DE4228011C2 - Spatially resolving spectral analyzer - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen ortsauflösenden Spektralana lysator zur Ortung und Erkennung einer Strahlungsquelle.The invention relates to a spatially resolving spectralana analyzer for locating and detecting a radiation source.
Die passive Ortung und Erkennung von Objekten durch die Nutzung der von diesen Objekten emittierten Infrarotstrah lung ist eine wesentliche Anforderung an Aufklärungs systeme. Solche Objekte sind beispielsweise sogenannte Sea-Skimmer, andere zielsuchende Munition und allgemein Flugziele.The passive location and detection of objects by the Use of the infrared beam emitted by these objects lung is an essential requirement for education systems. Such objects are, for example, so-called Sea skimmers, other homing ammunition and general Destinations.
Aus der EP 0 222 885 B1 ist eine Vorrichtung zum Feststellen der spektralen Zusammensetzung und Einfallsrichtung eines einfallenden Strahles bekannt. Hierzu sind zwei unabhängige optische Kanäle vorgesehen, deren optische Achsen gegeneinander geneigt sind, wobei jeder Kanal eine Spiegelfläche zur Ortsbestimmung und eine Gitterstruktur zur Spektralanalyse aufweist. Die Gitterstruktur und die Spiegelfläche sind dabei auf einem gemeinsamen Träger angeordnet.EP 0 222 885 B1 describes a device for ascertaining the spectral composition and direction of incidence of an incident beam is known. There are two independent optical channels are provided, their optical Axes are inclined towards each other, with each channel one Mirror surface for location determination and a lattice structure for spectral analysis. The lattice structure and the Mirror surfaces are arranged on a common support.
Aus der DE 28 47 233 C2 ist die Verwendung eines Drehspiegels zum Auffinden und Identifizieren von Strahlungsquellen bekannt.DE 28 47 233 C2 describes the use of a rotating mirror to find and identify radiation sources known.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ortsauf lösenden Spektralanalysator anzugeben, der sowohl zur Ortung als auch zur Erkennung von Zielobjekten geeignet ist.The invention has for its object a local to specify resolving spectral analyzer, both for Location and suitable for the detection of target objects is.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patent anspruch angegebenen Merkmale gelöst. This object is achieved by the in the patent claim specified features solved.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.In the following the invention based on one in the drawing voltage illustrated embodiment explained.
In der einzigen Figur ist ein ortsauflösender Spektral analysator 10 dargestellt, der einen Raumwinkel nach einer Strahlungsquelle 1 abtastet. Zur Erläuterung ist in diesem Raumwinkel in einer vorgegebenen Entfernung eine durch x- und y-Achsen aufgespannte zylindrische Ebene dargestellt. Die x-Achse weist in horizontale Richtung (Azimut) und die y-Achse in vertikale Richtung (Elevation). In the single figure, a spatially resolving spectral analyzer 10 is shown, which scans a solid angle after a radiation source 1 . To explain this, a cylindrical plane spanned by x and y axes is shown in this solid angle at a predetermined distance. The x-axis points in the horizontal direction (azimuth) and the y-axis in the vertical direction (elevation).
Diese Ebene ist in horizontaler Richtung in m-Spalten und in vertikaler Richtung in n-Zeilen eingeteilt, so daß annähernd quadratische Segmente entstehen. Die Strahlungs quelle 1 befindet sich beispielsweise in dem Segment, das gebildet wird aus der neunten Spalte und der vierten Zeile.This plane is divided into m-columns in the horizontal direction and n-rows in the vertical direction, so that approximately square segments are formed. The radiation source 1 is, for example, in the segment that is formed from the ninth column and the fourth line.
Eine von der Strahlungsquelle 1 emittierte Infrarotstrah lung 9 gelangt über eine Optik 2 auf einen Drehspiegel 3. Die Optik 2 ist beispielsweise ein Teleskop, welches an die geforderte Reichweite und den abzutastenden Raum winkel angepaßt ist.An infrared radiation 9 emitted by the radiation source 1 passes through an optical system 2 to a rotating mirror 3 . The optics 2 is, for example, a telescope, which is adapted to the required range and the space to be scanned.
Die Drehachse des Drehspiegels 3 weist in y-Richtung, wobei der Drehwinkelbereich dem zu überwachenden Sektor angepaßt ist (vorgegeben in diesem Beispiel durch die m-Spalten). Der Drehspiegel 3 kann durch eine Spiegelflä che, deren Drehwinkel periodisch hin und her bewegt wird, oder durch einen sogenannten Polygonspiegel realisiert sein.The axis of rotation of the rotating mirror 3 points in the y direction, the angle of rotation range being adapted to the sector to be monitored (specified in this example by the m columns). The rotating mirror 3 can be realized by a Spiegelflä surface, whose angle of rotation is periodically moved back and forth, or by a so-called polygon mirror.
Bei einer bestimmten Winkelstellung des Drehwinkels 3, dem ein bestimmter Wert des Drehwinkels zugeordnet ist, fällt das durch den Drehwinkel 3 reflektierte Infrarotlicht 9 der Strahlungsquelle 1 durch eine Spaltblende 4 auf ein Gitter 6. Der Spaltblende 4 zugeordnet sind eine in Strahlrichtung gesehen eingangsseitige und eine ausgangs seitige Optik 5a, b. Der Spalt der Spaltblende 4 weist in y-Richtung.At a certain angular position of the angle of rotation 3 , to which a certain value of the angle of rotation is assigned, the infrared light 9 of the radiation source 1 reflected by the angle of rotation 3 falls through a slit diaphragm 4 onto a grating 6 . The slit diaphragm 4 is assigned an optics 5 a, b on the input side and an output side when viewed in the beam direction. The gap of the slit diaphragm 4 points in the y direction.
Durch den Wert des Drehwinkels des Drehspiegels 3 ist der Azimut der Strahlungsquelle 1 bestimmt.The azimuth of the radiation source 1 is determined by the value of the angle of rotation of the rotating mirror 3 .
Die Gitterstruktur des Gitters 6 weist in die y-Richtung. Das vom Gitter 6 reflektierte Infrarotlicht wird in seine spektralen Anteile zerlegt, beispielsweise in die beiden Spektrallinien 9a und 9b. Diese beiden Spektrallinien 9a, b gelangen über eine weitere Optik 7 auf ein Detektor array 8. Dieses Detektorarray 8 weist in y-Richtung n Zei len auf, die jeweils den n Zeilen der durch die x- und y-Achse aufgespannten Ebene zugeordnet sind.The lattice structure of the lattice 6 points in the y direction. The infrared light reflected by the grating 6 is broken down into its spectral components, for example into the two spectral lines 9 a and 9 b. These two spectral lines 9 a, b pass through a further optical system 7 to a detector array 8 . This detector array 8 has n rows in the y direction, each of which is assigned to the n rows of the plane spanned by the x and y axes.
Durch die Zeilennummer im Detektorarray 8 ist die Eleva tion der Strahlungsquelle 1 bestimmt.The Eleva tion of the radiation source 1 is determined by the line number in the detector array 8 .
Senkrecht zur x-Richtung weist das Detektorarray 8 bei spielsweise 4 Spalten auf. Bei diesem Aufbau kann also die von der Strahlungsquelle 1 emittierte Infrarotstrahlung 9 in 4 Spektralbereiche aufgelöst werden. In der Figur sind die beiden Spektrallinien 9a und b dargestellt, die in verschiedenen Spalten in der gleichen Zeile des Detektor arrays 8 registriert werden.The detector array 8 has, for example, 4 columns perpendicular to the x direction. With this construction, the infrared radiation 9 emitted by the radiation source 1 can thus be resolved into 4 spectral ranges. The figure shows the two spectral lines 9 a and b, which are registered in different columns in the same line of the detector array 8 .
Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann das Detektor array 8 zweiunddreißig Spalten bei zweihundertsechsund fünfzig Zeilen aufweisen. Durch die Anzahl der Spalten ist das spektrale Auflösungsvermögen, und durch die Anzahl der Zeilen ist das Auflösungsvermögen für die Elevation vorge geben.In a preferred embodiment, the detector array 8 can have thirty-two columns at two hundred and fifty-six rows. The spectral resolution is given by the number of columns, and the resolution is specified for the elevation by the number of rows.
Durch die Bestimmung von Azimut und Elevation wird die Strahlungsquelle geortet. Durch die Spektralanalyse können die charakteristischen Spektralanteile der Abgase von Ziel objekten detektiert und aufgelöst werden.By determining the azimuth and elevation, the Radiation source located. Through spectral analysis you can the characteristic spectral components of the exhaust gases from target objects are detected and resolved.
Bei Verwendung einer dem Spektralanalysator nachgeschal teten Vergleichseinrichtung ist auch eine Identifizierung des Zieles möglich.When using a downstream of the spectral analyzer The comparison device is also an identification of the goal possible.
Claims (1)
mit einer eingangsseitigen Optik (2), die den Infrarot strahl (9) auf einen Drehspiegel (3) und weiter durch eine Spaltblende (4) auf ein Gitter (6) leitet, wobei die Achse des Drehspiegels (3), die Richtung des Spaltes der Spalt blende (4) und die Gitterstruktur des Gitters (6) in eine erste Richtung (Elevation) weisen, und durch die Winkel stellung des Drehspiegels (3) der Ort der Strahlungs quelle (1) in der zur ersten Richtung senkrechten Richtung (Azimut) bestimmt ist, und
mit einem im Strahlengang dem Gitter (6) nachgeordneten Detektorarray (8) zur Bestimmung des Ortes der Strahlungs quelle (1) in der ersten Richtung (Elevation) und zur Spektralanalyse der Infrarotstrahlung (9).Spatially resolving spectral analyzer ( 10 ) for locating and detecting a radiation source ( 1 ) which emits infrared radiation ( 9 ),
with an input-side optics ( 2 ), the infrared beam ( 9 ) on a rotating mirror ( 3 ) and further through a slit diaphragm ( 4 ) on a grid ( 6 ), the axis of the rotating mirror ( 3 ), the direction of the gap the slit diaphragm ( 4 ) and the grating structure of the grating ( 6 ) point in a first direction (elevation), and by the angular position of the rotating mirror ( 3 ) the location of the radiation source ( 1 ) in the direction perpendicular to the first direction (azimuth ) is determined, and
with a detector array ( 8 ) downstream of the grating ( 6 ) for determining the location of the radiation source ( 1 ) in the first direction (elevation) and for spectral analysis of the infrared radiation ( 9 ).
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
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| DE4433827C2 (en) * | 1994-09-22 | 1999-01-07 | Zeiss Carl Jena Gmbh | Arrangement and method for measuring substance parameters in layers of media, in particular for calibration-free in vivo measurement of oxygen saturation in optically accessible blood vessels |
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| DE4228011A1 (en) | 1994-03-10 |
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