DE1175003B

DE1175003B - Device for measuring the side and elevation angles of an object at a very great distance

Info

Publication number: DE1175003B
Application number: DEC15062A
Authority: DE
Inventors: Andre Robert; Jean Deslandes
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1956-06-26
Filing date: 1957-06-25
Publication date: 1964-07-30
Also published as: FR1152512A; GB846931A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: G Ol cBoarding school Kl .: G Ol c

Deutsche KL: 42 c-39/15 German KL: 42 c -39/15

Nummer: 1 175 003Number: 1 175 003

Aktenzeichen: C15062IX b / 42 cFile number: C15062IX b / 42 c

Anmeldetag: 25. Juni 1957Filing date: June 25, 1957

Auslegetag: 30. Juli 1964Opening day: July 30, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung des Seiten- und Höhenwinkels eines in sehr großer Entfernung befindlichen und somit punktförmig erscheinenden Objekts in bezug auf drei mit einem optischen System verknüpfte Bezugsachen, von denen eine die optische Achse dieses Systems ist, mit einem bündelnden optischen System, einem hinter diesem Objektiv in einer senkrecht zur optischen Achse außerhalb der Brennebene liegenden Ebene angeordneten, gleichmäßig umlaufenden Schirm mit einer Öffnung, deren Rand durch die Achse verläuft, sowie mit einem die durchtretende Strahlung aufnehmenden lichtempfindlichen Organ und einem elektronischen Gerät, das aus der Phase und der Amplitude der Strahlungsmodulation den Seiten- und Höhenwinkel des Objekts ermittelt.The invention relates to a device for measuring the lateral and elevation angles of a very located at a great distance and thus point-like appearing object in relation to three with one optical system linked references, one of which is the optical axis of this system, with one focusing optical system, one behind this lens in a perpendicular to the optical axis evenly circumferential screen arranged outside the focal plane an opening, the edge of which runs through the axis, as well as with one that receives the radiation passing through photosensitive organ and an electronic device that is out of phase and the The amplitude of the radiation modulation determines the side and elevation angles of the object.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art besteht die öffnung des Schirmes aus einem halbkreisförmigen Ausschnitt, dessen Sehne durch den Drehpunkt des Schirmes geht. Der Ausschnitt kann dort aber auch eine beliebige andere Form haben, sofern nur die Bedingung eingehalten wird, daß der Rand der Öffnung stets durch die Drehachse des Schirmes verläuft. Solange bei dieser Anordnung der durch die Objektstrahlen in der Ebene des umlaufenden Schirmes ausgeleuchtete Kreis genau auf der Drehachse des Schirmes liegt, wird stets die Hälfte der vom Objekt aufgefangenen Objektstrahlung von dem umlaufenden Schirm durchgelassen, so daß das elektronische Gerät ein gleichförmiges Signal abgibt. Sobald aber der ausgeleuchtete Kreis gegen die Achse verschoben wird, ändert sich die Intensität der durchgelassenen Strahlung bei jedem Umlauf des Schirmes. Das elektronische Gerät gibt dann ein sich zeitlich änderndes Signal ab, das über eine Regelanordnung die Einrichtung so verstellt, daß der von den Objektstrahlen ausgeleuchtete Kreis wieder auf die Drehachse des Schirmes fällt. Die Phasenlage des sich zeitlich ändernden Signals gibt dabei die Richtung an, in der die Verstellung erfolgen muß. Solange die Verschiebung des in der Ebene des umlaufenden Schirmes ausgeleuchteten Kreises kleiner als der Radius dieses Kreises ist, gibt die Amplitude des sich zeitlich ändernden Signals auch ein Maß für die Größe der Verschiebung. Wird dieser Radius jedoch überschritten, so ändert sich die Amplitude in Abhängigkeit von der Zielablage nicht mehr. Der Winkelbereich, innerhalb dessen man ein der Zielablage proportionales Verschiebungssignal erhält, ist also beschränkt und in der Regel wesentlich kleiner als das vom Objektiv erfaßte Gesichtsfeld. Die bekannte Einrichtung ist daher zur Koordinatenbestimmung innerhalb eines größeren Gesichtsfeldes nicht geeignet.In a known device of this type, the opening of the screen consists of a semicircular one Section, the tendon of which goes through the pivot point of the screen. But the cutout can also be there have any other shape, provided that the condition is met that the edge of the opening always runs through the axis of rotation of the screen. As long as with this arrangement the through the object beams Illuminated circle in the plane of the surrounding screen exactly on the axis of rotation of the Is located on the screen, half of the object radiation captured by the object is always from the rotating one Screen passed so that the electronic device emits a uniform signal. But as soon as the illuminated one Circle is shifted against the axis, the intensity of the transmitted radiation changes with every revolution of the screen. The electronic device then gives a time-changing one A signal that adjusts the device via a control arrangement so that that of the object beams illuminated circle falls back onto the axis of rotation of the screen. The phase position of the changing over time Signal indicates the direction in which the adjustment must be made. As long as the shift of the illuminated in the plane of the surrounding screen Circle is smaller than the radius of this circle, gives the amplitude of the time-changing signal also a measure of the amount of displacement. If this radius is exceeded, however, the changes Amplitude depending on the target position no longer. The angular range within which one of the Target offset receives proportional displacement signal, is therefore limited and generally much smaller than the field of view covered by the lens. The known device is therefore for determining coordinates not suitable within a larger field of view.

Einrichtung zur Messung des Seiten- und
Höhenwinkels eines in sehr großer Entfernung
befindlichen ObjektsDevice for measuring the lateral and
Elevation angle of one at a very great distance
located object

Anmelder:Applicant:

Compagnie Gen6rale de Tel6graphie Sans FiIs,
ParisCompagnie Gen6rale de Tel6graphie Sans FiIs,
Paris

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,Dipl.-Ing. E. Prince and Dr. rer. nat. G. Hauser,

Patentanwälte,Patent attorneys,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19Munich-Pasing, Ernsbergerstr. 19th

Als Erfinder benannt:
Andre Robert,
Jean Deslandes, ParisNamed as inventor:
Andre Robert,
Jean Deslandes, Paris

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 26. Juni 1956Claimed priority:
France June 26, 1956

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Einrichtung dahingehend zu verbessern, daß sie die beiden Koordinaten des Objekts in bezug auf die optische Achse richtig angibt, solange sich das Objekt überhaupt im Gesichtsfeld befindet.The invention is based on the object of improving the known device in such a way that that it correctly gives the two coordinates of the object in relation to the optical axis, as long as the Object is in the field of view at all.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daßAccording to the invention this is achieved in that

die Schirmöffnung ein Kreis mit dem Durchmesser ,- -the screen opening a circle with the diameter,

ist, wobei D der Durchmesser der Eintrittspupille des Objektivs, d der Abstand des Schirmes von der Brennebene des Objektivs und / die Brennweite des Objektivs ist.where D is the diameter of the entrance pupil of the objective, d is the distance of the screen from the focal plane of the objective and / is the focal length of the objective.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung projiziert das Objektiv auf die Schirmebene einen Zerstreuungskreis, dessen Durchmesser gleich demjenigen der Öffnung in dem Schirm ist, deren Rand durch den Drehpunkt des Schirmes geht. Daher schwankt die Intensität der von dem Schirm durchgelassenen Strahlung bei jeder Lage des Objekts in dem von der Einrichtung erfaßten Gesichtsfeld im Rhytmush der Drehung. Die Amplitude des dadurch erzeugten Wechselsignals hängt also nunmehr an jeder Stelle des Gesichtsfeldes von dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt des auf den Schirm projizierten Zerstreuungskreises und dem Drehpunkt des Schirmes ab. Sie ist am größten, wenn sich der Zerstreuungskreis bei einer Stellung des Schirmes genau mit dessenIn the device according to the invention, the objective projects onto the screen plane a circle of confusion, the diameter of which is equal to that of the Is opening in the screen, the edge of which goes through the pivot point of the screen. Therefore, it fluctuates Intensity of the radiation transmitted by the screen at each position of the object in that of the Facility captured field of view in the rhythm of rotation. The amplitude of the generated Alternating signal now depends on the distance between the field of view at every point The center of the circle of confusion projected on the screen and the pivot point of the screen. It is greatest when the circle of confusion coincides exactly with one position of the screen

409 638/122409 638/122

Öffnung deckt. Jede Änderung des Abstandes zwischen den beiden Mittelpunkten äußert sich in einer Änderung der Amplitude des erzeugten Signals. Die Phasenlage des Signals gibt den Winkel an, den der durch den Mittelpunkt des Zerstreuungskreises gehende Radius mit einer festen Bezugsrichtung einschließt, Aus der Amplitude und der Phasenlage des erzeugten Wechselsignals lassen sich daher direkt die Polarkoordinaten des Objekts in bezug auf die optische Achse ermitteln.Opening covers. Every change in the distance between the two centers results in a change the amplitude of the generated signal. The phase position of the signal indicates the angle that the The center of the circle of confusion includes the radius with a fixed reference direction from which The amplitude and the phase position of the alternating signal generated can therefore be directly used as the polar coordinates determine the object with respect to the optical axis.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß etwa in der Brennebene des Objektivs eine mit Schlitzen versehene umlaufende Scheibe so angeordnet ist, daß sie die ganze vom Objektiv kommende Strahlung periodisch unterbricht.An advantageous further development of the invention is that approximately in the focal plane of the lens a slotted circumferential disk is arranged so that it is the whole coming from the lens Periodically interrupts radiation.

Durch diese an sich bekannte Maßnahme der periodischen Unterbrechung der Strahlung wird ein höherfrequentes Signal erzeugt, das mit den langsameren Änderungen der Intensität der durchgelassenen Strahlung moduliert ist. Dadurch vereinfacht sich die Ausführung des elektronischen Gerätes, und der Störabstand wird verbessert.This per se known measure of periodic interruption of the radiation becomes a The higher frequency signal generated with the slower changes in the intensity of the transmitted Radiation is modulated. This simplifies the design of the electronic device, and the signal-to-noise ratio is improved.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Darin zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawings. Show in it

Fig. 1, 2 und 3 schematische Diagramme zur Darstellung des Grundprinzips des verwendeten optischen Systems,Fig. 1, 2 and 3 are schematic diagrams for Representation of the basic principle of the optical system used,

F i g. 4 eine sehr schematische Darstellung des optischen Teils der Einrichtung nach der Erfindung,F i g. 4 is a very schematic representation of the optical part of the device according to the invention,

Fig. 5 und 5a Diagramme zur Erläuterung der Einrichtung von F i g.' 4,FIGS. 5 and 5a are diagrams for explaining the arrangement of FIG. 4,

F i g. 6 eine Kurvenschar zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung von Fig. 4,F i g. 6 shows a family of curves to explain the mode of operation of the device from FIG. 4,

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer praktischen Ausführung der Einrichtung,F i g. 7 a schematic representation of a practical embodiment of the device,

F i g. 8 eine Darstellung eines Einzelteils der Einrichtung von Fig. 7,F i g. 8 shows an illustration of an individual part of the device from FIG. 7;

F i g. 9 und 10 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung von Fig. 7,F i g. 9 and 10 curves to explain the mode of operation of the device of FIG. 7,

Fig. 11 eine schematische Darstellung des Prinzips einer anderen Ausführung der Erfindung und11 shows a schematic representation of the principle another embodiment of the invention and

Fig. 12 einen Schnitt durch eine nach dem Prinzip von Fig. 11 aufgebaute Einrichtung.FIG. 12 shows a section through a device constructed according to the principle of FIG. 11.

In Fig. 1 ist ein Objektiv 1 mit der optischen Achse XX' und der senkrecht zur Zeichenebene stehenden Fokussierebene F dargestellt. Dieses Objektiv erzeugt von einer etwa punktförmigen Lichtquelle, welche in einer unter dem Winkel λ zur Achse XX' stehenden Richtung im Unendlichen liegt, einen Bildpunkt A in der Fokussierebene. Es ist offensichtlich, daß der Winkel x, der im folgenden als »Breitengrad« bezeichnet wird, nicht notwendigerweise in der Zeichenebene liegen muß. Die von der Lichtquelle ausgehenden und von dem Objektiv aufgefangenen Lichtstrahlen bilden einen Kegel mit dem Scheitel A, dessen Basis der Blende des Objektivs 1 entspricht. Wenn man einen undurchsichtigen Schirm Δ senkrecht zur optischen Achse in einem Abstand d von der Fokussierebene anordnet, so erscheint auf diesem Schirm ein Leuchtfleck T, genannt Zerstreuungskreis, dessen Mittelpunkt C (Fig. 3) sich in einem Abstand b von der optischen Achse befindet, der folgenden Wert hat:1 shows an objective 1 with the optical axis XX ' and the focusing plane F which is perpendicular to the plane of the drawing. This objective generates an image point A in the focussing plane from an approximately point-shaped light source which lies at infinity in a direction at an angle λ to the axis XX '. It is obvious that the angle x, which is referred to as "latitude" in the following, does not necessarily have to lie in the plane of the drawing. The light rays emanating from the light source and captured by the objective form a cone with the vertex A, the base of which corresponds to the aperture of the objective 1. If an opaque screen Δ is arranged perpendicular to the optical axis at a distance d from the focussing plane, a light spot T, called the circle of confusion, appears on this screen, the center point C (Fig. 3) of which is at a distance b from the optical axis, has the following value:

b=(f-d)\g«,
wobei / die Brennweite des Objektivs ist. b = (fd) \ g «,
where / is the focal length of the lens.

Der Durchmesser dieses Flecks beträgt —_f , wobei D der Durchmesser der Blende des Objektivs 1 ist.The diameter of this spot is - _f , where D is the diameter of the aperture of the objective 1.

Daraus ergibt sich, daß der Durchmesser des Flecks nicht von der durch den Winkel α festgelegten Richtung abhängt und daß der Abstand b seines Mittelpunktes von der Achse eine Funktion des Winkels <x ist. Dieser Abstand b wird im folgenden als »Breitenabstand« der Lichtquelle gegenüber dem Objektiv bezeichnet.It follows from this that the diameter of the spot does not depend on the direction defined by the angle α and that the distance b of its center point from the axis is a function of the angle <x . This distance b is referred to below as the “width distance” between the light source and the objective.

In F i g. 2 ist die Fokussierebene des Objektivs mit den Achsen IY und IZ dargestellt. In ihr erscheintIn Fig. 2 shows the focussing plane of the lens with the axes IY and IZ . In it appears

ίο das Lichtstrahlenbündel als Punkt A, welcher in einem Abstand α von der optischen Achse liegt, wobei a = /· tg «ist. /stellt den Schnittpunkt der Achse XX' mit der Fokussierebene dar. Die Gerade IA steht unter einem Winkel β zu einer Achse IZ, welche als Bezugsachse gewählt ist. Dieser Winkel β wird im folgenden als »Längengrad« der Lichtquelle gegenüber dem Objektiv bezeichnet.ίο the light beam as point A, which is at a distance α from the optical axis, where a = / · tg «. / represents the intersection of the axis XX ' with the focusing plane. The straight line IA is at an angle β to an axis IZ, which is selected as the reference axis. This angle β is referred to below as the “degree of longitude” of the light source with respect to the lens.

Die Winkelstellung der angezielten Lichtquelle gegenüber dem Objektiv, d. h. ihre Richtung relativThe angular position of the targeted light source with respect to the lens, i.e. H. their direction relative

ao zum Mittelpunkt der Blende des Objektivs ist vollständig bekannt, wenn man die Winkel α und β kennt. Es ist leicht einzusehen, daß der Mittelpunkt C des Leuchtflecks T (F i g. 3) zu der parallel zur Achse IZ liegenden Achse/'Z' ebenfalls den Polarwinkel β beas sitzt. Die der Achse IY entsprechende Achse ist in F i g. 3 mit Γ Y' bezeichnet.
Zusammenfassend läßt sich feststellen:
Der Abstand b des Punktes C von der Achse XX' ist proportional zu tg % bzw. bei nicht zu großem λ zum Winkel χ selbst, während der Polarwinkel gleich β ist. Ferner ist der Radius des Leuchtflecks unabhängig von den Winkeln % und ß. Er ändert sich aber bei sonst gleichbleibenden Verhältnissen mit dem Abstand der Ebene Δ von der Fokussierebene.ao to the center point of the aperture of the lens is completely known if the angles α and β are known . It is easy to see that the center point C of the light spot T (FIG. 3) to the axis / 'Z' lying parallel to the axis IZ also has the polar angle β beas. The axis corresponding to axis IY is shown in FIG. 3 labeled Γ Y '.
In summary it can be stated:
The distance b of the point C from the axis XX ' is proportional to tg % or, if λ is not too large, to the angle χ itself, while the polar angle is equal to β . Furthermore, the radius of the light spot is independent of the angles % and ß. However, with otherwise constant conditions, it changes with the distance between the plane Δ and the focussing plane.

In F i g. 4 ist das Prinzipschema des optischen Teils der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Darin bezeichnen die gleichen Bezugszeichen die gleichen Teile wie in den vorhergehenden Figuren.
Der Abstand der Ebene Δ von der Fokussierebene wird so gewählt, daß der einem Breitengrad λ₀ entsprechende Leuchtfleck die optische Achse des Objektivs 1 berührt, wobei 2 \₀ das gesamte vom Objektiv 1 erfaßte Gesichtsfeld ist. In der Ebene Δ ist eine in F i g. 5 gezeigte Scheibe 2 so angebracht, daß sie eine Drehung um die optische Achse ausführen kann. Diese Scheibe besteht aus einem undurchsichtigen Material und ist mit einer kreisrunden öffnung 3 versehen, deren Umfang durch den Mittelpunkt der Scheibe 2 geht. Der Durchmesser dieser öffnung ist gleich -. . Schließlich ist hinter derIn Fig. 4 shows the basic diagram of the optical part of the device according to the invention. The same reference numerals denote the same parts as in the previous figures.
The distance of the plane Δ from the focussing plane is chosen so that the _{light spot corresponding to a degree of latitude λ 0} touches the optical axis of the objective 1, where 2 \ _{0 is} the entire field of view captured by the objective 1. In the plane Δ there is one in FIG. 5 shown disk 2 attached so that it can perform a rotation about the optical axis. This disk consists of an opaque material and is provided with a circular opening 3, the circumference of which passes through the center of the disk 2. The diameter of this opening is equal to -. . Finally is behind the

Scheibe 2 in einer zur optischen Achse senkrechten Ebene eine photoelektrische Zelle 4 angeordnet, welche mit einer elektronischen Einrichtung 5 verbunden ist.Disc 2 arranged in a plane perpendicular to the optical axis a photoelectric cell 4, which is connected to an electronic device 5.

Es läßt sich leicht zeigen, daß der Abstand d der Ebene Δ von der Fokussierebene mit x₀ durch folgende Beziehung verknüpft ist:It can easily be shown that the distance d of the plane Δ from the focussing plane is related to x ₀ by the following relationship:

d =d =

2'f-tg2'f-tg

Unter Bezugnahme auf F i g. 5 sei zunächst angenommen, daß der Leuchtfleck T₀ von einer Lichtquelle mit dem Breitengrad *₀ ^und dem Längengrad β stammt. Dies bedeutet, daß der Fleck T₀, dessen Durchmesser gleich demjenigen der öffnung 3 ist, durch den Mittelpunkt /' der Scheibe 2 geht. Wenn sich diese Scheibe dreht, läßt sie je nach ihrer Winkel-Referring to FIG. 5 it is initially assumed that the light spot T ₀ originates from a light source with the latitude * ₀ ^and the longitude β. This means that the spot T ₀ , the diameter of which is the same as that of the opening 3, passes through the center point / ′ of the disk 2. When this disc rotates, depending on its angular

stellung eine mehr oder weniger große Lichtmenge passieren, wobei die durchgelassene Energie in jedem Augenblick proportional zu dem gemeinsamen, schraffiert dargestellten Teil E der Flächen der Öffnung 3 und des Flecks T₀ ist. Diese gemeinsame Fläche ist im vorliegenden Fall gleich der Fläche der öffnung 3, wenn der Mittelpunkt der Öffnung und der Mittelpunkt des Lichtflecks zusammenfallen, d. h. wenn in der Ebene Δ der Polarwinkel ω_χ des Mittelpunktes der öffnung gleich dem Längengrad β des Lichtflecks ist. Die gemeinsame Fläche ist Null, wenn der Polarwinkel den Wert cu₂ = β + π hat. Um O)₁ und a>₂ und damit den Längengrad β zu ermitteln, ist es also nur erforderlich, die durch die Scheibe hindurchgehende Lichtenergie zu messen und diejenigen Winkelstellungen der Scheibe festzustellen, an denen die von der Zelle 4 aufgenommene Lichtenergie ihr Maximum erreicht bzw. zu Null wird.position pass a more or less large amount of light, the transmitted energy at each instant is proportional to the common, hatched part E of the surfaces of the opening 3 and the spot T ₀ . In the present case, this common area is equal to the area of the opening 3 when the center of the opening and the center of the light spot coincide, ie when in the plane Δ the polar angle ω _{χ of} the center of the opening is equal to the longitude β of the light spot. The common area is zero if the polar angle has the value cu ₂ = β + π . In order to determine O) ₁ and a> ₂ and thus the degree of longitude β , it is only necessary to measure the light energy passing through the pane and to determine those angular positions of the pane at which the light energy absorbed by the cell 4 reaches its maximum or becomes zero.

Nun soll unter Bezugnahme auf Fig. 5a angenommen werden, daß die Lichtquelle einen Längengrad λ besitzt, der kleiner als <%₀ ist. Dann liegt der Umfang des Flecks T₁ im Innern der Scheibe 2. Es ist leicht zu erkennen, daß sich dann beim Drehen der Scheibe die schraffierte Fläche E von einem Minimum für (M₂ = β + π bis zu einem Maximum für W₁ = β ändert.It should now be assumed with reference to FIG. 5a that the light source has a longitude λ which is less than <% ₀ . Then the circumference of the spot T ₁ lies in the interior of the disk 2. It is easy to see that when the disk is rotated, the hatched area E changes from a minimum for (M ₂ = β + π to a maximum for W ₁ = β changes.

Für a — 0, d. h. wenn die Lichtquelle in der Richtung der optischen Achse liegt, ist die Fläche E natürlich konstant.For a - 0, d. H. when the light source lies in the direction of the optical axis, the area E is of course constant.

In F i g. 6 sind die Änderungen von E als Funktion von ω für den gleichen Wert β und für abnehmende Werte a„, W₁, «₂, .··,«» =0 darstellt.In Fig. 6 is the changes in E as a function of ω for the same value β and for decreasing values a ″, W ₁ , ″ ₂ ,. ··, ″ ″ = 0.

Diese Darstellung zeigt, daß das Verhältnis ^-This graph shows that the ratio ^ -

um so kleiner ist, je kleiner « ist. Dieses Verhältnis ist eine eindeutige Funktion des Winkels a. the smaller is, the smaller "is. This ratio is a unique function of the angle a.

Die photoelektrische Zelle empfängt eine Lichtenergie, die proportional dem Wert E ist. Ihr Ausgangsstrom wird dem Eingang der elektronischen Einrichtung5 (Fig. 4) zugeführt, welche das Ver-The photoelectric cell receives light energy proportional to the E value. Your output current is fed to the input of the electronic device5 (Fig. 4), which the

hältnisratio

und die Phase der Minima von E mißt.and measures the phase of the minima of E.

Damit sind die Werte <x und β vollständig bekannt.This means that the values <x and β are completely known.

In F i g. 7 ist schematisch eine beispielsweise Ausführung der Erfindung dargestellt. Hinter dem Objektiv 1 ist an der zuvor erläuterten Stelle die Scheibe 2 angebracht. Diese weist einen Flansch 10 auf, welcher mittels eines Kugellagers 11 in einem Sockel 12 gelagert ist. Die Scheibe wird von einem Motor 13 über ein Zahnrad 14 in Drehung versetzt. Auf der Achse 15 des Motors 13 ist eine Scheibe 16 angebracht, welche etwa in der Fokussierebene der Linse 1 liegt. Sie besteht aus einem undurchsichtigen Material, z. B. Metall, und ist von längs des Umfangs verteilten Schlitzen 17 durchbrochen (F i g. 8). Nahe hinter der Scheibe 16 liegt eine Kollektivlinse 8, hinter welcher die photoelektrische Zelle 4 angeordnet ist.In Fig. 7 is a schematic representation of an exemplary embodiment of the invention. Behind the lens 1, the disk 2 is attached at the point explained above. This has a flange 10, which is mounted in a base 12 by means of a ball bearing 11. The disc is powered by a motor 13 a gear 14 is set in rotation. On the axis 15 of the motor 13, a disk 16 is attached, which lies approximately in the focussing plane of lens 1. It consists of an opaque material, e.g. B. Metal, and is pierced by slots 17 distributed along the circumference (FIG. 8). Close behind The disk 16 has a collective lens 8 behind which the photoelectric cell 4 is arranged.

Die in der Fokussierebene der Linse 1 angeordnete Schlitzscheibe 16 läuft mit wesentlich größerer Geschwindigkeit um als die Scheibe 2 und bewirkt in bekannter Weise eine Modulation der zu der Zelle 4 gelangenden Lichtenergie. Wenn z. B. die Scheibe 16 mit 3600 Umdrehungen pro Minute (60 Hz) rotiert und fünfzig Schlitze aufweist, wird das Lichtbündel dreitausendmal in der Sekunde unterbrochen.The slotted disk 16 arranged in the focussing plane of the lens 1 runs at a much greater speed around as the disk 2 and causes a modulation of the cell 4 in a known manner arriving light energy. If z. B. the disk 16 rotates at 3600 revolutions per minute (60 Hz) and has fifty slits, the light beam is interrupted three thousand times a second.

In Fig. 9 ist die Lichtenergie an der Zelle4 in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt, wenn man annimmt, daß die Scheibe 2 fehlt und der Motor 13 eine gleichförmige Drehung ausführt. Diese Kurve ist eine Folge von Zacken, deren Minima alle gleich Null sind und den Stellen entsprechen, wo die Scheibe 16 das Bündel unterbricht, während die Maxima alle gleich E₁ sind, wobei E₁ die im Lichtbündel enthaltene Lichtenergie darstellt. Diese Maxima und Minima sind durch im wesentlichen gerade Linien verbunden, welche den Zwischenstellungen der Scheibe entsprechen, in denen ein mehr oder weniger großer Teil des Lichtbündels unterbrochen ist.FIG. 9 shows the light energy at the cell 4 as a function of time, assuming that the disk 2 is absent and the motor 13 rotates uniformly. This curve is a series of spikes, the minima of which are all equal to zero and correspond to the points where the disk 16 interrupts the beam, while the maxima are all equal to E ₁ , where E ₁ represents the light energy contained in the light beam. These maxima and minima are connected by essentially straight lines which correspond to the intermediate positions of the disk in which a more or less large part of the light beam is interrupted.

Die Wirkung der Scheibe 16 sei nun im Zusammenhang mit der Wirkung der Scheibe 2 betrachtet. Die Drehzahl der Scheibe 2 liegt in der Größenordnung von 25 Umdrehungen pro Sekunde. Die durch die Öffnung 3 hervorgerufene Modulation der Lichtenergie überlagert sich der von der Schlitzscheibe hervorgerufenen Modulation, deren Frequenz sehr viel höher liegt. Man erhält auf diese Weise ein elektrisches Signal mit verhältnismäßig hoher Frequenz (3 kHz), welches infolge der Schlitzmodulation reich an Oberwellen ist und mit einer sehr viel niedrigeren Frequenz moduliert ist. Ein solches Signal ist sehr viel leichter zu verstärken als ein nicht moduliertes Signal.The effect of the disk 16 is now considered in connection with the effect of the disk 2. the The speed of the disk 2 is of the order of 25 revolutions per second. The through the The modulation of the light energy caused by opening 3 is superimposed on that of the slotted disc induced modulation, the frequency of which is much higher. In this way you get an electric one Signal with a relatively high frequency (3 kHz), which is rich due to the slot modulation is at harmonics and is modulated at a much lower frequency. Such a signal is very much easier to amplify than an unmodulated signal.

In Fig. 10 ist das so erhaltene Signal dargestellt, wobei die Veränderliche durch den Polarwinkel ω des Mittelpunktes der Öffnung 3 dargestellt ist. Dabei ist stets angenommen, daß der Motor 13 eine gleichförmige Drehung vollführt.The signal thus obtained is shown in FIG. 10, the variable being shown by the polar angle ω of the center of the opening 3. It is always assumed that the motor 13 performs a uniform rotation.

In Fig. 11 ist eine andere Anordnung des optischen Systems der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.In Fig. 11 is another arrangement of the optical System of the device according to the invention shown schematically.

Bei dieser Anordnung liegen die Scheibe 16 und die Linse 8 immer noch in bzw. in der Nähe der Fokussierebene, dagegen ist die Scheibe 2 hinter der Linse 8 angeordnet. Die Zelle 4 liegt in der Ebene, in welcher die Linse 8 das Bild des Objektivs 1 erzeugt. Dies hat zur Folge, daß stets alle bilderzeugenden Lichtstrahlen zu der photoelektrische Zelle gelangen, wenn sie nicht gerade von der Scheibe 2 unterbrochen werden. Eine so angeordnete Zelle ergibt einen verbesserten Störabstand.In this arrangement, the disk 16 and the lens 8 are still in or near the focal plane, on the other hand, the disk 2 is arranged behind the lens 8. The cell 4 lies in the plane in which the lens 8 generates the image of the lens 1. This has the consequence that all image-generating light rays get to the photoelectric cell if it is not interrupted by the disk 2 will. A cell arranged in this way gives an improved signal-to-noise ratio.

Fig. 12 zeigt eine beispielsweise praktische Ausführung einer solchen Anordnung. Das Objektiv 1 ist ein in der Kleinbildphotographie übliches Standardobjektiv mit der Brennweite von 50 mm und der Lichtstärke 1,9. Der Motor 13 treibt die beiden Scheiben 2 und 16 über das Zahnrad 21 an, welches in einen mit der Scheibe 2 verbundenen Zahnkranz 22 eingreift, der seinerseits über das Zahnrad 23 die Scheibe 16 antreibt.Fig. 12 shows an example of a practical embodiment such an arrangement. The lens 1 is a standard lens customary in 35mm photography with a focal length of 50 mm and a speed of 1.9. The motor 13 drives the two disks 2 and 16 via the gear wheel 21, which engages in a ring gear 22 connected to the disk 2, which in turn drives the disk 16 via the gear 23.

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the lateral and elevation angles of a very great distance and thus point-like appearing object in relation to three with one optical System linked reference axes, one of which is the optical axis of this system, with a focusing optical system, one behind this lens in a perpendicular to the optical axis evenly circumferential screen arranged outside the focal plane an opening, the edge of which runs through the axis, and with one the radiation passing through receiving photosensitive organ and an electronic device that is out of phase and the Amplitude of the radiation modulation determines the side and elevation angles of the object, so that

characterized in that the screen opening is a circle with the diameter - γ -, where D is the diameter of the entrance pupil of the objective, d is the distance of the screen from the focal plane of the objective and / is the focal length of the objective.

2. Device according to claim 1, characterized in that approximately in the focal plane of the Lens a circumferential one provided with slits

Disc is arranged so that it periodically interrupts all radiation coming from the lens.

3. Device according to claim 3, characterized in that in the vicinity of the focal plane of the Objective a collective lens is arranged.

Considered publications:
French patents nos. 987 245, 1 087 838.

There are also 2 sheets of drawings