DE3400837C1 - Device for determining the direction of incidence of electromagnetic radiation - Google Patents

Device for determining the direction of incidence of electromagnetic radiation

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DE3400837C1 DE19843400837 DE3400837A DE3400837C1 DE 3400837 C1 DE3400837 C1 DE 3400837C1 DE 19843400837 DE19843400837 DE 19843400837 DE 3400837 A DE3400837 A DE 3400837A DE 3400837 C1 DE3400837 C1 DE 3400837C1
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Franz 6903 Neckargemünd Menke
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    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
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Abstract

The device for determining the direction of incidence of electromagnetic radiation (10 to 10<XII>), especially of the laser spectrum, consists, on the one hand, of the all-around optics (2, 11), the radiation component (10) of which activates the counter (9) via various optical and electronic sections (6, 7, 8). Around the all-around optics, a ring of sector optics (3<I> to 3<XII>) is symmetrically arranged which lead by a corresponding number of optical fibres (4<I> to 4<XII>) and a light-sensitive cell (13) common to all optical fibre ends (5<I> to 5<XII>) to another input of the counter. Since the optical fibres are continuously graded in length, the radiation component (10<I> to 10<XII>) of the sector optics with maximum incident light reaches the counter with a corresponding time delay compared with the radiation component (10) of the all-around optics (2, 11) and stops it. From the time difference, the angle of direction is then displayed on the display (15). <IMAGE>

Description

34 OO 83734 OO 837

Signal ausgelöst wird.Signal is triggered.

Die Scktoroptiken 3' bis 3X" sind mit entsprechend vielen I jchtlcilern4' bis4x" verbunden, die die einfallende Strahlung 10' bis 10x" empfangen. Da die Länge der I iichtlcilcr von z. B. 30 cm des Lichtleiters 41 bis 360 cm r> des Lichtleiters 4XM kontinuierlich verlaufend abgestuft ist, gelangt jeweils Strahlung der maximal angestrahlten Sektoroptik über die Sammellinse 12 auf die lichtempfindliche Zelle 13 und von hier, nach entsprechender optoelektronischer Umwandlung, über den Verstärker to 14 und einen zweiten Eingang der Auswerteeinrichtung 8 in den Zähler 9, der daraufhin angehalten wird.The sector optics 3 'to 3 X "are connected to a corresponding number of Ijchtlcilern4' to 4 x ", which receive the incident radiation 10 'to 10 x ". Since the length of the Iights of, for example, 30 cm of the optical fiber 4 1 to 360 cm r > of the light guide 4 XM is stepped continuously, radiation from the maximum illuminated sector optics reaches the light-sensitive cell 13 via the converging lens 12 and from here, after appropriate optoelectronic conversion, via the amplifier to 14 and a second input of the evaluation device 8 into counter 9, which is then stopped.

Aus der Zeitdifferenz dieses Signals gegenüber demjenigen der Rundumoptik 2,11 bestimmt sich die Richt U η g a u f der A nzeige 15.The direction is determined from the time difference between this signal and that of the all-round optics 2, 11 U η g on display 15.

Zwischen die Sammellinse 12 und einen drillen Eingang der Auswerteeinrichtung 9 kann — der Reihe nach — noch ein dritter sich aus lichtempfindlicher Zelle 16 und Verstärker 17 zusammensetzender Kanal geschallet sein, der aus Rücksicht auf ein mögliches Überstrahlen des Kanals 13,14 nur einen Bruchteil, z. B. '/woo, der Empfindlichkeit dieses Kanals aufweist. Die Impulsslärkc über die Rundumoplik 2,11 mit Zelle 6 und Verstärker 7 schallet über die Auswerteeinrichtung 8 bei kleiner Energie die Zelle 13 und den Verstärker 14 ein, während bei großer Energie die Zelle 16 und der Verstärker 17 zur Auswertung geschaltet werden.Between the converging lens 12 and a three-way entrance of the evaluation device 9 can - one after the other - be a third consisting of a light-sensitive cell 16 and amplifier 17 composing the channel to be sounded out of consideration of possible overexposure of the channel 13,14 only a fraction, e.g. B. '/ woo, the Has sensitivity of this channel. The Impulsslärkc over the Rundumoplik 2.11 with cell 6 and amplifier 7 sends in the cell 13 and the amplifier 14 via the evaluation device 8 at low energy, while at high energy the cell 16 and the amplifier 17 are switched for evaluation.

Um außer zwischen Richlungsbereichen auch noch zwischen Strahlungsalien und Wellenlängen — z. B. Neodym- oder COi-Laser — und Impulsstärken unterscheiden zu können, muß einmal die Auswerteelektronik so ausgelegt sein, daß sie hinsichtlich der Dauer der einzelnen Impulse unterscheiden kann und zum anderen müssen die Linsenoptik 11, die am Ende 5' bis 5*" der Lichtleiter 41 bis4x" vorgesehene Sammellinse 12 sowie die Sektoroptiken 31 bis 3X" als Spiegeloptiken, die Lichtleiter 41 bis 4XI1 als Hohllichtleiter und die lichtempfindlichen Zellen 6,13 und 16 als Fotoempfänger ausgebildet sein. Bei der Verwendung von Hohllichlleitem werden zur Erfassung des Spektralbereiches von etwa 0,25 bis ΙΟμιτι pro Kanal z. B. drei Poloempfänger mit Spcktralteiler und Verstärker verwendet. Durch Oberlappen des Bildwinkels der Sektoroptiken 31 bis 3X" kann beim Vergleich der Signalform des Rundumkanals mit dem Sektorkanal über einen Rechner die horizonta-Ie Anzeigegenauigkeit auf 1 ° verbessert werden.In addition to between directional areas also between radiation and wavelengths - z. B. Neodymium or COi laser - and pulse strengths, the evaluation electronics must be designed so that they can differentiate in terms of the duration of the individual pulses and on the other hand must the lens 11, which at the end of 5 'to 5 * " the light guide 4 1 to 4 x "provided converging lens 12 and the sector optics 3 1 to 3 X " as mirror optics, the light guides 4 1 to 4 XI1 as hollow light guides and the light-sensitive cells 6, 13 and 16 as photo receivers up ΙΟμιτι per channel for example for detecting the spectral range of about 0.25. three Polo receiver with Spcktralteiler and amplifiers used. Due to the upper lobe of the angle of the sector lenses 3 1 to 3 X 'may the comparison of the waveform of the all-round channel with the sector channel via a Calculator the horizontal display accuracy can be improved to 1 °.

Selbstverständlich sind die Sekloropliken und Lichtleiter sowie deren Länge nicht auf die angegebenen Zahlenwerle beschränkt, sondern sie lassen sich — dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechend — variie- to ren, je nach der gewünschten Empfindlichkeit des Gerätes. Of course, the Sekloropliken and light guides as well as their length are not limited to the specified Numbers are limited, but they can be varied - according to the respective purpose depending on the desired sensitivity of the device.

Bei einem in der Zeichnung nicht festgehaltenen Ausführungsbeispiel ist anstelle der vielen vergleichsweise kurzen Lichtleiter auch die Verwendung von nur einem einzigen, dafür aber entsprechend langen Lichtleiter mit einer mit der Anzahl der Sektoroptiken übereinstimmenden Anzahl von Einspeisungsstellen vorgesehen.In an embodiment not shown in the drawing instead of the many comparatively short light guides, only one is used single, but correspondingly long light guide with one that corresponds to the number of sector optics Number of feed points provided.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims (8)

34 OO 837 1 2 dem Zähler (9) ein weiterer aus lichtempfindliche!* Patentansprüche: Zelle (16) und Verstärker (17) bestehender Kanal (16,17) geringer Empfindlichkeit vorgesehen ist.34 OO 837 1 2 the counter (9) another from light-sensitive! * Patent claims: Cell (16) and amplifier (17) existing channel (16,17) of low sensitivity is provided. 1. Vorrichtung zum Bestimmen der Richtung von1. Device for determining the direction of durch eine Linsenoptik einfallender elektromagnet!- -> Electromagnet incident through lens optics! - -> scher Strahlung mit mehreren jeweils einem Einfallswinkel zugeordneten Sensoren, an die eine elektronische Auswerteeinrichtung mit Verzögerungsglie- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum dem elektrisch so angeschlossen ist, daß die Bestim- Bestimmen der Einfallsrichtung von elektromagnetimung der Zeitdifferenz der die Verzögerungsglieder io scher Strahlung gemäß dem Oberbegriff des Andurchlaufenden Signale auf einer Anzeige Aufschluß Spruchs 1.shear radiation with several sensors, each assigned to an angle of incidence, to which an electronic Evaluation device with delay element The invention relates to a device for which is electrically connected in such a way that the determination of the direction of incidence of electromagnetism the time difference of the delay elements io shear radiation according to the generic term of the passing through Signals on a display information saying 1. über den Einfallswinkel gibt, dadurch gekenn- Eine Vorrichtung der Art ist Gegenstand der DE-PSon the angle of incidence there, thereby marked- A device of this type is the subject of DE-PS zeichnet, daß 29 31 818. Die Richtungsbestimmung erfolgt durch gegenläufige Impulssignale innerhalb einer elektronischenrecords that 29 31 818. The direction is determined by opposing Pulse signals within an electronic a) in Strahleneinfallsrichtung vor der Linsenoptik is Verzögerungskette. Hierbei ist jedem Richtungsscktor (11) sowie in deren Symmetrieachse ein Kegel- ein kompletter, sich zumindest aus Eingangsoptik, lichtspiegel (2) vorgesehen ist, der beim Auftreffen empfindlicher Zelle und Verstärker zusammensetzenvon Strahlung (10) in der Auswerteeinrichlung der Kanal zugeordnet, so daß ein solches Gerät nur (8) den Start eines Zählers (9) auslöst, vergleichsweise aufwendig herzustellen ist.a) in the direction of incidence of rays in front of the lens optics is delay chain. Here is every direction sensor (11) as well as a cone in its axis of symmetry - a complete, at least from input optics, light mirror (2) is provided, which when the sensitive cell and amplifier come together from Radiation (10) assigned to the channel in the evaluation device, so that such a device only (8) triggers the start of a counter (9), which is comparatively expensive to manufacture. b) um die Linsenoptik (11) ein Ring von Sektorop- 20 Aus der DE-PS 15 48 421 ist ein Gerät bekannt, bei tiken (31 bis3X") angeordnet ist und dem feststehende Laserdetektoren ringförmig um die inb) around the lens optics (11) a ring of sector op- 20 From DE-PS 15 48 421 a device is known in tiken (3 1 to 3 X ") is arranged and the fixed laser detectors in a ring around the in c) jede Sektoroptik (31 bis 3X") über Lichtleiter (41 der Symmetrieachse angeordnete und mit einem Abbist") so mit dem Zähler (9) verbunden ist, daß tastspiegel versehene Rundumoptik für IR-Strahlung die von der Strahlung (101 bis 10x") maximal angeordnet sind. Letztere gelangt über ein Modulabeaufschlagte Sektoroptik den laufenden Zäh- 25 tionsgitter auf einen oder mehreren Empfänger, wobei ler — gegenüber dem Signal der Rundumoptik zwecks einer genauen Abbildung die Strahlung in dem (2; 11) entsprechend zeitverzögert — stoppt. Bereich zwischen Modulationsgitter und Empfängerc) each sector optics (3 1 to 3 X ") is connected to the counter (9) via light guides (4 1 of the axis of symmetry and with an image") so that all-round optics for IR radiation are provided by the radiation (10 1 to 10 x ") are arranged at a maximum. The latter reaches the running counting grid to one or more receivers via a modular sector optics, whereby the radiation in the (2; 11) corresponding to the signal of the all-round optics for the purpose of an exact image time-delayed - stops. Area between modulation grid and receiver über einen Lichtleiter geführt wird.is guided via a light guide. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die galzeichnet, daß die Linsenoptik (11), die Sektoroptiken 30 tungsgemäße Vorrichtung herstellungsmäßig zu verein-(31 bis 3XM) sowie eine am Ende (5'bis 5X") der Licht- fachen und eine Unterscheidung der Signale auf optileiter (41 bis 4X") vorgesehene Sammellinse (12) als schein Weg herbeizuführen. Diese Aufgabe wird crfin-Spiegeloptiken, die Lichtleiter als Hohllichtleiter dungsgemäß durch die im Kennzeichendes Anspruchs I und lichtempfindliche Zellen (6; 13; 16) als Fotoemp- genannten Merkmale gelöst. Eine solchermaßen ausgefänger ausgebildet sind. js bildete Vorrichtung benötigt handelsübliche Glasfibern2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the invention is based on the object, the fact that the lens optics (11), the sector optics 30 device according to the production line to be combined (3 1 to 3 XM ) and one at the end (5 ' up to 5 X ") of the light beams and a differentiation of the signals on optical conductors (4 1 to 4 X ") provided converging lens (12) as an apparent path. This object is achieved by means of crfin mirror optics, the light guides as hollow light guides, according to the features mentioned in the characterizing claim I and light-sensitive cells (6; 13; 16) as photo sensors. Such a fugitive are designed. js device requires commercially available glass fibers 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- als Verzögerungsglieder sowie lediglich zwei lichtempzeichnet, daß anstelle der einzelnen Fotoempfänger findliche Zellen, so daß insgesamt gesehen trotz einer (6; 13; 16) jeweils drei Fotoempfänger mit Spektral- eher funktionserweitcrnden Tendenz eine erheblich teilern für verschiedene Spektralbereiche vorgese- preisgünstigere Gerätekonzeption erreicht wird.3. Apparatus according to claim 2, characterized as delay elements and only two lichtempzeich, that instead of the individual photo receptors sensitive cells, so that overall, despite one (6; 13; 16) three photo receivers each with a spectral rather function-widening tendency one considerably dividers for different spectral ranges - cheaper device design is achieved. hen sind. 40 Eine Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3hen are. 40 A further development of the invention according to claim 3 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ermöglichl bei der einfallenden Strahlung bedarfsweise dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Aus- auch eine Unterscheidung hinsichtlich Strahlungsart. So Werteeinrichtung (8) für die Unterscheidung des La- bietet es sich z. B. an, einfallende Strahlung als diejenige serspektrums sowie die Unterscheidung der einzel- eines Neodym-Lasers zu identifizieren, wenn das Imnen Laserarten hinsichtlich der Dauer ihrer Impulse 45 pulsende nach etwa 20 ns, oder als dasjenige eines ausgelegt ist. CO2-Lasers, wenn das Impulsendc nach etwa 50 ns an-4. Device according to one of claims 1 to 3, enables the incident radiation as required characterized in that the electronic output also distinguishes between the type of radiation. So Value device (8) for the differentiation of the La- offers z. B. assume incident radiation as that serspectrum as well as the differentiation of the individual a neodymium laser to identify, if the Imnen Laser types in terms of the duration of their pulses 45 pulsating after about 20 ns, or as that of one is designed. CO2 laser when the pulse endc stops after about 50 ns 5. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden gezeigt wird. Neben der Ja/Ncin-Aussage, der Anzeige Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Sektorop- des Richtungsbercichs und der Laserart ist dann auch tiken (31 bis 3xn) und zugehörige lichtempfindlicher eine Unterscheidung hinsichtlich verschiedener Wellen-Zelle (13) entweder mit entsprechend vielen und in 50 längen und Impulsstärken möglich.5. Device according to one of the preceding is shown. In addition to the Yes / Ncin statement, the display claims, characterized in that the sector top of the directional range and the type of laser is then also tiken (3 1 to 3 xn ) and associated light-sensitive a distinction with regard to different wave cells (13) either with corresponding many and in 50 lengths and pulse strengths possible. ihrer Länge kontinuierlich abgestuften Lichtleitern Auch die restlichen Unteransprüche enthalten Wei-their length continuously graded light guides The remaining subclaims also contain white oder aber mit nur einem und dafür langen Lichtleiter terbildungen des der Erfindung zugrunde liegenden Ge-or with only one and therefore long fiber optic formations of the underlying structure of the invention mit entsprechend vielen Einspeisungsstelien verbun- genstandes.with a corresponding number of feed-in points. den sind. Im folgenden wird an Hand einer Schemazeichnungwho are. The following is a schematic drawing 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn- r>r» ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert: zeichnet, daß insgesamt zwölf voneinander gleich- In dem in Blickrichtung oberen Bereich des lediglich mäßig beabstandete Sektoroptiken (31 bis 3X") vor- angedeuteten Gehäuses I ist die Rundumoptik 2, 11 gesehen sind und die ihnen zugeordneten Lichtleiter vorgesehen, welche von einem Ring von z. B. zwölf (41 bis 4X") eine Länge von 30 bis 360 cm aufweisen. gleichmäßig voneinander bcabslandeten SektoroptikenExplained 6. Apparatus according to claim 5, characterized marked r> r "An embodiment of the invention: is characterized in that a total of twelve each other at the same In the upper area in the direction of the only moderately spaced sector optics (3 1 to 3 X") forward indicated housing I, the all-round optics 2, 11 are seen and the light guides assigned to them are provided, which from a ring of, for example, twelve (4 1 to 4 X ") have a length of 30 to 360 cm. sector optics bcabslandeten evenly from each other 7. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden 6<> 3' bis 3X" umgeben ist. Die von dem Kcgelspiegel 2 erAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Start- faßte elektromagnetische Strahlung 10 ■— gedacht ist und das Stoppsignal den Zähler (9) über je eine der vor allem an den Laser-Spektralbercich von etwa 0.2 bis Linsenoptik (11) und den Lichtleiterenden 51 bis 5X") 10 μηι — gelangt über die in der Symmetrieachse von optisch nachgeschaltete lichtempfindliche Zelle (6 Rundum- und Sektoroplikcn gelegene Linsenoptik 11 bzw. 13) und einen Verstärker (7 bzw. 14) erreicht. 65 auf die lichtempfindliche Zelle 6 und von hier — nach7. The device according to one of the preceding 6 <> 3 'to 3 X "is surrounded. The claims of the Kcgelspiegel 2, characterized in that the start captured electromagnetic radiation 10 ■ - is intended and the stop signal via the counter (9) One of the above all at the laser spectral range from about 0.2 to lens optics (11) and the light guide ends 5 1 to 5 X ") 10 μηι - arrives via the light-sensitive cell (6 all-round and sector optics located in the axis of symmetry of the optically downstream) 11 or 13) and an amplifier (7 or 14). 65 to the light-sensitive cell 6 and from here - to 8. Vorrichtung nach einem der vorausgehenden opto-eleklronischer Umwandlung in ein Spanntingssi-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen gnal — über den Verstärker 7 in die elektrische Ausden Enden (51 bis 5xn) der Lichtleiter (41 bis 4X") und werteeinrichlung 8 mit dem Zähler 9, der von diesem8. Device according to one of the preceding opto-electronic conversion in a Spanntingssi claims, characterized in that between gnal - via the amplifier 7 in the electrical Ausden ends (5 1 to 5 xn ) of the light guide (4 1 to 4 X ") and werteeinrichlung 8 with the counter 9, from this
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