CH399756A - Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strahlungs-Ortungsgerätes - Google Patents
Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strahlungs-OrtungsgerätesInfo
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Description
Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strahlungs-Ortungsgerätes Es ist bekannt, bewegte Objekte, z. B. Flugkörper, die auf Grund der von ihnen ausgehenden optischen oder quasioptischen, z. B. infraroten, Strahlung fest stellbar sind, unter Verwendung eines Strahlungs- Ortungsgerätes auf ihrer Bahn automatisch zu ver folgen oder in eine bestimmte Bahn fernzulenken. Zu diesem Zwecke muss das Ortungsgerät zur laufenden Ermittlung der Einfallsrichtung der vom Objekt aus gehenden Strahlung bezüglich der optischen Achse des Gerätes eingerichtet sein. Die Einfallsrichtung ergibt sich aus den Koordinaten des von der einfallenden Strahlung herrührenden Bildpunktes im Bildfeld des Ortungsgerätes. Zur laufenden Ermittlung dieser Koordinaten bedient man sich einer in der Bildebene rotierenden Abtastscheibe mit abwechselnden Zonen verschiedener Durchlässigkeit für die betreffende Strahlung. Der auf den Strahlendetektor des Ortungs gerätes fallende Strahl erfährt durch das, bewegte Scheibenmuster eine Modulation, die als Träger der Information über die Lage des Bildpunktes im Bild feld dient. In Fig. 1 ist die Grundkonzeption eines derartigen bekannten Strahlungs-Ortungsgerätes schematisch dar gestellt. Der optische Teil des Gerätes besteht im wesentlichen aus einem Objektiv 1 zur Aufnahme der vom beobachteten Objekt ausgehenden Strahlung, einer in der Bildebene der Optik rotierenden Abtast scheibe 2 mit ausserhalb der optischen Achse 3 liegen den Drehachse 4, einer Sammeloptik 5 und einer strahlungsempfindlichen Detektorzelle 6. Die Detek torzelle 6 liefert elektrische Impulse, die den Impulsen der durch die Abtastscheibe 2 periodisch unterbroche nen Strahlung entsprechen, an eine elektronische Ein richtung 7, in der aus dem empfangenen impulsmodu lierten Signal die Lageinformation gewonnen wird, die am Ausgang der elektronischen Einrichtung 7 bei spielsweise in Form von den Koordinaten des Bild punktes in einem auf die Bildmitte bezogenen karte- sischen Koordinatensystem proportionalen Spannun gen Ux und U, anfällt. Die Abtastscheibe kann beispielsweise das aus Fig. 2 ersichtliche Abtastmuster aufweisen. Die Ab tastfigur ist auf einer kreisringförmigen Spur in Form eines in der Bewegungsrichtung der Spur periodi schen, polaren Spaltmusters angeordnet, das sich in aufeinanderfolgenden sektorförmigen Abschnitten 8 wiederholt. In Fig. 2 ist das Spaltmuster nur in einem Abschnitt eingezeichnet. Jeder Abschnitt 8 ist durch eine zu den Spalten schräg verlaufende Grenzlinie 9 in zwei Felder 10 und 11 mit voneinander verschie dener Winkelteilung des Spaltmusters. eingeteilt. Das Verhältnis der Winkelteilungen der Spaltmuster zweier Felder eines Sektors, betrage beispielsweise 1:1,5. Der Kreis 12 deutet die Begrenzung des Bild feldes an. In Fig. 3 ist ein Sektor der Abtastfigur mit teil weise angedeutetem Spaltmuster dargestellt, wobei der Einfachheit halber der Scheibenradius unendlich gross angenommen wurde. Die von einem punktförmigen Strahler ausgehende Strahlung, die im Bildfeld (12) den Bildpunkt P erzeugt, wird vorn Spaltmuster der Abtastfigur, die sich in Fig. 3 beispielsweise nach links bewege, in Strahlungsimpulse zerhackt, deren Folge frequenz von der Winkelteilung und der Winkel geschwindigkeit des Spaltmusters abhängt. Die Win kelteilung ändert an der Grenzlinie 9 sprunghaft von derjenigen des zuerst durchlaufenen Feldes 10 auf diejenige des Feldes 11. Dementsprechend wechselt die Impulsfolgefrequenz im Moment, da die Grenz linie 9 den Bildpunkt P passiert. Die Abtastung be- ginnt mit der linken Kante des Abschnittes und be ansprucht das Feld 10 über die Strecke al und das Feld 11 über die Strecke a2. Die resultierenden Im pulszüge abwechselnder Frequenz sind aus dem Dia gramm in Fig. 4 (oben) ersichtlich. Der Strecke a1 entspricht die Dauer t1 des Impulszuges 13 der einen Frequenz, und der Strecke<I>a2</I> entspricht die Dauer<I>t2</I> des Impulszuges 14 der anderen Frequenz. Mit r ist die Periodendauer des Frequenzwechsels bezeichnet. Die Koordinate y" des Bildpunktes P in bezug auf das Koordinatensystem x -y, dessen Nullpunkt im Mittel punkt des Bildfeldes liegt, ist proportional der Strek- kendifferenz a2-a1, was sich leicht geometrisch er klären lässt. Folglich ist das Zeitverhältnis t1/t2 ein Mass für die Koordinate y,,. Die Koordinate x" des Bildpunktes P ist proportional der Winkeldifferenz ^p, um das der Frequenzumschlag vom Impulszug 14 auf den Impulszug 13 gegenüber einem Referenz-Im pulszug 15 (Fig. 4, unten), der durch Abtastung einer ortsfesten Strahlungsquelle mit einer Referenzspur 17 (Fig. 2) erzeugt wird und dessen Periodendauer eben falls z beträgt, phasenverschoben ist. Für die Auswertung der auf die beschriebene Weise erhaltenen Impulszüge ist nur der jeweilige Zeitpunkt eines Frequenzumschlages erheblich, und die Messgenauigkeit hängt wesentlich davon ab, wie genau dieser Zeitpunkt festgelegt werden kann. An den Grenzen zwischen den einzelnen Abschnitten ist bei einer Abtastfigur nach Fig. 2 der Übergang von der einen zur anderen Winkelteilung des Spaltmusters örtlich eindeutig bestimmt, was demzufolge auch für den betreffenden Zeitpunkt des Frequenzumschlages des Impulssignals zutrifft. Hingegen entstehen an der Grenzlinie 9 Übergänge im Spaltmuster, die im Im pulssignal kein zeitlich übereinstimmendes Kenn zeichen für den Frequenzumschlag hervorrufen. Die Ursache dieser Erscheinung ist aus den Fig. 5 und 6 ohne weiteres ersichtlich. Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt der Übergangszone in grösserem Massstab und Fig. 6 die Impulsdiagramme für drei verschiedene Ordina tenlagen des Bildpunktes. Einzig das oberste der drei Impulsdiagramme lässt einen eindeutigen Frequenz übergang erkennen, wogegen die beiden anderen zei gen, dass an der Übergangsstelle Störungen auftreten, die zudem je nach Ordinatenlage verschiedener Art sind. Diese Störungen äussern sich im Ausgangssignal U, durch einen treppenförmigen statt gleichförmigen Verlauf in Abhängigkeit von der Koordinate y". Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strahlungs-Ortungsgerätes mit auf einer Spur angeord neter Abtastfigur in Form eines längs der Spur perio dischen Spaltmusters, das sich in aufeinanderfolgen den Abschnitten wiederholt, wobei jeder Abschnitt durch eine zu den Spalten schräg verlaufenden Grenz linie in zwei Felder mit voneinander verschiedener Teilung des Spaltmusters eingeteilt ist, die dargelegten Mängel zu beheben. Dies wird dadurch erreicht, dass jedes Spaltmuster gegenüber der relativen Lage an der vorhergehenden Grenzlinie längs seiner Grenzlinie verschoben ist, wo bei der Betrag der Verschiebung vom Verhältnis der Teilungen abhängt, derart, dass sich die Sprungfunk- tionen an zwei aufeinanderfolgenden Grenzlinien im Mittel wenigstens annähernd aufheben. In Fig. 7 ist eine beispielsweise Anordnung der Spaltmuster dargestellt. Jeder Übergang vom einen auf ein nachfolgendes Spaltmuster 16 erzeugt auch bei dieser Anordnung ein Ausgangssignal mit treppenförmigem Verlauf, also eine Sprungfunktion, wie dies anhand der Fig. 5 und 6 schon erläutert wurde. Durch die Verschiebung eines Spaltmusters 16 längs seiner Grenzlinie 9 wird erreicht, dass die Abweichung des Signalverlaufs bei jedem Übergang zwischen zwei Spaltmustern 16 an ders ist. Durch geeignete Verschiebung kann insbeson dere erreicht werden, dass zwei aufeinanderfolgende Übergangssignale sich gegenseitig aufheben. Diese Kompensation kommt dadurch zustande, dass die Ab weichungen von Spaltmuster zu Spaltmuster ihre Richtung wechseln und durch zeitliche Mittelwert bildung praktisch zum Verschwinden gebracht wer den. Bei einem Verhältnis der Winkelteilungen der Balken und Spalte in den Spaltmustern von beispiels weise 2:3 gemäss Fig. 7 beträgt das günstigste Mass der Versetzung eine Winkelteilung des gröberen Bal kens und Spaltes. Dieselbe Massnahme kann mit gleichem Erfolg auch bei einem geradlinig bewegten Abtastorgan, z. B. in Form eines endlosen Filmstreifens, angewen det werden.
Claims (1)
- PATENTANSPRUCH Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Ko ordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strah- lungs-Ortungsgerätes, mit auf einer Spur angeordneter Abtastfigur in Form eines längs der Spur periodischen Spaltmusters, das sich in aufeinanderfolgenden Ab schnitten wiederholt, wobei jeder Abschnitt durch eine zu den Spalten schräg verlaufende Grenzlinie in zwei Felder mit voneinander verschiedener Teilung des Spaltmusters eingeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Spaltmuster (16) gegenüber der relativen Lage an der vorhergehenden Grenzlinie (9) längs sei ner Grenzlinie (9) verschoben ist,wobei der Betrag der Verschiebung vom Verhältnis der Teilungen (10, 11) abhängt, derart, dass sich die Sprungfunktionen (Fig. 6) an zwei aufeinanderfolgenden Grenzlinien (9) im Mittel wenigstens annähernd aufheben.
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