DE3415233A1

DE3415233A1 - Raumueberwachungseinrichtung

Info

Publication number: DE3415233A1
Application number: DE19843415233
Authority: DE
Inventors: Gunther Dipl.-Phys. Dr. 8012 Ottobrunn Sepp
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-04-21
Filing date: 1984-04-21
Publication date: 1985-11-07
Also published as: ES542432A0; DE3415233C2; ES8700447A1

Description

Patentabteilung

Kre/we 9541

Raumüberwachungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Raumüberwachungseinrichtung mittels einer als Eindringsensor verwendeten Laser- oder LED-Lichtschranke, wobei der gesteuerten Laser-Sendeeinrichtung eine Reflektoreinrichtung mit Retroreflektor zugeordnet ist.

Solche Einrichtungen sind durch die Anmelderin entwickelt und zum Gegenstand der nicht vorveröffentlichen Patentanmeldung P 33 28 335.4-35 geworden. Ferner zählen zum Stand der Technik die verschiedenen Lichtschrankensysterne mit Retroreflektoren, die jedoch relativ leicht zu überlisten sind, denn bei diesen einfachen Lichtschranken genügt das Einbringen bzw. Einschieben eines strörenden · Retroreflektors unmittelbar in der Nähe des Lichtsendeempfängers in den Lasersendestrahl. Geschieht dies in einer geeigneten Weise, was auch nahezu problemlos zu bewerkstelligen ist, so ist die Empfangsstrahlung dieser Lichtschranke nahezu ungeändert und der ursprünglich überwachte Raum ist damit frei zugänglich, d. h. eine Alarmauslösung findet nicht statt.

Wird nun als Lichtschranke ein Laserentfernungsmesser verwendet, so ist auch solch ein System zu überlisten, indem beispielsweise rechtwinklig zum Laserstrahl ein störender Retroreflektor angeordnet wird, dessen Entfernung so gewählt wird, daß sie der Entfernung des eigentlichen Retroreflektors des Systems entspricht. Ist die Aufstellung erfolgt, so wird in den Laserstrahlengang ein Umlenkspiegel in geeigneter Weise eingeschoben und so der Entfernungsmeßstrahl auf den Störreflektor gelenkt. Da der Lichtstrahl aber nunmehr dieselbe SoIl-

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Länge durchläuft, erfolgt ein Alarmsignal. Der Raum zwischen Umlenkspiegel und Retroreflektor ist nicht mehr überwacht.

Eine weitere Eigenschaft der bisher bekannten Systeme ist die verhältnismäßig große Divergenz sowohl des ausgesendeten als auch des retroreflektierten Lichtstrahls, so daß die Infrarotstrahlung bzw. Streustrahlung leicht •mittels TV-Kamera, Bildwandler oder Nachtsichtbrille entdeckt werden und anschließend die Lichtschranke umgangen bzw. in der geschilderten Weise überlistet werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beseitigen und ein System der eingangs genannten Art absolut verfälschungssicher zu machen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen zuverlässig gelöst. Weitere vorteilhafte Maßnahmen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben und erläutert. In der einzigen Figur der Zeichnung ist dieses Ausführungsbeispiel dargestellt.

Dieses Blockschaltbild zeigt den Aufbau der Lichtsendeempfängereinrichtung 10 sowie der Reflektoreinrichtung 20. Erstere setzt sich aus der Lichtquelle in Form eines Lasers oder einer LED 13, vorzugsweise IR-Laserdiode, mit vorgeschalteter Sendeoptik 13a, Umlenkspiegel 29a, 29b und Gesichtsfeldblende 13b sowie einem von einem Anfragegenerator 15 gesteuerten Treiber 14 zusammen, wobei

dieser so aufgebauten Lichtsende-empfängereinrichtung 10 eine Laserempfangseinrichtung 12 kollinear zum Sendestrahl 40 aufgebaute zugeordnet ist, die den retroreflektierten Laserstrahl, der als modulierter Empfangsstrahl 35

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41 bezeichnet werden kann, mittels einer Empfangsoptik 16 (vorzugsweise Cassegrain-ähnlicher Aufbau) aufnimmt, an eine Empfangselektronik 17 weitergibt und dem Antwortcodedetektor 18 zuführt, der seinerseits vom Anfragegenerator 15 synchronisiert wird und gegebenenfalls das Auslösesignal 19 erzeugt.

Dieser vorbeschriebenen Lichtsende-empfängereinrichtung .10 ist in einer bestimmten Entfernung - die als Ausbreitungsstrecke 30 bezeichnet sein soll - eine Reflektoreinrichtung 20, bestehend aus einer Retromodulatoreinrichtung 20b und einer dazu kollinear aufgebauten Anfragecodeempfangseinrichtung 20a, zugeordnet. Diese nimmt über einen Strahlteiler 28, einen Umlenkspiegel 29c und eine Empfangsoptik 21 den Sendestrahl 40 auf, gibt diesen in die Empfangselektronik 22, wo er synchron umgesetzt dem Anfragedetektor 23 zugeführt wird, dessen Signal dann den Antwortcodegenerator 24 steuert, der seinerseits wieder den Modulatortreiber 25 für den Modulator 27 aktiviert. Letzterer ist dem Retroreflektor 26 vorgeschaltet und prägt dem retroreflektierten Laserstrahl 41 den Antwortcode des Generators 24 auf. Dieser Code ist vorprogrammiert, zeitlich variabel und durch den Sendestrahl 40 synchronisiert. Durch die Laserempfangseinrichtung 12 mit Modulationsauswertung erfolgt dann die Detektion. Bei Ausbleiben des richtigen Antwortcodes erfolgt ein Auslösesignal.

Bei Verwendung einer CW-Laserdiode 13 mit kleiner Emissions-Streifenbreite und einer geeigneten Sendeoptik 13b läßt sich eine Divergenz des Sendestrahls 40 von weniger als 0,5 mrad erzielen. Die Divergenz des retroreflektierten Strahls kann mit einem geeigneten Retroreflektor ebenfalls kleiner als o,5 mrad gehalten werden. 35

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Wegen des kollinearen Aufbaus von Lasersendeeinrichtung 11 und Laserempfangseinrichtung 12 sowie der Anfragecodeempfangseinrichtung 20a und der Retromodulatoreinrichtung 20b treffen bei genügend großen Aperturen von Lichtsendeempfängereinrichtung 10 und Reflektoreinrichtung 20 der größte (signifikante) Teil des Sendestrahls 40 und des Empfangsstrahls 41 auf diese Aperturen. Man kann daher bei sehr niedrigen Laserleistungen arbeiten, was die Entdeckbarkeit der Lichtschranke stark erschwert. Diese Eigenschaft wird weiter dadurch unterstützt, daß nur ein geringer Teil der Laserstrahlung außerhalb der jeweiligen Empfangsaperturen auftrifft. Die hier noch entstehende geringe Streustrahlung kann durch eine absorbierende Farbgebung unterdrückt werden. Zusätzliche Streustrahlung der verschiedenen optischen Komponenten wird überdies durch die Gesichtsfeldblenden 29a, b, c verhindert.

Dieses System kann nun in einem weiteren Ausführungsbeispiel dadurch optimiert werden, daß der Modulator 27 als Flüssigkristallmodulator ausgebildet ist, so wie er beispielsweise in der Patentanmeldung P 33 28 335.4-35 der Anmelderin beschrieben ist. Dadurch werden nicht nur kurze Ausschaltzeiten erreicht, sondern es kann im Streumode und ohne Polisatoren gearbeitet werden. Eine Ortbarkeit der Retromodulatoreinrichtung 20 ist dadurch nahezu unmöglich geworden.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die Intensitätsmodulation des Laserlichts nicht nur in der Amplitude bezüglich der Ansteuerspannung erfolgt, sondern auch in der Frequenz ermöglicht wird. Die Mittel bzw. die Lehre hierzu ist ebenfalls in der oben genannten Patentanmeldung von der Anmelderin aufgezeigt worden. Dadurch kann eine größere Reichweite erzielt werden, ferner können digitale Bauelemente und kompatible Mikroprozessoren verwendet werden,

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und weiterhin wird eine Erkennung des Retromodulators im Auszustand verhindert.

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Claims

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Patentansprüche

(1J Raumüberwachungseinrichtung mittels einer als Eindringsensor verwendeten Laser- oder LED-Lichtschranke, wobei der gesteuerten Laser-Sendeeinrichtung eine Reflektoreinrichtung mit Retroreflektor zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet , daß die Reflektoreinrichtung (20) eine Anfragecodeempfangseinrichtung (20a) sowie eine Retromodulatoreinrichtung (20b) mit Retroreflektor (26) und vorgeschaltetem Modulator (27) aufweist, welche dem retroreflektierten Lichtstrahl (41) einen Antwortcode eines Generators (24) aufprägt, wobei der Antwortcode vorprogrammiert, zeitlich variabel und durch einen Anfragecode des Sendestrahls (40) synchronisiert ist, welcher mittels der Anfragecodeempfangseinrichtung (20a) detektiert wird, und wobei der Antwortcode in einem beim Lichtsender (11) angebrachten Empfänger (12) mit Intensitäts- und Modulationsauswertung detektiert wird, daß sowohl der Sendestrahl (40) als auch der retroreflektierte Lichtstrahl (41) eine minimale Divergenz aufweisen, mittels Umlenkspiegel (29a, b, c) und Strahlteiler (28) kollinear verlaufen, und daß durch Gesichtsfeldblenden (13b, 27a) Streustrahlung von Sendeoptik (13a) und Retromodulatoreinrichtung (20b) abgefangen wird.
2. Raumüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Modulator (27) ein Flüssigkristallmodulator verwendet wird.
3. Raumüberwachungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Ansteuerspannung des Flüssigkristallmodulators (27) in der Amplitude und in der Frequenz modulierbar ist.

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4. Raumüberwachungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die wirksame Apertur der Reflektoreinrichtung (20) den signifikanten Teil des Sendestrahls (40) umschließt.
5. Raumüberwachungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß im Strahlengang vor dem Modulator (27) ein Strahlteiler (28) angeordnet ist, der einen Teil des Sendestrahls (40) über einen Umlenkspiegel (29) auf die Empfangsoptik (21) der Anfragecodeempfangseinrichtung (20a) umlenkt.
6. Raumüberwachungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß die wirksame Apertur des Empfängers (12) den signifikanten Teil des EmpfangsStrahls (41) umschließt.
7. Raumüberwachungsexnrxchtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Empfangsoptik (16) eine Cassegrain-ähnliche Spiegellinse verwendet wird, deren kleiner Spiegel einen dem Sendestrahl (40) entsprechenden Durchmesser besitzt.

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