DE3414798A1

DE3414798A1 - Passive range finder for the detection of radiation emitting objects

Info

Publication number: DE3414798A1
Application number: DE19843414798
Authority: DE
Inventors: David Lawrence Dolman; Herbert Alan French
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1983-04-21
Filing date: 1984-04-19
Publication date: 1999-04-29
Also published as: IT8448076A0; GB8310933D0; GB2323730B; FR2775074A1; AU697325B1; GB2323730A

Description

Die Erfindung betrifft einen passiven Entfernungsmesser zur Bestimmung der Entfernung zu einem Infrarotstrahlung abstrahlenden Objekt, wie z. B. zu einem Flugzeug, einer Rakete oder einem Geschoß, wobei die aufgenommene Strahlung auf der kurzwelligen Seite eines atmosphärischen Absorptionsbandes einen "Blauzacken" und auf der langwelligen Seite dieses Bandes eine "Rotschleife" aufweist, und wobei der Entfernungsmesser eine Optik aufweist, die ein reelles Bild eines Blickfeldes erzeugt.The invention relates to a passive range finder to determine the distance to an infrared radiation radiating object, such as B. to an airplane, a missile or a projectile, the recorded one Radiation on the shortwave side of a atmospheric absorption band a "blue jag" and on the long-wave side of this band a "red bow" and wherein the rangefinder has an optic that has a real image of a field of view generated.

Die Möglichkeit zur Bestimmung der Entfernung zu einem Flugzeug durch Messung seiner Infrarotstrahlung ist in der US-PS 3 103 586 und in der US-PS 3 117 228 beschrieben. In beiden Druckschriften sind Anordnungen beschrieben, bei welchen die von einem Flugzeug herrührende Gesamt-Infrarotstrahlung mit einem Anteil der aufgenommenen Strahlung verglichen wird, der durch ein Filter hindurchgeführt wird, welches diejenige Strahlung unterdrückt, die innerhalb der Bandbreiten des atmosphärischen Kohlendioxids und des atmosphärischen Stickstoffoxids liegt. Befindet sich das Flugzeug in einer verhältnismäßig kurzen Entfernung in der Größenordnung von etwa 1 km oder weniger, so treten bei solchen Messungen erhebliche Unterschiede auf, die ihre Ursache darin haben, daß der innerhalb des Absorptionsbandes abgestrahlte Strahlungsanteil den Beobachtungspunkt trotz der vorhandenen atmosphärischen Absorption erreicht. Unterstellt man, daß die ursprünglich abgestrahlte Strahlung eine Spektralverteilung gemäß einer Planck'schen Strahlungskurve für einen absolut schwarzen Körper bestimmter Temperatur entspricht, so beschreiben die genannten Druckschriften Verfahren und Vorrichtungen, mit deren Hilfe eine bestimmte Entfernungsmessung aus dem Unterschied zwischen verschiedenen Messungen abgeleitet wird. Bei größeren Entfernungen gleicht sich jedoch die atmosphärische Absorption sehr stark an die in dem Filter stattfindende Absorpition an und der Unterschied zwischen den Messungen wird verhältnismäßig klein und somit nimmt auch die Meßgenauigkeit mit wachsender Entfernung ab.The ability to determine the distance too an airplane by measuring its infrared radiation in U.S. Patent 3,103,586 and U.S. Patent 3,117,228 described. There are instructions in both documents described in which the originating from an aircraft Total infrared radiation with a share the radiation absorbed is compared by a filter is passed, which one Radiation suppressed within the bandwidths of atmospheric carbon dioxide and atmospheric Nitric oxide. The plane is in a relatively short distance of the order of magnitude of about 1 km or less, occur in such Measurements differ significantly based on their cause in that within the absorption band emitted radiation portion despite the observation point the existing atmospheric absorption. Assume that the one originally emitted Radiation has a spectral distribution according to Planck's law Radiation curve for an absolutely black body certain Corresponds to temperature, as described in the publications mentioned Methods and devices by means of which a certain distance measurement from the difference between different measurements. At However, the greater the distance, the atmospheric Absorption very strongly to that taking place in the filter Absorption and the difference between the measurements becomes relatively small and therefore the Measuring accuracy with increasing distance.

Handelt es sich um Geschosse, Raketen oder moderne Flugzeuge mit hohen Fluggeschwindigkeiten, so ist es äußerst wünschenswert, eine Erkennung und Entfernungsmessung bereits in Entfernungen vorzunehmen, die weit größer als 1 km sind.Are they projectiles, rockets or modern ones? Airplanes with high flight speeds, that's how it is extremely desirable, detection and distance measurement already make distances that are far are greater than 1 km.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Einrichtung zur passiven Entfernungsmessung mit Bezug auf Geschosse, Raketen oder Flugzeuge zu schaffen, welche brauchbare Entfernungsangaben bereits auf Entfernungen liefert, die sehr viel größer als 1 km sind. Bei solchen Messungen ist zu beachten, daß die bei der Beobachtung eines weiter entfernten Geschosses, einer weiter entfernten Rakete oder eines weiter entfernten sehr schnellen Flugzeuges erkennbare Strahlung das Resultat verschiedener Strahlungskomponenten ist und folglich die Spektralverteilung wesentlich von der Form einer einzelnen Planck'schen Strahlungskurve abweicht.The object of the invention is to be achieved a device for passive distance measurement with To create bullets, missiles or airplanes, what useful distance information is already on Delivers distances that are much greater than 1 km are. With such measurements it should be noted that the when observing a more distant floor, a more distant rocket or a more distant one very fast aircraft detectable radiation is the result of various radiation components and consequently the spectral distribution is significantly different from that Form of a single Planck radiation curve deviates.

Die soeben erwähnte Aufgabe wird gemäß der Erfindung, ausgehend von einem passiven Entfernungsmesser der eingangs dargelegten allgemeinen Bauart, durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:
The task just mentioned is achieved according to the invention, starting from a passive range finder of the general construction set out at the beginning, by combining the following features:

a) a spectrophotometer device with a Entry opening, which is arranged so that they at least part of the above real image,
b) a dispersion device for separating the Infrared radiation in bands of different Wavelengths,
c) a display device for measuring the certain areas of the entrance opening Radiation within different, separate, narrow wavebands of a flank of the atmospheric infrared spectral absorption band, and
d) a data processing device for recording from originating from the display device Radiation measurement signals and for identification each on an airplane, a rocket or radiation identified on one floor and for Derivation of distance measurement signals from these Radiation measurement signals.

Bei einem derartigen Entfernungsmesser weist die Spektrofotometereinrichtung vorzugsweise Mittel zur Messung der "Sonnenglitzerstrahlung" innerhalb eines Wellenbandes mit Wellenlängen von weniger als 2,9 µm auf und die Datenverarbeitungseinrichtung weist zweckmäßig Mittel auf, welche von den Strahlungsmeßsignalen "Sonnenglitzer-Korrektursignale" abziehen.With such a range finder Spectrophotometer device preferably means for Measurement of the "sun glitter radiation" within a Waveband with wavelengths of less than 2.9 microns and the data processing device expediently Means on which of the radiation measurement signals Subtract "sun glitter correction signals".

In Weiterbildung der Erfindung weist bei einem solchen Entfernungsmesser die Einrichtung zur Messung der Sonnenglitzersignale Mittel auf, mittels welcher von der Dispersionseinrichtung dargebotene Sonnenglitzerstrahlung zweiter Beugungsordnung eines Wellenbandes derart gemessen wird, daß diese Beugung zweiter Ordnung in einem Auftretensbereich des atmosphärischen Absorptionsbandes innerhalb der Strahlungsbeugung erster Ordnung auftritt.In a further development of the invention, such Rangefinder the device for measuring the sun glitter signals Means by which of the Dispersion device presented sun glitter radiation second order of diffraction of a waveband measured in this way is that this second order diffraction occurs in a range of the atmospheric absorption band occurs within first order radiation diffraction.

Vorzugsweise weist die Spektrofotometereinrichtung eines derartigen Entfernungsmessers Mittel zur Messung der Strahlung innerhalb des "blauen Zackens" und in einem Frequenzband nahe des blauen Zackens auf und die Datenverarbeitungseinrichtung weist Mittel zur Ableitung von Identifikationssignalen aus den zugehörigen Meßsignalen auf.The spectrophotometer device preferably has such a rangefinder means for measurement of radiation within the "blue jag" and in a frequency band near the blue spike and the Data processing device has means for derivation of identification signals from the associated measurement signals.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Anzeigeeinrichtung eines derartigen Entfernungsmessers eine Anordnung von Detektorelementen aufweisen, deren jedes so angeordnet ist, daß es Strahlung von einem bestimmten Bereich der Eintrittsöffnung innerhalb eines bestimmten engen Wellenbandes aufnimmt und diese Anordnung von Detektorelementen kann die Form eines Feldes haben, das eine Reihe von Detektorelementen, die so angeordnet sind, daß sie Strahlung von einem Teil oder Teilen der "roten Schleife" der Flanke des Absorptionsbandes aufnehmen, und außerdem verschiedene Reihen von Detektoren aufweist, die so angeordnet sind, daß sie Strahlung aus den schmalen Wellenbändern der Flanke des Absorptionsbandes aufnehmen, wobei jede dieser Reihen aus einer Vielzahl von Detektorelementen besteht, die so angeordnet sind, daß die Strahlung aus bestimmten Bereichen der Eintrittsöffnung aufnehmen.In a development of the invention, the display device of such a range finder Have arrangement of detector elements, each of which is arranged so that it emits radiation from a particular Area of entry opening within a certain narrow wave band and this arrangement of Detector elements can have the shape of a field that a series of detector elements arranged so that they emit radiation from part or parts of the "red Loop "of the flank of the absorption band, and also has various rows of detectors are arranged so that they emit radiation from the narrow Absorb the wavebands of the flank of the absorption band, each of these rows of a plurality of detector elements exists, which are arranged so that the Radiation from certain areas of the entrance opening take up.

Der erfindungsgemäße Entfernungsmesser kann weiterhin so ausgebildet sein, daß die Anordnung von Detektorelemtenten eine Reihe von Detektorelementen aufweist, die so angeordnet sind, daß sie Sonnenglitzerstrahlung einer Wellenlänge von weniger als 2,9 µm aufnehmen und die Anordnung kann ferner eine Reihe von Detektorelementen aufweisen, die so angeordnet sind, daß sie Strahlung aus dem Blauzackenbereich aufnehmen, während eine weitere Reihe von Detektorelementen vorhanden ist, die so angeordnet sind, daß sie Strahlung innerhalb eines Frequenzbandes aufnehmen, das dem Blauzackenbereich benachbart ist.The range finder according to the invention can continue be designed so that the arrangement of detector elements has a series of detector elements which are arranged so that they have sun glitter radiation Record wavelength of less than 2.9 µm and the The arrangement can also be a series of detector elements have, which are arranged so that they radiation pick up from the blue-tooth area while a there is another set of detector elements that are arranged so that they are within a radiation Record the frequency band that is adjacent to the blue jagged area.

Ein Geschoß, eine Rakete oder ein Flugzeug, das mit hoher Geschwindigkeit fliegt, strahlt von seinen Oberflächen infolge aerodynamischer Erhitzung Infrarotstrahlung ab und diese Strahlung hat eine Spektralverteilung, die im wesentlichen derjenigen Planck'schen Strahlungskurve entspricht, die ihrerseits für die betreffende Oberflächentemperatur gültig ist. Die Triebwerke von Flugzeugen oder Raketen erzeugen außerdem aufgrund der heißen, austretenden Treibgase eine sehr beträchtliche Infrarotstrahlung. Ein großer Teil dieser Strahlung entspricht der Schwarzkörperstrahlung von Gasen oder Verbrennungsprodukten, die jeweils bestimmte spezifische Temperatur haben. Insbesondere im Fall eines Geschosses oder einer Rakete tritt aber auch eine sehr bemerkenswerte Abstrahlung auf, die für bestimmte Stoffe charakteristisch ist, die in den Abgasen enthalten sind, oder die für bestimmte chemische Reaktionen kennzeichnend ist, welche in den ausgestoßenen Treibgasen stattfinden. Infolgedessen ist das Spektrum solcher Flugkörper mindestens eine Kombination von zwei oder mehr Schwarzkörperkurven, es kann aber auch noch bei weitem komplexer sein. Das Spektrum wird aber für jede einzelne Planck'sche Strahlungskurve in bestimmtem Sinne verschieden sein. Bei einem Geschoß hängt das jeweils beobachtete Spektrum aber auch von der Fluglage des Geschosses mit Bezug auf die Ziellinie des Beobachters ab, da in jeweils verschiedenen Fluglagen des Geschosses Teile des Geschoßkörpers die Treibgasstrahlfahne teilweise abdecken können oder aber die Treibgasstrahlfahne diese Teile des Geschoßkörpers teilweise abdeckt und dadurch der Beobachtung entzogen sein können. Bei sehr weit entfernten beobachteten Objekten kann die jeweils beobachtete Strahlung auch Lichtkomponenten enthalten, die vom Himmel oder einem anderen, in der Nähe des Objektes befindlichen Hintergrund herrühren. Die beobachtete Strahlung kann auch eine sehr wesentliche Komponente enthalten, die vom Sonnenlicht herrührt, welches vom beobachteten Objekt in Richtung zum Beobachter hin reflektiert wird. Diese beiden Himmelskomponenten bewirken, wenn sie wesentlich sind, daß das beobachtete Strahlenspektrum dem Sonnenlichtspektrum ähnelt, wenn dieses nach Zurücklegung eines weiten Weges durch die Atmosphäre beobachtet wird. Diese Komponenten werden nachstehend "Sonnenglitzerstrahlung" genannt. Der Anteil der Sonnenglitzerstrahlung an dem beobachteten Spektrum hängt wiederum von den gegenseitigen Positionen der Sonne und des Beobachters ab sowie auch von anderen Umgebungsbedingungen.A missile, a missile, or an airplane that comes with flies at high speed, shines from its surfaces due to aerodynamic heating infrared radiation and this radiation has a spectral distribution, which are essentially those of Planck's Radiation curve, which in turn corresponds to the relevant surface temperature is valid. The Aircraft or rocket engines also produce due to the hot, leaking propellants a very considerable infrared radiation. Much of this Radiation corresponds to the blackbody radiation of gases or combustion products, each specific have specific temperature. Especially in the case of a Missile or a missile also kicks a very remarkable radiation for certain Characteristic substances contained in the exhaust gases or for certain chemical reactions is characteristic, which in the expelled propellant gases occur. As a result, the spectrum is such Missile at least a combination of two or more blackbody curves, but it can also with be far more complex. The spectrum is for everyone single Planck radiation curve in a certain sense to be different. It depends on one floor observed spectrum but also from the attitude of the Projectile with respect to the observer's finish line from, because in different flight positions of the floor Parts of the projectile body partially the LPG vane can cover or the LPG vane partially covers these parts of the projectile body and can be withdrawn from observation. At very distant observed objects can each observed radiation also contain light components, from heaven or another, near the Background of the object. The observed radiation can also be a very essential one Contain component that comes from sunlight, which from the observed object towards Observer is reflected. These two heavenly components if they are essential cause the observed radiation spectrum is the sunlight spectrum resembles if this after covering a long distance is observed through the atmosphere. These components are hereinafter referred to as "sun glitter radiation". Of the Share of sun glitter radiation in the observed Spectrum in turn depends on the mutual positions the sun and the observer as well as others Environmental conditions.

Das in der Atmosphäre vorhandene Kohlendioxid und Stickstoffoxid erzeugen zusammen ein starkes Absorptionsband im Bereich zwischen etwa 4,1 µ bis etwa 4,3 µ. In den meisten Fällen weist die Abgasfahne eines Raketengeschosses oder eines Düsenflugzeugs einen Kernbereich auf, der aus Kohlendioxid besteht und sehr stark in und in der Nähe dieses Absorptionsbandes strahlt. Diese innerhalb des Absorptionsbandes liegende Strahlung wird jedoch stark durch kühleres Kohlendioxid absorbiert, welches sich im Randbereich der Abgasfahne und in der Atmosphäre im Bereich zwischen dem betreffenden Flugkörper und dem Beobachter befindet. Infolgedessen weist das beobachtete Spektrum eines weiter entfernten Geschosses oder schnellen Flugzeugs kennzeichnenderweise einen spitzen Zacken auf, der nachstehend "Blauzacken" genannt wird und der in unmittelbarer Nachbarschaft der Kurzwellenseite des genannten Absorptionsbandes liegt, während das Spektrum an der Langwellenseite des Absorptionsbandes ein sehr viel breiteres Teilspektrum aufweist, welches nachstehend "Rotschleife" genannt wird.The carbon dioxide and Together, nitrogen oxide creates a strong absorption band in the range between about 4.1 µ to about 4.3 µ. In in most cases, the exhaust plume of a missile projectile shows or a jet plane a core area which consists of carbon dioxide and is very strong in and radiates in the vicinity of this absorption band. This radiation lying within the absorption band but strongly absorbed by cooler carbon dioxide, which is in the edge area of the exhaust plume and in the atmosphere in the area between the missile in question and the observer. As a result, points the observed spectrum of a more distant floor or fast aircraft typically featuring one pointed spikes, hereinafter called "blue spikes" and in the immediate vicinity of the shortwave side of the absorption band mentioned, while the spectrum on the longwave side of the Absorption band a much broader sub-spectrum has, which is hereinafter called "red ribbon".

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß bei Einzelberücksichtigung bestimmter Überlegungen und vorhandener Toleranzen in Anbetracht der soeben geschilderten Erschwernisse es in der nachstehend zu beschreibenden Weise möglich ist, mit Bezug auf Geschosse, Raketen und Flugzeuge auf vielfach größere Entfernungen als einen Kilometer Entfernungsmessungen auf der Basis der passiven Strahlungsmessung durchzuführen, wobei man sich eine Vielzahl von Messungen innerhalb bestimmter ausgewählter enger Wellenbänder zunutze macht. Derartige Messungen eignen sich auch zur Erkennung bestimmter verschiedener Typen von Geschossen, Raketen oder Flugzeugen.The invention is based on the knowledge that at Individual consideration of certain considerations and existing tolerances considering the just described difficulties in the following to be described is possible with reference to Missiles, missiles and planes on much larger ones Distances as one kilometer distance measurements on the basis of passive radiation measurement, taking a variety of measurements within certain selected narrow wavebands. Such measurements are also suitable for detection certain different types of projectiles, missiles or planes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nunmehr anhand einiger Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die anliegenden Zeichnungen nachstehend beschrieben. Es stellen dar:Further details of the invention will now be found based on some embodiments of the invention Reference to the accompanying drawings below described. They represent:

Fig. 1 eine schematische graphische Darstellung, welche typische Spektren der Sonnenglitzerstrahlung bei Beobachtung eines weit entfernten Geschosses wiedergibt, Fig. 1 is a schematic graph showing typical spectra of the sun glitter radiation at observation reproduces a distant projectile,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung, welche Grundmerkmale einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entfernungsmessers zeigt, Fig. 2 is a diagrammatic perspective view showing basic features of one embodiment of a range finder according to the invention,

Fig. 3 eine schematische graphische Darstellung der Durchlaßcharakteristik eines Filters, welches wahlweise in Verbindung mit den verschiedenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Entfernungsmessers verwendet werden kann, Fig. 3 is a schematic graph of the transmission characteristic of a filter, which can be optionally used in conjunction with the various embodiments of the rangefinder according to the invention,

Fig. 4 eine schematische Aufsicht auf eine Anordnung von Infrarotdetektoren, welche bei dem in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäßen Entfernungsmesser Verwendung finden kann, Fig. 4 is a schematic plan view of an array of infrared detectors, in which 2 shown rangefinder according to the invention can be used in Fig.

Fig. 5 eine schematische graphische Darstellung, welche die Strahlungsabsorption durch in der Atmosphäre enthaltenen Wasserdampf und kennzeichnende Spektren zeigt, die in verschiedenen Entfernungen von einem Geschoß gewonnen und als Funktion der Wellenlänge aufgezeichnet wurden, Fig. 5 is a schematic graph showing in the atmosphere shows the radiation absorption by water vapor, and contained characteristic spectra, which were obtained at different distances from a projectile and recorded as a function of wavelength,

Fig. 6 eine schematische graphische Darstellung, welche Ansprechsignale versinnbildlicht, die bei Messung der Strahlung eines weit entfernten Geschosses bei verschiedenen besonderen Wellenlängen beobachtet wurden und als Funktion der Entfernung aufgetragen sind, Fig. 6 is a schematic diagram, which symbolizes response signals that have been observed a distant projectile at different specific wavelengths at measuring the radiation and are plotted as a function of the distance,

Fig. 7 einen schematischen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entfernungsmessers, und Fig. 7 shows a schematic partial section through another embodiment of a range finder according to the invention, and

die Fig. 8, 9 und 10 jeweils schematische Darstellungen, aus welchen weitere Einzelheiten der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entfernungsmessers erkennbar sind. Figs. 8, 9 and 10 are schematic representations, from which further details of the embodiment of a range finder according to the invention shown in Fig. 7 are visible.

In Fig. 1 zeigt die gestrichelte Kurve 1 ein typisches Sonnenglitzerspektrum mit zwei Absorptionsbändern 2 und 3. Die ausgezogene Kurve der Fig. 1 zeigt das typische Spektrum eines weit entfernten Geschosses, aus welchem deutlich ein "blauer Zacken" 4 und eine "rote Schleife" 5 erkennbar sind. Die Marken auf der darunter angegebenen Linie geben schmale Frequenzbänder an, die im einzelnen im Rahmen der verschiedenen, nachstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ausgenutzt werden. Die Marke 7 kennzeichnet ein Frequenzband, welches zur Messung der Sonnenglitzerstrahlung benutzt wird, während die Marke 8 ein in der Nähe der kurzwelligen Seite des Blauzackens gelegenes Frequenzband und die Marke 9 Frequenzbänder bezeichnet, die zur Messung des Blauzackens benutzt werden. Die Marken 10 bezeichnen wiederum an der Flanke der roten Schleife in der Nähe des Absorptionsbandes 3 gelegene Frequenzbänder. Die Marke 11 zeigt ein Frequenzband in der Mitte der roten Schleife. Symbole λ1 bis λ4 bezeichnen die Wellenlängen dieser einzelnen Frequenzbänder der Frequenzbandgruppe 10, während die Bezeichnung λ11 die Wellenlänge des Frequenzbandes 11 bezeichnet.In Fig. 1 the dotted curve 1 shows a typical spectrum with sun glitter two absorption bands 2 and 3. The solid curve of FIG. 1 shows the typical spectrum of a projectile far away, from which a "blue jag" 4 and a "red loop" 5 can clearly be seen. The marks on the line below indicate narrow frequency bands which are used in detail within the various embodiments of the invention described below. The mark 7 denotes a frequency band which is used for measuring the sun glitter radiation, while the mark 8 denotes a frequency band located in the vicinity of the short-wave side of the blue spike and the mark 9 denotes frequency bands which are used for the measurement of the blue spike. The marks 10 again designate frequency bands located on the flank of the red loop in the vicinity of the absorption band 3 . The mark 11 shows a frequency band in the middle of the red loop. Symbols λ1 to λ4 denote the wavelengths of these individual frequency bands of the frequency band group 10 , while the designation λ11 denotes the wavelength of the frequency band 11 .

Der in Fig. 2 dargestellte Entfernungsmesser weist einen einstellbaren Abtastspiegel 20 auf, welcher so angeordnet ist, daß er Infrarotstrahlung 21 von einem entfernt gelegenen Beobachtungsfeld aufnehmen kann und dieselbe in ein Infrarotteleskop 22 einführen kann. Das Teleskop 22 erzeugt ein reelles Bild des Beobachtungsfeldes in der Ebene eines Eintrittsschlitzes 23 eines Spektrofotometers, welches ein Dispersionselement in Form eines Beugungsgitters 24 und eine Schar von Infrarotdetektorelementen 25 aufweist. Die Ausgänge dieser Elemente 25 sind an eine Datenverarbeitungseinrichtung 26 angeschlossen. Ein Gehäuse 27 schützt die Spektrofotometereinrichtung gegen Streulicht. Eine wahlweise anwendbare, jedoch wünschenswerte Ergänzung der Einrichtung stellt ein Filter 28 dar, welches unmittelbar unter oder über dem Eintrittsschlitz 23 angeordnet ist. Das Spektrofotometer weist außerdem eine achromatische Linse 29 auf, die das von dem Eintrittsschlitz 23 gelieferte Licht bündelt und außerdem ist eine achromatische Linse 30 vorgesehen, die das von dem Beugungsgitter 24 gelieferte gebeugte Licht auf die Ebene des Detektorfeldes 25 fokussiert.The range finder shown in FIG. 2 has an adjustable scanning mirror 20 , which is arranged in such a way that it can receive infrared radiation 21 from a distant observation field and can introduce the same into an infrared telescope 22 . The telescope 22 generates a real image of the observation field in the plane of an entry slit 23 of a spectrophotometer, which has a dispersion element in the form of a diffraction grating 24 and a group of infrared detector elements 25 . The outputs of these elements 25 are connected to a data processing device 26 . A housing 27 protects the spectrophotometer device against stray light. A filter 28 , which is arranged directly below or above the entry slot 23 , represents an optionally applicable, but desirable addition to the device. The spectrophotometer also has an achromatic lens 29 that focuses the light provided by the entrance slit 23 and an achromatic lens 30 is also provided that focuses the diffracted light provided by the diffraction grating 24 onto the plane of the detector field 25 .

Fig. 3 zeigt die Durchlaßcharakteristik des zwar wünschenswerten, jedoch wahlweise zu benutzenden Filters 28. Es hat im Bereich zwischen 2,1 µ und 2,2 µ ein schmales Paßband, unterdrückt jedoch Strahlung mit Wellenlängen unterhalb 2,1 µ und im Wellenbereich zwischen 2,2 µ und 3,0 µ und hat eine gleichförmige Hochpaßcharakteristik im Bereich zwischen 4 µ und 5 µ. Fig. 3 shows the transmission characteristic of the though desirable, but optional to use to filter 28. It has a narrow pass band in the range between 2.1 µ and 2.2 µ, but suppresses radiation with wavelengths below 2.1 µ and in the wave range between 2.2 µ and 3.0 µ and has a uniform high-pass characteristic in the range between 4 µ and 5 µ.

Fig. 4 zeigt ein vergrößertes Bild des Detektorfeldes 25, das von Infrarot-Detektorelementen gebildet wird, die sich in rechtwinkliger Reihen- und Spaltenanordnung befinden. Der in Fig. 2 gezeigte Entfernungsmesser ist so gestaltet, daß Strahlung, die durch den Eintrittsschlitz 23 eintritt, von einem Vertikalstreifen des Beobachtungsfeldes abgegriffen wird und Strahlung, die von verschiedenen Höhen dieses Beobachtungsstreifens herrührt, auf dem in Fig. 4 dargestellten Detektorfeld an verschiedenen Stellen in Richtung des Pfeiles 50 auftrifft. Die Streuwirkung des Beugungsgitters 24 wirkt rechtwinklig zu dieser Strahlung, so daß die Strahlung von verschiedenen Frequenzbändern auf dem in Fig. 4 dargestellten Detektorfeld in Richtung des Pfeiles 51 nach abwärts gestreut wird. Das Detektorfeld weist eine Detektorenreihe 40 auf, welche so angeordnet ist, daß sie die von dem in Fig. 1 durch die Marke 8 bezeichneten Frequenzband herrührende Strahlung aufnimmt. Außerdem weist das Detektorfeld mindestens eine Detektorenreihe 41 auf, die so angeordnet ist, daß sie eines der Frequenzbänder 9 in Fig. 1 aufnimmt. Vorzugsweise sind jedoch zwei solcher Reihen vorgesehen und sie sollten eng genug angeordnet sein, um sicherzustellen, daß eine einwandfreie Messung von Blauzacken möglich ist. Eine weitere Detektorenreihe 43 ist so angeordnet, daß sie in zweiter Ordnung gebeugte Strahlung des Frequenzbandes aufnimmt, welches in Fig. 1 mit der Marke 7 bezeichnet ist. Diese Detektorenreihe 43 wird von Detektorenreihen 42 und 44 flankiert, die normalerweise nur sehr wenig Strahlung aufnehmen sollten. Diese Detektoren sind so angeordnet, daß sie nur in zweiter Ordnung gebeugte Strahlung innerhalb von Frequenzen aufnehmen können, welche außerhalb des engen Paßbandes des Filters 28 gelegen sind, oder in erster Ordnung gebeugte Strahlung innerhalb des Absorptionsbandes 3 aufnehmen können, die thermisch von Atmosphärenbestandteilen oder von Objekten abgestrahlt wird, die sich in einem verhältnismäßig nahen Bereich von einem Kilometer oder weniger des Gesichtsfeldes befinden, wobei diese Strahlung "Vordergrundstrahlung" genannt wird. Eine weitere Anzahl von Detektorreihen 45 bis 49 ist so angeordnet, daß diese Detektoren Signale aufnehmen, die innerhalb der Rotschleifen-Frequenzbänder liegen, die in Fig. 1 mit den Bezugsziffern 10 und 11 bezeichnet sind. Die tatsächliche Zahl der Reihen und Spalten von Detektoren ist beliebig und es können durchaus mehr Reihen vorgesehen sein, die dann später noch zu beschreibenden Zwecken dienen. FIG. 4 shows an enlarged image of the detector array 25 which is formed by infrared detector elements which are arranged in a rectangular row and column. The range finder shown in Fig. 2 is designed so that radiation entering through the entrance slit 23 is picked up by a vertical stripe of the observation field and radiation originating from different heights of this observation stripe on the detector field shown in Fig. 4 at different locations hits in the direction of arrow 50 . The scattering effect of the diffraction grating 24 acts at right angles to this radiation, so that the radiation from different frequency bands is scattered downwards in the direction of arrow 51 on the detector field shown in FIG. 4. The detector field has a row of detectors 40 which is arranged in such a way that it receives the radiation originating from the frequency band denoted by the mark 8 in FIG. 1. In addition, the detector field has at least one row of detectors 41 which is arranged such that it receives one of the frequency bands 9 in FIG. 1. However, preferably two such rows are provided and they should be arranged close enough to ensure that a good measurement of blue spikes is possible. Another row of detectors 43 is arranged in such a way that it receives second-order diffracted radiation of the frequency band, which is denoted by the mark 7 in FIG . This row of detectors 43 is flanked by rows of detectors 42 and 44 , which should normally absorb very little radiation. These detectors are arranged so that they can only receive second-order diffracted radiation within frequencies that are outside the narrow pass band of the filter 28 , or can receive first-order diffracted radiation within the absorption band 3 that is thermally from atmospheric components or from Objects are emitted that are in a relatively close range of one kilometer or less of the visual field, which radiation is called "foreground radiation". A further number of detector rows 45 to 49 is arranged in such a way that these detectors receive signals which lie within the red-loop frequency bands, which are designated in FIG. 1 by the reference numerals 10 and 11 . The actual number of rows and columns of detectors is arbitrary and more rows can certainly be provided, which will later be used for the purposes described later.

Das Ansprechen der Detektoren wird in regelmäßigen Zeitintervallen gemessen, in Digitalform ungesetzt und innerhalb der Datenverarbeitungseinrichtung 26 gespeichert. Die an den Ausgängen der Detektoren der Reihen 42 und 44 erscheinenden Signale stellen die Vordergrundstrahlung und elektrische Spureninterferenzen dar, die sämtliche Signalkanäle in gleichem Maße beeinflussen. Diese Signale werden folglich von allen anderen entsprechenden Ansprechsignalen abgezogen. Sie werden insbesondere von den Ansprechsignalen abgezogen, welche den entsprechenden Detektoren der Reihe 43 zugehen, um Signale abzuleiten, welche der im Frequenzband 7 der Fig. 1 dargestellten Sonnenglitzerstrahlung entsprechen. Nimmt man diese Signale als Maß der Sonnenglitzerstrahlung und kennt man deren Spektrum, so können, wenn man entsprechende Toleranzen für den Einfluß meteorologischer Bedingungen auf die Form des Sonnenglitzerspektrums zuläßt, Schätzungen bezüglich des Einflusses der Sonnenglitzerstrahlung auf das Ansprechen der Detektoren innerhalb sämtlicher gemessener Wellenbänder angestellt werden. Die Messung innerhalb der größten Wellenlänge λ11 dürfte das günstigste Signal-Rausch-Verhältnis haben und wird folglich vorzugsweise zur Identifizierung von Objekten benutzt, die insofern von Interesse sein könnten, als sie sich später als weit entfernte Geschosse oder Flugzeuge entpuppen könnten. Von da an beobachtet man die von den Detektoren der Reihe 49 abgegebenen Signale daraufhin, ob diese einzeln isoliert auftretende Höhenmeßwerte oder kleine Gruppen von Meßwerten enthalten, die hinsichtlich Höhenangabe oder Zeitangabe über durchschnittliche Meßsignale hinausgehen. Da der Spiegel 20 des in Fig. 2 gezeigten Meßgerätes normalerweise den Azimut abtastet, werden zu verschiedenen Zeitpunkten wahrgenommene Signale aus verschiedenen Azimutrichtungen kommen. Die Breiten der einzelnen Detektoren in der Richtung 50 bestimmen in Verbindung mit dem optischen System und der Höheneinstellung des Spiegels 20 die Höhenmeßinkremente, während die Zeitpunkte der einzelnen Messungen in Verbindung mit der Azimutabtastbewegung des Spiegels 20 die Azimutinkremente bestimmen, wodurch eine Anzeige erhalten wird, wann das betreffende, noch entfernt liegende Objekt auftauchen wird. Wenn aber das noch entfernt befindliche Objekt die Grenzen dieser Inkremente zwischen den einzelnen Meßzeitpunkten kreuzt, dann kann sich seine Strahlung auf einzelne Meßwerte verteilen, die innerhalb des Detektorfeldes 25 entweder zeitlich oder positionsmäßig nahe beieinander liegen. Naturphänomene, die von dem Detektorenfeld 25 erfaßbare Strahlung erzeugen oder reflektieren, werden dies innerhalb eines größeren Bereiches tun und folglich jeweils längere Folgen von nahe aneinanderliegenden Höhenmeßwerten liefern. Objekte wie z. B. Wellenkämme, welche das Sonnenlicht reflektieren, können deshalb unterschieden werden, weil sie das Spektrum der Sonnenglitzerstrahlung haben und innerhalb der Rotschleifenkanäle keine stärkeren Meßsignale liefern als aufgrund der Korrektur zu erwarten ist, die von den Meßwerten der Sonnenglitzerkanaldetektoren der Reihe 43 gleicher Höhe zu erwarten sind.The response of the detectors is measured at regular time intervals, is set in digital form and is stored in the data processing device 26 . The signals appearing at the outputs of the detectors of the rows 42 and 44 represent the foreground radiation and electrical trace interference, which affect all signal channels to the same extent. These signals are consequently subtracted from all other corresponding response signals. They are subtracted in particular from the response signals which go to the corresponding detectors of the row 43 in order to derive signals which correspond to the sun glitter radiation shown in the frequency band 7 in FIG. 1. If these signals are taken as a measure of the sun glitter radiation and if we know its spectrum, then if we allow appropriate tolerances for the influence of meteorological conditions on the shape of the sun glitter spectrum, estimates regarding the influence of the sun glitter radiation on the response of the detectors can be made within all measured wavebands . The measurement within the largest wavelength λ11 should have the most favorable signal-to-noise ratio and is therefore preferably used to identify objects that could be of interest in that they could later turn out to be distant projectiles or aircraft. From then on, the signals emitted by the detectors of the row 49 are observed to determine whether they contain individually measured altitude measurements or small groups of measurements that go beyond average measurement signals in terms of altitude or time. Since the mirror 20 of the measuring device shown in FIG. 2 normally scans the azimuth, signals perceived at different times will come from different azimuth directions. The widths of the individual detectors in the direction 50 determine the height measurement increments in connection with the optical system and the height adjustment of the mirror 20 , while the times of the individual measurements in connection with the azimuth scanning movement of the mirror 20 determine the azimuth increments, whereby an indication is obtained when the relevant, still distant object will appear. But if the object is still remotely located crosses the boundaries of these increments between the different measurement times, then its radiation can distribute individual measurement values, which are within the detector array 25 either in time or in position close to each other. Natural phenomena that generate or reflect radiation that can be detected by the detector field 25 will do so within a larger range and consequently each deliver longer sequences of closely adjacent height measurement values. Objects such as B. wave crests reflecting sunlight can be differentiated because they have the spectrum of sun glitter radiation and within the red loop channels do not provide any stronger measurement signals than can be expected due to the correction to be expected from the measured values of the sun glitter channel detectors of series 43 of the same height are.

Bestimmte Signale können infolgedessen mittels verschiedener Algorithmen als Anzeigen für möglicherweise interessierende Objekte ausgesucht werden, die es lohnen, auf entsprechende Meßsignale innerhalb anderer Frequenzbänder untersucht zu werden. Bezüglich jedes interessierenden Objektes werden die an der Spitze des Blauzackens empfangenen Meßsignale, die im Frequenzband 9 durch die Detektoren 41 erfaßt werden, und die in dem benachbarten Frequenzband 8 gelegenen und mittels der Detektoren 40 erfaßten Meßsignale jeweils durch Abzug der Vordergrundstrahlung und der geschätzten Sonnenglitzerstrahlung berichtigt und das jeweilige Verhältnis bestimmt. Scheint das Objekt nur ein einziges, isoliertes Signal zu erzeugen, so wird dieses für die Messung verwertet. Scheint sich aber die von dem interessierenden Objekt abgestrahlte Strahlung über n nahe aneinanderliegende Signale zu verteilen, dann können diese bei den Messungen für jedes Frequenzband zusammenaddiert und von der Summe die Sonnenglitzerkorrektur n-mal abgezogen werden. Das genannte Verhältnis der korrigierten Signale des Kanals 9 und des Kanals 8 gibt dann ein Maß über die Höhe des Blauzackens und es hat sich gezeigt, daß dieser Wert ein brauchbares Identifikationssignal darstellt, das jeweils bei verschiedenen Typen von Geschossen oder Flugzeugen verschieden groß ist.As a result, certain signals can be selected by means of various algorithms as displays for objects which may be of interest and which are worth investigating for corresponding measurement signals within other frequency bands. With respect to each object of interest, the measurement signals received at the tip of the blue jagged, which are detected in the frequency band 9 by the detectors 41 , and the measurement signals located in the adjacent frequency band 8 and detected by the detectors 40 are each corrected by subtracting the foreground radiation and the estimated sun glitter radiation and determines the respective ratio. If the object only appears to generate a single, isolated signal, this is used for the measurement. If, however, the radiation emitted by the object of interest appears to be distributed over n signals lying close to one another, then these can be added together for each frequency band during the measurements and the sun glitter correction subtracted n times from the sum. The said ratio of the corrected signals of the channel 9 and the channel 8 then gives a measure of the amount of blue jagging and it has been shown that this value represents a usable identification signal which is different in size in each case for different types of projectiles or aircraft.

Ist das betreffende Objekt auf diese Weise als ein Geschoß oder ein Flugzeug bekannten Typs identifiziert worden, so werden die von den Detektoren der Reihen 45 bis einschließlich 49 gemessenen Rotschleifensignale weiter untersucht, um die Entfernung des Objekts zu ermitteln. Im Bereich der interessierenden Wellenlängen zwischen λ1 und λ11 kann die Strahlung durch die Gleichung
If the object in question has been identified in this way as a projectile or aircraft of known type, the red loop signals measured by the detectors of the rows 45 to 49 inclusive are further examined in order to determine the distance of the object. In the range of the wavelengths of interest between λ1 and λ11, the radiation can by the equation

S = A1 [1 + A2 (λ - λ11)] (1)
S = A1 [1 + A2 (λ - λ11)] (1)

dargestellt werden, worin A1 und A2 Konstante sind, die jeweils dem betreffenden Typ des beobachteten Objekts zugeordnet sind.in which A1 and A2 are constants that the respective type of the observed object assigned.

Ein Durchlaßfaktor, welcher den Anteil der über die Entfernung R durchgelassenen Strahlung unter Berücksichtigung der Absorption durch atmosphärisches Kohlendioxid und Stickstoffoxid darstellt, ist ungefähr durch die Gleichung
A transmission factor, which represents the proportion of the radiation transmitted over the distance R, taking into account the absorption by atmospheric carbon dioxide and nitrogen oxide, is approximately by the equation

t = a exp (- b R^c) (2)
t = a exp (- b R ^c ) (2)

darstellbar,
worin a, b und c Parameter sind, die von der Wellenlänge, dem Luftdruck und atmosphärischen Bedingungen abhängen, die sich mit der Entfernung langsam ändern. Atmosphärischer Wasserdampf hat verhältnismäßig kleine und spektral unbedeutende Wirkungen, die jedoch durch einen weiteren Durchlaßfaktor berücksichtigt werden können, welcher durch die Gleichung
representable,
where a, b and c are parameters that depend on the wavelength, air pressure and atmospheric conditions that change slowly with distance. Atmospheric water vapor has relatively small and spectrally insignificant effects, which can, however, be taken into account by a further transmission factor, which is given by the equation

t' = (1 - wR) exp (- w_oR) (3)
t '= (1 - wR) exp (- w _o R) (3)

gegeben ist, worin w_o eine Konstante ist, während w sich geringfügig mit der Wellenlänge der Strahlung ändert, wie dies durch die gestrichelte Kurve 55 in Fig. 5 angedeutet ist.where w _{o is} a constant, while w changes slightly with the wavelength of the radiation, as indicated by the dashed curve 55 in FIG. 5.

Das jeweils beobachtbare Ansprechen bei jeder Wellenlänge hängt von dem Produkt dreier Faktoren Stt' ab und wenn das Verhältnis des Ansprechens bei einer Wellenlänge λ_x dividiert durch das Ansprechen bei einer anderen Wellenlänge λ_y gebildet wird, so ist zu erwarten, daß dies
The response that can be observed at each wavelength depends on the product of three factors Stt 'and if the ratio of the response at one wavelength λ _x divided by the response at another wavelength λ _y is to be expected, this is to be expected

sein wird, worin die Beiwerte x und y dazu dienen, die jeweils den Wellenlängen λ_x und λ_y zugeordneten Werte anzugeben. Die in der Kurve 55 in Fig. 5 eingetragenen Kreuzmarken zeigen, daß es möglich ist, bestimmte Wellenlängen λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ auszuwählen, bei welchen der Parameter w jeweils denselben Wert hat. Es ist mit Sicherheit möglich, viele Wellenlängenpaare auszuwählen, bei welchen w_x = w_y ist. Die Wellenlängen können also so ausgewählt werden, daß der auf der Wasserdampfabsorption beruhende Ausdruck vernachlässigt werden kann. Der Parameter A2 hängt jeweils von dem Typ des jeweils beobachteten Objekts ab und entsprechend der Identifikation des betreffenden Objekts aus dem vorgenannten Verhältnis der korrigierten Blauzackensignale kann ein entsprechender Wert hierfür ausgesucht werden. Entsprechende Werte für die Parameter a_x, a_y, b_x, b_y, c_x und c_y werden entsprechend den jeweils herrschenden meteorologischen Bedingungen gewählt und können, nachdem eine erste Entfernungsschätzung vorliegt, entsprechend angepaßt und berücksichtigt werden. Sodann können theoretische Werte für die Verhältnisse der verschiedenen Meßwerte für verschiedene Entfernungen ausgerechnet werden und diese können wiederum mit den Verhältnissen der Werte aus tatsächlich vorgenommenen experimentellen Beobachtungen verglichen werden, nachdem sie um etwaige bedeutende Sonnenglitzerstrahlungswerte berichtigt wurden. Mittels üblicher Kurvenanpassungstechniken kann ein Wert für die Entfernung R gefunden werden, der für jedes interessierende Objekt jeweils die beste Korrelation zwischen den theoretischen und experimentellen Ergebnissen ergibt. Dies geschieht in der Datenverarbeitungseinrichtung 26. Anstatt von der oben wiedergegebenen Gleichung 1 Gebrauch zu machen, kann die Einrichtung 26 auch Sätze von gespeicherten Werten der Funktion 1 + A2 (λ - λ11) für verschiedene Wellenlängen λ und Objekttypen ausnutzen. Davon wird jeweils derjenige Funktionssatz ausgewählt, der die beste Korrelation ergibt und dieser kann als Bestätigung durchgeführten Messung oder zur noch genaueren Identifizierung des Typs des beobachteten Objekts benutzt werden.where the coefficients x and y serve to indicate the values assigned to the wavelengths λ _x and λ _y , respectively. The cross marks entered in curve 55 in FIG. 5 show that it is possible to select certain wavelengths λ₁, λ₂, λ₃ and λ₄, at which the parameter w has the same value in each case. It is certainly possible to select many pairs of wavelengths at which w _x = w _y . The wavelengths can thus be selected so that the expression based on water vapor absorption can be neglected. The parameter A2 depends in each case on the type of the object observed in each case and a corresponding value can be selected for this in accordance with the identification of the object in question from the aforementioned ratio of the corrected blue-tooth signals. Corresponding values for the parameters a _x , a _y , b _x , b _y , c _x and c _y are chosen in accordance with the prevailing meteorological conditions and can be adjusted and taken into account accordingly after a first distance estimate has been made. Theoretical values for the ratios of the different measured values for different distances can then be calculated and these can in turn be compared with the ratios of the values from actual experimental observations after they have been corrected for any significant sun glitter radiation values. Using conventional curve fitting techniques, a value for the distance R can be found which gives the best correlation between the theoretical and experimental results for each object of interest. This takes place in the data processing device 26 . Instead of using equation 1 shown above, the device 26 can also use sets of stored values of the function 1 + A2 (λ - λ11) for different wavelengths λ and object types. The function set that results in the best correlation is selected from this, and this can be used as confirmation of the measurement carried out or for even more precise identification of the type of the observed object.

Die Art der Wirkungen der Entfernung auf die Messungen bei verschiedenen Wellenlängen ist in den Fig. 5und 6 durch ausgezogene Kurven angedeutet. In Fig. 5 zeigen die ausgezogenen Kurven die Änderungen der von einem bestimmten Geschoß abgegriffenen Meßwerte bei verschiedenen Wellenlängen, wenn das Geschoß sich in verhältnismäßig kurzer Entfernung vom Beobachtungspunkt (Kurve 56), in mittlerer Entfernung (Kurve 57) und in größerer Entfernung (Kurve 58) vom Beobachtungspunkt befindet. In Fig. 6 zeigen jeweils die Kurven 60, 61, 62 und 63 die Meßwerte, die von einem bestimmten Geschoß bei den vier Frequenzen λ₁, λ₂, λ₃ und λ₄ des Frequenzbandes 10 in Fig. 1 erhalten werden, und zwar in logarithmischem Maßstab zur Entfernung aufgetragen. Aus diesen Figuren geht klar hervor, daß, wenn ein Objekt zunächst aus verhältnismäßig großer Entfernung beobachtet wird, seine Strahlung bei den Wellenlängen λ1 und λ2 vielleicht unbedeutend oder nicht wahrnehmbar ist, daß aber das Verhältnis des Signales bei der Wellenlänge λ4 dividiert durch das Signal bei der Wellenlänge λ3 eine genaue und brauchbare Entfernungsangabe ergibt. Nähert sich das Objekt, so wird das Signal bei der Wellenlänge λ2 größer und das Verhältnis des Signals bei der Wellenlänge λ3 dividiert durch das Signal bei der Wellenlänge λ2 ergibt dann eine genaue und brauchbare Entfernungsanzeige. Wenn das Objekt sich noch mehr annähert, so wird das Signal bei der Wellenlänge λ1 größer und das Verhältnis des Signals bei der Wellenlänge λ2 dividiert durch das Signal bei der Wellenlänge λ1 ergibt wiederum eine genaue Entfernungsangabe. Dieses Verhalten ermöglicht einen anderen, einfacheren Aufbau der Datenverarbeitungseinrichtung 26. Nach Abzug der Korrekturen für die Vordergrundstrahlung, die elektrische Interferenz und die Sonnenglitzerstrahlung kann die Datenverarbeitungseinrichtung 26 so programmiert werden, daß sie nachprüfen kann, wie viele der berichtigten Rotschleifensignale von Bedeutung sind, sodann kann sie in der oben angegebenen Weise die jeweils zugehörigen Meßwertverhältnisse auswählen und ausrechnen und dann eine Entfernungsschätzung bezüglich des beobachteten Objekts durch Vergleich des jeweils ausgewählten Verhältnisses mit entsprechenden gespeicherten, empirisch ermittelten Beobachtungsergebnissen mit einem Objekt gleicher Bauart vornehmen.The nature of the effects of the distance on the measurements at different wavelengths is indicated in FIGS . 5 and 6 by solid curves. In Fig. 5, the solid curves show the changes in the measured values from a particular projectile at different wavelengths when the projectile is at a relatively short distance from the observation point (curve 56 ), at a medium distance (curve 57 ) and at a greater distance (curve 58 ) from the observation point. In Fig. 6, curves 60 , 61 , 62 and 63 show the measured values obtained from a particular floor at the four frequencies λ₁, λ₂, λ₃ and λ₄ of the frequency band 10 in Fig. 1, namely on a logarithmic scale Distance applied. It is clear from these figures that when an object is first observed from a relatively long distance, its radiation at wavelengths λ1 and λ2 may be insignificant or imperceptible, but that the ratio of the signal at wavelength λ4 is divided by the signal at the wavelength λ3 gives an accurate and usable distance. If the object approaches, the signal at the wavelength λ2 becomes larger and the ratio of the signal at the wavelength λ3 divided by the signal at the wavelength λ2 then gives an accurate and usable distance display. If the object approaches even more, the signal at the wavelength λ1 becomes larger and the ratio of the signal at the wavelength λ2 divided by the signal at the wavelength λ1 again gives an exact distance. This behavior enables a different, simpler structure of the data processing device 26 . After subtracting the corrections for the foreground radiation, the electrical interference and the sun glitter radiation, the data processing device 26 can be programmed in such a way that it can check how many of the corrected red loop signals are important, then it can select the respectively associated measured value ratios in the manner indicated above and calculate and then make a distance estimate for the observed object by comparing the respectively selected ratio with corresponding stored, empirically determined observation results with an object of the same type.

Wird das Filter 28 weggelassen, dann müssen die Sonnenglitzerkorrekturen die Wirkungen der Beugung der Strahlen im Bereich zwischen 2,0 µ und 2,5 µ zweiter Ordnung zulassen, wodurch diese Korrekturwerte größer und weniger sicher werden. Einige Detektoren können dann abgedeckt und daran gehindert sein, irgendwelche Strahlung aufzunehmen, so daß ihre Ausgänge jeweils nur irgendwelche Spuren elektrischer Interferenz darbieten. Wird das Filter 28 benutzt, so ist es vorteilhaft, dasselbe in einen solchen Teil des optischen Systems einzubeziehen, wo die Strahlen parallel laufen, beispielsweise unterhalb der Linse 29 bei der Anordnung nach Fig. 2, da die Durchlaßcharakteristik stark vom Einfallswinkel der Strahlung beeinflußt werden kann. Dadurch wird natürlich die Filterfläche größer. If the filter 28 is omitted, the sun glitter corrections must allow the effects of the diffraction of the rays in the range between 2.0 μ and 2.5 μ of the second order, whereby these correction values become larger and less certain. Some detectors may then be covered and prevented from receiving any radiation, so that their outputs each present only some trace of electrical interference. If the filter 28 is used, it is advantageous to include it in such a part of the optical system where the beams run in parallel, for example below the lens 29 in the arrangement according to FIG. 2, since the transmission characteristics are strongly influenced by the angle of incidence of the radiation can. This of course increases the filter area.

Die Anzahl der im Detektorfeld benötigten Detektorelemente kann dadurch verringert werden, daß nur bezüglich der Reihe 49 bzw. anderer Reihen, die für die Identifikation des jeweils interessierenden Objekts benutzt werden, eine volle Höhenauslegung vorgesehen wird. Die anderen Reihen können kürzer sein, da sie Messungen nur über einen begrenzten Höhenbereich zuzulassen brauchen, sofern ein automatisches System zur Steuerung der Höheneinstellung des Abtastspiegels 20 vorgesehen ist, welches dafür sorgt, daß das Bild eines interessierenden Objektes jeweils auf die Mittellinie des Detektorfeldes 25 gebracht wird. Es kann von Vorteil sein, in denjenigen Reihen, die zur Messung des Blauzackens und der größten Entfernungsmeß- Wellenlänge λ4 benutzt werden, nur eine mittlere Höhenauslegung zu geben, so daß die zur Objektindifikation dienenden Signale und weite Entfernungen betreffende Messungen schon abgeleitet werden können, bevor die Höheneinstellung optimiert wird. Die anderen Reihen des Detektorfeldes können wesentlich verkürzt werden, vorausgesetzt, daß die Höheneinstellung bereits optimiert wird, bevor sie benötigt werden. Andererseits ergibt ein volles Detektorfeld selbstverständlich eine größere Beobachtungskapazität bezüglich von Objekten, die gleichzeitig in verschiedenen Teilen des Beobachtungsfeldes auftauchen.The number of detector elements required in the detector field can be reduced by providing a full height design only with regard to row 49 or other rows that are used for the identification of the object of interest. The other rows can be shorter, since they only have to allow measurements over a limited height range, provided an automatic system for controlling the height adjustment of the scanning mirror 20 is provided, which ensures that the image of an object of interest is brought to the center line of the detector field 25 becomes. It may be advantageous to give only a medium height design in those rows which are used to measure the blue jag and the largest distance measuring wavelength λ4, so that the signals used for object identification and long distances can be derived before measurements the height setting is optimized. The other rows of the detector array can be significantly shortened, provided that the height adjustment is optimized before they are needed. On the other hand, a full detector field naturally results in a greater observation capacity with regard to objects that appear simultaneously in different parts of the observation field.

Wie bereits zuvor festgestellt wurde, sollte der Eintrittsschlitz 23 so angeordnet werden, daß er Strahlung aus einem Vertikalstreifen des Gesichtsfeldes aufnimmt. Bei der in Fig. 2 gezeigten einfachen Anordnung der Einrichtung würde dies erforderlich machen, daß die ganze Einrichtung die azimutale Abtast-Drehbewegung des Spiegels 20 mitmacht. Um dies zu vermeiden, ist es äußerst wünschenswert, in dem optischen System von der Spektrofotometereinrichtung eine Bild-Derotationseinrichtung vorzusehen. Einige Vorteile ergeben sich auch aus der Verwendung eines Spektrofotometers mit zwei oder mehr Eintrittsschlitzen, die jeweils für sich mittels einer Zerhackscheibe moduliert werden. Auf diese Weise ist es möglich, daß mindestens einige der Reihen des Detektorfeldes so angeordnet werden, daß sie gleichzeitig zwei oder drei Tätigkeiten ausführen, indem sie verschiedene Frequenzbänder aufnehmen, die von Strahlungen herrühren, die durch verschiedene Eintrittsschlitze eintreten. Die betreffenden Meßwerte werden dann durch die verschiedenen Modulationsmuster voneinander unterschieden. Wird ein bestimmter Eintrittsschlitz für Messungen der Sonnenglitzerstrahlung im Frequenzband 7 verwendet, so kann diesem ein Filter zugeordnet sein, welches nur Wellenlängen zwischen 2,1 µ und 2,2 µ durchläßt, während den anderen Schlitzen ein Filter zugeordnet sein kann, welches nur Strahlung im Bereich von 4,0 µ bis 5,0 µ durchläßt. Dadurch ist es möglich, das Spezialfilter einzusparen, welches die in Fig. 3 gezeigte Durchlaßcharakteristik hat.As previously stated, the entry slit 23 should be arranged to receive radiation from a vertical stripe of the field of view. In the simple arrangement of the device shown in FIG. 2, this would require that the entire device take part in the azimuthal scanning rotary movement of the mirror 20 . To avoid this, it is extremely desirable to provide an image derotation device in the optical system of the spectrophotometer device. Some advantages also result from the use of a spectrophotometer with two or more inlet slots, which are each modulated by means of a chopping disk. In this way it is possible for at least some of the rows of the detector array to be arranged to carry out two or three operations simultaneously by picking up different frequency bands resulting from radiation entering through different entry slits. The measured values in question are then distinguished from one another by the different modulation patterns. If a particular entry slot is used for measurements of the sun glitter radiation in the frequency band 7 , this can be assigned a filter which only allows wavelengths between 2.1 μ and 2.2 μ, while the other slots can be assigned a filter which only contains radiation in the Passes the range from 4.0 µ to 5.0 µ. This makes it possible to save on the special filter which has the transmission characteristic shown in FIG. 3.

Fig. 7 zeigt einen in der soeben kurz dargelegten Weise abgewandelten Entfernungsmesser. Die in dieser Figur mit den Bezugsziffern von 20 bis 30 bezeichneten Teile entsprechen gleichbezeichneten Teilen der Fig. 2. Der Abtastspiegel 20 ist, wie ersichtlich, an einer horizontalen Schwenkachse 70 angeordnet, die in einem Gehäuse 71 gelagert ist, welches seinerseits auf einem Lager 72 für azimutale Abtastung drehbar gelagert ist. Es wird darauf hingewiesen, daß, obwohl das Teleskop 22 und die Linsen 29 und 30 schematisch nur als Einzellinsen dargestellt sind, bei praktischer Ausführung der Anordnung selbstverständlich entsprechende Linsensätze vorgesehen sind. Vom Teleskop 22 gelieferte Strahlen werden durch einen geneigten Spiegel 73 in eine Derotationseinrichtung 74 hineinreflektiert. Die Derotationseinrichtung 74 weist zwei Spiegelflächen auf, die auf einer rotierenden Basis in V-Form angeordnet sind, deren Drehung so gesteuert wird, daß sie jeweils mit halber Drehzahl jeglicher Einstellung des Gehäuses 71 innerhalb der Lagerung 72 folgt. Vorzugsweise erfolgt die Steuerung mittels eines nicht dargestellten Bildstabilisierungs-Servosystems, welches auch auf Bewegungen der gesamten Einrichtung anspricht, sofern dieselbe auf einer mobilen Plattform installiert ist, wie dies beispielsweise bei Aufbau in einem Schiff oder einem Flugzeug der Fall ist. Die Strahlen passieren sodann nach Reflexion von der Derotationseinrichtung 74 eine Öffnung in dem geneigten Spiegel 73 und erzeugen in der Ebene der Rückfläche einer mittels eines Antriebsmotors 76 in Umdrehung versetzten Zerhackerscheibe 75 ein reelles Bild. Fig. 7 shows a rangefinder modified in the manner just outlined. The parts designated in this figure by the reference numerals from 20 to 30 correspond to parts of the same designation in FIG. 2. As can be seen, the scanning mirror 20 is arranged on a horizontal pivot axis 70 which is mounted in a housing 71 which in turn is mounted on a bearing 72 is rotatably mounted for azimuthal scanning. It is pointed out that although the telescope 22 and the lenses 29 and 30 are shown schematically only as individual lenses, corresponding lens sets are of course provided in a practical embodiment of the arrangement. Rays provided by the telescope 22 are reflected by an inclined mirror 73 into a derotation device 74 . The derotation device 74 has two mirror surfaces which are arranged on a rotating base in a V-shape, the rotation of which is controlled so that it follows any setting of the housing 71 within the bearing 72 at half speed. The control is preferably carried out by means of an image stabilization servo system, not shown, which also responds to movements of the entire device, provided that the latter is installed on a mobile platform, as is the case, for example, when set up in a ship or an aircraft. After reflection from the derotation device 74, the beams then pass through an opening in the inclined mirror 73 and produce a real image in the plane of the rear surface of a chopper disk 75 rotated by means of a drive motor 76 .

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt der Zerhackerscheibe 75, in Richtung von der Derotationseinrichtung 74 durch die Öffnung des Spiegels 73 hindurch gesehen. Die schraffierten Bereiche der Fig. 8 sind lichtundurchlässig. Die Zerhackerscheibe 73 weist drei vollständig lichtdurchlässige Spuren 80, 81 und 82 und außerdem eine Anzahl von Modulationsspuren 83 bis 88 auf, deren jede ein bestimmtes Muster von lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Abschnitten aufweist. Wie ersichtlich, besteht das Muster jeder dieser Spuren aus jeweils gleich langen, miteinander abwechselnden Kreisbögen lichtdurchlässiger und lichtundurchlässiger Art derart, daß die durch jede dieser Spuren hindurchgehende Strahlung mit einer bestimmten Zerhackfrequenz moduliert wird. Die Drehung der Derotationseinrichtung 74 wird mit Bezug auf die Drehung des Gehäuses 71 so gesteuert, daß jede der Spuren der Zerhackerscheibe 75 jeweils Strahlung aus einem im wesentlichen vertikal verlaufenden, leicht gekrümmten Streifen des Gesichtsfeldes aufnimmt und durchläßt. Liegt der Horizont innerhalb des abzutastenden Gesichtsfeldes, so erscheint er in dem von dem optischen System erzeugten reellen Bild als Linie, welche die Zerhackspuren kreuzt, wie dies bei 89 in Fig. 8 angedeutet ist. Da alle Spuren der Zerhackscheibe 75 kreisbogenförmig verlaufen, sind sie mit Radien leicht gekrümmt, die sehr viel größer als die Bildbreite sind. Höhenabtastberichtigungen, durch welche der Spiegel 20 um seine Drehachse 70 geneigt wird, bewegen das Bild im Gesichtsfeld quer zur Durchtrittsöffnung des Spektrofotometers, wie dies in Fig. 8 durch den Pfeil 18 angedeutet ist. Azimutale Abtastberichtigungen durch Drehen des Gehäuses 71 bewegen das Bild relativ zur Durchtrittsöffnung in Richtung des in Fig. 8 eingetragenen Pfeiles 19. Fig. 8 is seen through the opening of the mirror 73 through a section of the chopper disc 75, in direction from the de-rotator 74th The hatched areas in FIG. 8 are opaque. The chopper disk 73 has three completely translucent tracks 80 , 81 and 82 and also a number of modulation tracks 83 to 88 , each of which has a specific pattern of opaque and translucent sections. As can be seen, the pattern of each of these tracks consists of equally long, alternating circular arcs of translucent and opaque types such that the radiation passing through each of these tracks is modulated with a certain chopping frequency. The rotation of the derotation means 74 is controlled with respect to the rotation of the housing 71 so that each of the traces of the chopper disc 75 receives and transmits radiation from a substantially vertical, slightly curved strip of the field of view. If the horizon lies within the visual field to be scanned, it appears in the real image produced by the optical system as a line which crosses the chopping tracks, as indicated at 89 in FIG. 8. Since all traces of the chopping disk 75 run in a circular arc, they are slightly curved with radii that are much larger than the image width. Height-scanning adjustments, by means of which the mirror 20 is tilted about its axis of rotation 70 , move the image in the field of view transversely to the passage opening of the spectrophotometer, as indicated by the arrow 18 in FIG. 8. Azimuthal scanning corrections by rotating the housing 71 move the image relative to the passage opening in the direction of the arrow 19 shown in FIG. 8.

Die durch die lichtdurchlässigen Bereiche der Zerhackscheibe 75 hindurchpassierende Strahlung wird mittels eines Prismas 77 auf die achromatische Bündelungslinse 29 zurückgeworfen. Die Linse 29 richtet die Strahlung auf das Reflexionsgitter 24 und die an diesem gebeugten Strahlen werden durch die Linse 30 auf die Ebene des Detektorelementfeldes 25 fokussiert. An der Vorderseite des Prismas 77 sehr nahe den Spuren der Zerhackscheibe 75 ist ein Infrarotfilter 78 angebracht, welches Strahlung im Bereich zwischen 4,0 µ und 5,0 µ durchläßt. Dieses Infrarotfilter 78 kann entweder auf das Prisma 77 aufgedampft oder diesem vorgesetzt sein und dient dazu, von den Spuren 80 bis 87 einschließlich herrührende Strahlung zurückzuhalten, nicht aber die von der Spur 88 herrührende Strahlung. The radiation passing through the translucent areas of the chopping disk 75 is reflected back onto the achromatic focusing lens 29 by means of a prism 77 . The lens 29 directs the radiation onto the reflection grating 24 and the rays diffracted thereon are focused by the lens 30 onto the plane of the detector element array 25 . An infrared filter 78 is attached to the front of the prism 77, very close to the traces of the chopping disk 75 , which transmits radiation in the range between 4.0 μm and 5.0 μm. This infrared filter 78 can either be vapor-deposited onto the prism 77 or be placed in front of it and serves to retain radiation from traces 80 to 87, including the radiation originating from it, but not the radiation originating from trace 88 .

Fig. 9 zeigt die elektrische Schaltung beispielhafter Detektorelemente 90 des Detektorfeldes 25. Jeder Detektor 90 ist über einen gesonderten Verstärker 91 an eine Vielzahl von Filtereinheiten 92 angeschlossen, die so abgestimmt sind, daß sie auf Signale ansprechen, welche die verschiedenen, durch den Umlauf der Spuren 83 bis 88 einschließlich der Zerhackerscheibe 75 erzeugten Zerhackfrequenzen f1 bis f6 haben. Die Ausgangsimpulse der Filter 92 werden in Digitalform umgesetzt, gespeichert und zur Ableitung von Identifikationssignalen sowie von Entfernungsmeßsignalen in der vorbeschriebenen Weise benutzt, was in der Datenverarbeitungseinrichtung 26 geschieht. Da die verschiedenen Spuren 83 bis 88 der Zerhackscheibe 75 Strahlung von verschiedenen Streifenregionen des Gesichtsfeldes durchlassen, erscheinen die durch sie von einem entfernt befindlichen Objekt abgeleiteten Signale als von diesen verschiedenen Spuren abgeleitete Ausgangssignale mit verschiedenen relativen Zeitverschiebungen, die jeweils durch die Trennabstände dieser Spuren und die azimutale Abtastbewegung des Gehäuses 71 bestimmt sind. Um sicherzustellen, daß die von irgendeinem entfernt gelegenen Objekt gelieferten Signale in einwandfreier Weise mit den Detektorsignalen korreliert werden, können diese durch entsprechende Zeitverzögerung zeitlich in Phase gebracht werden oder sie können an Speicherorten gespeichert werden, welche jeweils denjenigen Stellen des betreffenden Teils des Gesichtsfeldes zugeordnet sind, von welchem sie abgeleitet wurden. Zu diesem Zweck ist die Datenverarbeitungseinrichtung 26 so beschaffen, daß sie auf den Leitungen 93 und 94 von nicht dargestellten Meßwertwandlern Wandlersignale aufnehmen, welche die azimutalen und höhenmäßigen Einstellungen des Abtastspiegels 20 anzeigen, und daß sie außerdem auf den Leitungen 95 und 96 Signale aufnehmen, welche die jeweiligen Stellungen der Bild-Derotationseinrichtung und der Bildstabilisierungseinrichtung 74 darstellen. Dadurch, daß diese Signale entsprechenden Speichern zugeführt werden, werden die Wandlersignale mit Ausgleich-Phasenverschiebungen ausgenutzt, welche die jeweiligen Relativversetzungen der Spuren berücksichtigen, durch welche die Strahlung aufgenommen wurde. Wenn also das Azimutwandlersignal die azimutale Richtung desjenigen Teils des Gesichtsfeldes darstellt, welches auf dem Weg der Spur 83 als reelles Bild erscheint, und diese Spur eine Zerhackfrequenz f1anlegt, dann wird das an den Ausgängen der auf die Frequenz f1 abgestimmten Filter abgegriffene Meßsignal ohne jegliche Versetzung an einer Speicherstelle gespeichert, die vom Azimutwandlersignal abhängig ist. Stellt f6 der Zerhackfrequenz dar, welche durch die Spur 88 angelegt wird, so wird das von den auf die Frequenz f6 abgestimmten Filtern abgegriffene Signal an einer Speicherstelle gespeichert, die mit einer Versetzung ausgewählt wird, welche letztere die relative Azimutalverschiebung des Bereiches des Gesichtsfeldes darstellt, welches auf der Spur 88 als Bild erscheint. Fig. 9 shows the electrical circuit of exemplary detector elements 90 of detector array 25th Each detector 90 is connected via a separate amplifier 91 to a multiplicity of filter units 92 which are tuned in such a way that they respond to signals which have the different chopping frequencies f1 to f6 generated by the circulation of tracks 83 to 88 including chopper disk 75 . The output pulses of the filters 92 are converted into digital form, stored and used to derive identification signals and distance measurement signals in the manner described above, which is done in the data processing device 26 . Since the various tracks 83 to 88 of the chopper 75 transmit radiation from different stripe regions of the field of view, the signals derived by them from a distant object appear as output signals derived from these different tracks with different relative time shifts, each by the separation distances of these tracks and the azimuthal scanning movement of the housing 71 are determined. In order to ensure that the signals delivered by some distant object are correlated with the detector signals in a correct manner, they can be brought into phase by a corresponding time delay or they can be stored in storage locations which are respectively assigned to those locations of the relevant part of the visual field from which they were derived. For this purpose, the data processing device 26 is designed in such a way that it receives transducer signals on lines 93 and 94 from measurement transducers (not shown) which indicate the azimuthal and height-related settings of the scanning mirror 20 , and that they also receive signals on lines 95 and 96 which represent the respective positions of the image derotation device and the image stabilization device 74 . Because these signals are supplied to corresponding memories, the converter signals with compensation phase shifts are used, which take into account the respective relative displacements of the tracks by which the radiation was recorded. Thus, if the azimuth transducer signal represents the azimuthal direction of that part of the field of view which appears as a real image on the path of track 83 and this track applies a chopping frequency f1, then the measurement signal tapped at the outputs of the filters tuned to frequency f1 becomes without any displacement stored in a storage location which is dependent on the azimuth converter signal. If f6 represents the chopping frequency which is applied by the track 88 , the signal tapped by the filters tuned to the frequency f6 is stored in a storage location which is selected with a displacement, the latter representing the relative azimuthal shift of the area of the visual field, which appears as an image on track 88 .

Die Tatsache, daß die verschiedenen Spuren jeweils bestimmte Bereiche des Gesichtsfeldes einsehen, stellt eine erhebliche Erschwerung und einen Nachteil dar, der unvermeidlich mit der Verwendung von einer Vielzahl von Spuren bzw. Eintrittsschlitzen verbunden ist. Sie bedeutet beispielsweise, daß, wenn die Einrichtung bei der Prüfung eines bestimmten, interessierenden Objektes nach dem Fixier- oder Aufspürverfahren betrieben wird, immer eine bestimmte Rest-Abtastbewegung des Bildes in azimutaler Richtung aufrechterhalten werden muß, um sicherzustellen, daß das Bild des ausgewählten Objektes durch alle benutzten Spuren hindurch abgetastet wird, um Meßwerte hinsichtlich seiner Entfernung zu bekommen.The fact that the different tracks each view certain areas of the visual field is a significant aggravation and disadvantage the inevitable with the use of a variety is connected by traces or entry slots. she means, for example, that if the facility is at the examination of a specific object of interest operated according to the fixation or detection method, always a certain residual scanning movement of the image in azimuthal direction must be maintained to ensure the image of the selected object is scanned through all the tracks used, to get measurements of its distance.

Fig. 10 zeigt die bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform des Entfernungsmessers tatsächlich benutzte Anordnung der Detektoren innerhalb des Detektorfeldes 25. Das Detektorfeld ist so angeordnet, daß die Strahlung von verschiedenen Höheninkrementen im Gesichtsfeld über das Detektorfeld in einer Richtung ausgebreitet wird, welche durch den Pfeil 100 angedeutet ist. Die Strahlung verschiedener Wellenlängen wird durch Beugung in Richtung des Pfeiles 101 auf dem Detektorfeld verteilt. Die Richtungen 100 und 101 in Fig. 10 entsprechen den Richtungen 50 und 51 in Fig. 4. Die in Fig. 10 dargestellten Detektoren sind in acht Reihen angeordnet, die jeweils mit den Bezugsziffern 110 bis 117 bezeichnet sind. Die längste Reihe 110 weist einen Mittelbereich von zwanzig Detektoren 118 auf, der an beiden Seiten durch zwei Endbereiche flankiert wird, die jeweils von fünf längeren Detektoren 119 gebildet werden. Diese Detektorreihe 110 ist so angeordnet, daß sie in erster Ordnung gebeugte Strahlung von den drei kontinuierlich lichtdurchlässigen Spuren 80, 81 und 82 der Zerhackscheibe 75 dreier verschiedener Wellenlängen innerhalb des Rotschleifenbereiches 5 eines typischen Geschoßspektrums aufnimmt. Sie wird benutzt, wenn der Entfernungsmesser im "Überwachungsbetrieb" benutzt wird, bei welchem das Gehäuse 71 und der Spiegel 70 kontinuierlich verhältnismäßig schnell gedreht bzw. hin- und hergeneigt werden. Durch diese kontinuierliche Abtastbewegung wird das Bild eines entfernt befindlichen Objektes in schneller Folge durch die drei Spuren 80, 81 und 82 der Zerhackscheibe 75 hindurch abgetastet. Handelt es sich bei dem Objekt um ein weit entferntes Geschoß, so wird seine Strahlung das Bestreben haben, als Folge des Ansprechens eines der Detektoren oder zweier nebeneinanderliegender Detektoren der Detektorreihe 110 drei aufeinanderfolgende Zacken zu erzeugen. Irgendwelche natürliche Strahlungsquellen mit Rotschleifenstrahlung werden das Bestreben haben, sich weniger lokalisiert darzustellen und sie werden dementsprechend eher das Bestreben haben, eine einzige, langgestreckte Kurvenschleife zu erzeugen als drei aufeinanderfolgende Zacken. Ist jedoch ein Geschoß oder ein Flugzeug anwesend, so werden sich diese bestimmten drei aufeinanderfolgenden Zackensignale bei jeder Umdrehung des Gehäuses 71 wiederholen. Die Detektoren der Reihe 110 des Detektorfeldes sind an Digitalschaltkreise angeschlossen, die insbesondere so ausgelegt sind, daß sie auf solche sich wiederholende Dreifachzacken ansprechen und diese ermitteln. Anstatt von nur drei Spuren können in der Zerhackscheibe 75 selbstverständlich auch zwei, vier oder fünf solcher Spuren angeordnet sein. Die Trennung der Spuren und/oder die Azimutal-Abtastgeschwindigkeit können so eingestellt sein, daß die Periode der Mehrfach-- Ansprechsignale gleich einer der Zerhackfrequenzen f1 bis f6 ist, so daß es möglich ist, einen entsprechenden der betreffenden Detektorschaltkreise dazu zu benutzen, bei der Ermittlung der Meßsignale mitzuhelfen. FIG. 10 shows the arrangement of the detectors within the detector field 25 that is actually used in the embodiment of the range finder shown in FIG. 7. The detector field is arranged in such a way that the radiation of different height increments in the field of view is spread over the detector field in a direction which is caused by the arrow 100 is indicated. The radiation of different wavelengths is distributed on the detector field by diffraction in the direction of arrow 101 . The directions 100 and 101 in FIG. 10 correspond to the directions 50 and 51 in FIG. 4. The detectors shown in FIG. 10 are arranged in eight rows, each of which is designated by the reference numbers 110 to 117 . The longest row 110 has a central region of twenty detectors 118 , which is flanked on both sides by two end regions, which are each formed by five longer detectors 119 . This array of detectors 110 is arranged to receive first order diffracted radiation from the three continuously translucent tracks 80 , 81 and 82 of chopping disk 75 of three different wavelengths within the red loop area 5 of a typical projectile spectrum. It is used when the range finder is used in "monitoring mode", in which the housing 71 and the mirror 70 are continuously rotated relatively quickly or tilted back and forth. This continuous scanning movement scans the image of a distant object in quick succession through the three tracks 80 , 81 and 82 of the chopping disk 75 . If the object is a distant projectile, its radiation will tend to produce three consecutive spikes as a result of the response of one of the detectors or two adjacent detectors of the detector array 110 . Any natural sources of radiation with red-loop radiation will tend to appear less localized, and accordingly will tend to create a single, elongated curve loop rather than three consecutive spikes. However, if a projectile or a plane is present, these determined three successive serrated signals will be repeated with each revolution of the housing 71 . The detectors of the row 110 of the detector field are connected to digital circuits which are designed in particular in such a way that they respond to such repeating triple prongs and determine them. Instead of only three tracks, two, four or five such tracks can of course also be arranged in the chopping disk 75 . The separation of the tracks and / or the azimuthal scanning speed can be set so that the period of the multiple response signals is equal to one of the chopping frequencies f1 to f6, so that it is possible to use a corresponding one of the relevant detector circuits for this purpose To help determine the measurement signals.

Sind auf diese Weise irgendwelche interessierende Objekte, handele es sich nun um Geschosse oder ein Flugzeug, identifiziert, so wird der Entfernungsmesser automatisch auf eine mit fortschreitender Annäherung des Objektes langsamer werdende Abtastgeschwindigkeit umgeschaltet und erfaßt auf diese Weise jede Position, in welcher ein interessierendes Objekt als solches identifiziert wurde. Bei diesem Betriebsverfahren werden die unterbrochenen Spuren 83 bis 88 der Zerhackscheibe 75 in Verbindung mit den anderen Detektoren des in Fig. 10 dargestellten Detektorfeldes 25 benutzt. Eine weitere Detektorreihe 111 weist zwanzig Detektoren auf, die so angeordnet sind, daß sie verschiedene Rotschleifen-- Wellenlängen über die Spuren 83, 84 und 85 der Zerhackscheibe 75 aufnehmen und über deren Spur 88 außerdem in zweiter Ordnung gebeugte Strahlung der Wellenlänge von 2,15 µ aufnehmen. Außerdem sind vier Reihen von paarweise angeordneten Detektoren 112, 113, 114 und 115 und zwei Reihen 116 und 117 von Detektoren vorgesehen, die so angeordnet sind, daß sie über die in Fig. 8 gezeigten Spuren 86 und 87 der Zerhackscheibe 75 Blauzackenstrahlung aufnehmen. Die Spuren 86 und 87 und die Detektoren der Reihe 116 und 117 liegen enger aneinander als die übrigen Spuren der Zerhackscheibe und die übrigen Detektoren, damit sich eine bessere Spektralauflösung ergibt und insbesondere die Blauzacken einwandfrei gemessen werden können. In der Zeichnung sind in der Reihe 116 acht Detektoren und in der Reihe 117 zehn Detektoren angeordnet, doch kann selbstverständlich die Anzahl der in jeder Reihe benutzten Detektoren beliebig ausgewählt werden. Es sei bemerkt, daß die Fig. 8 und 10 nicht maßstäblich gezeichnet sind.If any objects of interest are identified in this way, whether they are projectiles or an aircraft, the range finder is automatically switched to a scanning speed that becomes slower as the object approaches and thus detects every position in which an object of interest as such was identified. In this operating method, the interrupted tracks 83 to 88 of the chopping disk 75 are used in connection with the other detectors of the detector field 25 shown in FIG. 10. Another row of detectors 111 has twenty detectors, which are arranged in such a way that they record different red-loop wavelengths over the tracks 83 , 84 and 85 of the chopping disk 75 and, via the track 88, also second-order diffraction radiation of the wavelength of 2.15 µ record. In addition, four rows of paired detectors 112 , 113 , 114 and 115 and two rows 116 and 117 of detectors are provided which are arranged to receive 75 blue-blast radiation via the tracks 86 and 87 of the chopping disk 75 shown in FIG . The tracks 86 and 87 and the detectors of the series 116 and 117 lie closer to one another than the other tracks of the chopping disk and the other detectors, so that a better spectral resolution results and in particular the blue spikes can be measured perfectly. In the drawing, eight detectors are arranged in the row 116 and ten detectors in the row 117 , but the number of detectors used in each row can of course be selected as desired. It should be noted that Figs. 8 and 10 are not drawn to scale.

Die Ausgänge der Detektoren der Reihen 111 bis 117 einschließlich stellen die Strahlung dar, die verschiedene Wellenlängen hat und diese werden durch Schaltkreise unterschieden, welche in Fig. 9 dargestellt sind. Diese Signale werden in der zuvor unter Bezug auf die Fig. 4 bis 6 beschriebenen Weise dazu benutzt, Identifikationssignale zu bilden, welche den Typ des identifizierten Objektes angeben. Außerdem werden sie zur Entfernungsschätzung ausgenutzt.The outputs of the detectors of the series 111 to 117 inclusive represent the radiation which has different wavelengths and these are distinguished by the circuits which are shown in FIG. 9. These signals are used in the manner previously described with reference to FIGS. 4 to 6 to form identification signals which indicate the type of the identified object. They are also used to estimate the distance.

Während die Modulationsspuren der Zerhackscheibe 75 mit jeweils gleichen Bogenlängen der abwechselnd angeordneten lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Abschnitte dargestellt sind, können sie in Abwandlung dessen auch bestimmte Folgen oder Codebilder von lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Abschnitten aufweisen, in welchem Falle die Filterkreise 92 gemäß Fig. 9 durch entsprechende Korrelationskreise ersetzt sind. Anstatt lichtundurchlässiger Abschnitte ist es auch möglich, Abschnitte zu benutzen, die eine ständige Emission abstrahlen oder reflektieren, beispielsweise eine Schwarzkörperstrahlung der Eigentemperatur der Entfernungsmeßeinrichtung. Anstelle von Linsen können selbstverständlich auch Hohlspiegelanordnungen oder Linsen/Spiegelkombinationen Anwendung finden.While the modulation traces of the chopping disk 75 are each shown with the same arc lengths of the alternately arranged translucent and opaque sections, they can also have certain sequences or code images of translucent and opaque sections, in which case the filter circuits 92 according to FIG. 9 by corresponding correlation circles are replaced. Instead of opaque sections, it is also possible to use sections that emit or reflect a constant emission, for example black body radiation of the intrinsic temperature of the distance measuring device. Instead of lenses, concave mirror arrangements or lens / mirror combinations can of course also be used.

Claims

1. Passive rangefinder for determining the distance to an object emitting infrared radiation, such as an aircraft, a rocket or a projectile, the radiation picked up on the short-wave side of an atmospheric absorption band and a "blue jag" on the long-wave side of this band "Red loop", and wherein the range finder has an optic that creates a real image of a field of view, characterized by the combination of the following features:

a) A spectrophotometer device ( 22 ... 25 ) with an inlet opening ( 23 ) which is arranged in such a way that it takes up at least part of the said real image.
b) a dispersion device ( 24 ) for separating the infrared radiation into bands of different wavelengths,
c) a display device ( 25 ) for measuring the radiation picked up by certain regions of the inlet opening within different, separate, narrow wavebands of a flank of the atmospheric infrared spectral absorption band, and
d) a data processing device ( 26 ) for receiving radiation measurement signals originating from the display device and for identifying the radiation detected in each case on an aircraft, a rocket or on a projectile and for deriving distance measurement signals from these radiation measurement signals.

2. Distance meter according to claim 1, characterized in that the spectrophotometer device ( 24 ) has means ( 27, 78, 88 ) for measuring the "sun glitter radiation" ( 7 ) within a waveband with wavelengths of less than 2.9 microns, and that Data processing device ( 26 ) has means which subtract "sun glitter correction signals" from the radiation measurement signals.

3. A rangefinder according to claim 2, characterized in that the device ( 28 , 78 , 88 ) for measuring the sun glitter signals has means ( 43 , 28 ) by means of which the sun glitter radiation of the second diffraction order of a waveband presented by the dispersion device ( 24 ) is measured, that this second-order diffraction occurs in a range of occurrence of the atmospheric absorption band ( 3 ) within the first-order radiation diffraction.

4. Range finder according to claim 1 or 2, characterized in that the spectrophotometer device ( 22 ... 25 ) has means ( 41 ) for measuring the radiation within the "blue prong" ( 40 ) and in a waveband near the blue prong and that the data processing device ( 26 ) has means for deriving identification signals from the associated measurement signals.

5. Distance meter according to claim 1, characterized in that the display device ( 25 ) has an arrangement of detector elements ( 40 ... 49 ), each of which is arranged so that it receives radiation from a specific area of the inlet opening within a specific narrow waveband .

6. Range finder according to claim 5, characterized in that the arrangement of detector elements is in the form of a field ( 40 ... 49 ) which is a series of detector elements ( 49 ) which are arranged so that they emit radiation from a part or parts the "red loop" of the flank of the absorption band, and has various rows of detectors ( 45 ... 48 ) which are arranged to receive radiation from the narrow wavebands of the flank of the absorption band, each of these rows of a plurality consists of detector elements which are arranged so that they receive radiation from certain areas of the inlet opening.

7. A rangefinder according to claim 5 or 6, characterized in that the arrangement of detector elements ( 40 ... 49 ) has a series of detector elements ( 43 ) which are arranged so that they have glitter radiation of a wavelength of less than 2.9 µm record, tape.

8. Distance meter according to claim 5 or 6, characterized in that, to accommodate a row of detector elements, which are arranged to radiation from the blue tine portion (41) (49. 40th.) The array of detector elements, and a series of detector elements which are arranged to receive radiation within a frequency band which is adjacent to the blue-tooth region ( 40 ).

9. Range finder according to claim 1 or 2, characterized in that the spectrophotometer device ( 20 ... 25 ) has a multiplicity of inlet openings which have the form of translucent or partially translucent tracks ( 80 ... 88 ) on a rotating modulation disc ( 75 ). to have.

10. Range finder according to claim 9, characterized in that the optical system has a rotatable device ( 20 ) for painting an observation field and painting the same over the inlet opening (s) of the spectrophotometer device ( 20 ... 25 ).

11. A rangefinder according to claim 10, characterized in that the modulation disc ( 75 ) has a plurality of completely transparent tracks ( 80 ... 88 ) and that the data processing device ( 26 ) has circuits which are constructed so that they are between the different generated response signals can distinguish if a radiation source is swept through these tracks.

12. A rangefinder according to claim 9, characterized in that the modulation disc ( 75 ) has a plurality of tracks ( 75 ), each of which has a special pattern of translucent and opaque areas, at least some of the detector elements being connected to circuits which are particularly sensitive to Address modulations generated by these patterns in such a way that certain radiation measurement signals are generated which emit amounts of radiation which are recorded by the said detector elements through the said tracks.

13. Range finder according to claim 10, characterized by means of reducing the scanning speed of the optical system as soon as the area is suspected Object via the inlet opening (s) of the spectrophotometer device is scanned.