DE1296807B

DE1296807B - Device for measuring the direction of a radiation source

Info

Publication number: DE1296807B
Application number: DE1965B0082383
Authority: DE
Inventors: Friesecke; Dipl-Ing Klaus
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1965-06-12
Filing date: 1965-06-12
Publication date: 1969-06-04
Also published as: GB1134119A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes- blende 5 abgedeckt ist. In der Darstellung verläuft sung der Richtung einer Strahlungsquelle gegenüber die optische Achse 6 der Einrichtung parallel zum einer Bezugsrichtung, die durch die Achse einer Pro- einfallenden Licht 7, d. h., die Einrichtung ist genau jektionsoptik definiert ist, welche mittels Linsen ein auf die Sonne ausgerichtet. Mit Hilfe eines Schwin-BiId der Strahlungsquelle auf einem fotoelektrischen 5 gungserzeugers 8, mit dem die bewegliche Linse 3 Wandler erzeugt, vor dem eine Blende mit einer in verbunden ist, führt diese Linse quer zur optischen der optischen Achse liegenden Öffnung angeordnet Achse 6 und der Schlitzblende 5 in Richtung der ist, wobei ein mit einem Schwingungserzeuger ver- Pfeile/-/' Schwingungen von der Amplitude^ und bundenes Element der Projektionsoptik den Licht- der Periode T aus, wie das Diagramm in F i g. 2 zeigt, strahl quer zur optischen Achse ablenkt. io in dem auf der Ordinatenachse die Amplitude A undThe invention relates to a device for measuring orifice 5 is covered. In the illustration, the direction of a radiation source opposite the optical axis 6 of the device runs parallel to a reference direction which is defined by the axis of a pro-incident light 7, ie the device is precisely jection optics, which are aligned with the sun by means of lenses . With the help of a Schwin image of the radiation source on a photoelectric 5 generation generator 8, with which the movable lens 3 generates transducers, in front of which a diaphragm is connected to an in, this lens leads arranged transversely to the optical opening of the optical axis 6 and the Slit diaphragm 5 in the direction of FIG. 1, wherein an element of the projection optics connected to a vibration generator arrows / - / 'vibrations of the amplitude ^ and linked element of the light of the period T , as the diagram in FIG. 2 shows the beam deflects transversely to the optical axis. io in which on the ordinate axis the amplitude A and

Mit einer solchen Vorrichtung wird eine Folge von auf der Abszissenachse die Zeit t aufgetragen ist. Das elektrischen Rechteckimpulsen gewonnen, wobei be- . Sonnenbild überstreicht dabei die Schlitzblende 5, nachbarte Impulse unterschiedliche Abstände ent- wodurch im fotoelektrischen Wandler 4 Spannungssprechend der Ablage der Strahlungsquelle von der impulse entstehen, deren zeitlicher Abstand für die Bezugsrichtung haben. 15 positive und die negative Halbwelle der Schwingun-With such a device, a sequence of time t is plotted on the abscissa axis. The electrical square pulses won, being. The image of the sun sweeps over the slit diaphragm 5, adjacent pulses at different distances, whereby the voltage in the photoelectric converter 4 is generated according to the position of the radiation source from which pulses are generated, the time interval between which is for the reference direction. 15 positive and the negative half-wave of the oscillation

Bei einem bekannten Gerät dieser Art ist das gen gleich groß ist, wie die untere Hälfte des Diaschwingende Element der Projektionsoptik ein ebener gramms in der F i g. 2 zeigt.In a known device of this type, the gene is the same size as the lower half of the slide swing end Element of the projection optics is a planar gram in FIG. 2 shows.

Spiegel. Die Anordnung eines Spiegels hat zur Folge, Schließt nun die optische Achse 6 mit der Rich-Mirrors. The arrangement of a mirror has the consequence that the optical axis 6 now closes with the direction

daß ein abgeknickter Strahlengang entsteht, was zu tung des einfallenden Lichtes 7 einen Winkel ein, so einer Vergrößerung der äußeren Abmessungen des ao verschiebt sich der Umkehrpunkt der Bildbewegun-Gerätes führt. Im übrigen leistet der Spiegel für die gen quer zur optischen Achse nach rechts oder links, optische Abbildung keinen Beitrag. Dieser Zustand ist durch das Diagramm in F i g. 3that a kinked beam path arises, which leads to the direction of the incident light 7 at an angle, so an increase in the outer dimensions of the ao shifts the reversal point of the image movement device leads. In addition, the mirror does for the gene transverse to the optical axis to the right or left, optical imaging no contribution. This state is indicated by the diagram in FIG. 3

Erfindungsgemäß wird ein Gerät der eingangs ge- veranschaulicht. Die Differenz der zeitlichen Abnannten Art so ausgebildet, daß das den Lichtstrahl stände α und b der im fotoelektrischen Wandler 4 ablenkende Element eine der zur Projektionsoptik 25 entstehenden Spannungsimpulse ist dabei proportiogehörenden Linsen ist, die in translatorische Schwin- nal dem Ablagewinkel, d. h. dem Winkel, den die gungen versetzt wird. optische Achse 6 mit dem einfallenden Licht 7 ein-According to the invention, a device is illustrated at the outset. The difference in the time-related type is designed so that the light beam positions α and b of the element deflecting in the photoelectric converter 4 is one of the voltage pulses produced for the projection optics 25 is proportionally associated lenses, which in translatory oscillation nal the storage angle, ie the angle, which the gung is displaced. optical axis 6 with the incident light 7

Durch diese Ausbildung wird der bisher benutzte schließt. Die Einrichtung zur Differenzbildung aus schwingende Spiegel eingespart und auch die kon- den zeitlichen Abständen α und b liegt nicht im Bestruktiv ungünstige Abknickung des Strahlenganges 30 reich der Erfindung und kann mit bekannten Mitteln vermieden. erfolgen, beispielsweise mit Hilfe von zwei Flip-Flop-This training closes the one previously used. The device for forming the difference from oscillating mirrors is saved and also the condensing time intervals α and b are not in the structurally unfavorable kinking of the beam path 30 rich in the invention and can be avoided with known means. take place, for example with the help of two flip-flop

Ausführungsformen der Erfindung werden im fol- Schaltungen, die vom fotoelektrischen Wandler 4 genden an Hand von Zeichnungen beschrieben und geschaltet werden und Rechteckimpulse von der ihre Wirkungsweise an Hand von Diagrammen er- Daueret und b liefern, aus denen die dem Ablageläutert. Es zeigt 35 winkel proportionale Differenz gebildet wird.Embodiments of the invention are in the fol- lowing circuits that are described and switched by the photoelectric converter 4 low on the basis of drawings and supply rectangular pulses of which their mode of action on the basis of diagrams and b , from which the filing refines. It shows 35 angle-proportional difference is formed.

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung zur I_n der Fig.4 ist die Vereinigung zweier gleich-Fig. 1 is a device according to the invention for I _n of Fig. 4 is the union of two equal

Umwandlung einer veränderlichen Winkelgröße in artig nach Fig. 1 gebildeter Einrichtungen 10 und elektrische Impulse veränderlichen zeitlichen Ab- H gezeigt, die derart angeordnet sind, daß ihre Meßstandes, ebenen 12 und 13 zusammenfallen oder parallel ver-Conversion of a variable angular size in like according to Fig. 1 formed devices 10 and electrical impulses of variable temporal sequence are shown, which are arranged in such a way that their measurement status, levels 12 and 13 coincide or parallel

F i g. 2 ein Diagramm, in dem die Bewegung der 40 laufen. Die beweglichen Linsen 14 und 15 beider Linse und die im fotoelektrischen Wandler erzeugten Einrichtungen sind von einem einzigen Schwingungs-Impulse in Abhängigkeit von der Zeit bei ausgerich- erzeuger 16 angetrieben, der vereinfacht als Stimmtetem System aufgetragen sind, gabel dargestellt ist. Entsprechend den Pfeilen //-//,F i g. Figure 2 is a diagram showing the movement of the 40s. The movable lenses 14 and 15 of both Lens and the devices produced in the photoelectric converter are of a single oscillation pulse Driven as a function of the time at alignment generator 16, which is simplified as a corrected System are applied, fork is shown. According to the arrows // - //,

Fi g. 3 ein der F i g. 2 entsprechendes Diagramm quer zu Schlitzblenden 22 und 23, die über den fotofür den Fall, daß die optische Achse und die Licht- 45 elektrischen Wandlern 17 und 18 angeordnet sind, einf ausrichtung einen Winkel einschließen, schwingen die Linsen 14 und 15 im Gegentakt. WennFi g. 3 one of the F i g. 2 corresponding diagram across the slit diaphragms 22 and 23, which are above the photo for the case that the optical axis and the light-electric converters 45 are arranged 17 and 18, If the alignment includes an angle, the lenses 14 and 15 swing in push-pull. if

F i g. 4 einen Längsschnitt durch eine Einrichtung die Einrichtung genau auf die Sonne ausgerichtet ist mit im Gegentakt schwingenden Linsen, und sich die beiden Linsen 14 und 15 im GegentaktF i g. 4 shows a longitudinal section through a device, the device is aligned precisely with the sun with lenses oscillating in push-pull, and the two lenses 14 and 15 are in push-pull

F i g. 5 ein der F i g. 2 entsprechendes Diagramm bewegen, wie es die obere Hälfte des Diagramms für diese Einrichtung, 5° unter F i g. 5 zeigt, so entstehen in den beiden foto-F i g. 5 one of the F i g. 2 Move the corresponding diagram as it does the top half of the diagram for this facility, 5 ° below F i g. 5 shows, in the two photographic

F i g. 6 ein der F i g. 3 entsprechendes Diagramm elektrischen Wandlern 17 und 18 Spannungsimpulse für diese Einrichtung, gleichen zeitlichen Abstandes, wie sie in der unterenF i g. 6 one of the F i g. 3 corresponding diagram of electrical converters 17 and 18 voltage pulses for this facility, same time interval as it is in the lower one

F i g. 7 eine in schräger Parallelprojektion dar- Hälfte des Diagramms in der F i g. 5 dargestellt sind, gestellte Einrichtung zur vollständigen Bestimmung Die Koordinaten des Diagramms sind in Analogie zu der Ablenkung der Strahlungsquelle durch Messung 55 den Fig.2 und 3 mit A' und t' bezeichnet, der Ablage in zwei zueinander senkrecht stehenden Die F i g. 6 zeigt ein der F i g. 5 entsprechendesF i g. 7 shows an oblique parallel projection of the half of the diagram in FIG. The coordinates of the diagram are indicated by A ' and t' in analogy to the deflection of the radiation source by measurement 55 in FIGS. 6 shows one of the FIGS. 5 corresponding

Meßebenen. Diagramm, das die Wirkungsweise der EinrichtungMeasuring planes. Diagram showing the operation of the facility

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 zur Umwand- zeigt, wenn die Lichteinfallsrichtung 19 mit den optilung einer veränderlichen Winkelgröße in elektrische sehen Achsen 20 und 21 einen Winkel einschließt. Impulse veränderlichen zeitlichen Abstandes für ein 6° Die fotoelektrischen Wandler 17 und 18 liefern dabei Gerät zur Messung der Abweichung der Sonnenrich- zwei Impulsfolgen, wie sie in der unteren Hälfte des tung von einer festgelegten Bezugsrichtung verein- Diagramms in Fig.6 dargestellt sind. Die einzelnen facht im Längsschnitt dargestellt. Die Einrichtung 1 Impulse der beiden Impulsfolgen haben in Abhängighat eine aus den Linsen 2 und 3 bestehende Projek- keit von der Sonnenlage eine Phasenverschiebung e. tionsoptik, die auf einem fotoelektrischen Wandler 4 65 Da zwei getrennte Impulsfolgen vorliegen und gegenein Bild der im Unendlichen befindlichen, nicht dar- über der in F i g. 1 behandelten Anordnung bei gleigestellten Sonne erzeugt, das teilweise durch eine sich chen Ablagewinkeln die Zeitdifferenz zweier aufeinsenkrecht zur Zeichenebene erstreckende Schlitz- anderfolgender Impulse größer ist, vereinfacht sich1 shows a device 1 for converting when the direction of incidence of light 19 encloses an angle with the optilung of a variable angular size in electrical axes 20 and 21. Pulses of variable time interval for a 6 ° The photoelectric converters 17 and 18 supply devices for measuring the deviation of the sun direction two pulse sequences, as shown in the lower half of the direction of a fixed reference direction in the diagram in Fig.6. The individual fold shown in longitudinal section. The device 1 pulses of the two pulse trains have a phase shift e depending on a project consisting of lenses 2 and 3 from the position of the sun. tion optics on a photoelectric converter 4 65 Since there are two separate pulse trains and an image of the one at infinity, not above that in FIG. 1 generated arrangement with the same set sun, which is partly due to a small storage angle the time difference between two slots extending perpendicular to the plane of the drawing is greater, is simplified

die Auswertung der Ausgangsimpulse wesentlich und wird genauer.the evaluation of the output pulses is essential and becomes more precise.

Vereinigt man zwei der bisher beschriebenen Einrichtungen in derartiger Anordnung, daß ihre Meßebenen einen Winkel einschließen, so liefert eine solche Anordnung Impulsfolgen, aus deren zeitlichen Signalabständen Signale gewonnen werden, die proportional den beiden Winkeln sind, um welche die optischen Achsen aus ihrer Null-Lage quer zum einfallenden Licht ausgewandert sind.If two of the devices described so far are combined in such an arrangement that their measuring planes include an angle, then such an arrangement delivers pulse sequences from their temporal Signal spacing signals are obtained which are proportional to the two angles by which the optical axes from their zero position transversely to the incident Light have emigrated.

In der F i g. 7 ist eine solche Einrichtung zur vollständigen Bestimmung der Ablage durch Messung der Ablagewinkel in zwei aufeinander senkrecht stehenden Ebenen dargestellt, bei der jedoch weiterhin nur eine einzige Projektionsoptik und ein einziger Schwingungserzeuger erforderlich sind. Quer im Strahlengang 32 einer aus der stillstehenden Linse 33 und der angetriebenen Linse 34 bestehenden Projektionsoptik, die das Sonnenbild auf einem ersten fotoelektrischen Wandler 35 erzeugt, ist ein halbdurch- ao lässiger Spiegel 36 angeordnet. Ein Teil 43 der Lichtstrahlen 32 wird dadurch auf einen Spiegel 37 umgelenkt und erzeugt auf einem weiteren fotoelektrischen Wandler 38 ein zweites Sonnenbild. Den beiden fotoelektrischen Wandlern 35 und 38 sind as Schlitzblenden 39 und 40 so zugeordnet, daß die Meßachsen 30 und 31 der Einrichtung einen Winkel 41 einschließen. Die bewegliche Linse 34 der Optik ist mittels eines Schwingungserzeugers 42 derart angetrieben, daß ihre Schwingungsrichtung Hl-IlV parallel zur Winkelhalbierenden des besagten Winkels 41 verläuft.In FIG. 7 shows such a device for the complete determination of the offset by measuring the offset angle in two mutually perpendicular planes, in which, however, only a single projection optics and a single vibration generator are required. A semi-transparent mirror 36 is arranged transversely in the beam path 32 of a projection optics consisting of the stationary lens 33 and the driven lens 34, which produce the image of the sun on a first photoelectric converter 35. A part 43 of the light rays 32 is thereby deflected onto a mirror 37 and generates a second image of the sun on a further photoelectric converter 38. The two photoelectric converters 35 and 38 are assigned as slit diaphragms 39 and 40 so that the measuring axes 30 and 31 of the device enclose an angle 41. The movable lens 34 of the optics is driven by means of an oscillation generator 42 in such a way that its oscillation direction HI-ILV runs parallel to the bisector of said angle 41.

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the direction of a radiation source in relation to a reference direction, which is defined by the axis of a projection optics, which by means of lenses an image of the radiation source generated on a photoelectric converter, in front of which an aperture with an in the Optical axis lying opening is arranged, wherein a with a vibration generator connected element of the projection optics deflects the light beam transversely to the optical axis, characterized in that the element deflecting the light beam is one of the projection optics (2,3) belonging lenses (3), which is set in translatory vibrations.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that two parallel measuring planes (12 and 13) two similar devices (10 and 11) are assigned, the movable lenses (14 and 15) are driven in push-pull transversely to the measuring planes (12 and 13).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the movable lenses of both Devices are driven by a single vibration generator (16).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized by the combination two devices in such an arrangement that their measuring axes (30 and 31) one Include angle (41), the slot-shaped aperture openings perpendicular to the respective Run measuring plane.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that in the optical beam path projection optics (33 and 34) between the driven lens (34) and the first photoelectric Converter (35) light deflection means (36 and 37) are provided with which the image of the Radiation source is generated on the second photoelectric converter (38), the direction of movement of the driven lens (34) parallel to the bisector of the measuring planes (30,31) included angle (41) runs.

1 sheet of drawings