DE3142991A1

DE3142991A1 - Optische unterbrechereinrichtung

Info

Publication number: DE3142991A1
Application number: DE19813142991
Authority: DE
Inventors: Arnold 69142 Karlskoga Johansson; Bo 16152 Bromma Möller; Erland Dipl.-Ing. 69153 Karlskoga Pettersson; Georg 13300 Saltsjöbaden Vogl
Original assignee: Bofors AB
Current assignee: Saab Bofors AB
Priority date: 1980-10-31
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1982-06-09
Also published as: GB2086571B; IT8149575A0; SE8007671L; SE445074B; NL8104672A; JPS57104823A; IT1171615B; NO163833C; FR2493540B1; FR2493540A1; CH657454A5; NO813681L; GB2086571A; US4458147A; NO163833B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auswerten von optischen Signalen mittels eines Unterbrechers.

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Bisher wurden Unterbrecher in Form von rotierenden Blenden zum Lokalisieren von optischen Signalen, wie beispielsweise der von einem Objekt abgegebenen Strahlung, zum·Bestimmen der Koordinaten, die die Richtung dieses Objekts darstellen, verwendet. Die vom Objekt abgegebene Strahlung wird dabei dann als ein schwach leuchtender Bildpunkt in der Unterbrecherebene abgebil-

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det. Der Unterbrecher enthält einen oder mehrere .-.chart' begrenzte undurchlässige Teile, die verhindern, daß die auftreffende Strahlung den Unterbrecher passiert. Wenn der Unterbrecher rotiert, wird somit eine Anzahl Impulse durch einen hinter dem Unterbrecher angeordneten Fotodetektor erzeugt. Das vom Fotodetektor abgegebene Impuls: signal wird dann bezüglich des radialen Abstandes des Bildpunktes vom Mittelpunkt des Unterbrechers und auch bezüglich seiner Winkelposition ausgewertet, wodurch es möglich ist, die Richtung der Strahlungsquelle λη bestimmen. Ein Beispiel für eine derartige Meßeinrichtung ist in der SE-PA 76 13514-4 beschrieben.

Die von einem entfernten Objekt abgegebenen Signale sind häufig sehr klein, d. h. daß ein hoher Verstärkungs-. grad der Signale erforderlich ist. Wegen der Hintergrundstörung macht ein derartiger hoher Verstärkungsgrad das Signal für die das Signal verarbeitenden Elemente der Meßeinrichtung häufig unerkennbar. Es besteht ein wesentliches Risiko, daß einer oder mehrere Signalimpulse durch die Hintergrundstörung überdeckt werden, was zu einer fehlerhaften Auswertung führt.

Es ist .daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Auswertung des auftreffenden optischen Signals zu verbessern.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Blende bzw. der lichtundurchlässige Teil des ' Verschlusses mit einer reflektierenden Oberfläche zum Reflektieren des optischen Signals auf einen zusätzlichen Fotodetektor zum Detektieren des reflektierten optischen Signals versehen ist.

Dies bedeutet, daß das ganze auftreffende optische Signal verwendet und detektiert wird, d. h. einschließlich dem Teil der auftreffenden Strahlung, die auf den lichtundurchlässigen Teil des Unterbrechers trifft. Anstatt daß nur der Teil des Signals detektiert wird, der ■ den durchlässigen Teil des Unterbrechers passiert, werden nun' sowohl der reflektierte als auch der durchgelassene Teil der auftreffenden Strahlung detektiert, was eine zuverlässigere Auswertung des Signals bedeutet.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Energieverluste zu verringern. Aus diesem Grund weist die Einrichtung ein optisches Element in Form eines Glaskeils auf, bei dem ein und dieselbe Fläche sowohl zum Durchlassen als auch zum Reflektieren des optischen Signals verwendet wird.

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Eine Ausführungsforra der vorliegenden Erfindung wird anhand der Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der bevorzug-. ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 eine andere Ausführungsform.

Die in der Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist so angeordnet, daß sie die von einem Objekt abgegebene Strahlung 1, beispielsweise von einem zu führenden Flugkörper oder einem zu verfolgenden Ziel, aufnimmt. Die abgegebene Strahlung kann erzeugt sein durch eine im Objekt angeordnete Quelle oder durch eine Quelle in der Meßeinrichtung, wobei die Strahlung durch Reflektorelemente am Objekt zur Meßeinrichtung zurückreflektiert wird. Die auszuwertende, abgegebene Strahlung 1 wird auf einen Bildpunkt auf einem Unterbrecher projiziert. Der Unterbrecher 2 besteht aus zwei Teilen, einem durchlässigen Teil, beispielsweise einer öffnung, und einem undurchlässigen Teil, z. B. einer Blende. Wenn der Unterbrecher um eine Achse 4 rotiert, beschreibt der projizierte Bildpunkt relativ zum Unterbrecher einen Kreis, dessen Mittelpunkt im Drehmittelpunkt des Unter-

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brechers liegt. Abhängig von der Winkelposition des Unterbrechers trifft die Strahlung die undurchlässige Blende oder wird durch den Unterbrecher durchgelassen. Während dem Teil der Umdrehung, bei dem der ' Bildpunkt den durchlässigen Teil der Unterbrecherfläche passiert, wird vom Fotodetektor 6 ein Ausgangssignal in Form eines Impulses, wenn die Strahlungsquelle eine stetige- Strahlung abgibt oder einer Impulskette

. bei einer impulsmodulierten Strahlungsquelle, erzeugt. · Das Ausgangssignal am Fotodetektor 6 besteht aus einem Impuls oder einer Impulskette, die bei jeder Umdrehung des Unterbrechers wiederholt werden, und dieses Ausgangssignal wird einer elektronischen Signalbearbeitungs-

• einrichtung zugeführt. Eine derartige Signalverarbei-15tungsexnrichtung ist an sich bekannt und wird im folgenden nicht im Detail beschrieben.

Wie bereits erwähnt, ist-das auftreffende optische Signal häufig sehr schwach und der Störhintergrund macht es mehr oder weniger unmöglich, das wahre Signal vom Störhintergrund zu unterscheiden. Es besteht ein wesentliches Risiko, daß ein oder mehrere Signalimpulse. durch den Störhintergrund überdeckt sind, was zu einem fehlerhaft ausgewerteten Signal führt.

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Um die Auswertung des auftreffenden optischen'Sig-■ nals zu verbessern, hat die Blende 3 des Unterbrechers eine doppelte Funktion, indem sie eine reflektierende Oberfläche 7 aufweist, um auch den Teil des auftreffenden optischen Signals auszunutzen, der auf die undurchlässige Blende selbst trifft. Dieser Teil der Strahlung wird dann von der reflektierenden Oberfläche reflektiert und mittels einer Linse 8 auf einen zweiten Fotodetektor 9 projiziert. D. h. daß, wenn beispielsweise ein Impuls weiß-schwarz vom ersten Fotodetektor 6 emittiert wird, dann wird vom zweiten Fotodetektor 9 ein Impuls schwarzweiß emittiert. Auch das vom zweiten Fotodetektor 9 emit tierte Ausgangs signal wird auf die Signalverarbeltun,°;seinrichtung übertragen und durch Vergleichen dei· r.wei. ^'n nale wird eine zuverlässigere Auswertung erhalten, wenn das auftreffende Signal sehr schwach und schwierig vom Störungshintergrund zu unterscheiden ist.

Um zu verhindern, daß das reflektierte Strahlungsbündel in genau die gleiche Richtung wie die auftreffe nde Strahlung zurückkehrt, sollte der Unterbrecher oder wenigstens die reflektierende Fläche der Blende geneigt sein.

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Um den Energieverlust zu verringern wird ein optisches Element in Form eines Glaskeils oder eines . Prismas 10 verwendet, welches als Ablenkkeil für die auftreffenden Strahlen und ein reflektierendes Prisma für die Strahlen wirkt, die durch den Unterbrecherverschluß reflektiert worden sind. Ein und dieselbe Fläche 11 des Prismas 10 wird sowohl zum Durchlassen als auch zur Reflexion der Strahlung verwendet. Um optische Bildfehler zu kompensieren und insbesondere zum Umdrehen der Bildebene, damit diese mit dem Unterbrecher übereinstimmt, ist ein Kompensationskeil ' 12 oberhalb des • ■ Prismas 10 angeordnet. Es ist nicht notwendig, daß der Kompensationskeil 12 und das Prisma 10 bezüglich Yfinkel und Galsart übereinstimmen. Der Kompensationskeil 12 kann beispielsweise aus einem herkömmlichen Silikatglas und das Prisma 10 aus einem sehr hoch brechenden Glas bestehen, oder umgekehrt. Der Grund für solche Unterschiede ist der Wunsch , die Bildebene in die Unterbrecherebem zu verlegen.

In der Fig. 2 ist eine alternative Ausführungsform der • vorliegenden Erfindung dargestellt, bei der in Überein- · Stimmung mit der vorstehend beschriebenen Einrichtung ein Unterbrecher 2¹ mit einer rotierenden Blende 3' und zwei

' Fotodetektoren 6¹ und 9¹ zum Übertragen der reflektierten

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Strahlung vorgesehen sind. In diesem Fall ist die Einrichtung mit einem rechtwinkligen Strahlungsweg durch das Prisma 10' mittels geeigneter Kompensationskeile 13 und 14 ausgebildet. Um die Bildebene in die Unterbrecherebene zu verlegen, können die Kompensationskeile so ausgerichtet sein, daß sie einen Winkel relativ zur optischen Achse bilden. Falls notwendig, können zylindrische Oberflächen verwendet werden, um die Bildschärfe zu verbessern.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen begrenzt, sondern kann innerhalb des Schutzumfanges der Patentansprüche variiert werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Verwendung be Lm Ausweiden ν·π optischen Signalen mittels eines Unterbrechers (rotierender Verschluß) und eines Fotodetektors zum Detektieren des vom Unterbrecher durchgelassenen Signals, dadurch gekennzeichnet , ' daß der Verschluß (3, 3') mit einer reflektierenden Oberfläche (7) zum Reflektieren des auf den Verschluß (3, 3') auftreffenden Signals (!) versehen ist, und daß ein zusätzlicher Fotodetektor (9, 9') zum Detektieren des reflektierten optischen Signals vorgesehen ist.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß für das auftreffende optische Signal (T) und das reflektierte Signal ein gemeinsames Prismensystem (10, 10') vorgesehen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Prismensystem einen Glaskeil oder ein Glasprisma (10, 10') aufweist, bei dem die selbe Oberfläche (11) sowohl für die Übertragung als auch für die Reflexion verwendet wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Glaskeil oder das Glasprisma (10, 10¹) so angeordnet ist, daß das auftreffende optische Signal durch diese Fläche (11) hindurchgeht, nachdem es am Unterbrecher (2, 2') reflektiert ist, an dieser Prismenfläche jedoch reflektiert wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch g ekennzeichnet , daß ein Hilfsglaskeil oder -prisma (12, 13) im Strahlengang vor dem Prisma (10, 10') angeordnet ist, um die Bildfehler zu kompensieren.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Hilfsglaskeil oder -prisma (12, 13) aus Normalglas und das Prisma (10, 10') aus einem stark brechenden Glas, oder umgekehrt, besteht,

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