DE2031971C3

DE2031971C3 - Vorrichtung zur Überwachung eines größeren Luftraumes

Info

Publication number: DE2031971C3
Application number: DE19702031971
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr.-Ing. 6903 Neckargemuend Pusch
Original assignee: Pusch Guenter Dr Ing 6903 Neckargemuend
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1970-06-29
Filing date: 1970-06-29
Publication date: 1981-09-24
Also published as: GB1355975A; DE2031971A1; DE2031971B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung eines größeren Luftraumes von mehreren Steradiant auf Infrarot- und Laserstrahlen punktförmiger Ziele unter Zuhilfenahme Von einer Vielzahl vt/n auf einer kugelförmigen Fläche montierten, den Warnsektor in einzelne kleinere Raumwinkel zerlegenden Objektiven mit Fotozellen, wobei jede einzelne Fotozelle im Bildfeld moduliert wird.
Aus der DE-PS 7 24 604 ist ein Gerät und ein Verfahren zum Auffinden und Anzeigen des jeweiligen Standortes eines Flugobjektes vom Erdboden aus bekannt. Hierzu bedient man sich einer Vielzahl von auf Licht- Wärme- oder Schallwellen ansprechenden

in Richtstrahlempfängern, die auf dem Umlang tines halbkreisförmig ausgebildeten Rahmens oder geradlinig nebeneinanderliegend angeordnet sein können. Das ganze Gebilde kann sodann fächerförmig verschwenkt oder um seine Symmetrieachse rotierend bewegt wurden und tastet dabei zueinander parallel verlaufende Str.-ifen der Himmelshalbkugel ab. Synchron hierzu bewegt sich ein entsprechend aufgebauter und eine MeDvorrichtung beinhaltender optischer Empfangsmelder. Ein grundsätzlicher Nachteil dieses Prinzips ist in

der Abhängigkeit der Überwachung von bewegten Teilen zu sehen. Abgesehen von dem mechanischen Verschleiß in den Schleifringen und Lagern sowie den dadurch bedingten Fehlerquellen, ist die Genauigkeit auch von der Frequenz und der Art der durchgeführten Bewegung abhängig. Wenn nämlich die Empfänger gerade nach der einen Extremstellung verschwenkt sind, kann in der entgegengesetzten Richtung ein Flugobjekt unbemerkt durchfliege. Weitere Nachteile dieses Prinzips sind die für die Pendel- oder Drehbewegung benötigte Energie sowie der aufwendige zweiteilige Aufbau des Gerätes.

Aus dem in der rechten oberen Hälfte auf S. 48 der VDI-Nachrichten Nr. 26 vom 25.6. 1969 gezeigten Bild ist ein Radarempfänger bekannt, der unter Zuhilfenahme einer Vielzahl von auf einer Kugelfläche montierten Objektiven mit Fotozellen besteht, wobei der Raum auf der Kugelfläche nur verhältnismäßig schlecht ausgenützt ist. Auch ist nichts darüber ausgesagt, ob die Signale moduliert werden oder auf weiche Weise die

■to empfangenen Signale dargestellt werden. Außerdem arbeiten Radarempfänger und Fotozellen bekanntlich in verschiedenen Wellenlängenbereichen.

Es ist weiterhin aus der Literatur bekannt, einen kleineren Raumwinkel mit einem Objektiv in ein

•fi Bildfeld abzubilden, in diesem mittels eines bewegten Gitters eine Bildfekl-nodulation durchzuführen, wobei die modulierte Strahlung durch eine Fotozelle aufgefangen wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird in der Entwicklung

vi einer praktikablen Möglichkeit gesehen, jede an einem beliebigen Punkt eines Warnsektors auftauchende Infrarot- oder Laserstrahlung sicher zu erfassen und anzuzeigen. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß die in den ein/einen aneinander-

>'■ liegenden Teilraumwinkeln erfaßten Infrarot- bzw. Laserstrahlen über facettenartig ausgebildete und nach Bienenwabenart miteinander verbundene Objektivlin sen 2 empfangen, durch ein die Bildfelder aller Objektive überdeckendes umlaufendes Gitter 6 modu-

f>o lierl und pro Teilraumwinkel über einen Verstärker und eine Anzeigevorrichtung angezeigt werden.

Beispielsweise entsteht durch die mit einem regelmäßigen Sechseck als Grundfläche ausgebildeten Sammel· linsen ein die Gesamtfläche voll ausnützendes sögenannies Fliegen- öder Fäcettenauge. Sehr günstige Einbauverhältnisse ohne Nachjustagen ergeben sich, wenn hierbei die einzelnen Linsen über ihre innere Fläche bzw. Grundfläche auf dem als Träger an sich

bekannten Kugelmantel aufgebracht und gegenseitig verkittet werden. Die von den Linsen weitergegebenen Strahlen werden moduliert, um eine bessere gegenseitige Abgrenzung der auf die einzelnen Empfangszellen entfallenden Strahlen zu erzielen. Was die sich anschließende Signalanzeige anbetrifft, so ist eine gleiche oder konforme Lichtabbildungen bewirkende Anzeigevorrichtung, die beispielsweise aus einem Braunschen Rohr bestehen kann, besonders zweckmäßig, in

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß hinter dem Bildfeld nach Bienenwabenform facettenartig ausgebildete Feldlinsen angeordnet sind, die das ihnen jeweils zugeordnete Objektiv auf entsprechenden, auf einer kugelkalottenförmigen Zwi- H schenwand angeordneten Infrarot-Empfangszellen abbilden. Auf diese Weise bilden die Feldlinsen, die Objektivlinsen und Infrarot-Empfangszellen je eine geschlossene Kugelkalotte. Die Zellen sind dabei so auf der Kugelkalotte befestigt, daß jede Zelle auf der optischen Achse der zugehörigen Objektiv- und Feldlinse liegt. Was die Durchmesser der optischen Glieder anbetrifft, so ist es von Vorteil, wenn der innere Durchmesser der Objektivlinsen mindestens so groß wie der innere Durchmesser der Objektivwabe und der 2·> äußere Durchmesser jeweils entsprechend der gewünschten Brennweite berechnet ist. Im Zusammenhang mit der Anordnung der Infrarot-Empfangszellen auf einer Kugelkalotte ist es ferner von Vorteil, wenn sich hinter der die Infrarot-Empfangszellen tragenden Jo kugelkalottenförmigen Zwischenwand eine in ihrer Form angepaßte Wand befindet, die zusammen mit einer weiteren Wand einen ein Kühlmittel enthaltenden Hohlraum einschließt, wobei das Kühlmittel selbst aus Kohlensäureeis oder flüssigem Gas bestehen kann; auch i^r. die Verwendung eines thermoelektrischen Kühlmittels ist denkbar. Durch die konzentrische Gruppierung der meisten Elemente ist für die Infrarot-Empfangszellen lediglich ein einziges, ihnen allen gemeinsames Kühlmittel erforderlich. Ein vereinfachter Gesamtaufbau sowie ·") Kostenersparn^:sse sind die Folge. Schließlich ist es auch noch empfehlenswert, daß in jedem optischen Strahlengang eine das Eindringen unerwünschter Strahlung verhindernde Blende angeordnet ist.

Im folgenden ist an Hand einer Zeichnung ein ί> Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, wobei die in d;n beiden Figuren einander entsprechenden Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

Fig.! die an einem Teil ihres Umfanges aufgeschnittene Vorrichtung und ■>'»

Fig. 2 einen Horizontalaf-schnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig. 1.

In dem aufgeschnittenen Teil des Gehäuses J in Fig. I sind für die Überwachung des Luftraumes auf Infrarot- und Laserstrahlen über- und nebeneinander etwa sechzig Objektivlinsen 2 von äußerlich sechseckiger Form so angeordnet, daß ihre Grundflächen 12 eine Kugelkalotte bilden. Dadurch wird ein zu überwachender Warnsektor von 120x45° in einzelne Raumwinkel von etwa 5 bis 10° zerlegt, so daß alle innerhalb des Winkelbereichs auftretenden Strahlen von einer Linse erfaßt werden. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf diese Zahlenangaben beschränkt, sondern läßt sich selbstverständlich auch mit beispielsweise einer größeren Anzahl von Objektivlinsen und entsprechend abgeänderten Winkelgradzahlen realisieren.

Die äußeren Oberflächen 22 der Objektivlinsen sind jede für sich entsprechend der gewünschten Brennweite geschliffen, so daß sich äußerlich das Bild eines Fliegenoder Facettenauges ergibt Im Inneren des Gehäuses 1 sind auf einer Zwischenwand 11 ebenfalls nach Bienenwabenform facettenartig geformte Feldlinsen 3 und hinter diesen auf einer weiteren Zwischenwand 21 Infrarot-Empfangszellen 4 angeordnet iMe Obiektivlinsen 2, die Feldlinse.n 3 und die Infrarot-Empiangszellen 4 sind hierbei so angeordnet, daß jeweils eine Objektivhnse eine Feldlinse und eine Infrarot-EmpfangszeHe auf einer gemeinsamen optischen Achse liegen.

Die Wand 21 ist auf ihrer Vorderseite kugelkalottenartig gekrümmt, so daß die Infrarot-Empfangszellen 4 unmittelbar an ihr angekittet werden können. Sie bildet auf der Innenseite mit einer trommelartigen Wand 15 einen Hohlraum 25, in dem das Kühlmittel untergebracht ist Dasselbe kann aus Kohlensäureeis oder flüssigem Gas bestehen. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel könnte aber auch ein thermoelektrisches Kühlmittel verwendung finden. Vor den Feldlinsen 3 ist ein beispielsweise kugelkalottenförmig ausgebildetes und das Bildfeld aller Objektive abdeckendes umlaufendes Gitter 6 angeordnet und mit entsprechend den Bildfeldern gegeneinander versetzten Schlitzen 16 versehen, die sich jeweils vor einer Feldlinse 3 befinden. Das Gitter 6 ist an einem Ring 7 befestigt, der seinerseits unter Zwischenschaltung eines Kugellagers 17 auf der Innenwand 11 gelagert ist. Der Ring ist an seinem unteren Teil mit einer Innenverzahnung 27 versehen und wird über diese von einem zeichnerisch nicht dargestellten Elektromotor angetrieben. Die dergestalt modulierte Strahlung wird sodann über in der Zeichnung ebenfalls nicht dargestellte Verstärker und je eine Anzeigevorrichtung pro Linse angezeigt. Hierbei kann in jedem optischen Strahlengang eine das Eindringen unerwünschter Strahlung verhindernde Blende angeordnet sei»).

Hierzu 2 Blatt Zeichnunpen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Überwachung eines größeren Luftraums von mehreren Steradiant auf Infrarot- und Laserstrahlen punktförmiger Ziele unter Zuhilfenahme von einer Vielzahl von auf einer kugelförmigen Fläche montierten, den Warnsektor in einzelne kleinere Raumwinkel zerlegenden Objektiven mit Fotozellen, wobei jede einzelne Fotozelle im Bildfeld moduliert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in den einzelnen aneinanderliegenden Teilraumwinkeln erfaßten Infrarot- bzw. Laserstrahlen über facettenartig ausgebildete und nach Bienenwabenart miteinander verbundene Objektivlinsen (2) empfangen, durch ein die Bildfelder aller Objektive überdeckendes umlaufendes Gitter (6) moduliert und pro Teilraumwinkel über einen Verstärker und eine Anzeigevorrichtung angezeigt werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine gleiche oder konforme Lichtabbüdungen bewirkende Anzeigevorrichtung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung im wesentlichen aus einem Braunsahen Rohr besteht.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Bildfeld nach Bienenwabenform facettenartig ausgebildete Feldlinsen (3) angeordnet sind, die das ihnen jeweils zugeordnete Objektiv auf entsprechenden auf einer kugelkalottenförmigen Zwischenwand (21) angeordneten Infrarot-Empfangszellen (4) abbilden.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren tier vorausgehenden Ansprüche, dadui^h gekennzeichnet daß der innere Durchmesser der Objektivlinsen (2) mindestens so groß wie der innere Durchmesser der Objektivwabe und der äußere Durchmesser jeweils entsprechend der gewünschten Brennweite berechnet ist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich hinter der die Infrarot-Empfangszellen (4) tragenden kugelkalottenförmigen Zwischenwand (21) eine in ihrer Form angepaßte Wand (5) befindet, die zusammen mit einer weiteren Wand (15) einen ein Kühlmittel enthaltenden Hohlraum (25) einschließt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel aus Kohlensäureeis oder flüssigem Gas besteht

8. Vorrichtung nach Anspruch 6. gekennzeichnet durch die Verwendung eine"» thermoelekirischen Kühlmittels.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem optischen Strahlengang eine das Eindringen unerwünschter Strahlung verhindernde Blende angeordnet ist.