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PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zur Bildung von Signalen mittels Reflexion einer Strahlung elektromagnetischer Wellen verschiedener Wellenlängen durch einen Reflektor, dadurch gekennzeichnet, dass dem Reflektor (1) mindestens ein Absorptionsfilter (2) zugeordnet ist, durch das eine selektive Reflexion mindestens eines Frequenzbandes der im Reflektor empfangenen Strahlung bewirkbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (1) durch eine Anzahl nebeneinander angeordneter Teilreflektoren gebildet ist, die mit unterschiedlichen Absorptionsfiltern (2) versehen sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Reflektor (1) zugeordnete Absorptionsfilter (2) aus einer Anzahl übereinanderliegender Teilabsorptionsfilter gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Absorptionsfilter (2) mit Ausnahme mindestens eines engen Frequenzbandes die ankommende Strahlung voll ständig absorbierbar ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Absorptionsfilter (2) nur die Strahlung mindestens eines engen Frequenzbandes absorbierbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (1) ein Körper ist, dessen Begrenzungsflächen ebene, gewölbte und/oder gerasterte Flächen sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsfilter (2) durch die Formgebung einer Oberfläche des Reflektors (1) gebildet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsfilter (2) - in Richtung der einfallenden Strahlungen gesehen - vor oder hinter dem Reflektorkörper bzw. im Reflektorkörper angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch ihre reflektierbaren und absorbierbaren Frequenzbereiche ein Binärcode darstellbar ist.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bildung von Signalen mittels Reflexion einer Strahlung elektromagnetischer Wellen verschiedener Wellenlängen durch einen Reflektor.
Bekannt sind Reflektoren, deren Aufgabe es ist, Lichtstrahlen, welche auf sie fallen, möglichst vollständig und/oder mit bestimmten Streuwinkeln zu reflektieren und dadurch bestimmte Gegenstände erkennbar zu machen. Die Funktion solcher Reflektoren besteht beispielsweise darin, Hindernisse, Strassenmitten, Strassenränder oder dergleichen bei Dunkelheit zu markieren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Einsatz von Reflektoren zu erweitern und vor allem auf das Gebiet der nicht sichtbaren Strahlen auszudehnen sowie gleichzeitig eine Differenzierung der reflektierten Strahlen im Sinne einer grösseren Aussagefähigkeit zu erreichen.
Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass dem Reflektor mindestens ein Absorptionfilter zugeordnet ist, durch das eine selektive Reflexion mindestens eines Frequenzbandes der im Reflektor empfangenen Strahlung bewirkbar ist. Dadurch, dass von den empfangenen Strahlen gewisse Frequenzbänder absorbiert und andere reflektiert werden, wird erreicht, dass differenzierte Signale, zum Beispiel eines Digitalcodes, erzeugt und in der Atmosphäre über Distanzen beliebiger Länge übertragen werden können.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausfüh rungsbeispielen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Diagramm der Absorption eines Absorptionfilters, bei dem nur ein schmales Frequenzband elektromagnetischer Wellen nicht absorbiert und dementsprechend vom Reflektor reflektiert werden kann,
Fig. 2 ein schematisch dargestelltes Diagramm der Absorption eines anderen Absorptionsfilters, bei dem nur ein schmales Frequenzband elektromagnetischer Wellen absorbiert und alle übrigen Wellen reflektiert werden können,
Fig. 3 eine schematische Darstellung verschiedener aus einem Reflektor und einem und mehr Absorptionsfiltern bestehender Vorrichtungen,
Fig. 4 eine schematische Darstellung weiterer Ausführungsformen von Vorrichtungen,
Fig.
5 eine schematische Darstellung weiterer Vorrichtungen, die flächenhaft angeordnete Reflektoren aufweisen, und
Fig. 6 eine schematische Darstellung resultierender Reflexionen bei Verwendung mehrerer Absorptionsfilter.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einem Reflektor unterscheidbare Signale erzeugt werden können, wenn mit Hilfe mindestens eines Absorptionsfilters selektive Reflexionen der in den Reflektor eintretenden Strahlen erzeugt werden. Fig. 1 und 2 zeigen zwei Arten der selektiven Absorption von Absorptionsfiltern. In den Diagrammen stellt die Ordinate die Wellenlänge X und die Abszisse die Energie der durch die Filter nicht absorbierten Strahlen dar. Aus Fig. list ersichtlich, dass fast alle Strahlen der verschiedenen Wellenlängen vollständig absorbiert werden, mit Ausnahme eines schmalen Frequenzbandes, während in Fig. 2 das Absorptionsfilter praktisch die gesamten eintreffenden Strahlen durchlässt und nur diejenigen eines schmalen Frequenzbandes absorbiert.
Für die vorliegende Erfindung ist weniger die Breite des jeweiligen Frequenzbandes von Bedeutung, sondern die Möglichkeit, zum Beispiel sechs, acht oder mehr gleiche Filtertypen mit verschiedenen, voneinander getrennten Frequenzbändern zu verwenden.
In Fig. 3 sind eine Anzahl Vorrichtungen dargestellt, die aus einem Reflektor 1 und einem Absorptionsfilter 2 zusammengesetzt sind. Mit 3 ist die Reflexionsfläche des Reflektors 1 bezeichnet. Bei den Ausführungsformen a) bis c) wird ein Absorptionfilter 2 verwendet, das die Eigenschaft gemäss Fig. 1 aufweist, während die Ausführungsformen d) bis h) Absorptionsfilter 2 aufweisen, die die Eigenschaft gemäss Fig. 2 aufweisen. Der Absorptionsfilter kann, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, in verschiedener Weise ausgebildet sein, z.B. auf der Vorderoder Hinterseite oder im Innern des Reflektors 1, aber auch durch Formgebung, z.B. Rasterung, einer Oberfläche des Reflektors 1.
In Fig. 4 ist der Reflektor 1 eine Kugel und das Absorptionsfilter bzw. die Absorptionsfilter 2 sind in den Ausführungsformen a) bis f) in gleicher Weise angeordnet wie in Fig. 3.
In Fig. 5 sind unter a) bis h) verschiedene kombinierte Vorrichtungen schematisch dargestellt. Die Ausführungsformen a) und b) weisen grössere zusammenhängende Reflektoren 1 auf, wobei die Absorptionsfilter 2 nach Fig. 2 ausgeführt sind.
Die Ausführungsformen c) bis h) stellen nebeneinander angeordnete Teilvorrichtungen dar, von denen jede einen Reflektor 1 und ein Absorptionsfilter 2 aufweist, die bei diesen Ausführungsformen vom Typ nach Fig. 1 sind.
In Fig. 6 sind Diagramme von nicht absorbierten Frequenzbändern dargestellt, wie sie bei der Verwendung mehrerer Absorptionsfilter erhalten werden. In Fig. 6 sind vier Frequenzbänder angenommen, die je nach Verwendung bestimmter Absorptionsfilter die Strahlung in diesen Frequenzbereichen entweder absorbieren, zum Beispiel Frequenzband III in a), II in b), I und IV in c) und I in d), oder für die Reflexion durchlassen. Die Absorption bzw. der Durchgang der Strahlung in den gewählten Frequenzbändern stellt binäre Zahlenwerte dar, zum Beispiel Null oder Eins, und die entsprechenden Symbole sind für jedes Diagramm angegeben. Damit können diese
Signale als Digitalcode verwendet werden. Dies setzt natürlich das Vorhandensein entsprechender Empfänger voraus, die auf die entsprechenden Frequenzbänder ansprechen.
Die in Fig. 3 bis 6 dargestellten Beispiele stellen nur eine kleine Auswahl möglicher Kombinationen dar. Insbesondere können durch die Kombination von Teilvorrichtungen mit je einem Reflektor und einem bestimmten Absorptionsfilter beliebige Signalkombinationen erreicht werden. Dasselbe ist auch mittels einer einzigen Vorrichtung erreichbar, die sich aus einem einzigen Reflektor und übereinanderliegenden Absorptionsfiltern vom Typ nach Fig. 2 zusammensetzt.
Wesentlich ist, dass die über einen bestimmten, gemeinsamen Frequenzbereich aufeinander abgestimmten und miteinander verwendbaren Vorrichtungen bzw. Teilvorrichtungen das auf sie auftretende Signal reflektieren und nur ein bestimmter, für jede Vorrichtung bzw. Teilvorrichtungje nach ihrer Funktion ausgewählten Teil des Frequenzbereiches zurückgestrahlt wird. Dieses ausgewählte Reflektieren erlaubt, dass bei einer Vielfalt oder Vielzahl von Vorrichtungen bzw. Teilvorrichtungen sich jede von der andern durch ihr eigenes Reflektionssignal unterscheidet. Das reflektierte Signal liegt in digitaler Form und damit zur direkten Verarbeitung durch Digital Rechner vor.
Die Vorrichtung moduliert demgemäss ein auf sie auftretendes Signal, welches aus einem breiten Frequenz-Spektrum oder aus einer Reihe von verschiedenen Frequenz-Bün deln bestehen kann, so dass ausgewählte Frequenzen entweder reflektiert oder absobiert werden. Die so produzierten Reflektionen oder reflektierten Signale können direkt von Digital Sensoren empfangen, unterschieden und verarbeitet werden.
Die von den verschiedenen Vorrichtungen, d.h. verschiedenen Reflektor/Filter-Kombinationen, reflektierten Signale unterscheiden sich voneinander durch digitale Intensitäts-Modulation, so dass beim Digital-Sensor eine Analog-Digital-Wandlung unnötig ist. Die Frequenz wird so moduliert, um ein möglichst günstiges Signal/Geräusch-Verhältnis, d.h. leicht messbare Unterschiede zwischen reflektierten und absorbierten Frequenzen, zu erhalten. Die relative Intensität der modulierten Frequenzen ist massgebender als die absolute.
Die beschriebenen Vorrichtungen können aus einer sehr grossen Zahl von Materialien hergestellt werden. Für die Herstellung des Reflektors 1 sind diese je nach den verwendeten Frequenzbändern auszuwählen, z.B. optische Spezialgläser, Aluminiumoxid, Siliziumdioxid, Plexiglas, vorzugsweise mit Metall- und Metalloxid-Schichten, sowie andere Kunststoffe.
Für die Herstellung der Absorptionsfilter 2 eignen sich handels übliche Absorptions- und Interferenz-Filter sowie mono- oder polykristalline oder amorphe Materialien.
Die anhand der Beispiele beschriebenen Vorrichtungen eignen sich für die Signalübertragung bei normalen atmosphärischen Bedingungen, insbesondere unter Verwendung einer nicht sichtbaren Strahlung. Anwendungsgebiete sind beispielsweise Verkehrssteuerungen, Steuerungen für innerbetriebliche Förderanlagen, Steuerungen für Regallager oder dergleichen.
Es kommen auch andere Anwendungen, z.B. in der Nachrichtenübermittlung, in Frage.
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PATENT CLAIMS
1. Device for forming signals by means of reflection of a radiation of electromagnetic waves of different wavelengths by a reflector, characterized in that at least one absorption filter (2) is assigned to the reflector (1), through which a selective reflection of at least one frequency band of the radiation received in the reflector is feasible.
2. Device according to claim 1, characterized in that the reflector (1) is formed by a number of partial reflectors arranged next to one another, which are provided with different absorption filters (2).
3. Device according to claim 1, characterized in that the absorption filter (2) assigned to the reflector (1) is formed from a number of superimposed partial absorption filters.
4. The device according to claim 1, characterized in that the incoming radiation is completely continuously absorbable by absorption filter (2) with the exception of at least one narrow frequency band.
5. The device according to claim 1, characterized in that only the radiation of at least one narrow frequency band can be absorbed by absorption filter (2).
6. The device according to claim 1, characterized in that the reflector (1) is a body, the boundary surfaces of which are flat, curved and / or rastered surfaces.
7. The device according to claim 1, characterized in that the absorption filter (2) is formed by the shaping of a surface of the reflector (1).
8. The device according to claim 1 or 6, characterized in that the absorption filter (2) - seen in the direction of the incident radiation - is arranged in front of or behind the reflector body or in the reflector body.
9. The device according to claim 1, characterized in that a binary code can be represented by its reflectable and absorbable frequency ranges.
The invention relates to a device for forming signals by means of reflection of a radiation of electromagnetic waves of different wavelengths by a reflector.
Reflectors are known, the task of which is to reflect light rays falling on them as completely as possible and / or with certain scattering angles and thereby to make certain objects recognizable. The function of such reflectors is, for example, to mark obstacles, middle of streets, road edges or the like in the dark.
The object of the invention is to expand the use of reflectors and, above all, to extend them to the field of invisible rays and, at the same time, to differentiate the reflected rays in the sense of greater informative value.
This object is achieved according to the invention in that at least one absorption filter is assigned to the reflector, by means of which a selective reflection of at least one frequency band of the radiation received in the reflector can be effected. The fact that certain frequency bands are absorbed by the received rays and others are reflected means that differentiated signals, for example a digital code, can be generated and transmitted in the atmosphere over distances of any length.
The invention is illustrated in the drawing using exemplary embodiments and described below. Show it:
1 shows a schematically illustrated diagram of the absorption of an absorption filter, in which only a narrow frequency band of electromagnetic waves cannot be absorbed and can accordingly be reflected by the reflector,
2 shows a schematic diagram of the absorption of another absorption filter, in which only a narrow frequency band of electromagnetic waves is absorbed and all other waves can be reflected,
3 shows a schematic representation of various devices consisting of a reflector and one and more absorption filters,
4 shows a schematic representation of further embodiments of devices,
Fig.
5 shows a schematic illustration of further devices which have planar reflectors, and
Fig. 6 is a schematic representation of resulting reflections when using multiple absorption filters.
The invention is based on the consideration that distinguishable signals can be generated in a reflector if selective reflections of the rays entering the reflector are generated with the aid of at least one absorption filter. 1 and 2 show two types of selective absorption of absorption filters. In the diagrams, the ordinate represents the wavelength X and the abscissa the energy of the rays not absorbed by the filters. It can be seen from FIG. 1 that almost all rays of the different wavelengths are completely absorbed, with the exception of a narrow frequency band, while in FIG. 2 the absorption filter allows practically all of the incoming rays to pass through and only absorbs those in a narrow frequency band.
The width of the respective frequency band is less important for the present invention, but the possibility of using, for example, six, eight or more identical filter types with different, separate frequency bands.
FIG. 3 shows a number of devices which are composed of a reflector 1 and an absorption filter 2. With 3 the reflection surface of the reflector 1 is designated. In the embodiments a) to c) an absorption filter 2 is used which has the property according to FIG. 1, while the embodiments d) to h) have absorption filters 2 which have the property according to FIG. 2. The absorption filter, as can be seen from Fig. 3, can be designed in various ways, e.g. on the front or rear or inside the reflector 1, but also by shaping, e.g. Grid, a surface of the reflector 1.
4, the reflector 1 is a sphere and the absorption filter or the absorption filters 2 are arranged in the embodiments a) to f) in the same way as in FIG. 3.
In Fig. 5 different combined devices are shown schematically under a) to h). The embodiments a) and b) have larger coherent reflectors 1, the absorption filters 2 being designed according to FIG. 2.
The embodiments c) to h) represent sub-devices arranged next to one another, each of which has a reflector 1 and an absorption filter 2, which are of the type according to FIG. 1 in these embodiments.
6 shows diagrams of non-absorbed frequency bands, as are obtained when using a plurality of absorption filters. 6, four frequency bands are assumed which, depending on the use of certain absorption filters, either absorb the radiation in these frequency ranges, for example frequency band III in a), II in b), I and IV in c) and I in d), or for let the reflection through. The absorption or the passage of the radiation in the selected frequency bands represents binary numerical values, for example zero or one, and the corresponding symbols are given for each diagram. So that can
Signals can be used as digital code. Of course, this presupposes the presence of appropriate receivers that respond to the corresponding frequency bands.
The examples shown in FIGS. 3 to 6 represent only a small selection of possible combinations. In particular, any combination of signals can be achieved by combining partial devices, each with a reflector and a specific absorption filter. The same can also be achieved by means of a single device, which is composed of a single reflector and superimposed absorption filters of the type according to FIG. 2.
It is essential that the devices or sub-devices which are coordinated with one another and can be used with one another over a specific, common frequency range reflect the signal occurring on them and only a specific part of the frequency range which is selected for each device or sub-device is reflected back. This selected reflection allows a variety or a plurality of devices or sub-devices to differ from one another by their own reflection signal. The reflected signal is in digital form and is therefore available for direct processing by digital computers.
The device accordingly modulates a signal occurring on it, which can consist of a broad frequency spectrum or a number of different frequency bundles, so that selected frequencies are either reflected or absorbed. The reflections or reflected signals produced in this way can be received, distinguished and processed directly by digital sensors.
Those of the various devices, i.e. Different reflector / filter combinations, reflected signals differ from one another by digital intensity modulation, so that an analog-to-digital conversion is unnecessary for the digital sensor. The frequency is modulated in order to achieve the best possible signal / noise ratio, i.e. easily measurable differences between reflected and absorbed frequencies. The relative intensity of the modulated frequencies is more important than the absolute.
The devices described can be made from a very large number of materials. For the manufacture of the reflector 1, these are to be selected depending on the frequency bands used, e.g. special optical glasses, aluminum oxide, silicon dioxide, plexiglass, preferably with metal and metal oxide layers, and other plastics.
Commercially available absorption and interference filters as well as mono- or polycrystalline or amorphous materials are suitable for the production of the absorption filters 2.
The devices described on the basis of the examples are suitable for signal transmission under normal atmospheric conditions, in particular using invisible radiation. Areas of application are, for example, traffic controls, controls for in-house conveyor systems, controls for rack storage or the like.
There are also other applications, e.g. in messaging, in question.