DE2031971A1

DE2031971A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Über wachen eines Luftraumes

Info

Publication number: DE2031971A1
Application number: DE19702031971
Authority: DE
Inventors: der Anmelder P GOId 11 02 ist
Original assignee: Individual
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1970-06-29
Publication date: 1972-04-13
Also published as: GB1355975A; DE2031971C3; DE2031971B2

Description

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Dr.-Ing. Günter Fuse h, 6901 Dilsberg, Bannholzweg 12

Verfahren und Vorrichtung zum überwachen eines Luftraumes

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen eines Luftraumes auf Infrarot- und Laser-Strahlen und ist insbesondere für die Bekämpfung von Tieffliegern gedacht.

Es gibt noch kein einwandfrei funktionierendes Warnsystem dieser Art. Man könnte daran denken, einen Warnbereich von etwa 120 χ 45 streifenförmig abzutasten. Dabei kommt man jedoch, selbst bei einer Modulationsfrequenz von 10 kH, nur auf eine Zeitspanne von etwa 1,5 % der Gesamtzeit, in der ein Signal empfangen wird. Die in dieser kurzen Zeitspanne aufgenommene Energie reicht auch bei erheblicher Verstärkung ä nicht aus, um noch ein sicheres Bild zu bekommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System (Verfahren und Gerät) zu entwickeln, das iede an einem beliebigen Punkt des Warnsektors auftauchende IR- oder Laser-Strahlung aufnimmt und anzeigt und dadurch eine sichere Überwachung des Warnsektors ermöglicht.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Warnsektor in einzelne kleinere Raumwinkel zerlegt, und die in den einzel-

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nen Raumwinkeln empfangene IR- oder Laser-Strahlung wird nach ihrer Verstärkung getrennt zur Anzeige gebrachte

Die Raumwinkel werden hierbei so klein gewählt, daß alle its-•nerhalb des Winkelbereiches auftretenden Strahlen von einer Linse erfaßt werden können. Als günstig haben sich*Raumwinkel von etwa 1,5 bis 2,5 erwiesen, die einer Zahl von etwa 60 Linsen für einen Warnbereich von 120 χ 45 entsprechen»

Zur besseren Abgrenzung der auf die einzelnen Zellen entfallenden Strahlen gegeneinander i-jerden die von deo Linsen, weitergegebenen Strahlen zweckmäßigerweise moduliert,. Die so erhaltenen Einzelstrahlen werde» .je einer Empfangszelle siageleitet, welche nach Verstärkung ein Anzeige-Licht-Signal hervorruft. Diese Signalanzeige kann so gestaltet werden, daß eine gleiche oder konforme Lichtabbildurag erzielt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens können verschiedene Wege eiisgeschlagen werden. Eine besonders günstig© Lösung ergibt sich, wenn eine größere Ansah! von Ob.iektivlirasen (etwa 60 bis lOO) facettenartig neben- und übereinander auf einer gekrümmten Fläche angeordnet sind und ieder Lirase ein Verstärker und eine Anzeigevorrichtung zugeordnet wird,, welche die in dem Raurawinkel empfangene IR-Strahlung getrennt zur Anzeige bringen»

Um die Gesamtfläche voll auszunutzen, werden die Sammellinsen nach einem weiteren Gedanken der Erfindung bienenwabenartig, also mit einem regelmäßigen Sechseck als Grundfläche, ausgeführt. Das Facettenauge wird also aus einzelnen rechteckigen Meniskuslinsen aufgebaut. Sehr günstige Einbauverhältnisse ergeben sich, wenn die innere Fläche, d.h. die Grundfläche der einzelnen Objektivlinsen so ausgebildet wird, daß sämtliche Linsen auf eine Kugel gepackt und dort gekittet werden können. Bei dieser Bauart entfällt eine nachträgliche Justage. Die Form der äußeren Oberfläche berechnet sich nach der gewünschten Brennweite.

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Als Modulationseinrichtung wird eine das Bildfeld aller Objektive abdeckende Trommel vorgeschlagen, mit entsprechend den Bildfeldern angeordneten schlitzartigen Einschnitten. . , Eine solche Trommel, die zweckmäßigerweise die Form einer Kugelkalotte erhält, kann dauernd mit verhältnismäßig hoher Drehzahl umlaufen, ohne Erschütterungen zu verursachen. Auch läßt sich die Modulation in einfachster Weise durch Ändern der Drehzahl beeinflussen.

Anstelle einer umlaufenden Kugelkalotte könnte auch ein das Bildfeld aller Objektive abdeckender Bildschirm benutzt werden, der in ähnlicher Weise mit Schlitzen versehen ist und vor den Objektiven hin- und hergeschwenkt wird. Dies würde jedoch einen komplizierten Antrieb erfordern und wäre außer- | dem nicht erschütterungsfrei zu verwirklichen. Die Feldlinsen werden - nach einem weiteren Gedanken der Erfindung - ebenfalls facettenartig ausgebildet. Sie ergeben so in gleicher Weise wie die Objektivlinsen eine geschlossene Kugelkalotte, wobei jede Feldlinse einer Objektivlinse und einer IR-Zelle entspricht. Diese TR-Zellen sind auf einer Kugelkalotte angebracht, und zwar derart, daß jede Zelle auf der optischen Achse der zugehörigen Objektiv- und Feldlinse liegt·

Die Anordnung der Empfangszellen auf einer Kugelkalotte hat den weiteren Vorteil, daß man die Kühleinrichtung für die Zellen sehr bequem unterbringen kann. Man kann die Kühleinrichtung kugelförmig ausbilden und die Kugel in den von der Kalot- " te der Empfangszellen umschlossenen Raum anordnen. In diesem Fall können sämtliche Empfangszellen durch eine gemeinsame Kühleinrichtung gekühlt werden, was den Gesamtaufbau vereinfacht. Als Kühlmittel kann man entweder Kohlensäureeis oder flüssiges Gas verwenden. Auch eine thermoelektrische Kühlung wäre möglich.

Vor jeder Empfangszelle wird zweckmäßig eine Blende zum Schutz gegen Störstrahlen eingebaut. Die Anzeige der aufgefangenen IR- oder Laser-Strahlen kann über ein Braun'sches Rohr erfol-

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gen. Uin eine Schwächung der Strahlungsenergie durch absorbierenden Belag zu verhindern, ist es gut, wenn der Raum zwischen den Zellen und Linsen evakuiert oder mindestens entfeuchtet wird.

In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 - das Gerät teils in Ansicht, teils im Vertikalschnitt,

Fig. 2 - einen Horizontalschnitt des Gerätes.

Ein Gehäuse 1 ist an einem Teil seines Umfanges aufgeschnitten. In diesem Ausschnitt sind über- und nebeneinander Linsen 2 von äußerlich sechseckiger Form so angeordnet, daß ihre Grundflächen 12 eine Kugelkalotte bilden. Die äußeren Oberflächen sind ,jede für sich entsprechend der gewünschten Brennweite geschliffen, so daß sich äußerlich das Bild eines Facettenauges ergibt. Im Innern des Gehäuses sind, auf einer Zwischenwand 11 in ähnlicher Weise Feldlinsen 3 angeordnet und Μην

ter den Feldlinsen auf einer weiteren Zwischenwand 21 Empfangszellen 4· Die Objektivlinsen 2, die Feldlinsen 3 und die Empfangszellen 4 sind jeweils so angeordnet, daß immer eine Objektivlinse, eine Feldlinse und eine Empfangszelle, auf einer gemeinsamen optischen Achse liegen. Die Wand 21 ist auf ihrer Vorderseite kugelkalottenartig gekrümmt, so daß die Empfangszellen unmittelbar an ihr angekittet werden können und bildet auf der Innenseite mit einer weiteren tromraelartigen Wand 15 einen Hohlraum 2.5, in dem das Kühlmittel untergebracht ist. Vor den Feldlinsen 3 ist eine Modulationstrommel 6 angeordnet. Biese Trommel ist mit Schlitzen 16 versehen, die sich ieweils vor" einer Feldlinse befinden. Die Trommel 6 ist an einem Ring 7 befestigt, der seinerseits unter Zwischenschaltung eines Kugellagers auf der Innenwand 11 gelagert ist. Der Ring ist an seinem unteren Teil mit einer Innenverzahnung 27 versehen und wird über diese von einem (nicht dargestellten) Elektromotor angetrieben.

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Claims

Patentansprüche

(1)JVerfahren zum Überwachen eines Luftraumes auf Infrarot-"^* und Laser-Strahlen, dadurch gekennzeichnet, daß der Warnsektor in einzelne kleinere Raumwinkel zerlegt und die in den einzelnen Raumwinkeln empfangenen IR- bzw. Laser-Strahlen nach ihrer Verstärkung getrennt zur Anzeige gebracht werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in einem Raumwinkel aufgenommene Strahlung vor ihrer Weiterleitung moduliert wird.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilwinkel eine Größe von 1,5 bis 2,5 haben.
4) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Empfänger über einen Verstärker ein Anzeige-Licht-Signal bewirkt.
5) Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Signalanzeige eine gleiche oder konforme Lichtabbildung bewirkt.
6) IR- und Laser-Warngerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine größere Zahl von Sammellinsen (60 bis 100) facettenartig neben- und übereinander auf einer gekrümmten Fläche angeordnet sind, so daß der gesamte Warnsektor erfaßt und in einzelne kleinere Raumwinkel zerlegt wird und daß leder Linse ein Verstärker und eine Anzeigevorrichtung zugeordnet sind, welche die in dem Raumwinkel empfangene IR-Strahlung getrennt zur Anzeige bringen.

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7) JR- und Laser-Warngerät nach Anspruch O₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinsen bienenwabenartig aufgebaut sind.
8) IR- und Laser-Warngerät nach den Ansprüchen 6 und 7j gekennzeichnet durch eine das Bildfeld aller Obiektive abdeckende rotierende Trommel mit entsprechend dee Bildfeldern angeordneten schlitzartigen Einschnitten, die eine Modulation und Punktflächentrennung bewirken_o .
9) IR- und Laser-Warngerät nach den Ansprüchen 6 bis 8;_s dadurch gekennzeichnet, daß sich Mater dem Bildfeld eine ebenfalls wabenartige Anordnung von F@ldlinsen befindet, von denen jede das ihr zugeordnet© Obiektiv auf die entsprechende IR-Zelle abbildete
10) IR- und Laser-Warngerät rasch den Ansprüchen 6 bis 9_S dadurch gekennzeichnet, daß der immere Radius der Objelctiv. linsen mindestens so groß ist wie der innere Durchmesser der Objektivwabe_s währe&d di© Form des löEe^en Durchmes--ser-s sich nach der gewünschtem Brennweite berechnet»
11) IR- und Laser-Warngerät aaeh den Änspriichea 6 bis 1O₉ dadurch gekennzeichnet₉ daß die Modulatioaseinrichtung die Form einer Kugelkalotte hat «ed daß ihre Schlitzte gegeneinander versetzt sind»
12) IR- und Laeer-Waragerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die IR-Detektoreii auf einer Kugelkalotte angebracht sind«
13) IR- und Laser-Warngerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich hinter den Zellen eine kugelförmige Kühleinrichtung befindet.

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14) IR- und Laser-Warngerät nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium Kohlensäureeis oder flüssiges Gas dient.
15) IR- und Laser-Warngerät nach Anspruch 13» gekennzeichnet durch eine thermoelektrische Kühleinrichtung.
.16)'IR- und Laser-Warngerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich in jedem einzelnen optischen Strahlengang eine Blende befindet, die das Eindringen unerwünschter Strahlung verhindert.
17) IR- und Laser-Warngerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis l6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige über ein Braun'sches Rohr erfolgt«
18) IR- und Laser-Warngerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen den Zellen und den Linsen evakuiert oder zumindest entfeuchtet ist.

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