DE1187024B

DE1187024B - Suchgeraet fuer Objekte, die eine elektromagnetische Strahlung aussenden

Info

Publication number: DE1187024B
Application number: DEB61738A
Authority: DE
Inventors: Monty Monroe Merlen
Original assignee: Barnes Engineering Co
Current assignee: Barnes Engineering Co
Priority date: 1960-03-21
Filing date: 1961-03-17
Publication date: 1965-02-11
Also published as: FR1284311A; CH405734A; GB923871A; US3007053A; BE601577A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIc

Deutsche Kl.: 42 c - 39/15

Nummer: 1187 024

Aktenzeichen: B 61738IX b/42 c

Anmeldetag: 17. März 1961

Auslegetag: 11. Februar 1965

. Die Erfindung betrifft ein Suchgerät für Objekte, die eine elektromagnetische Strahlung aussenden und sich vor einem ebenfalls strahlenden Hintergrund bewegen. Ein bekanntes Gerät dieser Art ist versehen mit einer Optik, die zunächst das Beobachtungsfeld etwa in der Ebene einer rotierenden Zerhackerscheibe albbildet und sodann die von der Zerhackerscheibe durchgelassene, von einer Gesichtsfeldblende ausgeblendete Strahlung auf einen Detektor projiziert, wobei die Zerhackerscheibe im Blickfeld eine kreisringförmige Anordnung von unmittelbar aneinanderliegemden Feldern trägt, die in radialer Richtung abwechselnd divergieren und konvergieren und deren in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Grenzlinien die zeitliche Impulslänge der vom Blickpunkt des Objekts auf den Detektor fallenden Strahlung bestimmen; ferner ist es versehen mit einem Bezugsgenerator zur Erzeugung von Bezugsimpulsen, die mit den erstgenannten Bildimpulsen synchron sind; schließlich ist es versehen mit elektronischen Einrichtungen zur Erzeugung eines der radialen Ablage des Objekts proportionalen Signals entsprechend der Länge des Bildimpulses und zur Erzeugung eines der Winkelablage des Objekts proportionalen Signals entsprechend der Phasendifferenz zwischen Bildimpulsen und Bezugsimpulsen. Bei diesem bekannten Gerät sind die divergierenden Felder der Zerhackerscheibe in ihrer ganzen Fläche gleichmäßig strahlungsdurchlässig und die konvergierenden Felder strahlurtgsundurchlässig.

Die Gesichtsfeldblende wird durch die kreisrunde Fassung der Linse gebildet. Wenn der strahlende Himmel durch diese Linse auf den Detektor abgebildet wird, entsteht bei dem bekannten Gegenstand durch die mit konstanter Geschwindigkeit rotierende Sektorenscheibe ein Bild des Hintergrundes auf dem Detektor, dessen Helligkeit ständig wechselt, d. h., der Hintergrund trägt entsprechend seiner eigenen Leuchtdichte zu dem Wechselstromsignal am Detektorausgang bei. Damit macht die schwankende Helligkeit des Hintergrundes eine Auswertung der von dem Ziel ausgehenden Strahlung in elektronischen Schaltkreisen schwierig, wenn nicht unmöglich. In den meisten praktischen Fällen ist die Hintergrundstrahlung so stark, daß eine Unterscheidung der von dem Zielbild ausgehenden Strahlung, die viele Größenordnungen geringer sein kann, gar nicht möglich ist (USA.-Patentschrift Nr. 2 906 883).

Es ist weiter eine Vorrichtung zur selektiven Meldung von Lichtquellen bekannt, bei der einer lichtempfindlichen Einrichtung ein Gitter vorgeschal-Suchgerät für Objekte, die eine
elektromagnetische Strahlung aussenden

Anmelder:

Barnes Engineering Company,

Stamford, Conn. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Chem. Dr. I. Maas, Patentanwalt,

München 23, Ungererstr. 25

Als Erfinder benannt:

Monty Monroe Merlen, Stamford, Conn.

(V. St. A.) .

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 21. März 1960 (16 290)

tet ist, das aus abwechselnd nichtdurchscheinenden und durchscheinenden Streifen besteht und das in der Gitterebene im wesentlichen senkrecht zu der Richtung der Streifen hin- und herbewegt wird, so daß am Ausgang der lichtempfindlichen Einrichtung Impulse auftreten, wenn eine zu meldende Lichtquelle sich im Gesichtsfeld dieser Einrichtung befindet (deutsche Patentschrift 1 035 537). Mit dieser bekannten Vorrichtung wird zwar die Hintergrundstrahrang in bestimmtem Umfang eliminiert, es ist jedoch nicht möglich, damit die Koordinaten eines Zieles, das mit dem Gerät verfolgt werden soll, zu bestimmen.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zur Kompensierung des Hintergrundes sowie zur Feststellung der Koordinaten des Zielbildes eine Rasterscheibe mit zwei Ringen unterschiedlicher Streifenrasterung zu verwenden, die mit einer GesichtsfeMblende zu-, sammenarbeiten, deren Form der Streifung angepaßt ist.

Die Erfindung bezweckt, die Zerhackerscheibe des erstgenannten bekannten Gerätes so auszubilden, daß auch bei diesem Gerät eine Eliminierung der Hintergrundstrahlung erzielt wird.

Gemäß der Erfindung weisen die auf einem Kreisring angeordneten Felder eine Streifung aus radialen,

jeweils gleich breiten, abwechselnd strahlungsdurchlässigen und strahlungsundurchlässigen Streifen auf, wobei die Streifenbreite in den divergierenden FeI-

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dem von der Streifenbreite in den konvergierenden geordnet. Diese dienen dazu, ein Bezugssignal mittels Feldern ganzzahlig verschieden ist, jedoch in einer üblicher Einrichtungen (nicht dargestellt) bei 15 Feldart durchwegs gleich ist, und wobei die Gesichts- (F i g. 3) zu erzeugen. Der Mittelpunkt der Gesichtsfeklbtende zwei kreisbogenförmige und zwei radiale feldblende liegt auf dem Kreis, der durch den Mittel-Begrenzungskanten aufweist und mindestens einen 5 punkt der Dreiecke führt. Wenn ein Ziel in horizonaus zwei verschiedenen Feldern bestehenden Muste- taler Richtung zentriert, jedoch in vertikaler Richtung rungszyklus überdeckt. gegenüber dem Mittelpunkt der Blende nach oben

Damit wird erreicht, daß in jeder Stellung der verschoben ist, wird eine Folge von Impulsen peri-Strichplatte relativ zur Blende die von dem Hinter- odisch wechselnder Frequenz erzeugt, wobei die grund herrührende, auf den Detektor auffallende io Impulse höherer Frequenz über eine längere Zeit-Strahlungsenergie gleich ist. Der Hintergrund trägt dauer erzeugt werden als die Impulse niederer also nicht zu einem Wechselstromsignal an dem Frequenz. Wenn das Bild des Zieles vertikal nach Detektorausgang bei. Erst das Vorhandensein eines unten verschoben ist, kehrt sich dieser Vorgang um. Gegenstandes in dem Gesichtsfeld des Detektors Wenn das Bild des Zieles sowohl in vertikaler bewirkt, wenn das Zielbild klein gegenüber dem Bild 15 Richtung als auch in horizontaler Richtung aus dem des Hintergrundes ist, einen Wechselstrom am Aus- Mittelpunkt der Blende verschoben ist, dann besitzen gang des Detektors, dessen Frequenz von der Winkel- die vorgenannten Impulsfolgen auch noch eine vergeschwindigkeit der Strichplatte und der Breite der schiedene Phase relativ zu der Bezugsphase, die von Streifen der Musterung abhängig ist. der Peripherie der Zerhackerscheibe erzeugt wird.

An Hand der Figuren wird die Erfindung beispiels- 20 Die Anzahl der Streifen in jedem Dreieck ist an

weise näher beschrieben. sich beliebig, doch muß die Streifenzahl in einem

F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch die optii- Dreieck 12 ein ganzzahliges Vielfaches der Streifen-

schen Einrichtungen und die Detektoren; zahl in einem Dreieck 11 sein. Entsprechendes gilt

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Strichscheibe; für die Breite der Streifen. Die Streifen können

F i g. 3 zeigt ein Blockschaltschema der elektroni- 25 gerade oder gekrümmt sein, solange sie nur symme-

schen Kreise. trisch zu einer Linie von der Spitze jedes Dreiecks

F i g. 1 zeigt ein übliches Cassegrain-Teleskop, das zu dem Mittelpunkt seiner Basis angeordnet sind,
als Sammelvorrichtung für die Strahlen verwendet Fig. 3 zeigt schematisch die elektronische Schalwird. Wie gewöhnlich, besitzt das Teleskop einen tung. Die Zerhackerscheibe ist als gestrichelte Linie ersten Spiegel 1 und einen zweiten Spiegel 2, wobei 30 dargestellt. Ein Aufnehmer 15 für das Bezugssignal der letztere das gesammelte Licht auf die Ebene wird durch die Strahlung, die durch die Bezugseiner Zerhackerscheibe 3 abbildet. Hinter der Zer- elemente 13 und 14 an der Peripherie der Zerhackerhackerscheibe ist eine Gesichtsfeldblende 4 angeord- scheibe durchfällt, betätigt.

net, und die Strahlen werden durch eine Feldlinse 5, Die elektronische Schaltung ist für einen Detektor einen dichroitischen Spiegel 6 und Linsen 7 und 8 auf 35 allein dargestellt, jedoch kann sie einfach für den die Detektoren 9 und 10 abgebildet. Zwei unabhän- anderen Detektor verdoppelt oder von Detektor zu gige Detektoren sind dargestellt, jedoch nicht, weil Detektor umgeschaltet werden. Das Detektorausdas Gerät zwei Detektoren erfordert, sondern um zu gangssignal enthält periodisch wechselnd zwei Frezeigen, wie die gleichzeitige Verwendung von ver- quenzen, wobei die Gesamtbreiten der jeweils durch schiedenen Detektoren für verschiedene Wellen- 40 unterschiedliche Frequenz gekennzeichneten Impulslängen mögHch ist. Die Linsen müssen für die be- züge für ein in vertikaler Richtung zentriertes Bild stimmten Wellenlängen durchlässig sein. Die Linse 5 gleich und für ein in vertikaler Richtung nicht zenkann aus synthetischem Saphir und die Linsen 7 triertes Bild des Ziels ungleich sind. Ein Verstärker und 8 können aus Arsentrisulfid oder Quarz her- 16 verstärkt beide Frequenzen, die dann durch zwei gestellt sein. Die zwei Detektoren 9 und 10 sind als 45 Frequenzfilter 17 und 18 geleitet werden, von denen Photoleiter, z. B. ein Bleisulfid- und ein Bleitellurid- das erste die hohen Frequenzen und das zweite die detektor, dargestellt, der unterkühlt werden kann, niederen Frequenzen durchläßt. Die Impulse mit wenn eine zusätzliche Empfindlichkeit erforderlich diesen Frequenzen werden dann mittels Begrenzungsist. Die besondere Eigenschaft der Detektoren bildet verstärkern 19 und 20 verstärkt und deren Amplitude keinen Teil der vorliegenden Erfindung, und wenn 50 begrenzt. Die Wellenform ist an den Seiten der vererforderMch, können Detektoren für längere Infrarot- schiedenen Schaltkreise dargestellt,
weiten, z. B. Wärmewiderstandebolometer (Thermi- Nach dem Begrenzen liegen die Impulse mit den stor-Bolometer), verwendet werden. In diesem Fall zwei Frequenzen in Form von Rechteckwellen konmüssen die Linsen aus hierfür geeignetem Material stanter Amplitude vor, jedoch sind die Breiten der hergestellt sein, z. B. aus Germanium. 55 Impulszüge mit hoher und niederer Frequenz nicht

Fi g. 2 zeigt die Zerhackerscheibe mit der öffnung dieselben. In F i g. 3 ist eine Situation dargestellt, bei

der Gesichtsfeldblende 4. der der niederfrequente Zug breiter als der hochfre-

Die Zerhackerscheibe wird aus Dreiecken von quente Zug ist, was einem näher zum Mittelpunkt Streifen mit verschiedener Breite und verschiedenem der Zerhackerscheibe verschobenen Zielbild entspre-Abstand voneinander gebildet. Eine Reihe von Drei- 60 chen würde. Die begrenzten Wellen werden dann ecken 11 ist mit ihrer Basis gegen das Zentrum verstärkt und gleichgerichtet, wozu die Verstärker, der Zerfrackerscheibe gerichtet. Die Dreiecke 11 Phasenteiler und Gleichrichter 21, 22, 23, 24, 25 haben die breitere Streifung. Dreiecke 12 mit einer bzw. 26 dienen. Sie werden dann vereinigt, mittels engeren, halb so breiten Streifung sind mit ihren des Verstärkers 27 verstärkt und mittels des Demo-Spitzen gegen das Zentrum der Zerhackerscheibe 65 dulators28 demoduliert. Hierdurch wird ein Abgerichtet. Außerdem, sind auf der äußeren Peripherie weichsignal entsprechend den relativen Impulsbreiten eine Reihe von undurchlässigen Teilen 13 und durch- der zwei in dem Verstärker 29 verstärkten Impulse lässigen Teilen 14 in gleichmäßigem Abstand an- erzeugt und ein vertikales Abweichsignal' gebildet.

Ein Teil des Ausgangs aus dem Verstärker 27 wird in einen Phasendetektor 30 geleitet, der als Demodulator arbeitet. Dieser Detektor empfängt Signale, die von dem Verstärker 31 verstärkt werden. Ein Ausgangssignal wird erhalten, das der Phasendifferenz proportional ist und nach Verstärkung in dem Verstärker 32 ein horizontales Abweichsignal bildet.

Es ist leicht zu ersehen, daß sich, wenn die Gesichtsfeldblende um 90° gegenüber der Zerhackerscheibe verdreht wird, die Abweichsignale ändern und die Breite des Impulszuges dann ein horizontales Abweichsignal und die Impulsstellung oder Impulsphase ein vertikales Abweichsignal bildet. Hinsichtlich dieser Orientierung ist es völlig gleichgültig, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.

Die Öffnung in der Blende ist mit Sägezahnkanten versehen, an denen sich das Muster der Strichplatte vorbeibewegt. Die Abschnitte erstrecken sich über eine ganze Anzahl von Streifen und bewirken dadurch eine weitere Verbesserung der Eliminierung der Hintergrundstrahlung. Diese Ausbildung ist nicht ein Teil der vorliegenden Erfindung und ist nur dargestellt, um die im Hinblick auf die erfindungsgemäße Streifung günstigste Blendenform zu zeigen.

Claims

25 Patentanspruch:

Suchgeräte für Objekte, die eine elektromagnetische Strahlung aussenden und sich vor einem ebenfalls strahlenden Hintergrund bewegen, versehen mit einer Optik, die zunächst das Beobachtungsfeld etwa in der Ebene einer rotierenden Zerhackerscheibe abbildet und sodann die von der Zerhackerscheibe durchgelassene, von einer Gesichtsfeldblende ausge- blendete Strahlung auf einen Detektor projiziert, wobei die Zerhackerscheibe im Bildfeld eine kreisringförmige Anordnung von unmittelbar aneinanderliegenden Feldern trägt, die in radialer Richtung abwechselnd divergieren und konvergieren und deren in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Grenzlinien die zeitliche Impulslänge der vom Bildpunkt des Objekts auf den Detektor fallenden Strahlung bestimmen; ferner versehen mit einem Bezugsgenerator zur Erzeugung von Bezugsimpulsen, die mit den erstgenannten Bildimpulsen synchron sind; schließlich versehen mit elektronischen Einrichtungen zur Erzeugung eines der radialen Ablage des Objekts proportionalen Signals entsprechend der Länge der Bildimpulse und zur Erzeugung eines der Winkelablage des Objekts proportionalen Signals entsprechend der Phasendifferenz zwischen Bildimpulsen und Bezugsimpulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einem Kreisring angeordneten Felder eine Streifung aus radialen, jeweils gleich breiten, abwechselnd strahlungsdurchlässigen und strahlungsundurchlässigen Streifen aufweisen, wobei die Streifenbreite in den divergierenden Feldern (12) von der Streifenbreite in den konvergierenden Feldern (11) ganzzahlig verschieden ist, jedoch in einer Feldart durchweg gleich ist, und daß die Gesichtsfeldblende (4) zwei kreisbogenförmige und zwei radiale Begrenzungskanten aufweist und mindestens einen aus zwei verschiedenen Feldern bestehenden Musterungszyklus überdeckt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1035 537;
französische Patentschrift Nr. 1193 601;
USA.-Patentschrift Nr. 2906 883.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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ι Bundesdruckerei Berlin