausgebildet. Der Panzer 37 weist weiterhin ein Signalabgabegerät 33 auf, das dazu verwendet wird, das Abfeuern einer Panzergranate durch den Panzer 37 zu simulieren.

Die an den unterschiedlichen Objekten (Mensch und Gerät) vorhandenen Flächensensormodule 12 sind - wie im Zusammenhang mit der Figur 9 beispielhaft erörtert - jeweils zu Flächensensorgruppen 19 zusammengefasst und mit beim jeweiligen Objekt lokalisierten Zentralmodulen 22 verbunden, die über das Funkmodul 24 mit dem zentralen Server kommunikationstechnisch zur Auswertung des Kampfgeschehens gekoppelt Die Detektion von Treffern erfolgt hierbei, wie dies im Zusammenhang mit der Figur 9 erörtert ist.

Durch eine Waffen-Typ ID kann hier festgestellt werden, welche Patrone bzw. welcher Kaliber durch das Lichtsignal 8 simuliert wird. Wird so beispielsweise ein Flächensensor 1 auf dem Geländefahrzeug 36 durch ein Lichtsignal 8 getroffen, dass die Waffen-Typ ID des Panzers 37 trägt, wird dieser Treffer unabhängig vom Ort des Eintreffens so interpretiert, dass das Geländefahrzeug 36 als beschädigt gilt und nicht mehr verwendet werden darf. Hierfür kann beispielsweise ein Text auf dem Bildschirm 27 angezeigt werden, der bekannt gibt, dass das Geländefahrzeug 36 nichtmehr einsatzbereit ist. Das Flächensensormodul 12 kann jedoch auch mit der Motorsteuerung des Geländefahrzeugs 36 verbunden sein und ein Starten des Motors des Geländefahrzeus 36 nach einem solchen Treffer verhindern. Auch kann der betroffene Flächensensor in einer gut wahrnehmbaren Signalfarbe aufleuchten, um diese Situation zu vermitteln.

Wird das Geländefahrzeug 36, bzw. die Flächensensoren 1 auf dem Geländefahrzeug 36 jedoch von einem Lichtsignal 8 getroffen, dass die Waffen-Typ ID bzw. die Kaliber-Variable eines Sturmgewehrs trägt, wird in diesem Übungsmodus abhängig von dem Ort des Treffers, der Anzahl und der Orte der bisherigen Treffer ausgewertet, ob das Geländefahrzeug 36 weiterhin als funktionstüchtig gilt oder nicht.

Bei dieser Übung können die Übungsteilnehmer 34 in Teams aufgeteilt werden. Hierfür sind ihre Trainingsanzüge 35 jeweils dazu ausgebildet mittels der Lichtabgabeeinheiten die Flächensensoren 1 in Teamfarben zu beleuchten, sodass die Teamzugehörigkeit für alle Übungsteilnehmer 34 ersichtlich ist. Wird ein Übungsteilnehmer 34 getroffen ändert sich die Farbe des getroffenen Flächensensors 1 in eine vordefinierte Farbe, die diesen Umstand anzeigt.

In diesem Anwendungsszenario ist das jeweilige Verarbeitungsmodul 20, dazu ausgebildet, nur codierte Lichtsignale 8 als Treffer zu werten. Hierfür sind Signalabgabegeräte 33 (siehe Figur 12) vorgesehen, die entsprechend codierte, insbesondere individuell codierte, Signale als die Lichtsignale 8 abgeben. In diesem Ausführungsbeispiel ist in diesem codierten Lichtsignal 8 eine Schützen-ID bzw. eine Signalabgabegeräte-ID eingebettet, die anzeigt, von welchem Signalabgabegeräte 33 bzw. von welchem Schützen das Lichtsignal 8 ausgesendet wurde. Auch ist eine Waffen-Typ-ID / Kaliber in das Lichtsignal 8 eingebettet, die angibt, welche Waffe bzw. welches Kaliber durch das Signalabgabegeräte 33 simuliert wird, bzw. auf welcher Waffe das Signalabgabegeräte 33 befestigt ist. Auch kann die Uhrzeit der Signalabgabe sowie eine fortlaufende Nummer, die wiedergibt, wie oft bereits Signale abgegeben wurden, in das Lichtsignal 8 eingebettet sein.

Trifft nun ein Lichtsignal 8 auf einen der Flächensensoren 1 wird das eintretende Lichtsignal 8 als geleitetes Lichtsignal 8a zum jeweiligen Empfangsdetektor 13 hingeleitet und dort detektiert. Der Empfangsdetektor 13 wandelt das bei ihm eintreffende geleitete Lichtsignal 8a in das elektrische, digitale Signal 18 um, das an das Verarbeitungsmodul 20 übermittelt wird. Das Verarbeitungsmodul 20 interpretiert das elektrische Signal 18. Hierbei kann nochmals überprüft werden, ob es sich bei dem Signal um ein codiertes Signal handelt, also ein Signal, das eine Interpretation durch das Verarbeitungsmodul 20 und/oder das Zentralmodul 22 verlangt oder ermöglicht. Im Allgemeinen, werden vom Empfangsdetektor 13 jedoch nur jene Signale durchgelassen, die im entsprechenden Wellenlängenbereich liegen. Handelt es sich um ein codiertes Signal, übermittelt das Verarbeitungsmodul 20 das digitale Signal sowie die FlächensensorgruppenID über das Bussystem 21 an das Zentralmodul 22. Das Zentralmodul 22 decodiert nun das codierte Signal und ermittelt, von wem und insbesondere von welchen Waffentyp der Treffer stammt. Dies wird nun in der Speicherstufe 32 gespeichert und gleichzeitig über das Funkmodul 24 an den Server 30 übermittelt und von dem Zentralmodul 22 selbst ausgewertet. Sobald das Verarbeitungsmodul 20 ein eingehendes elektrisches Signal 18 korrekt interpretiert hat, also als gültigen Treffer eingestuft hat, sendet sie ein Feedback-Signal über den Feedbacksignal-Kanal 28 an die betreffende Gruppe der Flächensensoren 1 oder an einen oder mehrere ausgewählte Flächensensoren 1, um dort ein Feedback für den Übungsteilnehmer 34 zu generieren. Daraufhin leuchtet die optische Lichtabgabeeinheit des Empfangsdetektors 13, der mit dem getroffenen Flächensensor 1 gekoppelt ist rot auf und die Vibrationsmotoren 31 des getroffenen Flächensensors 1 geben ein Vibrationssignal ab. Der Bildschirm 27 zeigt einen Text an, der den oder die Übungsteilnehmer über einen Treffer und dessen realerweise zu erwartende Auswirkung informiert. Weiterhin kann der Text weitere Instruktionen beinhalten, wie z.B., dass ein Übungsteilnehmer als ausgeschieden gilt und das Übungsfeld verlassen soll, oder dass ein Gegenstand, wie ein Fahrzeug, der mit dem Flächensensormodul 12 ausgerüstet ist, als funktionsuntüchtig gilt und nichtmehr im Zuge der Übung verwendet werden darf.

Zu Analysezwecken können die gesammelten und in der Speicherstufe 32 gespeicherten Daten nach Abschluss der Übung vom Server 30 per Funk abgerufen werden oder über die USB-Schnittstelle 26 ausgelesen werden. Die Speicherstufe 32 kann auch als wechselbares Speicherlaufwerk (wie z.B. eine SSD-Festplatte oder ein USB-Speicher, also ein sogenannter USB-Stick) realisiert sein.

Über die USB-Schnittstelle 26 und/oder über den Server 30 können auch unterschiedliche Übungs-Modi in Form von Übungs-Modi- Definitionsdaten in das Zentralmodul 22 eingespielt bzw. an diese übertragen werden. So kann beispielsweise ein Übungs-Modus zulassen, dass man nach einem Treffer in einer bestimmten Flächensensorgruppe, wie z.B. 19A, noch in einer bestimmten Zeitspanne, Gegenschüsse abgeben kann, während man bei Treffern in der anderen Flächensensorgruppe 19B sofort als ausgeschieden gilt. Die Übungs-Modi geben also Regeln vor, wie Treffer in unterschiedlichen Flächensensorgruppen 19A bzw. 19B zu interpretieren sind.

Hierfür kann wie erwähnt weiterhin eine medizinische Datenbank hinterlegt sein, sodass den Treffern, in Abhängigkeit der mit dem Lichtsignal 8 übermittelten Signale bzw. Daten, also beispielsweise des Waffen-Typs bzw. des Kalibers der simulierten Munition bzw. Waffe, ein für einen solchen Treffer typisches Verletzungsmuster zugeordnet wird. Diese Zuordnung kann autonom durch das Zentralmodul 22 durchgeführt werden. Abhängig vom Verletzungsmuster können daraufhin die weiteren Aktionen durch das Zentralmodul 22 (oder auch durch das Verarbeitungsmodul 20) ausgelöst werden. Diese Aktionen können wie erörtert beispielsweise beinhalten, dass ein Steuersignal an das Signalabgabegerät 33 übermittelt wird, sodass die Schussabgabe nach einer bestimmten Zeit, die vom Verletzungsmuster abhängt, unterbunden wird. Diese Aktion kann weiterhin beinhalten, dass ein Feedback wie erörtert abgegeben wird und/oder dass ein entsprechendes Signal bzw. Daten betreffend den Treffer, an den Server 30 übermittelt werden.

Für sportliche Übungen sind auch weitere Übungs-Modi möglich, sodass ein Übungsteilnehmer 34 beispielsweise erst nach mehreren Treffern als ausgeschieden gilt, usw.

Die Figur 11A zeigt den Trainingsanzug 35 mit exemplarisch an der Vorderseite des Trainingsanzug 35 angebrachten Flächensensoren 1. Die Flächensensoren 1 sind hierbei zu fünf Flächensensorgruppen 19A, 19B, 19C, 19D, 19E zusammengefasst. Die erste Flächensensorgruppe 19A bedeckt den rechten Brustkorb des Übungsteilnehmers 34. Die zweite Flächensensorgruppe 19B bedeckt den linken Brustkorb des Übungsteilnehmers 34. Die dritte Flächensensorgruppe 19C bedeckt das rechte Abdomen des Übungsteilnehmers 34. Die vierte Flächensensorgruppe 19D bedeckt das linke Abdomen des Übungsteilnehmers 34. Die fünfte Flächensensorgruppe 19E bedeckt das Brustbein, einen Teil des Mittelbauchs und einen Teil des Beckens des Übungsteilnehmers 34.

Weitere Flächensensorgruppen 19, können beispielsweise am Rücken, an den Beinen und/oder an den Armen oder auch auf dem Kopf vorgesehen sein.

In der Figur 11B ist das Blockschaltbild der Zusammenschaltung der Flächensensoren 1 des Trainingsanzugs 35 bzw. des Systems 42 gemäß der Figur 11A dargestellten.

Grundsätzlich kann der Trainingsanzug einziges System 42 oder mehre Systeme 42 aufweisen. So kann am Rücken ein weiteres, ähnlich strukturiertes System 42 aus Flächensensorgruppen 19 angebracht werden. An den Armen und an den Beinen können ebenfalls jeweils separate Systeme 42 angebracht werden. Die einzelnen Systeme 42 können funktechnisch miteinander kommunizieren oder mit dem Server 30 verbunden sein. Durch die Aufteilung in einzelne Systeme, die einzelnen Kleidungsstücken zugeordnet sind, kann das An- und Ausziehen der einzelnen Kleidungsstücke des Trainingsanzugs 35 vereinfacht werden, weil wegen der funktechnischen Kopplung der einzelnen Systeme 42 keine durchgehende, die einzelnen Kleidungsteile übergreifende Verkabelung, nötig ist. Weiterhin bleibt dadurch auch die freie Bewegungsfreiheit der Übungsteilnehmer 34 bei der Übungsdurchführung erhalten, weil keine durchgehenden Kabel oder ähnliches die Bewegungen einschränken.

Die Figur 12 zeigt ein grobes Blockschaltbild des Aufbaus des Signalabgabegeräts 33. Das Signalabgabegerät 33 weist ein Waffen-Typ- Auswahl-Modul 38 auf, mit dem der Waffen-Typ bzw. der Kaliber auswählbar ist, auf dem das Signalabgabegerät 33 angebracht wird bzw. ist oder das durch das Signalabgabegerät 33 repräsentiert werden soll. Weiterhin weist das Waffen-Typ-Auswahl-Modul 38 eine USB-Schnittstelle auf, mit der neue Waffen-Typen einspielbar sind. Der ausgewählte Waffen-Typ wird nach der Auswahl in Form der Waffen-Typ ID mit dem Lichtsignal 8 beim Abfeuern der Waffe abgegeben. Das Waffen-Typ-Auswahl-Modul 38 ist mit einem Signalabgabe-Verarbeitungsmodul 39 verbunden, das weiterhin mit einem Auslöser 40 und einer Lichtquelle 41 verbunden ist. Die Lichtquelle 41 ist hier als Laser-Lichtquelle ausgebildet und ist dazu ausgebildet, das codierte Lichtsignal 8 abzugeben.

Der Auslöser 40 ist hierbei als austauschbares Modul ausgebildet. Für die Verwendung des Signalabgabegeräts 33 in Kombination mit einer Waffen-Attrappe kann ein Modul verwendet werden, bei dem der Auslöser als einfacher Kontakt bzw. Druckknopf realisiert ist. Bei der Verwendung des Signalabgabegeräts 33 in Kombination mit einer echten, mit Platzpatronen geladenen Waffe, kann der Auslöser als Schallereignis-Erkennungs-Einheit ausgebildet sein, die einen Abschuss der Waffe aufgrund des Schalls erkennt und daraufhin eine Signalabgabe auslöst. Auch kann ein Auslösekontakt vorgesehen sein, der das Betätigen des Abzugshahns elektronisch verfügbar macht. Weiterhin kann der Auslöser 40 mittels 3D-Bescheunigungssensor realisiert sein, sodass der Auslöser 40 eine Signalabgabe auslöst, wenn ein charakteristisches Beschleunigungsmuster beim Abfeuern einer Waffe festgestellt wurde. Dies kann insbesondere mit der Schallereignis- Erkennungs-Einheit kombiniert werden.

Wird der Auslöser 40 aktiviert, generiert das Signalabgabe- Verarbeitungsmodul 39 das codierte Signal, das unter anderem die Signalabgabegeräte-ID und die Waffen-Typ ID / Kaliber-ID aufweist, und weist die Lichtquelle 41 an, das codierte Lichtsignal 8 auszusenden.

Beispielhafte Schritte des Herstellungsverfahrens des Flächensensors 1 ist in den Figuren 13 bis 19 visualisiert.

Die Figur 13 zeigt, eine Positionierungsvorrichtung 46, die dafür vorgesehen ist, einen Lichtleiter 2 aufzuwickeln. Die Positionierungsvorrichtung 46 weist eine Welle 48 auf, die über einen nicht dargestellten Motor antreibbar ist. Weiterhin ist die Positionierungsvorrichtung

46 über die Welle 48 gelagert, sodass die Positionierungsvorrichtung 46 um die Achse der Welle 48 rotierbar ist. Die Positionierungsvorrichtung 46 weist einen sechseckigen Querschnitt auf, sodass sich sechs Flächen ergeben, auf die der Lichtleiter 2 dort flächenhaft positioniert aufwickelbar ist. Weiterhin weist die Positionierungsvorrichtung 46 eine Lichtleiterfixier-Vorrichtung 47 auf, die dazu vorgesehen ist, den Lichtleiter beim Aufwickeln vorübergehend zu fixieren. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Lichtleiterfixier-Vorrichtung

47 hierfür knopfförmig mit einer Nut entlang des Umfangs ausgebildet, wobei die Abmessungen derart auf den Durchmesser des Lichtleiters 2 abgestimmt sind, dass der Lichtleiter 2 in die Nut einsteckbar ist, sodass der Lichtleiter in der Lichtleiterfixier-Vorrichtung 47 geklemmt ist und von dieser gehalten wird.

Wie in der Figur 14 visualisiert, kann der Lichtleiter 2 mit der Lichtleiterfixier-Vorrichtung 47 gehalten und anschließend um den sechseckigen Umfang der Positionierungsvorrichtung 46 spiralartig aufgewickelt werden. Der Lichtleiter 2 wird hierfür unter Zug gehalten, damit dieser beim Aufwickeln eng am vorherigen Spiralgang bzw. Abschnitt des Lichtleiters positioniert wird und damit der Lichtleiter möglichst fest auf der Oberfläche der Positionierungsvorrichtung 46 aufliegt, also ein Abstehen des Lichtleiters 2 von der Positionierungsvorrichtung 46 zufolge der Steifigkeit des Lichtleiters 2 unterbunden ist. Die Figur 15 zeigt den um die Positionierungsvorrichtung 46 gewickelten Lichtleiter 2, wobei die Positionierungsvorrichtung vollständig belegt ist.

Wie in der Figur 16 visualisiert, kann der Lichtleiter 2 nun einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Hierfür wird eine Wärmeeinheit 49 in die Umgebung des Lichtleiters 2 gebracht und der Lichtleitleiter 2 für ca. 10 Minuten auf 50°C erwärmt. Dadurch werden die Rückstellkräfte im Lichtleiter 2 reduziert bzw. entfernt und der Lichtleiter 2 nimmt die ihm durch die Positionierungsvorrichtung 46 aufgebrachte Form an, bildet hier also sechs gerade(ebene) Abschnitte entlang der sechs Flächen des Umfangs der Positionierungsvorrichtung 46. Bei der Wärmebehandlung wird die Positionierungsvorrichtung 46 entweder kontinuierlich oder entsprechend der Flächensegmente mit Einwirkungspausen zwischen den Drehbewegungen gedreht.

Vor, nach oder währen der Wärmebehandlung werden nun die Trägerelemente 4 auf den gewickelten Lichtleiter 2 aufgebracht. Bei den Trägerelementen 4 handelt es sich hierbei um Klebestreifen. Hierbei werden die Trägerelemente 4 jeweils mittig auf den ebenen Seitenflächen der Positionierungsvorrichtung 46, also zwischen jeweils zwei Ecken des Querschnitts der Positionierungsvorrichtung 46, platziert. Die Trägerelemente 4 sind hierbei schmäler als die Seitenflächen der Positionierungsvorrichtung 46, sodass Bereiche des Lichtleiters 2 frei bleiben.

Anschließend wird der Lichtleiter, wie dies in der Figur 17 dargestellt ist, entlang einer der Kanten der Positionierungsvorrichtung 46 durchtrennt. Es entsteht also eine flächenhafte Struktur aus mehreren parallel angeordneten Lichtleitern bzw. Lichtleiterabschnitten 2, die durch sechs Trägerelemente 4 miteinander verbunden sind. Anders gesagt, handelt es sich um ein Zwischenprodukt bei der Herstellung von Flächensensoren 1, die hier noch Zusammenhängen.

In der Figur 18 ist dieses eben aufgelegte Zwischenprodukt dargestellt. Hier können nun durch Schleifen Störstellen 9 auf jener Seite der Lichtleiter 2 eingebracht werden, die zuvor auf der Positionierungsvorrichtung 46 auflag. Diese Störstellen 9 werden hier jedoch nur in jenen Bereichen des Lichtleiters 2 eingebracht, der direkt durch die Trägerelemente 4 gehalten bzw. fixiert wird. Die freien Abschnitte der Lichtleiter 2, also jene Bereiche, die nicht mit Trägerelementen 4 kontaktiert sind, bleiben frei von Störstellen 9.

Das Zwischenprodukt aus Lichtleitern 2 und Trägerelementen 4 kann nun weiter aufgeteilt werden, sodass sich mehrere Flächensensoren 1 ergeben.

Hierfür werden die Lichtleiter 2 entlang von fünf ersten Schnittlinien 50 durchtrennt, wobei diese ersten Schnittlinien 50 entlang jener Bereiche der Lichtleiter 2 laufen, die zuvor an den Kanten der Positionierungsvorrichtung 46 platziert waren. Die erster Schnittlinien 50 verlaufen also parallel zu den Trägerelementen 4, jeweils mittig zwischen zwei benachbarten Trägerelementen 4.

Weiterhin wird das Zwischenprodukt entlang einer Schar von zweiten Schnittlinien 51 durchtrennt. Diese zweiten Schnittlinien 51 verlaufen parallel zu den Lichtleitern 2, also im wesentlichen rechtwinkelig zu den streifenartigen Trägerelementen 4. Entlang der zweiten Schnittlinien 51 werden daher nur die Trägerelemente 4, nicht jedoch die Lichtleiter 2 durchtrennt.

Wie in der Figur 19 gezeigt, ergeben sich nach der Auftrennung des Zwischenprodukts durch Schnitte entlang der ersten und der zweiten Schnittlinien 51, 52 mehrere vereinzelte Flächensensoren 1. Die störstellfreien freien Endabschnitte der Lichtleiter 2 des Flächensensors 2 können nun gebündelt werden, wie dies zuvor bereits erörtert wurde.

Die Figur 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Flächensensors 1, dessen grundlegender Aufbau, mit dem zuvor im Zusammenhang mit der Figur 2 erörterten Flächensensor 1 korreliert. Hier weist jedoch die Diffursor-Schicht 5 eine Vielzahl an Microlenses 5a auf. Diese Microlense 5a verteilen ein eintreffendes Lichtsignal 8 auf die darunter liegenden Lichtleiter 2, sie dienen also der Aufweitung des Lichtsignals 8.

Weiterhin ist in der Figur 20 die Signalabgabeschicht bzw. Feedback-Schicht 52 vorgesehen, die ein haptisches Feedback über die zwei Vibrationsmotoren 31 ermöglicht. Neben den Vibrationsmotoren 31 weist die Feedback-Schicht 52 einen Teil des Feedbacksignal-Kanals 28 auf, der mit den Vibrationsmotoren 31 verbunden ist und dazu ausgebildet ist, die Vibrationsmotoren 31 mit Energie zu versorgen. Die Feedback-Schicht 51, sowie die Vibrationsmotoren 31 und der Feedbacksignal-Kanal 28 sind flach ausgebildet. Ähnlich der Figur 2 zeigt die Figur 21 den Flächensensor 1 in dreidimensionaler Ansicht in Explosionsdarstellung.

Die Figur 22 zeigt nur die Diffusor-Schicht 5 mit den Microlenses 5a. Die Figur 23 zeigt nur die Feedback-Schicht 52, mit den zwei Vibrationsmotoren 31 und dem Feedbacksignal-Kanal 28, an den die Vibrationsmotoren 31 angeschlossen sind, um elektronisch angesteuert zu werden. Die Vibrationsmotoren 31 sind hier an verschiedenen Positionen der Feedback-Schicht 52 positioniert. In der Figur 23 sind auch RGB-LEDs 54 zu sehen, die verteilt, bevorzugt etwa gleichmäßig verteilt, auf bzw. in der Ebene der Feedback-Schicht 52 angeordnet sind. Auch diese RGB-LEDs 54 sind auf konventionelle Art elektronisch an den Feedbacksignal-Kanal 28 gekoppelt, was nicht im Detail dargestellt ist, und somit über den Feedbacksignal-Kanal 28 elektronisch ansteuerbar. Mit Hilfe der Ansteuerung durch geeignete Steuersignale kann somit Licht in der gewünschten Intensität wie auch Farbe abgeben werden. Die hier offenbarte Feedback-Schicht 52 kann sowohl optisches wie auch mechanisches Feedback vermitteln, wobei die beiden Feedbackarten auch getrennt voneinander einsetzbar sind. Jedes Feedbackelement kann über den Feedbacksignal-Kanal 28 individuell ansteuerbar sein. Der Feedback-Kanal 28 kann also eine den Feedbackelementen entsprechenden Anzahl an Steuerleitungen aufweisen oder auch eine zu den unterschiedlichen Feedbackarten korrespondierende Anzahl an Steuerleitungen aufweisen.

Die Figur 24 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Flächensensors 1, wobei die Lichtleiter 2 jeweils zwei freie Endabschnitte aufweisen, nämlich zur linke und zur rechten Seite des Trägerelements 4, und die Lichtleiter-Büschel der Endabschnitte in je einer separaten Hülsen 11 gefasst sind. Jede der Hülsen 11 kann mit einem separaten Empfangsdetektor 13 verbunden werden, was gegenüber der Verwendung von nur einem Empfangsdetektor 13 die Signalausbeute verbessert und somit selbst bei schwachen Lichtsignalen 8 eine sichere Signalerkennung gewährleistet.

Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei den vorangehend detailliert beschriebenen Figuren nur um Ausführungsbeispiele handelt, welche vom Fachmann in verschiedenster Weise modifiziert werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein" bzw. „eine" nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.