DE19820053A1 - Wellenlängenagiler Empfänger mit der Fähigkeit zu Rauschneutralisation und Winkelortung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Laserwarnempfänger (LWR, Laser Warning Receiver) zum Schutz militärischer Plattformen gegen lasergeführte Waffen durch Nachweis, Identifizierung und Ortung der zu diesen Waffen gehörenden Laserquellen und ins­ besondere Empfänger, die Strahlung aus Laserquellen mit sehr kleiner Leistung wie für Systeme mit Laserleitstrahlreiter (LBR, Laser Beam Rider) nachweisen können, mit einer hohen Winkelauflösung bei der Bestimmung des Einfallswinkels eines Laserstrahls aus diesen Quellen.

Viele Forschungslaboratorien und Firmen auf der Welt befassen sich gegenwärtig mit der Entwicklung von Laserwarnempfängern (LWRs) zum Schutz militärischer Plattformen gegen lasergeführte Waffen durch Nachweis, Identifizierung und Ortung der zu diesen Waffen gehörenden Laserquellen. Eine hohe Winkelauflösung bei der Bestimmung des Einfallswinkels von zu lasergeführten Waffen gehörender Laserstrahlung ist für eine wirksame Optimierung der Entfaltung von Gegenmaß­ nahmen gegen diese Waffen wesentlich. Vorhandene LWRs können jedoch mehr­ heitlich nur starke Laserquellen nachweisen und orten, etwa Laserentfernungs­ messer (LRFs, Laser Range Finders) und Laserzielbezeichner (LTDs, Laser Target Designators), die relativ große Leistungsdichten erzeugen, wenn sie einen LWR beleuchten. Kleinstleistungslaser (VLPLs, Very Low Power Lasers) wie solche für Systeme mit Laserleitstrahlreiter (LBR) sind mit den vorhandenen LWRs jedoch noch nicht nachweisbar oder werden zu spät nachgewiesen, da die Strahlung ei­ nes VLPL am Zielort die meiste Zeit um mehrere Größenordnungen unter der Nach­ weisschwelle dieser Empfängertypen liegt. Dieses Problem rührt von dem relativ hohen Hintergrundstrahlungspegel her, etwa von der Sonne, den die LWRs verar­ beiten müssen, wenn sie eine Laserquelle nachzuweisen versuchen. Das Signal aus einer VLPL-Quelle geht häufig in dieser Hintergrundstrahlung unter und bleibt von der Mehrzahl der vorhandenen LWRs unentdeckt.

Man hat verschiedene Techniken zum Nachweis von Laserquellen entwickelt. Die­ se benutzen für den Nachweis im allgemeinen entweder Schattenmasken, Lichtleit­ faserbündel, Linsen, Kohärenzdiskriminatoren oder Holographie, und einige dieser Techniken ermöglichen eine genaue Ortung einer Laserquelle. Auf diesen Techni­ ken basierende LWRs können zwar wirksam die gewünschte Winkelauflösung erzeugen, ihnen fehlt aber die sehr niedrige Nachweisschwelle, die zum Nachweis von VLPL-Quellen nötig ist, wie sie von LBR-Systemen verwendet werden. Die allgemein benutzte Nachweistechnik für VLPL-Quellen liefert nur eine sehr geringe Genauigkeit bei der Ortung einer Laserquelle, typisch einen Quadranten, und diese genügt in keiner Weise zur Entfaltung von optimierten Gegenmaßnahmen.

Einige der vorhandenen LWRs zeichnen sich durch einen dedizierten VLPL-Nach­ weiskanal aus, wobei ein relativ schmalbandiges optisches Filter benutzt wird, das den Hintergrundstrahlungspegel vermindert, um die benötigte niedrige Nachweis­ schwelle zu erreichen. Die Bandbreite dieses Filters ist fest und wird so gewählt, daß es die von bekannten VLPLs erzeugten Wellenlängen durchläßt. Bei einer Methode, die diesen Typ von optischem Filter verwendet, gibt es jedoch mehrere Probleme. Das erste Problem ist, daß das Filter nicht so schmalbandig gemacht werden kann, daß es die Hintergrundstrahlung wirksam aufhält, aber trotzdem die von verschiedenen bekannten VLPLs erzeugten Wellenlängen durchläßt. Der Nach­ weis von Laserquellen ist nur in einer sehr begrenzten und festen Lichtbandbreite möglich, die auf die von bekannten VLPLs erzeugten Wellenlängen abgestimmt ist. Daher würde so ein optisches Filter keine genügend niedrige Nachweisschwelle liefern, wenn es den Nachweis von neuen oder unbekannten VLPLs zuläßt, die außerhalb dieser Bandbreite arbeiten.

Man hat Techniken auf der Basis von Lichtverarbeitung oder Signalkorrelation für Nachweis und Ortung von VLPLs untersucht, diese führten aber zu sehr aufwendi­ gen Vorrichtungen mit einem allgemein kleinen Sichtfeld (FOV, Field-Of-View), das typisch kleiner als 25° ist. Die US-A-5 280 167 von Jacques Dubois, erteilt am 18. Januar 1994, beschreibt ein System zum Nachweis von VLPLs wie solchen für LBR-Systeme, das eine sehr hohe Winkelauflösung bei der Ortsbestimmung der Quelle liefert. Der Empfänger in diesem System umfaßt einen Empfänger mit einer Linsen/Filter-Anordnung für einen großflächigen Photodetektor, um ein Signal von einem VLPL mit einem Verstärker mit hoher Verstärkung nachzuweisen, wobei das verstärkte Signal einem Synchronisationsgenerator zugeführt wird, der einen digitalen Impulszug erzeugt, der entsprechend Spitzen im nachgewiesenen Signal pulsiert. Dieser digitale Impulszug wird dann in einem Codebrecher analysiert, und es wird ein weiterer Code erzeugt, der das Eintreffen weiterer Impulse voraussieht, die einem Zeittorgenerator zugeführt werden, der die Hochspannung eines tor­ gesteuerten Bildverstärkers steuert, der mit einer Videokamera verbunden ist. Als Folge wird die Torsteuerung des Bildverstärkers mit codierten Emissionen der VLPL-Quelle synchronisiert, so daß ein Videobild der Kamera auf einem Monitor angezeigt und leichter vom Hintergrund unterschieden werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Laserwarnempfänger (LWR) zu schaffen, der eine sehr niedrige, für den Nachweis des Strahls eines Kleinstleistungslasers (VLPL) geeignete Nachweisschwelle hat und der gleichzeitig eine Fehlalarmunter­ drückung, ein großes Sichtfeld (FOV) und eine hohe Winkelauflösung bei der Bestimmung des Einfallswinkels von Strahlung aus einer VLPL-Quelle hat.

Ein optoelektronisches Gerät zum Nachweis von kollimierter Strahlung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält ein linear veränderliches optisches Filter, das im Abstand über einem langgestreckten Detektor liegt, der eine Vielzahl von Detektorelementen für Strahlung aufweist, wobei in jedem Quadranten des lang­ gestreckten Detektors mindestens ein Detektorelement liegt, das sich senkrecht zur Länge des langgestreckten Detektors erstreckt, und wobei die Detektorelemen­ te in einer Richtung senkrecht zur Länge des langgestreckten Detektors eine Breite W' haben, wobei Strahlung, die durch das Filter hindurchgeht, ein Bild mindestens eines ersten Teils des Filters auf mindestens zwei einander benachbarte Detektor­ elemente projiziert, die in zwei getrennten Quadranten an einem Ende des langge­ streckten Detektors liegen, und außerdem ein Bild mindestens eines zweiten Teils des Filters auf mindestens zwei einander benachbarte Detektorelemente projiziert, die in zwei getrennten Quadranten am anderen Ende des Detektors liegen, wobei die Breite W dieser Bilder an einem Ort, an dem sie auf den langgestreckten Detektor projiziert werden, ≦ die Breite W' jedes Detektorelementes ist und wobei der erste und der zweite Teil im wesentlichen die gleichen Abmessungen haben, mit Subtraktionseinrichtungen zur Subtraktion eines Signals, das durch Strahlung erzeugt wird, die durch das Filter auf mindestens einem Detektor in einem Qua­ dranten an dem anderen Ende trifft, von einem Signal, das durch Strahlung erzeugt wird, die durch das Filter auf mindestens einem Detektor in einem ausgerichteten Quadranten an dem einen Ende trifft, so daß zwei Ausgänge, die mit Verarbei­ tungselektronik verbunden sind, jeweils ein Differenzsignal liefern, wobei die Sub­ traktionseinrichtungen durch Hintergrundstrahlung erzeugtes Rauschen vermin­ dern, um einen leichteren Nachweis eines schmalbandigen kollimierten Lichtstrahls zu ermöglichen, und wobei die Verarbeitungselektronik eine Einrichtung zur Be­ stimmung der Einfallsrichtung so eines kollimierten Lichtstrahls in einer Ebene aus den Differenzsignalen aufweist.

Ein optoelektronisches Gerät zum Nachweis von kollimierter Strahlung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung enthält ein linear veränderliches optisches Filter, das im Abstand über einem langgestreckten Quadrantendetektor liegt, der in jedem Quadranten ein einzelnes Detektorelement für Strahlung aufweist, eine Flüssigkristallanzeige, die in einem Abstand h vom Quadrantendetektor zwischen dem optischen Filter und dem Quadrantendetektor liegt und die mit einer Steuer­ einheit verbunden ist, die dafür eingerichtet ist, mindestens zwei schmale recht­ eckige lichtdurchlässige Öffnungen an ausgewählten Orten in der Flüssigkristall­ anzeige zu erzeugen, wobei die schmalen Öffnungen senkrecht zur Länge des langgestreckten Quadrantendetektors sind und eine Breite senkrecht zur Länge des langgestreckten Quadrantendetektors haben, die < die Breite W' eines Detektor­ elementes ist, wobei die Flüssigkristallanzeige mittig über einer Mittellinie liegt, die sich entlang der Länge des langgestreckten Quadrantendetektors erstreckt, und wobei eine Öffnung über zwei einander benachbarten Detektorelementen an einem Ende des Quadrantendetektors angeordnet ist und eine zweite Öffnung über zwei einander benachbarten Detektorelementen am anderen Ende des Quadrantende­ tektors angeordnet ist, wodurch Strahlung, die durch die Öffnungen hindurchgeht, Bilder der Öffnungen auf Detektorelemente projiziert, wobei die Bilder im wesent­ lichen die gleichen Abmessungen mit einer Breite W senkrecht zur Länge des lang­ gestreckten Quadrantendetektors haben, wobei W ≦ W', mit Subtraktionsein­ richtungen zur Subtraktion eines Signals, das durch Strahlung erzeugt wird, die durch die zweite Öffnung auf einen Detektor an dem anderen Ende trifft, von einem Signal, das durch Strahlung erzeugt wird, die durch die eine Öffnung auf einen ausgerichteten Detektor an dem einen Ende trifft, so daß zwei Ausgänge, die mit Verarbeitungselektronik verbunden sind, jeweils ein Differenzsignal liefern, wobei die Subtraktionseinrichtungen durch Hintergrundstrahlung erzeugtes Rau­ schen vermindern, um einen leichteren Nachweis eines schmalbandigen kolli­ mierten Lichtstrahls zu ermöglichen, und wobei die Verarbeitungselektronik eine Einrichtung zur Bestimmung der Einfallsrichtung so eines kollimierten Lichtstrahls in einer Ebene aus den Differenzsignalen aufweist.

Ein optoelektronisches Gerät zum Nachweis von kollimierter Strahlung gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung enthält ein linear veränderliches optisches Filter, das über einem langgestreckten Detektor liegt, der eine Vielzahl von schma­ len Detektorelementen für Strahlung aufweist, die sich in zwei einander benach­ barten Reihen, die sich entlang der Länge erstrecken, senkrecht zur Länge des langgestreckten Detektors erstrecken, wobei das optische Filter in einem Abstand h' von dem langgestreckten Detektor und mittig über einer Linie zwischen den beiden Reihen liegt, wobei die Breite des Filters < die Breite W' der Detektor­ elemente in einer Reihe ist, wobei Strahlung, die durch das Filter hindurchgeht, ein Bild auf die Reihen projiziert, das eine Breite W senkrecht zur Detektorlänge hat, mit W ≦ W', wobei die Reihen in zwei Teile unterteilt sind, wobei alle Detektor­ elemente, die in einer Hälfte jeder Reihe an einem Ende des langgestreckten Detek­ tors liegen, mit Eingängen eines Multiplexers verbunden sind und alle Detektor­ elemente, die in einer Hälfte der Reihe an einem anderen Ende des langgestreckten Detektors liegen, mit Eingängen eines weiteren Multiplexers verbunden sind, wobei die Multiplexer mit einer Steuereinheit verbunden sind, die festlegt, welche Ausgänge von Detektorelementen zur weiteren Verarbeitung ausgewählt werden, mit Subtraktionseinrichtungen zur Subtraktion von Signalen, die von einem Multiplexer übertragen werden, der mit Detektorelementen in einer Reihe an dem anderen Ende verbunden ist, von Signalen, die von einem Multiplexer übertragen werden, der mit Detektorelementen in der Reihe an dem einen Ende verbunden ist, so daß zwei Ausgänge, die mit Verarbeitungselektronik verbunden sind, jeweils ein Differenzsignal liefern, wobei die Subtraktionseinrichtungen durch Hintergrund­ strahlung erzeugtes Rauschen vermindern, um einen leichteren Nachweis eines schmalbandigen kollimierten Lichtstrahls zu ermöglichen, und wobei die Verarbei­ tungselektronik eine Einrichtung zur Bestimmung der Einfallsrichtung so eines kollimierten Lichtstrahls in einer Ebene aus den Differenzsignalen aufweist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsformen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Laserwarnempfänger (LWR) gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 mittels Graphen von Signalen die Wirkung auf ein von einem LWR wie in Fig. 1 gezeigt nachgewiesenes Signal, wenn der LWR auf die Wellenlänge eines Laserstrahls aus einem Kleinstleistungslaser (VLPL) abgestimmt wird, und

Fig. 3 einen LWR gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Der hier beschriebene Laserwarnempfänger (LWR) wie in der Ausführungsform von Fig. 1 eignet sich für Strahlnachweis und -ortung eines Kleinstleistungslasers (VLPL) mittels eines wellenlängenagilen Empfängers mit der Fähigkeit zu Rausch­ neutralisation und Winkelortung (WARNNALOC, Wavelength Agile Receiver with Noise Neutralization and Angular Localization Capabilities). Der Empfänger enthält ein linear veränderliches optisches Filter 1, das über einer Balkengrafik-Flüssig­ kristallanzeige (LCD) 2 liegt, wobei unter der LCD 2 ein Quadrantendetektor 3 angeordnet ist. Die LCD 2 liegt in einer Höhe h über dem Detektor 3.

Das optische Filter 1 ist entlang seiner Länge (spektral) zwischen λ₁ und λ₂ linear veränderlich, d. h. das Filter ist an einem Ende für die Wellenlänge λ₁ durchlässig und an seinem anderen Ende für die Wellenlänge λ₂ durchlässig. Die Balkengrafik-LCD 2 ist mit einer sie steuernden Steuereinheit 9 verbunden, die an ausgewählten Orten entlang der Länge der LCD 2 schmale lichtdurchlässige Öffnungen wie die in Fig. 1 gezeigten Öffnungen 16 und 16' bildet. Die Positionen der lichtdurchlässi­ gen Öffnungen 16 und 16', die den Durchtritt von Licht durch das Filter 1 auf den Detektor 3 zulassen, werden von der Steuereinheit 9 ausgewählt. Die Positionen der Öffnungen 16 und 16', die in ausgewählten Positionen unter dem linear verän­ derlichen optischen Filter 1 liegen, bestimmen somit die Wellenlänge λ der Strah­ lung, die durch das Filter 1 auf den Quadrantendetektor 3 durchgelassen wird.

Der Quadrantendetektor 3 ist in vier Detektorelemente 3a, 3b, 3c und 3d unter­ teilt, wobei die Detektoren 3a und 3c unter einer Hälfte der Balkengrafik-LCD 2 (entlang ihrer Länge) liegen und die Detektoren 3b und 3d unter der anderen Hälfte der LCD 2 liegen. Die Länge der schmalen durchlässigen Öffnungen 16 und 16' in der LCD 2 ist ungefähr gleich der oder kleiner als die Breite W' jedes der Detek­ torelemente 3a bis 3d, und die Balkengrafik-LCD 2 liegt mittig über einer Linie, die die einander benachbarten Detektorelemente 3a und 3b trennt, und einer Linie, die die einander benachbarten Detektorelemente 3b und 3d trennt. Die Breite W in einer Richtung senkrecht zur Länge der LCD 2 eines von einer Laserstrahl-Durch­ querungsöffnung 16 auf dem Detektor 3 erzeugten Bildes ist vorzugsweise gleich der Breite W' der Detektorelemente 3a oder 3c. Dies liefert das stärkste Signal, wenn das Bild 11 vollständig auf einem der Detektorelemente 3a oder 3c liegt. W kann aber auch kürzer als W' sein. Das Filter 1, die LCD 2 und die Quadranten­ detektoren 3 haben gleiche Längen und liegen übereinander. Diese Anordnung ermöglicht wirkungsvoll, daß dieser LWR zwei auf verschiedene Wellenlängen abgestimmte Detektorkanäle erhält, einen für die Öffnung 16 und den anderen für die Öffnung 16'.

In Fig. 1 ist ein Ausgang des Detektorelementes 3a (Signal A) mit dem +-Eingang eines Differenzverstärkers 4 verbunden, während der Ausgang des Detektorele­ mentes 3b (Signal B) mit dem --Eingang des Differenzverstärkers 4 verbunden ist. Ähnlich ist ein Ausgang des Detektorelementes 3c (Signal C) mit dem +-Eingang eines Differenzverstärkers 4' verbunden, und der Ausgang des Detektorelementes 3d (Signal D) ist mit dem --Eingang des Differenzverstärkers 4' verbunden. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 4 (Signal E) wird dem +-Eingang eines Differenzverstärkers 5 und einem +-Eingang eines Summierverstärkers 6 zugeführt. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 4' (Signal F) wird dem --Eingang des Differenzverstärkers 5 und einem weiteren +-Eingang des Summierverstärkers 6 zugeführt. Die Ausgangssignale der Verstärker 5 und 6 werden den Eingängen eines Dividierers 7 zugeführt, der durch Division des Signals aus 5 durch das Signal aus 6 ein Ausgangssignal 8 liefert.

Das unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene System bildet einen Teil eines LWR, der an Bord einer Plattform wie einem Flugzeug angebracht ist. Wenn im Betrieb ein modulierter Laserstrahl 10 aus einer VLPL-Quelle für einen Laserleit­ strahlreiter (LBR) auf das Flugzeug gezielt wird, um eine Lenkwaffe zu lenken, wird diese Laserstrahlung an einem Ort, an dem das Filter 1 für die von der VLPL-Quelle gesendete Wellenlänge lichtdurchlässig ist, durch das optische Filter 1 hindurch­ gelassen. Das linear veränderliche optische Filter 1 bildet in Kombination mit der LCD 2 ein abstimmbares optisches Filter. Wie man weiß, hat das linear veränder­ liche optische Filter 1 die Eigenschaft, unterschiedliche Wellenlängen als Funktion der Position auf dem Filter durchzulassen, so daß die Balkengrafik-LCD 2 unter der Steuerung der Steuereinheit 9 benutzt werden kann, um zwei rechteckförmige schmale lichtdurchlässige Öffnungen 16 und 16' zu erzeugen, die den beiden Wel­ lenlängen entsprechen, die von der Steuereinheit 9 ausgewählt werden, um Bilder zu erzeugen, die auf den Quadrantendetektor 3 projiziert werden. Diese Anordnung ermöglicht es, daß der LWR zwei auf verschiedene Wellenlängen abgestimmte Detektorkanäle erhält. Weiterhin wird die LCD 2 von der Steuereinheit 9 angesteu­ ert, die Position der beiden Schlitze 16 und 16' auf eine solche Weise zu bewegen, daß bis zu dem Zeitpunkt, in dem eine VLPL-Quelle nachgewiesen wird, eine Wellenlängenabtastung stattfindet.

Die beiden mittels der Steuereinheit 9 erzeugten lichtdurchlässigen langgestreckten Öffnungen 16 und 16' liegen jeweils mittig über einem Paar Detektorelemente, 16 mittig über den Detektorelementen 3a und 3c sowie 16' mittig über den Detek­ torelementen 3b und 3d. Durch die Öffnungen 16 und 16' tretende Hintergrund­ strahlung projiziert Bilder der beiden Öffnungen auf Oberflächen der zugehörigen Detektorelemente, die zwei rechteckige Lichtflecken 12 und 12' bilden, wie in Fig. 1 gezeigt. Wenn ein Laserstrahl 10 eine Wellenlänge hat, die der Durchlaß­ wellenlänge des einen Schlitzes 16 entspricht, projiziert dieser Strahl ein Bild 11 der Öffnung 16 auf die Detektorelemente 3a und 3c. Dieser Laserstrahl projiziert keine Bilder irgendwelcher anderen lichtdurchlässigen Öffnungen in der LCD 2 auf Detektorelemente, da diese anderen Öffnungen wegen des Filters 1 nicht für die Wellenlänge des Laserstrahls durchlässig sind. Man beachte, daß nur ein gut kollimierter Strahl 10 aus einer Laserquelle ein scharfes rechteckiges Bild 11 erzeugt, während Hintergrundstrahlung oder ein schlecht kollimierter Lichtstrahl unscharfe rechteckige Bilder wie 12 und 12' erzeugt.

Die durch unkollimierte Hintergrundstrahlung auf der Fläche 12 des Detektors 3a und der Fläche 12' des Detektors 3b erzeugten Signale sind mehr oder weniger gleich. Die Signale sind etwas verschieden, da die Öffnungen 16 und 16' bei ver­ schiedenen Wellenlängen durchlässig sind. Die Subtraktion der Signale, die durch Hintergrundstrahlung durch die Schlitze 16 und 16', d. h. durch die projizierten Bilder 12 und 12', auf 3a und 3b erzeugt werden, erzeugen jedoch tatsächlich bei­ nahe ein Nullsignal, mit Ausnahme eines Restsignals, das durch den Unterschied in der Durchlaßwellenlänge zwischen den Öffnungen 16 und 16' erzeugt wird. Mit Ausnahme dieser Differenz heben die durch Hintergrundstrahlung auf den Detek­ toren 3a und 3b erzeugten Signale einander wirksam auf, wenn sie subtrahiert werden. Das gleiche Prinzip gilt für Signale, die durch die Detektoren 3c und 3d aus projizierten Bildern 12 und 12' erzeugt werden. Signale, die durch einen gut kollimierten Strahl 10 erzeugt werden, der ein Bild des Schlitzes 16 auf die Detektoren 3a und 3c projiziert, haben jedoch kein Gegenstück zur Subtraktion von Signalen, die durch die Detektoren 3b und 3d erzeugt werden.

Der Quadrantendetektor 3 besteht aus vier Quadrantenelementen 3a, 3b, 3c und 3d, und er kann aus Silizium oder mittels irgendeiner anderen Detektortechnologie hergestellt werden. Außerdem können Technologien für Mehrfachdetektoren be­ nutzt werden, die zum Beispiel auf einmal zu einem Sandwich montiert werden, um eine breitere optische Bandbreite abzudecken. Die Verwendung eines Quadran­ tendetektors ermöglicht es, die Position der projizierten Bilder der Schlitze auf der Oberfläche des Detektors entlang einer Achse zu messen. In dieser bestimmten Ausführungsform würde diese Achse entlang der Breite der lichtdurchlässigen Öff­ nung 16 verlaufen. Wenn der Laserstrahl 10 unter einem Winkel von der Vertikalen in einer Ebene senkrecht zu der langgestreckten Öffnung 16 einfällt, verschiebt dieser Winkel das Bild 11, so daß mehr von dem Bild 11 auf einem der Detektor­ elemente 3a oder 3c als auf dem anderen liegt. Die Position der projizierten Bilder eines lichtdurchlässigen Schlitzes wie 16 auf einem Detektorpaar kann unter Ver­ wendung der Signale, die durch die vier Detektorzellen des Quadrantendetektors 3 erzeugt werden, mit Differenzverstärkern bestimmt werden. Die Einfallsrichtung eines unter einem Winkel θ_i von der Vertikalachse 15 einfallenden Laserstrahls 10 kann durch Verarbeitung der Signale aus den vier Detektorelementen bestimmt werden. Normalerweise würde dieser Winkel mittels der gewöhnlichen trigonome­ trischen Funktion bestimmt werden, die in einem System auf Basis eines Quadran­ tendetektors benutzt wobei:

worin θ_i der Einfallswinkel des Laserstrahls ist, h die Höhe der Balkengrafik-LCD über dem Detektor ist und W die Breite des Bildes 11 ist, das im Maximum vorzugsweise gleich der Breite W' eines der vier Detektoren 3a, 3b, 3c oder 3d ist. Bei der in Fig. 1 gezeigten Schaltung erhält man an den Differenzverstärkern 4 und 4' jedoch die Signale A-B und C-D und nicht Additionssignale A+B und C+D, wie sie in Gleichung (1) erscheinen. Daher ist die hier anzuwendende Gleichung:

was ein Gesamt-Sichtfeld (FOV) von W/2h ergibt. Diese Art von Anordnung liefert typisch eine Winkelauflösung von einigen Grad. Ein LBR-Detektormodul wie in Fig. 1 dargestellt kann nur den Einfallswinkel (AOA, Angle Of Arrival) entlang einer Achse messen, so daß man ein weiteres Modul benötigt, um den AOA ent­ lang einer weiteren Achse rechtwinklig dazu zu messen. Man beachte, daß eines dieser Detektormodule zwar die AOA nur für eine Achse messen kann, daß es aber auch in Achsen nachweisfähig ist.

Der Signalsubtraktionsprozeß in der Schaltung von Fig. 1 hat zwei entscheidende Vorteile. Erstens kann die Subtraktion wirksam benutzt werden, um Signale zu un­ terdrücken, die durch nicht laserbasierende Quellen erzeugt werden, die Fehlalarme verursachen könnten. Zweitens hebt der Subtraktionsprozeß den größten Teil der durch Hintergrundstrahlung erzeugten Signale wie Strahlung von der Sonne auf. Durch nicht laserbasierende Quellen erzeugte Signale werden im Grunde genommen eliminiert, da dies breitbandige Quellen sind, die - aufgrund der beiden Schlitze 16 und 16' - in beiden Detektorkanälen gleichzeitig praktisch gleiche Sig­ nale erzeugen, die dann voneinander subtrahiert werden. Andererseits beträgt die Bandbreite eines Strahls aus einem Laser nur einige Nanometer, so daß der Strahl nur durch einen der in der LCD gebildeten lichtdurchlässigen Schlitze durchge­ lassen wird und ein scharfes rechteckiges Bild auf einem Detektorpaar liefert, wo­ durch er nur in einem Kanal ein Signal erzeugt. Breitbandige Hintergrundstrahlung wird durch beide lichtdurchlässigen Schlitze auf die Detektorelemente durchgelas­ sen und erzeugt in beiden Kanälen Signale, die dann subtrahiert werden, so daß der größte Teil davon neutralisiert wird. Die vier Quadrantenelemente des Detek­ tors sollten identisches Ansprechverhalten haben, jedoch bleibt nach der Subtrak­ tion etwas Rest-Hintergrundsignal übrig, da das Hintergrundsignal in jedem Kanal aufgrund des Unterschiedes in der Wellenlängenabstimmung zwischen den beiden lichtdurchlässigen Schlitzen 16 und 16' etwas unterschiedlich ist. Die Forderung, daß alle vier Detektorelemente das gleiche Ansprechverhalten haben, ist bei Qua­ drantendetektoren kein Problem, da alle Elemente normalerweise dem gleichen Detektorchip entstammen.

Die Graphen in Fig. 2 veranschaulichen die Wirkungen auf Signale, die der De­ tektor 3 im LWR von Fig. 1 erzeugt, an verschiedenen Stellen in der Schaltung, wenn der LWR auf die Wellenlänge eines Laserstrahls 10 abgestimmt ist. In Fig. 1 und 2 haben ähnliche Schaltungselemente die gleichen Bezugszeichen. In Fig. 1 werden durch Signale, die durch Licht erzeugt werden, das durch die Öff­ nungen 16 und 16' durchgelassen wird, effektiv zwei Kanäle gebildet. Der erste Kanal besteht für Signale, die durch Licht erzeugt werden, das durch die Öffnung 16 auf die Detektoren 3a und 3c fällt, und der zweite Kanal besteht für Signale, die durch Licht erzeugt werden, das durch die Öffnung 16' auf die Detektoren 3b und 3d fällt. Der Graph bei 1 in Fig. 2 zeigt ein Signal, das durch einfallende (un­ gefilterte) Lichtstrahlung, die einen Detektor erreicht, über eine Zeitspanne norma­ lerweise erzeugt werden würde, z. B. ein Signal, das von einem der Detektoren 3a, 3b, 3c oder 3d erzeugt wird, wenn die LCD 2 völlig lichtdurchlässig ist und das Filter 1 fehlt. In diesem Fall sind die durch einen Laserimpuls an der Stelle (b) erzeugten Signale mit durch Hintergrundstrahlung erzeugten Signalen verschmutzt, d. h. es gibt einen Gleichspannungspegel (z. B. die mittlere Signalhöhe an der Stelle (c)) plus einem Wechselspannungsrauschen auf diesem Gleichspannungspegel. Der Graph enthält außerdem Signale, die durch Quellen möglicher Fehlalarme an der Stelle (a) erzeugt werden, wie solche, die durch Blitze, Sonnenreflexionen, Ge­ wehrfeuer etc. verursacht werden, welche die durch einen Laserimpuls erzeugten Signale weiter verschmutzen.

In Fig. 1, auf die wieder Bezug genommen wird, würde einfallende Lichtstrahlung wie die oben beschriebene (siehe Teil I von Fig. 2) normalerweise durch das Filter 1 und die beiden lichtdurchlässigen Schlitzöffnungen 16 und 16' in der LCD 2 auf den Quadrantendetektor 3 durchgelassen werden und Ausgangssignale erzeugen. Die schmalen rechteckigen Öffnungen 16 und 16' liefern effektiv zwei Kanäle, einen Kanal 1 für Signale, die durch Licht erzeugt werden, das durch die Öffnung 16 durchgelassen wird, und einen Kanal 2 für Signale, die durch Licht erzeugt werden, das durch die Öffnung 16' durchgelassen wird. Das durch die Öffnung 16 durchgelassene Licht wird tatsächlich auf die beiden Quadrantendetektoren 3a und 3c fallen und zwei Ausgangssignale A und C liefern, wie für den Kanal 1 in Teil 11 von Fig. 2 durch Pfeile angezeigt. Ähnlich wird das durch die Öffnung 16' durchgelassene Licht auf die beiden Quadrantendetektoren 3b und 3d (siehe Fig. 1) fallen und zwei Ausgangssignale B und D liefern, wie für den Kanal 2 in Teil II von Fig. 2 durch Pfeile angezeigt.

Die schmalen Öffnungen 16 und 16' in der LCD 2 vermindern den Betrag an Hintergrundlicht, das durch das Filter 1 auf den Detektor 3 durchgelassen wird, was die Amplitude der Signale, die durch Hintergrundstrahlung 3 erzeugt werden, die durch das Filter 1 hindurchgegangen ist, wesentlich absenkt und außerdem die durch Quellen für Fehlalarm erzeugten Signale wesentlich unterdrückt. Dies ist durch Stellen (c) bzw. (a) auf den in Teil III von Fig. 2 für Kanal 1 und Kanal 2 gezeigten Graphen veranschaulicht. In Teil III von Fig. 2 ist nur ein einziger Graph für die Signale A und C (Signale des Kanals 1) gezeigt, da diese Signale ziemlich ähnliche Profile haben. Aus dem gleichen Grunde ist in Teil III von Fig. 2 nur ein einziger Graph für die Ausgangssignale D und B (Signale des Kanals 2) gezeigt.

Man beachte besonders, daß in Fig. 1 ein einfallender Laserimpuls 10 nur durch die Öffnung 16 durchgelassen wird, wenn sich diese Öffnung an einem Ort ent­ lang des Filters 1 befindet, der für die schmalbandige Lichtwellenlänge des Laser­ impulses durchlässig ist. Laserimpulsstrahlung wird nicht durch die Öffnung 16' durchgelassen, da das Filter 1 am Ort der Öffnung 16' für diese Strahlung nicht durchlässig ist. Irgendein durch den Laserimpuls 10 im Kanal 2 (Signale B und D) erzeugtes Signal wird daher vollständig eliminiert, wie an der Stelle (b) im Graphen von Kanal 2 (unterer Graph) in Teil III von Fig. 2 veranschaulicht. Der durch die Öffnung 16 hindurchgegangene Laserimpuls erscheint jedoch als ein scharfes Bild 11 der Öffnung 16 auf den Detektoren 3a und 3c, wodurch sie Signale erzeugen, wie sie an der Stelle (b) im Graphen für den Kanal 1 (Signale A und C) in Teil III von Fig. 2 veranschaulicht sind. Da die durch Hintergrundstrahlung an der Stelle (c) und Fehlalarme an der Stelle (a) für den Kanal 1 erzeugten Signale durch die Öffnung 16 im wesentlichen unterdrückt werden, wird das durch einen Laser­ impuls erzeugte Signal an der Stelle (b) leichter von Signalen unterscheidbar, die durch andere Strahlungsquellen erzeugt werden. Vorher wurde zwar gesagt, daß die Signale C und D ähnliches Profil haben, es gibt aber einen Unterschied in der Amplitude zwischen den beiden Signalen, der vom Einfallswinkel der Strahlung aus Lichtquellen und insbesondere von der Amplitude der Signale abhängt, die durch das scharfe Bild 11 erzeugt werden, das durch einen kollimierten Laserstrahl 10 erzeugt wird. In Fig. 1 kann das durch einen Laserstrahl erzeugte scharfe Bild 11 auf einem der Detektoren 3a oder 3c auf einer größeren Fläche als auf dem anderen erscheinen, wenn der Strahl unter einem Winkel zur Senkrechten auf diesen Detektoren einfällt, und dies würde ein stärkeres Signal aus einem Detektor als aus dem anderen erzeugen. Die durch einen Laserstrahl an der Stelle (b) für die Signale A und C erzeugten Signale würden nur gleich sein, wenn dieser Laserstrahl aus einer Richtung einfällt, die zu den Detektoren senkrecht ist.

Die Hintergrundstrahlung und die Quellen für Fehlalarme sind zum größten Teil breitbandig und erzeugen nach Durchgang durch die Öffnungen 16 und 16' unge­ fähr gleiche Signale im Kanal 1 (A und C) und im Kanal 2 (B und D). Etwas Unter­ schied gibt es aufgrund des Unterschiedes der durch die Öffnungen 16 und 16' durchgelassenen Wellenlängen. Die Subtraktion des Signals B im Kanal 2 von dem Signal A im Kanal 1 unter Verwendung eines Differenzverstärkers 4 wie in Teil IV von Fig. 2 gezeigt eliminiert aber das meiste der durch Hintergrundstrahlung er­ zeugten Signale, da diese in beiden Kanälen nahezu gleich sind. Außerdem werden durch Quellen für Fehlalarme erzeugte Signale weiter unterdrückt. Dies wird durch den oberen Graphen in Teil V von Fig. 2 veranschaulicht, der das Signal A-B zeigt. In diesem Fall erscheint ein durch einen Laserimpuls erzeugtes Signal nur im Signal A, und der Prozeß der Subtraktion des Signals B beeinflußt das durch den Laserimpuls erzeugte Signal nicht. Daher ist das laserimpulserzeugte Signal an der Stelle (b) im oberen Graphen von Teil V leichter vom Rest der stark reduzierten Signale unterscheidbar, die durch andere Quellen erzeugt werden. Ähnlich wird das Signal D, das hintergrunderzeugte Signale und durch Fehlalarmquellen erzeug­ te Signale enthält, im Differenzverstärker 4' vom Signal C subtrahiert, was ein Signal C-D liefert, das im unteren Graphen von Teil V in Fig. 2 dargestellt ist. Das laserimpulserzeugte Signal an der Stelle (b) dieses Graphen ist wieder leichter von den stark reduzierten Signalen unterscheidbar, die durch andere Lichtquellen erzeugt werden und die aufgrund des Subtraktionsprozesses im Differenzverstärker größtenteils gegeneinander aufgehoben werden. Die Signalsubtraktion beeinflußt ein im Signal C erscheinendes laserimpulserzeugtes Signal nicht, da im Signal D kein laserimpulserzeugtes Signal erscheint. Die Subtraktion der Signale liefert einen besseren Rauschabstand für den Laserimpulsnachweis und viel weniger Änderung der elektronischen Sättigung, wenn man mit sehr hohen Verstärkungen arbeitet.

Man beachte besonders, daß die Amplituden der laserimpulserzeugten Signale im oberen und im unteren Graphen von Teil V verschieden sind, wie an der Stelle (b) in den beiden Graphen dargestellt. Die Signalamplitude an der Stelle (b) in den beiden Graphen von Teil V hängt vom Einfallswinkel des Laserimpulses ab. Wenn das scharfe Bild 11 (siehe Fig. 1) aus einer solchen Richtung einfällt, daß mehr davon auf dem Detektor 3a, der das Signal A erzeugt, als auf dem Detektor 3c erscheint, der das Signal C erzeugt, wird die Amplitude des laserimpulserzeugten Signals im Signal A größer als im Signal C. Dieser Amplitudenunterschied er­ möglicht ein Verfahren zur Bestimmung des Einfallswinkels eines Laserstrahls in Übereinstimmung mit Gleichung (2). Das Signal A-B aus dem Ausgang des Differenzverstärkers 4 wird dem +-Eingang des Differenzverstärkers 5 zugeführt, und das Signal C-D aus dem Differenzverstärker 4' wird dem --Eingang zugeführt, um am Ausgang des Differenzverstärkers ein Signal (A-B)-(C-D) zu liefern. Die Ausgangssignale der Differenzverstärker 4 und 4' werden den +-Eingängen des Verstärkers 6 zugeführt, um ein Ausgangssignal (A-B)+(C-D) zu liefern, das gleich (A+C)-(B+D) ist, d. h. das Differenzsignal aus der Subtraktion des Kanals 2 von Kanal 1 erscheint am Ausgang von 6. Das Ausgangssignal aus 6 wird im Dividierer 7 in das Ausgangssignal aus 5 geteilt, um folgendes Ausgangssignal zu liefern:

woraus der Einfallswinkel eines Laserstrahls in Übereinstimmung mit Gleichung (2) bestimmt werden kann.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 wird die Wellenlängenabstimmung des Detektor­ moduls mittels einer Steuereinheit 9 gesteuert, die programmiert ist, die vollstän­ dige optische Bandbreite des Filters 1 aufeinanderfolgend und periodisch zu durch­ laufen, indem in ausgewählten Positionen entlang der Länge des Filters 1 licht­ durchlässige Schlitze 2 in der LCD 2 gebildet werden. Die Steuereinheit 9 wird im allgemeinen programmiert, für eine bestimmte Zeitspanne (Verweilzeit), die lang genug ist, um wenigstens einen Laserimpuls in einem durch eine VLPL-Quelle er­ zeugten Impulszug einzufangen, auf einem bestimmten Wellenlängenpaar stehen zu bleiben, d. h. indem entsprechende lichtdurchlässige Schlitze 16 und 16' gebil­ det werden. Da ein VLPL für LBRs normalerweise mit einigen tausend Impulsen pro Sekunde arbeitet, genügt im allgemeinen eine Verweilzeit von 100 µs. Sobald die Betriebswellenlänge eines LBR nach diesem Verfahren erfaßt worden ist, rastet die Steuereinheit auf dem Paar Wellenlängen ein, mit dem der eine Kanal, aber nicht der andere, einen Impuls empfängt, um die bedrohende Quelle einzufangen und einen kontinuierlichen Laserimpulsnachweis zu ermöglichen. Das Detektormodul kann sich außerdem an verschiedene Hintergrundstrahlungspegel anpassen, indem das Hintergrundrauschsignal des Detektors gemessen wird und die Breite der in der LCD 2 gebildeten lichtdurchlässigen Schlitze mittels der Steuereinheit 9 kleiner oder größer gemacht wird. Wenn es hohe Hintergrundstrahlungspegel gibt, wird nur ein Paar Schlitze lichtdurchlässig gemacht, um das Hintergrundrauschen mög­ lichst klein zu machen. Für niedrige Hintergrundstrahlungspegel, etwa bei Nacht, werden mehr benachbarte Schlitze lichtdurchlässig gemacht, um breitere Schlitze zu bilden und die Nachweisoberfläche auf dem Detektor 3 zu vergrößern, so daß mehr Photonen eingesammelt werden.

Fig. 3 zeigt einen anderen LWR gemäß einer weiteren Ausführungsform, der keine LCD verwendet und bei dem die Quadrantendetektorelemente durch zwei geradlinige Reihen von Detektorelementen ersetzt sind. In dieser Ausführungsform ist eine Maske 20 mit einem passenden linear veränderlichen optischen Filter 21 in einer Höhe h' über zwei geradlinigen Reihen von Detektorelementen im Detektor 23 angeordnet.

Die erste geradlinige Reihe von Detektoren wird durch eine geradlinige Reihe von Detektorelementen 23a und eine darauf ausgerichtete geradlinige Reihe von Detektorelementen 23b gebildet. In dieser Ausführungsform haben die geradlinigen Reihen 23a und 23b eine ähnliche Funktion wie die Quadrantendetektorelemente 3a und 3b in Fig. 1. Die zweite geradlinige Reihe von Detektoren in Fig. 3 wird durch eine geradlinige Reihe von Detektorelementen 23c und eine darauf ausge­ richtete geradlinige Reihe von Detektorelementen 32d gebildet. Die geradlinigen Reihen 23c und 23d haben eine ähnliche Funktion wie die Quadrantendetektor­ elemente 3c und 3d in Fig. 1. Die erste und die zweite geradlinige Reihe sind einander benachbart, und das linear veränderliche optische Filter 21 liegt mittig über der Trennlinie zwischen der ersten und der zweiten geradlinigen Reihe. Die Breite jedes Detektorelementes in den geradlinigen Reihen ist wenigstens gleich der oder breiter als die Breite des linear veränderlichen optischen Filters 21.

In dieser zweiten Ausführungsform ist zwischen dem Filter und dem Detektor 23 keine LCD vorgesehen, die in Fig. 1 lichtdurchlässige Öffnungen erzeugte, durch die Strahlung auf die Detektorelemente durchgelassen werden kann. Diese Funk­ tion wird statt dessen von den individuellen Detektorelementen in den geradlinigen Reihen durchgeführt, die jeweils mit einem Multiplexer (22 und 22' sind in Fig. 3 gezeigt) verbunden sind, der eine Abtastfunktion entlang einer geradlinigen Reihe durchführt, bis ein Laserstrahl aus einem VLPL nachgewiesen wird. In Fig. 3 überträgt der Multiplexer 22 ein durch individuelle Detektorelemente in der gerad­ linigen Reihe 23c erzeugtes Signal an den +-Eingang (Signal C') eines Differenz­ verstärkers 24'. Welches durch ein Detektorelement erzeugte Signal ausgewählt wird, wird von einer (nicht gezeigten) Steuereinheit für den Multiplexer 22 fest­ gelegt. Auf ähnliche Weise werden durch Detektorelemente in der geradlinigen Reihe 23d erzeugte Signale vom Multiplexer 22' an den --Eingang (Signal D') des Differenzverstärkers 24' übertragen. Ähnliche Multiplexer (nicht gezeigt) sind mit Detektorelementen in der geradlinigen Reihe 23a und mit Detektorelementen in der geradlinigen Reihe 23b verbunden, um von Elementen in 23a und 23b erzeugte Signale an den +-Eingang (Signal A') bzw. den --Eingang (Signal B') eines Diffe­ renzverstärkers 24 zu übertragen.

In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform wird breitbandige Hintergrundstrah­ lung durch das Filter 21 auf die Detektorelemente durchgelassen, die ein unschar­ fes Bild 27 des Filters auf dem Detektor 23 bildet. Aufgrund von Änderungen der vom Filter 21 durchgelassenen Wellenlängen entlang seiner Achse gibt es eine leichte Änderung der durch den Hintergrund erzeugten Signale. Die Subtraktion der durch Hintergrundstrahlung auf Detektorelementen in 23d erzeugten Signale im Differenzverstärker 24' (Signal D') von durch Hintergrundstrahlung auf Detektor­ elementen in 23c (Signal C') erzeugten Signalen hat jedoch eine ähnliche Funktion gegenseitiger Aufhebung wie die Funktion, die der Differenzverstärker 4' in Fig. 1 durchführt. Auf ähnliche Weise werden durch Hintergrundstrahlung erzeugte Signale der Detektorelemente 23a und 23b am +-Eingang (Signal A') und am --Eingang (Signal B') des Differenzverstärkers 24 subtrahiert, um eine ähnliche Funktion gegenseitiger Aufhebung wie der Differenzverstärker 4 in Fig. 1 durch­ zuführen. Ein Strahl aus einer VLPL-Quelle ist sehr schmalbandig und wird daher nur durch einen schmalen Teil entlang der Länge des Filters 21 durchgelassen, um ein scharfes Bild 26 dieses schmalen Teils auf Detektoren in den Reihen 23a und 23c zu erzeugen. Je nach seiner Position und Breite entsteht ein Teil dieses Bildes auf einem einzigen Detektor oder vielleicht zwei Detektoren in 23a und ein Teil auf (einem) entsprechenden Detektorelement(en) in 23c. Aufgrund seines schmalen Bildes 26 erzeugt der VLPL-Strahl kein Signal an den Detektorelementen 23b und 23d, so daß Subtraktionssignale B' von A' und D' von C' in den Differenzverstär­ kern 24 und 24' lediglich durch Hintergrundstrahlung erzeugte Signale gegenein­ ander aufheben und durch das Bild 26 erzeugte Signale übriglassen, die deutlicher nachweisbar sind. Daher arbeitet diese Ausführungsform auf eine ähnliche Weise wie die Ausführungsform in Fig. 1, wobei die Funktion der Schlitze 16 und 16' in Fig. 1 nun von den individuellen Detektorelementen in den geradlinigen Reihen 23a, b, c und d und von den Multiplexern (22 und 22' sind gezeigt), die zur Adres­ sierung der individuellen Detektorelemente verwendet werden, durchgeführt wird.

Das Ausgangssignal E' des Differenzverstärkers 24, d. h. A'-B', wird an den +-Ein­ gang eines Verstärkers 26 angelegt, und das Ausgangssignal F' des Differenz­ verstärkers 24' wird an den anderen +-Eingang des Verstärkers 26 angelegt, dessen Ausgangssignal an einen Dividierer 27 angelegt wird. Das Ausgangssignal E' des Differenzverstärkers 24, d. h. (A'-B'), wird an den +-Eingang eines Diffe­ renzverstärkers 25 angelegt, und das Ausgangssignal F' des Differenzverstärkers 24' wird an den --Eingang des Differenzverstärkers 25 angelegt, dessen Aus­ gangssignal an den anderen Eingang des Dividierers 27 angelegt wird. Diese Bau­ steine arbeiten auf die gleiche Weise wie die Differenzverstärker 4, 4', 5, der Ver­ stärker 6 und der Dividierer 7 in Fig. 1 so daß der Dividierer 27 ein Ausgangs­ signal 28 liefert. Aus dem Ausgangssignal 28 kann dann auf eine ähnliche Weise wie für das Ausgangssignal 8 in Fig. 1 der Einfallswinkel θ_i bestimmt werden.

Claims (8)

1. Optoelektronisches Gerät zum Nachweis von kollimierter Strahlung, mit

• - einem linear veränderlichen optischen Filter, das im Abstand über einem lang­ gestreckten Quadrantendetektor liegt, der in jedem Quadranten ein einzelnes Detektorelement für Strahlung aufweist, wobei die Detektorelemente in einer Richtung senkrecht zur Länge des langgestreckten Quadrantendetektors eine Breite W' haben,
• - einer Flüssigkristallanzeige, die in einem Abstand h vom Quadrantendetektor zwischen dem optischen Filter und dem Quadrantendetektor liegt und die mit einer Steuereinheit verbunden ist, die dafür eingerichtet ist, mindestens zwei schmale rechteckige lichtdurchlässige Öffnungen an ausgewählten Orten in der Flüssigkristallanzeige zu erzeugen, wobei die schmalen Öffnungen senkrecht zur Länge des langgestreckten Quadrantendetektors sind und eine Breite senkrecht zur Länge des langgestreckten Quadrantendetektors haben, die kleiner als die oder gleich der Breite W' jedes Detektorelementes ist, wobei die Flüssigkristall­ anzeige mittig über einer Mittellinie liegt, die sich entlang der Länge des lang­ gestreckten Quadrantendetektors erstreckt, und wobei eine Öffnung über zwei einander benachbarten Detektorelementen an einem Ende des Quadrantendetek­ tors angeordnet ist und eine zweite Öffnung über zwei einander benachbarten Detektorelementen am anderen Ende des Quadrantendetektors angeordnet ist, wodurch kollimierte Strahlung, die durch die beiden Öffnungen hindurchgeht, Bilder der Öffnungen auf Detektorelemente projiziert, wobei die beiden Bilder im wesentlichen die gleichen Abmessungen haben, mit einer Breite W senkrecht zur Länge des langgestreckten Quadrantendetektors, wobei die Breite W kleiner oder gleich W' ist,
• - Subtraktionseinrichtungen zur Subtraktion der jeweiligen Signale, die durch Strahlung erzeugt werden, die durch die zweite Öffnung auf die beiden Detek­ toren an dem anderen Ende trifft, von jeweiligen Signalen, die durch Strahlung erzeugt werden, die durch die eine Öffnung auf die beiden ausgerichteten Detektoren an dem einen Ende trifft, so daß zwei Ausgänge, die mit Verarbei­ tungselektronik verbunden sind, jeweils ein Differenzsignal liefern,
• - wobei die Subtraktionseinrichtungen durch Hintergrundstrahlung erzeugtes Rauschen vermindern, um einen leichteren Nachweis eines schmalbandigen kollimierten Lichtstrahls zu ermöglichen, und
• - wobei die Verarbeitungselektronik eine Einrichtung zur Bestimmung des Einfalls­ winkels so eines kollimierten Lichtstrahls in einer Ebene aus den Differenz­ signalen aufweist.

2. Optoelektronisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der lichtdurchlässigen Öffnungen entlang der Länge des langgestreckten Quadrantendetektors wählbar ist und der Steuerung der Steuereinheit unterliegt.

3. Optoelektronisches Gerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Subtraktionseinrichtungen zwei Differenzverstärker sind, die jeweils einen +-Eingang haben, der mit einem Detektorelement an dem einen Ende des Quadrantendetektors verbunden ist, und jeweils einen --Eingang haben, der mit einem ausgerichteten Detektorelement an dem anderen Ende des Quadranten­ detektors verbunden ist, und daß die zwei Ausgänge die Ausgänge der beiden Differenzverstärker sind.

4. Optoelektronisches Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung des Einfallswinkels einen weiteren Differenzverstärker aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Dividierers verbunden ist, wobei einer der beiden Ausgänge, die die Differenzsignale liefern, mit einem +-Eingang des weiteren Differenzverstärkers verbunden ist und der andere der beiden Ausgänge, die die Differenzsignale liefern, mit einem --Eingang des wei­ teren Differenzverstärkers verbunden ist, daß ein weiterer Eingang des Dividierers mit einem Ausgang eines Summierers verbunden ist, dessen Eingänge mit den beiden Ausgängen verbunden sind, und daß der Einfallswinkel eines kollimierten Lichtstrahls der Arkustangens eines Ausgangssignals des Dividierers multipliziert mit einer vorbestimmten Konstanten W/2 ist.

5. Optoelektronisches Gerät zum Nachweis von kollimierter Strahlung, mit

• - einem linear veränderlichen optischen Filter, das im Abstand über einem lang­ gestreckten Detektor liegt, der eine Vielzahl von Detektorelementen für Strah­ lung aufweist, wobei in jedem Quadranten des langgestreckten Detektors min­ destens ein Detektorelement liegt, das sich senkrecht zur Länge des langge­ streckten Detektors erstreckt, und wobei die Detektorelemente in einer Richtung senkrecht zur Länge des langgestreckten Detektors eine Breite W' haben, wobei kollimierte Strahlung, die durch einen ersten Teil des Filters hindurchgeht, ein Bild des ersten Teils des Filters auf mindestens zwei einander benachbarte Detektorelemente projiziert, die in zwei getrennten Quadranten an einem Ende des langgestreckten Detektors liegen, und kollimierte Strahlung, die durch einen zweiten Teil des Filters hindurchgeht, ein Bild des zweiten Teils des Filters auf mindestens zwei einander benachbarte Detektorelemente projiziert, die in zwei getrennten Quadranten am anderen Ende des Detektors liegen, wobei die Breite W dieser Bilder an einem Ort, an dem sie auf den langgestreckten Detektor proji­ ziert werden, kleiner als die oder gleich der Breite W' jedes Detektorelementes ist und wobei der erste und der zweite Teil des Filters im wesentlichen die gleichen Abmessungen haben,
• - einem Signal, das in jedem Detektor durch Strahlung erzeugt wird, die durch das Filter auf den Detektor trifft, und mit Subtraktionseinrichtungen zur Subtraktion der jeweiligen Signale, die in mindestens einem Detektor in jedem der beiden Quadranten an dem anderen Ende erzeugt werden, von jeweiligen Signalen, die in mindestens einem Detektor in jedem der beiden ausgerichteten Quadranten an dem einen Ende erzeugt werden, so daß zwei Ausgänge, die mit Verarbeitungs­ elektronik verbunden sind, jeweils ein Differenzsignal liefern,
• - wobei die Subtraktionseinrichtungen durch Hintergrundstrahlung erzeugtes Rauschen vermindern, um einen leichteren Nachweis eines schmalbandigen kollimierten Lichtstrahls zu ermöglichen, und
• - wobei die Verarbeitungselektronik eine Einrichtung zur Bestimmung der Einfalls­ richtung so eines kollimierten Lichtstrahls in einer Ebene aus den Differenz­ signalen aufweist.

6. Optoelektronisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsdetektoren schmal sind und sich senkrecht zu ihrer Länge in zwei einan­ der benachbarten Reihen erstrecken, die sich entlang der Länge erstrecken, daß das optische Filter in einem Abstand h' vom Detektor und mittig über einer Linie zwischen den beiden Reihen liegt, daß die Reihen in zwei Teile unterteilt sind, daß alle Detektorelemente, die in einer Hälfte jeder Reihe an dem einen Ende des langgestreckten Detektors liegen, mit Eingängen eines Multiplexers verbunden sind und alle Detektorelemente, die in einer Hälfte der Reihe an dem anderen Ende des langgestreckten Detektors liegen, mit Eingängen eines weiteren Multiplexers ver­ bunden sind, und daß die Multiplexer mit einer Steuereinheit verbunden sind, die festlegt, welche Ausgänge von Detektorelementen zur weiteren Verarbeitung mittels der Subtraktionseinrichtungen ausgewählt werden.

7. Optoelektronisches Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Subtraktionseinrichtungen zwei Differenzverstärker sind, daß einer der beiden Differenzverstärker einen +-Eingang hat, der mit einem Multiplexer verbunden ist, der zu Detektorelementen in einer Reihe an dem einen Ende gehört, und einen --Eingang hat, der mit einem Multiplexer verbunden ist, der zu Detektorelementen in der einen Reihe an dem anderen Ende gehört, daß der andere der beiden Differenzverstärker einen +-Eingang hat, der mit einem Multiplexer verbunden ist, der zu Detektorelementen in einer zweiten Reihe an dem einen Ende gehört, und einen --Eingang hat, der mit einem Multiplexer verbunden ist, der zu Detektor­ elementen in der zweiten Reihe an dem anderen Ende gehört, und daß die zwei Ausgänge die Ausgänge der beiden Differenzverstärker sind.

8. Optoelektronisches Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung des Einfallswinkels einen weiteren Differenzverstärker aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang eines Dividierers verbunden ist, wobei einer der beiden Ausgänge, die die Differenzsignale liefern, mit einem +-Ein­ gang des weiteren Differenzverstärkers verbunden ist und der andere der beiden Ausgänge, die die Differenzsignale liefern, mit einem --Eingang des weiteren Differenzverstärkers verbunden ist, daß ein weiterer Eingang des Dividierers mit einem Ausgang eines Summierers verbunden ist, dessen Eingänge mit den beiden Ausgängen verbunden sind, und daß der Einfallswinkel eines kollimierten Licht­ strahls aus dem Arkustangens eines Ausgangssignals des Dividierers multipliziert mit einer vorbestimmten Konstanten W/2 bestimmt wird.