DE3643276A1 - Abbildendes sensorsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein abbildendes Sensorsystem gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Horizontal fliegende Plattformen an Flugkörpern oder Projektilen sind meistens mit einem vorwärts und schräg nach unten gerichteten abbilden­ den Sensor ausgerüstet, der das Gelände nach Zielen absucht. Nun soll ja ein mögliches Ziel so früh als es irgendwie geht detektiert und identi­ fiziert werden, was eine höchstmögliche Auflösung im großen Entferungs­ bereich voraussetzt. Dies ist aber mit den bisher bekannten Systemen nur mit erheblichem Aufwand erreichbar, wobei die hohe Auflösung im Nahbe­ reich nicht zur Wirkung kommt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorsystem der eingangs genannten Art zu schaffen, da auch im Bereich großer Ent­ fernungen eine frühzeitige Detektion und Identifikation höchstmöglicher Auflösung erlaubt, ohne hierzu einen großen Aufwand zu erfordern.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge­ löst. In den Unteransprüchen sind weiterbildende und ausgestaltende Maß­ nahmen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausfüh­ rungsbeispiel erläutert und in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schemabild der bekannten Technologie;

Fig. 2 ein Schemabild des Anwendungsfalles dieser bekannten Technologie;

Fig. 3 ein Schemabild des vorgeschlagenen Systems;

Fig. 4 ein Schemabild des Aufbaus des vorgeschlagenen Systems;

Fig. 5 ein Schemabild bezüglich der steuerbaren Wechseloptik in einem Ausführungsbeispiel des Systems.

Davon ausgehend, daß das Sichtfeld - oder "field of view", auch FOV be­ zeichnet - eines abbildenden Sensors in Winkelgraden angegeben wird, darf gesagt werden, daß sich bei bekannter Pixel-Auswahl - in Fig. 1 "n×m" - die Pixelgröße als Funktion der Entfernung "D" angegeben läßt, d.h. daß das Pixel 14 a in der Projektebene durch den Ausdruck

in seiner Kantenlänge bestimmt ist.

Nun werden innerhalb eines Sichtfeldes von abbildenden Sensoren häufig Bereiche von unterschiedlicher Auflösung benötigt, die Auflösung bei den zumeist eingesetzten "staring Array" - Sensorelementen ist aber typisch homogen, so daß die geforderte höchstmögliche Auflösung nur in bestimm­ ten Bereichen gegeben und für die übrigen Bereiche aber bisher nicht möglich ist. Um hierzu aber jetzt eine Lösung vorzuschlagen, sieht die Erfindung vor, daß zwischen dem homogenen Array-Sensorelement 10 und einer verzerrungsfrei abbildenden Optik 11 eine verzerrend abbildende Optik 12 so angeordnet und ausgebildet wird, daß die Auflösung des Nah­ bereichs in den Fernbereich verschoben werden kann und mittels einer nachgeschalteten digitalen Bildverarbeitungseinheit 13 die Abbildungs­ feinkorrekturen und die Korrekturen der Pixelzuordnung vorgenommen werden.

Mit anderen Worten ausgedrückt, es wird eine verzerrende Optik, wie sie beispielsweise bei Brillen für Astigmatismuskorrekturen, oder in ver­ schiedenen Ausführungsformen aus der optischen Signalverarbeitung be­ kannt sind, derart eingesetzt, daß die nicht nutzbare oder nicht benö­ tigte Auflösung im Nahbereich in den Fernbereich verschoben wird, wie in der Fig. 3 zu veranschaulichen versucht wurde.

Als besonders geeignet zur Lösung der gestellten Aufgabe sind einmal eine Kombination von normalen Linsen zusammen mit Zylinderlinsen oder zum andernmal eine Kombination eines Lichtleitfaserbündels 12 mit einer ansonsten verzerrungsfrei abbildenden Linsenoptik 11, wie es in der Fig. 4 skizziert ist. Weiterhin können sogenannte Selfoc-Linsen verwendet werden, die aus Gradienten-Lichtwellenleiterstücken bestimmter Länge und bestimmten Gradientenverlaufs gebildet sind. Natürlich lassen sich spe­ zielle Formen solcher Linsen eigens in bekannten Verfahren (Spritzguß, NC-Verfahren) herstellen. Der Anwendungsbereich des vorgeschlagenen Prinzips reicht vom sichtbaren Spektralbereich bis zum Bereich von Wär­ mebildgeräten, also Infrarotbereich.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird vorgeschlagen, den Sensor mit einer steuerbaren Wechseloptik zu versehen, um so z.B. vom Suchvorgang auf den Anflugvorgang umzuschalten, wie aus dem Schemabild der Fig. 5 entnommen werden kann. Hierbei kann die verzerrend zeichnende Optik 12 entweder auf einer von einem Motor 15 angetriebene Drehscheibe 16 ange­ ordnet sein oder auch auf einem Schieber (nicht gezeigt) in den Strah­ lengang von Array 10 und verzerrungsfrei abbildender Optik 11 eingeführt werden. Auf der Drehscheibe 16 oder dem Schieber können weitere optische Elemente 12 a angeordnet sein.

Claims (5)

1. Abbildendes Sensorsystem, bestehend aus einem homogenen Array-Sensorelement bekannter Pixelverteilung und einer Optik, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem homogenen Array-Sensor­ element (10) und einer verzerrungsfrei abbildenden Optik (11) eine ver­ zerrend zeichnende Optik (12) so angeordnet und ausgebildet ist, daß die Auflösung des Nahbereichs in den Fernbereich verschoben wird und mittels einer nachgeschalteten digitalen Bildverarbeitungseinrichtung (13) die Abbildungsfeinkorrrekturen und Korrekturen der Pixelzuordnungen vorge­ nommen werden.

2. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzerrend abbildende Optik (12) aus einer Kombination von normalen Linsen mit Zylinderlinsen gebildet wird.

3. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzerrend abbildende Optik (12) aus einer Kombination von Lichtleitfaserbündel und verzerrungsfreier Linsenoptik gebildet wird.

4. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verzerrend abbildende Optik aus Gradienten-Lichtwellen­ leiterstücken bestimmter Länge und bestimmten Gradientenverlaufs (Sel­ foc-Linsen) gebildet wird.

5. Sensorsystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem abbildenden Sensorsystem zur Umschaltung von Suchvorgang auf Anflugvorgang eine steuerbare Wechseloptik zugeordnet ist.