DE1222277B

DE1222277B - Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strahlungs-Ortungsgeraetes

Info

Publication number: DE1222277B
Application number: DEA44560A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Peter Aemmer
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1963-03-04
Filing date: 1963-11-15
Publication date: 1966-08-04
Also published as: NL300813A; US3307039A; GB1011904A; ES297124A1; CH399756A; FR1379486A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIc

Deutsche Kl.: 42 c-39/15

1222277
A44560IXb/42c
15. November 1963
4. August 1966

Es ist bekannt, bewegte Objekte, z. B. Flugkörper, die auf Grund der von ihnen ausgehenden optischen oder quasioptischen, ζ. Β. infraroten, Strahlung feststellbar sind, unter Verwendung eines Strahlungs-Ortungsgerätes auf ihrer Bahn automatisch zu verfolgen oder in eine bestimmte Bahn fernzulenken. Zu diesem Zweck muß das Ortungsgerät zur laufenden Ermittlung der Einfallsrichtung der vom Objekt ausgehenden 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 Ortungsgerätes fallende Strahl erfährt durch das bewegte Scheibenmuster eine Modulation, die als Träger der Information über die Lage des Bildpunktes im Bildfeld dient.

In Fig. 1 ist die Grundkonzeption eines derartigen Strahlungs-Ortungsgerätes schematisch dargestellt. 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 Abtastscheibe 2 mit außerhalb der optischen Achse 3 liegenden Drehachse 4, einer Sammeloptik 5 und einer strahlungsempfindlichen Detektorzelle 6. Die Detektorzelle 6 liefert elektrische Impulse, die den Impulsen der durch die Abtastscheibe 2 periodisch unterbrochenen Strahlung entsprechen, an eine elektronische Einrichtung 7, in der aus dem empfangenen impulsmodulierten Signal die Lageinformation gewonnen wird, die am Ausgang der elektronischen Einrichtung? beispielsweise in Form von den Koordinaten des Bildpunktes in einem auf die Bildmitte bezogenen kartesischen Koordinatensystem proportionalen Spannungen U_x und U_y anfällt.

Die Abtastscheibe kann beispielsweise das aus F i g. 2 ersichtliche Abtastmuster aufweisen. Die Abtastfigur ist auf einer kreisringförmigen Spur in Form eines in der Bewegungsrichtung der Spur periodischen, polaren Spaltmusters angeordnet, das sich in aufeinanderfolgenden sektorförmigen Abschnitten 8 wiederholt. In F i g. 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 verschiedener Winkelteilung des Spaltmusters eingeteilt. Das Verhältnis der Winkelteilun-Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der
Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines
Strahlungs-Ortungsgerätes

Anmelder:

Albiswerk Zürich A. G., Zürich (Schweiz)

Vertreter:

Dr. M. Eule, Dr. W. Berg und Dipl.-Ing. O. Stapf, Patentanwälte, München 2, Hilblestr. 20

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Peter Aemmer, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 4. März 1963 (2707)

gen der Spaltmuster zweier Felder eines Sektors beträgt beispielsweise 1:1,5. Der Kreis 12 deutet die Begrenzung des Bildfeldes an.

as In F i g. 3 ist ein Sektor der Abtastfigur mit teilweise angedeutetem Spaltmuster dargestellt, wobei der Einfachheit halber der Scheibenradius unendlich groß angenommen wurde. Die von einem punktförmigen Strahler ausgehende Strahlung, die im BiIdfeld 12 den Bildpunkt P erzeugt, wird vom Spaltmuster der Abtastfigur, die sich in F i g. 3 beispielsweise nach links bewegt, in Strahlungsimpulse zerhackt, deren Folgefrequenz von der Winkelteilung und der Winkelgeschwindigkeit des Spaltmusters abhängt. Die Winkelteilung ändert sich an der Grenzlinie 9 sprunghaft von derjenigen des zuerst durchlaufenden Feldes 10 auf diejenige des Feldes 11. Dementsprechend wechselt die Impulsfolgefrequenz im Moment, da die Grenzlinie 9 den Bildpunkt P passiert. Die Abtastung beginnt mit der linken Kante des Abschnittes und beansprucht das Feld 10 über die Strecke al und das Feld 11 über die Strecke α 2. Die resultierenden Impulszüge abwechselnder Frequenz sind aus dem Diagramm in F i g. 4 (oben) ersichtlich. Der Strecke al entspricht die Dauer ti des Impulszuges 13 der einen Frequenz, und der Strecke α 2 entspricht die Dauer 12 des Impulszuges 14 der anderen Frequenz. Mit τ ist die Periodendauer des Frequenzwechsels bezeichnet. Die Koordinate y_v des Bildpunktes P in bezug auf das Koordinatensystem x, y, dessen Nullpunkt im Mittelpunkt des Bildfeldes liegt, ist proportional der Strecken-

609 608/82

1 221 277

differenza2 — al, was sich leicht geometrisch erklären läßt. Folglich ist das Zeitverhältnis tl/t2 ein Maß für die Koordinate y_p. Die Koordinate x_p des Bildpunktes P ist proportional der Winkeldifferenz Δ φ, um die der Frequenzumschlag vom Impulszug 14 auf den Impulszug 13 gegenüber einem Referenz-Impulszug 15 (Fig. 4, unten), der durch Abtastung einer ortsfesten Strahlungsquelle mit einer Referenzspur 17 (F i g. 2) erzeugt wird und dessen Periodendauer ebenfalls τ beträgt, phasenverschoben ist.

Für die Auswertung der auf die beschriebene Weise erhaltenen Impulszüge ist nur der jeweilige Zeitpunkt ernes 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 F i g. 2 der Übergang von der einen zur anderen Winkelteilung des Spaltmusters örtlich eindeutig bestimmt, was demzufolge auch finden betreffenden Zeitpunkt des Frequenzumschlages des Impulssignals zutrifft. Hingegen entstehen an der Grenzlinie 9 Übergänge im Spaltmuster, die im Impulssignal kein zeitlich übereinstimmendes Kennzeichen für den Frequenzumschlag hervorrufen. Die Ursache dieser Erscheinung ist aus den Fig. 5 und 6 ohne weiteres ersichtlich. F i g. 5 zeigt einen Ausschnitt der Ubergangszone in größerem Maßstab und F i g. 6 die Impulsdiagramme für drei verschiedene Ordinatenlagen des Bildpunktes. Einzig das oberste der drei Impulsdiagramme läßt einen eindeutigen Frequenzübergang erkennen, wogegen die beiden anderen zeigen, daß an der Übergangsstelle Störungen auftreten, die zudem je nach Ordinatenlage verschiedener Art sind. Diese Störungen äußern sich im Ausgangssignal U_y durch einen treppenförmigen statt gleichförmigen Verlauf in Abhängigkeit von der Koordinate y„. Diesem Mangel will die Erfindung abhelfen.

In Fig. 7 ist ein Teil der Abtastfinger mit den Abschnitten 16 eines erfindungsgemäßen Abtastorgans dargestellt, bei dem diesem Mangel dadurch abgeholfen ist, daß die Grenzlinie 9 zwischen den Feldern 10 und 11 jedes zweiten Abschnittes um ein gleichbleibendes, vom Verhältnis der Teilungen abhängiges Maß längs der Spur versetzt ist. Jeder Abschnitt 16 erzeugt zwar nach wie vor ein Ausgangssignal mit treppenförmigem Verlauf; durch die Versetzung der Grenzlinie 9 läßt sich jedoch erreichen, daß sich die Abweichungen des Signalverlaufs von der Linearität zweier benachbarter Abschnitte gegenseitig weitgehend kompensieren. Die Kompensation kommt dadurch zustande, daß die Abweichungen von Abschnitt zu Abschnitt ihre Richtung wechseln und durch zeitliche Mittelwertbildung praktisch zum Verschwinden gebracht werden.

Bei einem Verhältnis der Winkelteilungen der Spaltmuster in den Feldern jedes Abschnittes von beispielsweise 2:3 gemäß F i g. 7 beträgt das günstigste Maß der Versetzung eine Winkelteilung des gröberen Spaltmusters.

Die Maßnahme nach der Erfindung kann mit . gleichem Erfolg auch bei einem geradlinig bewegten Abtastorgan, z. B. in Form eines endlosen Filmstreifens, angewendet werden.

Claims

Patentanspruch:

Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strahlungs-Ortungsgerätes, mit auf einer Spur angeordneter Abtastfigur in Form eines längs der Spur periodischen Spaltmusters, das sich in aufeinanderfolgenden Abschnitten 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 die Grenzlinie jedes zweiten Abschnittes um ein gleichbleibendes, vom Verhältnis der Teilungen abhängiges Maß längs der Spur versetzt ist, so daß sich die an der Grenzlinie vorhandenen Abweichungen in der Teilung des Spaltmusters im Mittel wenigstens annähernd ausgleichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen