DE3048496C1

DE3048496C1 - Peilsystem

Info

Publication number: DE3048496C1
Application number: DE3048496A
Authority: DE
Inventors: Paul Klink; Hans Dipl.-Ing. Dr. 6901 Wiesenbach Siebecker; Otto Dipl.-Phys. OTL 6980 Wertheim Spormann; Günter 6906 Leimen Wichmann
Original assignee: Eltro Gesellschaft fur Strahlungstechnik 6900 Heidelberg De GmbH; Eltro Gesellschaft Fuer Strahlungstechnik 6900 Heidelberg GmbH; Eltro GmbH and Co
Current assignee: SPORMANN, OTTO, DIPL.-PHYS., 6980 WERTHEIM, DE
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1985-07-25
Also published as: IT8168636A0; NL8105782A; GB2126042B; IT1145237B; GB2126042A; FR2537728A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Peilsys\cm, das mit einem in einem feststehenden Sensorträger gelagerten, motorgetriebenen Sensorkopf die interessierende Szene mechanisch abtastet und mit Hilfe von zentrisch angeordneten, mitdrehenden Meßfühlern und Wiedergabeanordnungen über ein im Sensorträger eingelassenes Wiedergabeobjektiv an einer stationären Beobachtungsstation sichtbar macht.

Ein solches System ist aus der DE-AS 24 01 267 bekannt. Die unsichtbare Wärmestrahlung empfangende Detektoranordnung ist hierbei in der Längs- bzw. Schwenkachse des Gerätes angeordnet, während die umgewandelte Energie auf einer außermittig angeordneten Lichtquellenanordnung sichtbar gemacht wird. Die sichtbare Strahlung wird mit Hilfe von raumfesten optischen Faserbündel weitergeleitet. Ein in dieser Hinsicht ähnliches System enthält auch die DE-PS 72 645. Während jedoch das Kopfteil in ersterem System nur um einen begrenzten Winkel verschwenkbar ist. lassen sich im vorliegenden Fall drei — der Tagsich·, der Nachtsicht und der Wärmestrahlung zugeordnete — Kopfteile jeweils urn 360° verdrehen. Aus der DE-PS 16 23 425 ist sodann das in den vorstehenden Druckschriften praktisch ausgewertete Prinzip der optoelektronischen Umwandlung von abgetasteten Wärmcbildcrn bekannt, die nach entsprechender Verstärkung der Signale sichtbar gemacht bzw. aufgezeichnet werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, von einem um seine Achse rotierenden Sensor Informationen störungsfrei auf eine stationäre Signale verarbeitende Beobachtungsstation ohne die Verwendung optischer Faserbündel zu übertragen, mit der der Sensor über die Rotationsachse verbunden ist

Diese Aufgabe stellt sich immer dann, wenn zum Zwecke der Beobachtung oder Überwachung ein Sensorkopf durch Rotation einen größeren Beobachtungswinkelbereich periodisch überwacht und die Beobachtungsstation gegenüber einem Bezugssystem (Flugzeug, Schiff, Fahrzeug etc.) feststeht. Dabei ist es wichtig, daß die Information dem stationären Beobachter so übermittelt wird, als ob er sich mit dem Sensorkopf mitbewegen würde. Die gleiche Aufgabe stellt sich, wenn beim rotierenden Sensor eine Vielzahl '-on zeitlich parallel anstehenden Signalen ohne Verwerie^ng von Schleifringen zu der festen Station übertragen weiden müssen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßfühler aus wenigstens einem in der als Hohlrohr ausgebildeten Rotationsachse verlaufenden Informationssendekanal mit bestimmter Übertragungsfrequenzform besteht, der sich — der Reihe nach — aus einem innerhalb des Sensorkopfes auf einer senkrecht zur Achse angeordneten Welle gelagerten Schwenkspiegel, einem Objektiv, einem in der Brennebene des Objektivs angeordneten optronischen Sensor, einer mitrotierenden Wiedergabeanordnung zur Erzeugung eines nicht nur aus einem Punkt bestehenden Bildes und einem Kollimatorobjektiv zusammensetzt und dessen Signal von einem nicht rotierenden Empfänger empfangen wird. Hierbei ist es von Vorteil, daß jeder stationäre Empfangskanal das ihm von einem beweglichen Sendekanal zugeordnete Signalfrequenzband empfängt und weiterverarbeitet. Ein solche Anordnung ist vor allem für Wärmeortungsgerätc sinnvoll, die im Azimut 360° ut J in der Elevation nur einen kleinen Winkel λ überwachen sollen. Der Informationskanal kann aber ebenso gut aus einem Gasanalysiergerät, einem Schallschwingungs-, Funk-, Radarortungsgerät oder einer Kombination dieser Geräte bestehen.

Was den optronischen Sensor anbetrifft, so ist es von Vorteil, wenn derselbe dem jeweiligen Einsatzgebiet angepaßt aus einer in der BrenneDene des Objektivs angeordneten Fernsehkamera, einer von einem Vakuumgefäß umgebenen Detektorreihe, einem von einem Vakuumgefäß umgebenen Detektormosaik oder einer Kombination von Fernsehkamera und Detektormosaik tester¹*, während die Wiedergabeanordnung aus einem kleinen Fernsehmonitor, einer üchtemittierenden Diodenreihe, einem lichtemittierende!) Diodenmosaik oder einer Kombination von Monitor und Diodetimosaik besteht, und daß die sensorseitige Wiedergabefläche größenmäßig der Photokathode der Wiedergabeanordnung entspricht. Verwendet man eine Detektorreihe mit π Einzelelementen der geometrischen Auflösung λ', wobei λ = η ac¹ ist, so muß die Reihe so ausgerichtet sein, daß sie zu jedem Zeitpunkt eine senkrechte Spalte der überwachten Szene abtastet. Bei einem Detektormosaik sind η ■ in Einzelelemente in einer Fläche angeordnet. Der optronische Sensor kann auch eine beliebig andere Konfiguration beinhalten, wobei der Bereich, in dem dieser Sensor empfindlich ist, nicht relevant ist. Da die

Dioden ihre Strahlung im sichtbaren Bereich abgeben und die Intensität dieser Strahlung der angelegten Sigrmlspannung proportional ist, entsteht ein Bild, dessen Helligkeitskontrast proportional dem Szenenkontrast in einem anderen Wellenlängenbereich, z. B. dem Wärmestrahlungsbereich, ist.

Bezüglich des Empfangskanals ist es vorteilhaft, wenn derselbe eine entweder aus einer Fernsehkameraröhre mit kreisförmiger Photokathode oder aus einer S'-Dioclenanordnung mit gegenüber der Abbildung der Einzelelemente der Dioden wesentlich kleineren Elementen bestehende Bildaufnahmeeinrichtung darstellt, die mit der Wiedergabeanordnung entweder eine kongruente Form aufweist oder bei vergrößernder oder verkleinernder Abbildung ähnlich dem vorgegebenen Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsfaktor ist. Durch die gegenüber ihrer Abbildung kleineren geometrischen Abmessungen der Diodcneinzelelcmente wird eine Auflösungsverschlechteruna bei der Weiterverarbeitung vermieden. Bei Verwendung einer Diocienreihe oder eines Diodenmosaiks entspricht die Wiedergabefläche der Fläche von Detektorreihe bzw. Detektormosaik. Die Elemente der Si-Detektoranordnung liefern von der Leuchtdichte der zugeordneten lichtemittierenden Diodenelemente abhängige Signale, die entweder elektronisch mit den Szenenpositionszuordnungen weiterverarbeitet oder an der Beobachtungsstation lagerichtig dargestellt werden.

Eine prinzipielle Frage ist es, ob und gegebenenfalls in welcher Art und Weise die Bildaufrichtung erfolgen soll. Bei einer Meß- ader Informationsübertragung ohne Bildaufrichtung wird die natürliche Strahlungscharakteristik lichtemittierender Dioden in der Empfängerebene ausgenutzt. Dabei ist es von Vorteil, daß die örtliche Positionierung der Dioden innerhalb der Empfängerebene unkritisch ist, weil die ganze Ebene mit Licht befliitet wird und — bei einander sender- und empfängerseitig zugeordneten Kanälen — jeder Empfänger das ihm zugeordnete Signalfrequenzband empfängt und weiterverarbeitet Sofern dagegen eine Bildaufrichtung vorgesehen werden soll, ist es von Vorteil, daß entweder zwischen Sende- und Empfangskanal eine optische Bildaufrichtung oder mit Hilfe eines gleichsinnig, jedoch mit veränderter Rotationsgeschwindigkeit umlaufenden Dove- oder Pentaprismas in der Beobachtungsstation eine elektronische Bildaufrichtung vorgesehen ist. Wenn das Prisma im Verhältnis zum Sensorkopf mit halber Geschwindigkeit umläuft, erhält man auf der Wiedergabeanordnung zu jedem Zeitpunkt ein stehendes Bild der abgesuchten Szene, das es mit geeigneten Optiker auf die Beobachtungsstation zu übertragen gilt.

Ein spezielles Merkmal sieht ferner vor, daß jedem Informationskanal über die Bildaufrichtung ein definiertes lichtemittierendes Empfangsdioden-Paar zugeordnet ist.

Durch eine exakte optische Abbildung wird dabei ein Übersprechen zwischen den einzelnen Kanälen vermieden. Um diese exakte Abbildung zu gewährleisten, sind bei einer Reihe von η Informationskanälen zweckmäßigerweise zwei und bei einer Reihe von π χ m Informationskanälen mindestens drei — z. B. als Quadrantenempfänger ausgebildete — Kanäle für Referenzsignale unterschiedlich definierter Codefrequenz verfügbar, denen ernpfängerseitig nur auf diese Referenzsignale ansprechende Empfangskanäle gegenüberliegen. Mit diesen Referenzsignalen kann z. B. ein Regelsignal für die Geschwindigkeitsregelung des die Bildaufrichtung bewirkenden Prismas abgeleitet werden. Wenn die Genauigkeit der Regelung es erforderlich macht, können die Empfangskanäle für die Referenzsignale als Quadruntenempfänger ausgebildet sein.

Besondere Bedeutung kommt neben den Kanälen der Ausbildung der BeobucntungiStation zu. So kann das vom Wiedergabeobjektiv erzeugte reelle Bild über ein Okular, eine der Fernsehkamera nachgeschaltete Monitorröhre oder eine Si-Diodenanordnung mit entsprechend weiterverarbeitbaren elektrischen Signalen beobachtbar sein.

Bei der üblichen zellenförmigen Bildwiedergabe rotieren die Zeilen auf der Monitorröhrc mit der Geschwindigkeit des optischen Sensors. Dessen geometrische Auflösung ist im Verhältnis zu derjenigen der Fernsehkamera und der Abbildungsoptik unverhältnismäßig groß. In diesem Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, daß die Fernsehkamera in den Bereichen, die nicht Teile der Mosaikflächen abbilden, entweder durch eine rrischsn.'sche Blende i~ssk;cri oder cicfcifCimscii uunkeisteuerbar ausgebildet ist und das im Fall einer elektronischen Bildaufrichtung in ihr rotierende Bild mit Hilfe von Synchros bestimmbar ist.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung sieht vor, daß ein einziges lichtemittierendes Diodenelement der Wie-

>5 dergabeanordnung im Drehpunkt der Längs- und Rotationsachse mit dem seriellen Videosignal und den Synchronisationsimpulsen intensitätsmodulierbar angeordnet ist Ui 1 sein moduliertes Lichtpunktsignal auf einem einzigen das Signal und die Impulse restaurierenden und sie zusammen mit der Sensorwinkelposition zur Bilddarstellung ausnutzenden Si-Eirueldetektor abbildet. Hierbei kann um letzteren eine Si-Ringdiode herumgelegt sein, die über eine zum sendekanalseitigen Diodenelement parallel angeordnete Diodeneinheit und die Wiedergabeoptik Taktimpulse eines Taktgenerators empfängt und auf die Monitorröhre weiterleitet, die ihrerseits über eine Steuereinheit mit dem Synchro elektrisch verbunden ist.
Damit das Sehfeld des Objektivs besser ausgenutzt wird, weisen die Diodenelemente der Reihe einen gegenseitigen Abstand von jeweils einer Elementsnbreite auf, wobei das mittlere Element mit seiner einen Kante an der Längs- und Rotationsachse anliegt, während der mittlere der π empfängerseitigen Kreise eine Kreisfläehe mit einem der doppelten Streifenbreite der anderen Kreise entsprechenden Durchmesser aufweist.

Bei einer Mehrkanalinformationsübertragung kommt den Separationsmitteln erhebliche Bedeutung zu. Zweckmäßigerweise werden hierbei die Signale der π Meßfühler in entsprechend vielen Transformations-Bausteinen nach dem Verfahren der Spektralseleklion oder der Trägerfrequenz- oder Pulscodemodulation in unterschiedliche Spektral- bzw. Frequenzbereiche transformiert, die einzelnen Diodenelemente der Wiedergabeanordnung bestrahlen jeweils alle Si-Elemente der Bildaufnahmeeinrichtung, und den einzelnen Si-EIementen sind Filter oder Demodulatoren nachgeschaltet, die aus angebotenen Meßdaten für an die Filter oder Demodulatoren angeschlossene Meßkanäle relevante Meßwerte zur Weiterverarbeitung selektieren.

Bezüglich der bei der optoelektronischen Umwandlung verwendeten Elektronik ist es einmal von Vorteil, daß die von der Detektorreihe intensitätsabhängig umgewandelten elektrischen Signale über jedem Detektorelement zugeordnete Vorverstärker und Nachverstärker auf eine weiterverarbeitbare Amplitude gebracht der Helligkeitsmodulation der zur Detektorreihe kongruent oder ähnlich ausgebildeten Diodenreihe dienen.

wobei letztere in der Bildebene des Wiedergabeobjektivs ein reelles Bild der aufgenommenen Szene erzeugend angeordnet ist. Zum anderen kann es von Vorteil sein, daß die hinter den Vorverstärkern parallel anstehenden η Signale der η Elemente der Detektorreihe durch einen über einen Taktgenerator gesteuerten elektronischen Multiplexer in ein der Helligkeitsmodulation des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre dieneriues serielles Videosignal umgewandelt werden. Letzteres wird sodann zusammen mit einsprechenden Zeilen- und Bildsynchronisationsimpulsein zur Bildwiedergabe auf dem Fernsehmonitor der Beobachtungsstation verwendet.

In konstruktiver Hinsicht ist es hierbei von Vorteil, daß das als Gehäuse dienende Hohlrohr des Sensorkopfes in seinem Mittelbereich abgesetzt ist, die Rohrhälfte größeren Durchmessers endseitig verschlossen ist und eine zur Achse verlaufende Schräge mit eingelassenem Fenster aufweist, während die Rohrhiilfte kleineren Durchmessers der Lagerung des Sensorkopfes in dem im wesentlichen topfförmig ausgebildeten .Sensorträger dient und einen Boden mit zentrischer Ausnehmung sowie einen dieser Ausnehmung angepaßten Rohrstutzen aufweist, dem in dem Bodenteil des Sensorträgers eine v. eitere Ausnehmung und ein weiterer Rohrstutzen gegenüberliegen.

Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, wobei in den einzelnen Figuren entsprechende Teile dieselben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt

F i g. 1 die schematische Darstellung eines rotierenden optronischen Sensors mit stationärer Signalverarbeitungseinheit und abgesetzter Beobach tungsstation,

F i g. 2 eine schematische Gegenübersnellung von optischer (a), elektronischer (b) und elektro-optischer (c) Bildverarbeitung bei optronischen Systemen mit Detektor-Reihenanordnungen und mechanischen Abtastsy· sienicii,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der möglichen Kombination von Bildwiedergabeanordnungen und Büdaufnahmeeinrichtungen bei Einsatz einer Bildaufrichtung im optischen Strahlengang zwischen beiden Anordnungen,

Fig.4 eine schematische Darstellung der Kombination von Bildwiedergabeanordnungen min Bildaufnahmeeinrichtung ohne Verwendung eines Optischen Bildaufrichtesystems, wobei die Bildaufrichtung über eine elektronische Bilddrehung beim Monitor erfolgt, als Bildwiedergabesystem wird eine Mosaikanordnung von Si-Einzelelementen (a) oder eine Fernsehkamera verwendet (b),

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines Bildinformationsübertragungssystems mit einem rotierenden optronischen Sensor, der nach einem elektronischen Multiplexverfahren zur Videosignalerzeugung arbeitet, bei dem die optische Informationsübertragung seriell über ein einzelnes lichtemittierendes Diodeneleir.ent erfolgt, das in der Rotationsachse angeordnet iüt und bei dem auf der stationären Gegenseite eine Si-Ennpfangsdiode die modulierte Lichtstrahlung wieder in elektrische Signale umwandelt,

Fig.6 ein Verfahren zur Informationsübertragung zwischen einem rotierenden und einem stehenden Teil, ohne Verwendung einer Bildaufrichtung, bei dem senderseitig eine lichtemittierende Diodenreifoe mit Meßwertgebern verbunden von der Rotationsachse nach einer Seite ausgedehnt ist und empfängcrseitig die Si-Empfänger als konzentrische Kreise ausgebildet sind.

F i g. 7 eine Anordnung nach F i g. 6, bei der die Einzelelemente der lichtemittierenden Diodenreihe einen Abstand von einer Elementenbreitc haben,

Fig.8 eine Möglichkeit der MeQwcrtübcrtragung mehrerer Meßstellen ohne Bildaufrichtsyslcm. unter Ausnutzung der natürlichen Struhlungscharaktcristik lichtemittierender Dioden sowie unter Verwendung bekannter Selektionsmittel zur Trennung der verschiedenen Meßwertsignale auf Empfängerseite und

ίο F i g. 9 eine Möglichkeit der Meßwertübertragung einer großen Anzahl unterschiedlicher Meßwerte über sender- und empfangsseitige Mosaikanordnungen sowie je ein Kollimator- un Abbildungüobjektiv und ein rotierendes Bildaufrichtsystem, das durch Referenzkanäle überwacht und gesteuert wird.

In der schematischen Darstellung von Fig. I ist der rotierende Sensorkopf 1 in dem feststehenden Sensorträger 2 drehbar gelagert. Der Sensorkopf wird durch den Motor 3 angetrieben und seine jeweilige Winkelposition wird über Synchros 4 festgestellt bzw. zur Verarbeitung weitergeleitet. Die elektrische Energie für die rotierenden elektronischen Sensorbaugruppen wird über wenige Schleifringe 5 zugeleitet.
Die Strahlung der Szene 6 tritt durch das Fenster 7 in den Sensorraum und wird über den um die horizontale Welle 8 drehbar gelagerten Schwenkspiegel 9 und das IR-Objektiv 10 auf dem optronischen Sensor 11 fokussiert, der in dem Vakuumgefäß 12 montiert ist und über den Kühlfinger des Kühlers 13 auf eine niedrige Betriebstemperatur abgekühlt wird. Die von den Elementen des optronischen Sensors 11 gelieferten Signale werden in der Signalverarbeitungselektronik 14 aufbereitet und in später näher beschriebener Weise zur Intensitätsmodulation lichtemittierender Dioden der Wiedergabeanordnung 15 verwendet. Die von letzterer ausgestrahlte sichtbare Strahlung wird durch das Kollimatorobjektiv 16 in parallele Strahlung umgewandelt und

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cder ein Pentaprisma sein kann — geleitet, das in zeichnerisch nicht näher dargestellter Weise angetrieben, mit der halben Geschwindigkeit des Sensorkopfes 1 um dir Längs- und Rotationsachse 18 in gleicher Richtung wie der Sensorkopf rotiert. Diese Antriebseinheit kann zweckmäßigerweise ein 2:1 Untersetzungsgetriebe zwischen Sensorträger 2 und Bildaufrichtesystem 17 sein, wodurch eine Zwangssynchronisation zwischen Sensorkopf und Bildaufrichtesystem erreicht wird. Die wegen der Kollimierung mit dem Objektiv 16 parallel aus dem Bildaufrichtesystem tretende Strahlung tritt

so durch die Öffnung 18' aus und wird über das Wiedergabeobjektiv 19 auf dei Brennebene der Bildaufnahmeeinrichtung 20 fokussiert, welche die modulierte Lichtstrahlung in elektrische Signale umwandelt, die ihrerseits in der Bildverarbeitungselektronik 21 aufbereitet und in der Regel einer stationären Beobachtungsstation 22 zugeführt werden, wo eine Informationsanpassungselektronik 22' die Information so aufbereitet, daß sie auf dem Monitor 23 dargestellt werden kann und gleichzeitig in einem Computer zur automatischen Auswertung ausgenutzt wird.

F i g. 2 zeigt schemaiisch die verschiedenen Möglichkeiten der Umwandlung einer Infrarotszenen-Bildinformation in ein Szenenbild im sichtbaren Spektralbereich, bei Verwendung einer Detektorreihenanordnung und einer mechanischen Abtastung der Szene. Im vorliegenden Fail besteh: sie aus dem gesamter. Sensorkopf ! zusammen mit dem Schwenkspiegel 9.
In F i g. 2a ist das sog. optronische Multiplexverfahren

dargestellt. Die durch das IR-Objektiv 10 eintretende Strahlung 6 wird auf die einzelnen Elemente des optronischen Sensors 11 in deren Brennebene fokussiert, in intensitätsabhängige elektrische Signale umgewandelt, in — jedem Detektorelement zugeordneten Vor- und Nachverstärkern 24 bzw. 25 — auf eine weiterverarbeiibare Amplitude gebracht und zur Helligkeitsmodulation der zugeordneten lichtemittierenden Diode der zur Detektorreihe kongruenten oder ähnlichen Wiedergabeanordnung i5 ausgenutzt. Letztere erzeugt über das Wiedergabeobjektiv 19 — in dessen Bildebene 26 — ein reelles Bild des von der Detektorreihe aufgenommenen Szenenabschnittes, der über das Okular 27 beobachtet werden kann.

Bei dem aus der Wärmebildtechnik bekannten Verfahren des elektronischen Multiplexing gemäß Fig.2b werden die hinter dem Vorverstärker 24 parallel anstehenden η Signale der η Elemente der Detektorreihe durch dei! elektronischen Multiplexer 28, der durch den Taktgenerator 29 gesteuert ivird, i" sirs serielles Videosignal umgewandelt, das zur Helligkeitsmodulation des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre des Monitors 23 verwendet wird, wobei vom Taktgenerator Impulse für die Vertikalablenkung des Strahlers geliefert werden, während die nicht dargestellte Horizontalablenkung durch die Winkelinformation von Synchro 4 gesteuert wird.

Bei dem in Fig. 2c dargestellten elektro-optischen Multiplexing wird das Okular 27 durch die Fernsehkamera der Bildaufnahmeeinrichtung 20 ersetzt, die das Bild der lichtemittierenden Dioden aufnimmt und auf der Kathodenstrahlröhre des Monitors 23 darstellt. Im vorliegenden Fall kann die Fernsehkamera ihrerseits durch eine Si-Diodenanordnung ersetzt werden, die wieder kongruent oder ähnlich zur lichtemittierenden Diodenreihe ist und entsprechende elektrische Signale liefert, die weiterverariv .a werden. Dies ist nach Fig. 1 möglich, weil zw:·■:,:·-■ der aus den lichtemittierenden Dioden besichencürs Wiedergabeanordnung 15 und dem Wiedergabeobjektiv 19 das in F i g. 2c separat nicht dargestellte Bildaufrichtsystem 17 liegt.

F i g. 3 liefert die schematische Darstellung der möglichen Kombination von EMdwiedergabeanordnungen 15 und Bildaufnahmeeinrichtungen 20 beim Einsatz eines Bildaufrichtesystems und kongruenter Gestaltung von optronischem Sensor 11 und Bildwiedergabeanordnung 15. Als Ausführungsbeispiele sind Reihen- und Mosaikanordnungen von Einzelelementen gewählt (Fig.3a und b). Es können jedoch auch andere Gestaltungen gewählt werden, wenn die Anordnungen nach dem mathematischen Begriff kongruent oder ähnlich sind In F i g. 3c ist ein lichtemittierendes Diodenmosaik mit einer Fernsehkamera als Bildaufnahmeeinheit kombiniert, wobei die Fernsehkamera in den Bereichen, die nicht Teile der Mosaikflächen abbilden, entweder durch eine mechanische Blende maskiert oder elektronisch dunkelgesteuert wird Anstelle des Mosaiks kann in F i g. 3c auch jede andere Form gewählt werden, wenn eine entsprechende Maskierung vorgenommen wird

In F i g. 4 ist eine Kombination von rotierender Bildwiedergabeanordnung 15 und feststehender Bildaufnahmeeinrichtung 20 gewählt, bei der kein Bildaufrichtsystem dazwischengeschaltet ist Dadurch rotiert das Bild der lichtemittierenden Diodenreihe 15 über das quadratisch ausgebildete Bildfeld der Bildaufnahmeeinrichtung. Die Bildaufrichtung erfolgt elektronisch bei nicht dargestelltem Monitor unter Ausnutzung der vom Synchro 4 in F i g. 1 gelieferten Azimutwinkelposition des optronischen Sensors und damit der Detektorreihe. In Fig.4a ist als Rildaufnahmeeinrichtung 20 ein Si-Diodenmosaik verwendet, dessen Einzelelemente — wie in der rechten oberen Ecke angedeutet — wcscnilich klci-

s ner sind, als die Abbildung der einzelnen lichicminici enden Diodenelemente, so daß keine Auf1ö\ungsvcrschlechterung bei der Weiterverarbeitung zu erwarten ist. Es ist jedoch eine ziemlich umfangreiche Elektronik erforderlich, um die einzelnen Punkte nach der Winkel korrektur dem Beobachter ortsrecht, d. h. aufrecht an zubieten. Einfacher ist die Situation bei Verwendung einer Fernsehkameraröhre mit kreisförmiger Photokathode nach F i g. 4b, weil in diesem Fall das Bild wie bei einem Radar-PPI erzeugt werden kann, bei dem auf

is einem kreisrunden Bildschirm ein von Bildmitte nach außen weisender Strahl zeigerförmig umläuft.

In F i g. 5 ist schematisch die Bildiniormationsüberiragung zwischen dem rotierenden optronischen Sensor I'. mit elektronischem Multiplexing nach Fig. 2b dargc-

2ü steüt, bei uciii durch den rviuiiipiexer 2» die hinter den Vorverstärkern 24 parallel anstehenden Signale in ein serielles Videosignal umgewandelt werden, und dieses Videosignal durch ein auf der Längs- und Rotationsachse 18 angeordnetes lichtemittierendes Diodenelement und das Wiedergabeobjektiv 19 auf eine Si-Diode der Bildaufnahmccinrichtung 20 übertragen wird, welche die modulierte Lichtstrahlung wieder in ein Videsignal umwandelt. Um diesen Empfänger 20 ist eine Si-Ringdiode 30 in dem gleichen Gehäuse herumgelegt, die über die Diodeneinheit 31 und die Wiedergabeoptik 19 die umgewandelten Taktimpulse vom Taktgenerator 29 empfängt und zur Gewinnung der Ablenkspannung auf die Monitorröhre 23 weiterleitet. Ebenfalls für die Ablenkung der Monitorröhre liefert der Synchro 4 über die sogenannte Blackbox 32die momentane Winkelposilion des rotierenden optronischen Sensors I. Unter Blackbox versteht man dabei eine Steuereinheit mit zwei Ein-

IJnH ZW£! Ancoänogry Die oben beschriebenen Verfahren optronischer BiId-

informationsübertragung lassen sich nach Fig. 5 auch für die Übertragung anderer Informationen ausnutzen. In F i g. 6 sind im rotierenden Teil z. B. vier .Meßfühler 33 angedeutet, die vier verschiedene Meßwerte in elektrische Signale umwandeln und dieselben vier lichtcmit- tierenden Dioden der Diodenreihe 15 zuführen. Die optische Signalübertragung erfolgt wieder durch Abbildung über die Wiedergabeoptik 19 auf die stationäre Seite, auf der eine Si-Empfängeranordnung bestehend aus vier konzentrischen Kreisen vorgesehen ist, die durch die Kreisform in jeder Winkelstellung des rotierenden Teiles die Signale von zugeordneten lichtemittierenden Dioden empfangen. Abweichend von dem bisher beschriebenen muß die Reihe, beginnend von der Mitte, nur nach einer Seite ausgerichtet sein, um Mehr deutigkeiten zu vermeiden. Das hat den Nachteil daß das Bildfeld der Optik nicht optimal ausgenutzt wird. Dieser Nachteil wird beseitigt, wenn nach Abb. 7 die η lichtemittierenden Diodenelemente der Reihe einen Abstand von jeweils einer Elementenbreite haben, das

θΰ mittlere Element mit seiner einen Kante an der Rotationsachse anliegt und auf der Empfängerscite sieben konzentrische Kreise angeordnet sind, von denen der mittlere eine Kreisfläche mit der doppelten Streifenbreite der anderen Kreise als Durchmesser besitzt. Mit dieser Anordnung ist wieder jedem lichtemittierer.den Diodenelement ein entsprechendes Si-Kreisrirsgeiement zugeordnet Bei der Signalübertragung nach F ί g. 8 werden die

11

Signale S'i = f(ß{\) den π Meßfühlern 33 in der Transformationselektronik 34 nach den bekannten Verfahrer, der Trägerfre* uenzmodulation. Pulscode-Modulation etc. in unterschiedliche Frequenzbereiche transformiert und über die lichtemittierenden Dioden in einem breiten Winkelbereich in das Rohr 37, 37' (Fig. 1) abgestrahlt, wobei jedes lichtemittierende Diodenelement alle Si-Cmpfänger 20 bestrahlt. Die Filter bzw. Domodulatoren 35 selektieren aus den angebotenen Meßdaten die für den jeweiligen Meßkanal 36 relevanten Meßwerte zur Weiterverarbeitung aus. Eine örtliche Zuordnung von Sender und Empfänger ist nicht notwendig, da die Zuordnung empfangsseitig über die Filter bzw. Domodulatoren 35 erfolgt.

Wenn zwischen einem rotierenden und einem festste- ir henden System viele verschiedene Informationen gleichzeitig zu übertragen sind, ohne Störungen durch Übersprechen zu bekommen, ist nach F i g. 9 wieder eine gleiche Anordnung wie Fig.3b mit je einer Mosai-

"■ kanorunuiig «uii Sende- üi'id ErfipiängSSciic cifiZüSciZcfi,

wobei die senderseitigen Einzelelemente in nicht dargestellter WtiSe nach F i g. 6 von den Meßfühlern 33 über die Transformationselektronik 34 gespeist werden und

^: auf der Empfängerseite Filter 35 und Meßkanal 36 den

Enipfangselementen nachgeschaltet sind. Durch die op-

'■■■ tische Abbildung über Kollimatorobjektiv· 16 und Abbil-

^! dungsobjektiv 19 wird eine hohe Übersprechdämpfung

ί zwischen den Kanälen erzielt. Um den sychronen Mitlauf des Biidaufrichtssystems zu überwachen und zu steuern und eine Information übertragung auf die falsehen Kanäle zu vermeiden, sind zwei bis drei Kanäle nicht zur Signalübertragung eingesetzt, sondern sender-

!■'· seitig mit Referenzsignalen beaufschlagt, die empfän-

;; gerseitig ausgewertet und zur Geschwindigkeitsregelung des Bildaufrichtesystems ausgenutzt werden. Eine Konfiguration sind in Fig.9 die schwarz gekennzeich-

-■; neten Referenzkanäle 38. Bei Verwendung der Übertra-

— ιτιιηοεαηΛ^ηιιηη na/*h Pia Q ic* i*c ni/*ht c*r{t\rAorX\c\\

if die in F i g. 8 dargestellten Separationsverfahren anzu-

V wenden, da die örtliche Trennung eine einwandfreie Se-

\- paration gewährleistet.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Peilsystem, das mit einem in einem !Feststehenden Sensorträger gelagerten, motorgetriebenen Sensorkopf die interessierende Sehszene mechanisch abtastet und mit Hilfe von zentrisch angeordneten, mitdrehenden Meßfühlern und Wiiedergabeanordnungen über ein im Sensorträger eingelassenes Wiedergabeobjektiv an einer stationären Beob- achtungsstation sichtbar macht, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler aus wenigstens einem in der als Hohlrohr ausgebildeten Rotationsachse (18) verlaufenden Informationssendekanal (8, 9, 10, 11, 15, 16) mit bestimmter Obertra- gungsfrequenzform besteht, der sich — der Reihe nach — aus einem innerhalb des Sensorkopfes (1) auf einer senkrecht zur Achse (18) angeordneten Welle (8) gelagerten Schwenkspiegel (9), einem Objektiv (10). einem in der Brennebene des Objektivs angeordneten optronischen Sensor(ll), einer mitrotierenden Wiedergabeanordnung (15) zur Erzeugung eines nicht nur aus einem Punkt bestehenden Bildes und einem Kollimatorobjektiv (16) zusammengesetzt und dessen Signal von einem nicht rotie- renden Empfänger (19 bis 21) empfangen wird.

2. Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Informationssendekanal (8, 9, 10, 11, 15, 16) aus einem Gasanalysiergerät, einem Schalschwingungs-, einem Funk-, einem Radarortungsgerät oder einer Kombination dieser Geräte besteht

3. Peilsystem nach einem de" vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der optronische Sensor (11) aus einer in r';r Brennebene des Objektivs (10) angeordneten Fernsehkamera, einer von einem Vakuumgefäß (12) umgebenen Detektorreihe, einem von einem Vakuumgefäß (12) umgebenen Detektormosaik oder einer Kombination von Fernsehkamera und Detektormosaik besteht, während die Wiedergabeanordnung (15) aus einem kleinen Fernsehmonitor, einer lichtemittierenden Diodenreihe, einem lichtemittierenden Diodenmosaik oder einer Kombination von Monitor und Diodenmosaik besteht, und daß die sensorseitige Wiederga- befläche größenmäßig der Photokathode der Wiedergabeanordnung entspricht.

4. Peilsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangskanal eine entweder aus einer Fernsehkameraröhre mit kreisförmiger Photokathode oder aus einer Si-Diodenanordnung mit gegenüber der Abbildung der Einzelelemente der Dioden wesentlich kleineren Elementen bestehende Bildaufnahmeeinrichtung (20) darstellt, die mit der Wiedergabeanordnung (15) entweder eine kongruente Form aufweist cder bei vergrößernder oder verkleinernder Abbildung ähnlich dem vorgegebenen Vergrößerungs- bzw. Verkleinerungsfaktor ist.

5. Peilsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entweder zwischen Sende- und Empfangskanal eine optische Bildaufrichtung mit Hilfe eines gleichsinnig, jedoch mit veränderter Rotationsgeschwindigkeit umlaufenden Dove- oder Pentaprismas (17) erfolgt oder in der Beobachtungsstation (22) eine elektronische Bildaufrichtung vorgesehen ist.

6. Peilsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem !nfor- mationskanal (8, 9, 10, 11, 15,16) über die Bildaufrichtung (17) ein definiertes lichtemittierendes Empfangsdioden-Paar zugeordnet ist

7. Peilsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Reihe von Informationskanälen (8,9_t 10,11₁15,16) zwei und bei einer Reihe von π χ m Informationskanälen mindestens drei — z. B. als Quadrantenempfänger ausgebildete — Kanäle (38) für Referenzsignale unterschiedlich definierter Codefrequenz verfügbar sind, denen empfängerseitig nur auf diese Referenzsignale ansprechende Empfangskanäle gegenüberliegen (F i g. 9).

8. Peilsystem nach ainem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Wiedergabeobjektiv (19) erzeugte reeile Bild über ein Okular (27), eine der Fernsehkamera (20) nachgeschaltete Monitorröhre (23) oder eine Si-Diodenanordnung mit entsprechend weiterverarbeitbaren elektrischen Signalen beobachtbar ist

9. Peilsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera in den Bereichen, die nicht Teile der Mosaikflächen abbilden, entweder durch eine mechanische Blende maskiert oder elektronisch dunkelsteuerbar ausgebildet ist und das im Fall einer elektronischen Bildaufrichtung r.ihr rotierendes Biid mit Hilfe von Synchros bestimmbar ist

10. Peilsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß ein einziges lichtemittier<:ndes Diodenelement (15') der Wiedergabeanordnung (15) im Drehpunkt der Längsund Rotationsachse (18) mit dem seriellen Videosignal und den Synchronisationsimpulsen intensitätsmodulierbar angeordnet ist und sein moduliertes Lichtpunktsignal auf einem einzigen das Signal und die Impulse restaurierenden und sie zusammen mil der Sensorwinkelposition zur Bilddarstellung ausnutzenden Si-Einzeldetektor abbildet (F i g. 5).

11. Peilsystem nach Anspruch b und 9. dadurch gekennzeichnet, daß um den Si-Einzeldetektor der Bildaufnahmeeinrichtung (20) eine Si-Ringdiodc (30) herumgelegt ist, die über eine zum sendekanalseitigen Diodenelement (15') parallel angeordnete Diodeneinheit (31) und die Wiedergabeoptik (19) Taktimpulse eines Taktgenerators (29) empfängt und auf die Monitorröhre (23) weitergeleitet, die ihrerseits über eine Steuereinheit (32) mit dem Synchro (4) elektrisch verbunden ist (F i g. 5).

12. Peilsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Diodenelemente (15') der Reihe (15) einen gegenseitigen Abstand von jeweils einer Elementenbreitc aufweisen und das mittlere Element mil seiner einen Kante an der Längs- und Rotationsachse (18) anliegt, während der mittlere der π empfängerseitigcn Kreise eine Kreisfläche mit einem der doppelten Slrcifenbreite der anderen Kreise entsprechenden Durchmesser aufweist (F i g. 7).

13. Peilsystem nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der /7 Meßfühler (33) in entsprechend vielen Transformations-Bausteinen (34) nach dem Verfahren der Spektralselektion oder der Trägerfrequenz- oder Pulscodemodulation in unterschiedliche Spektral- bzw. Frequenzbereiche transformiert werden, die einzelnen Diodenelemente der Wiedergabeanordnung (15) jeweils alle Si-Elemente der Bildaufnah-

meeinrichtung (20) bestrahlen, und den einzelnen Si-Elementen Filter oder Demodulatoren (35) nachgeschaltet sind, die aus angebotenen Meßdaten für an die Filter oder Demodulatoren angeschlossene Meßkanäle (36) relevante Meßwerte zur Weiterverarbeitung selektieren (F i g. 8).

14. Peilsystem nach einem-der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Detektorreihe (11) intensitätsabhängig umgewandelter, elektrischen Signale über jedera Detektorelement zugeordnete Vorverstärker (24) und Nachverstärker (25) auf eine weiterverarbeitbare Amplitude gebracht der Helligkeitsmodulation der zur Detektorreihe kongruent oder ähnlich ausgebildeten Diodenreihe (SS) dienen, wobei letztere in der Bildebene (26) des Wiedergabeobjektivs (19) ein reelles Bild der aufgenommenen Szene (6) erzeugend angeordnet ist (F i g. 2a).

15. Peilsysterr nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die hinter den Vorverstärkern (24) parallel anstehenden π Signale der π Elemente der Detekicrreihe (1!) durch einen über einen Taktgenerator (29) ^steuerten elektronischen Multiplexer (28) in ein der Helligkeitsmodulation des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre (23) dienendes serielles Videosignal umgewandelt herden (F i g. 2b).

16. Peilsystefii nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als Gehäuse dienende Hohlrohr des Sensorkopfes (1) in seinem Mittelb^reich abgesetzt ist, die Rohrhälfte größeren Durchmessers endseitig verschlossen ist und eine zur Achse (18) verlaufende Schräge mit eingelassenem fenster (7) aufweist, während die Rohrhälfte kleineren Durchmessers der Lagerung des Sensorkopfe in dem im wesentlichen topfförmig ausgebildeten Sensorträger (2) dient und einem Boden mit zenirischer Ausnehmung (18') sowie einen dieser Ausnehmung angepaßten Rohrstutzen (37) aufweist, dem in dem Bodenteil des Sensorträgers eiiie weitere Ausnehmung (18") und ein weiterer Rohrstutzen (37') gegenüberliegen (Fig. 1).