DE3525518C2

DE3525518C2 -

Info

Publication number: DE3525518C2
Application number: DE19853525518
Authority: DE
Inventors: Sigmund Dipl.-Phys. 8013 Haar De Manhart; Thorsteinn Dipl.-Phys. 8000 Muenchen De Halldorsson; Ernst-A. Dipl.-Ing. 8028 Taufkirchen De Seiffarth; Christian Dipl.-Phys. 8000 Muenchen De Diehl
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-12-20
Filing date: 1985-07-17
Publication date: 1987-10-15
Also published as: DE3525518A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erkennung und Richtungsdetektion von Laserstrahlung mit einem oder zwei Detektorelementen, bei der den zwischen den verschiedenen Blickrichtungen zugeordneten Detektorele menten Verzögerungsglieder zugeordnet sind und bei der zur Ermittlung der Einfallsrichtung der Laserstrahlung eine Zeitintervallmeßeinrichtung zur Laufzeitmessung der Signale angeordnet ist, wobei die gemessene Lauf zeit ein Maß für den Einfallswinkel darstellt.

Durch die DE-OS 33 00 849 ist eine Vorrichtung zur Er mittlung der Einfallsrichtung von optischer Strahlung bekanntgeworden, bei der in einem halbkugelförmigen Sensorkopf eine Vielzahl von Lichtleitern gleichmäßig über die gesamte Sensorkopffläche verteilt und be festigt sind. Die hinteren Enden der Lichtleiter sind zu einem Strang gebündelt, dessen Stirnfläche einer De tektormatrix mit einer Vielzahl von Einzeldetektoren gegenübersteht. Durch eine nachgeordnete Auswerteschal tung wird in einer Zuordnung der Detektoren zu den ein zelnen Lichtleitern die Richtung und durch ein Aufsum mieren der Einzelladungen der Detektoren die Intensität der einfallenden Strahlung erkannt. Weiterhin offenbart diese Druckschrift, daß bei dieser Vorrichtung einige Bündel von Lichtleitern zwischen den vorgenannten Lichtleitern verteilt angeordnet sind und aus jedem der Bündel führen gleich viele Lichtleiter auf jeden der genannten Detektoren. Diese Detektoren haben Einzel filter oder ein gemeinsames Filter für bestimmte Wel lenbereiche, aus deren Signale in einer nachgeordneten Auswerteschaltung die Wellenlänge der Strahlungsquelle ermittelt wird.

Eine ähnliche Einrichtung ist aus der DE-AS 28 52 224 bekanntegeworden. Auch die Anmelderin hat eine Einrichtung gemäß dem Gattungsbegriff des vorliegenden Anspruchs 1 entwic kelt (DE-OS 33 23 828). Es hat sich jedoch gezeigt, daß zwar die Funk tionsweise der vorgenannten Einrichtungen des Standes der Technik einwandfrei arbeitet, daß aber der Aufwand an Bauteilen, Schaltungen und Montage sehr hoch ist und für viele Anwendungen eine abgeänderte Auslegung des optischen Strahlenganges und der Detektorelemente von Vorteil ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Aufwand bei einer Einrichtung der eingangs ge nannten Art zu vermindern und eine vorteilhafte Erwei terung zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der Ansprüche 1 und 2 aufgeführ ten Merkmale gelöst.

Im Unteranspruch ist eine vor teilhafte Ausgestaltung angegeben und in der nachfol genden Beschreibung wird ein Ausführungsbeispiel erläu tert sowie in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht in schematischer Darstellung eines Laserwarnsensors;

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1 in einer Ausführung mit nur einem Detektorelement;

Fig. 3 die gleiche Anordnung, aber mit zwei Detektorelementen;

Fig. 4 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Winkelinterpolation mittels Schwerpunktbildung und Laufzeitmessung.

Der in der Fig. 1 schematisch dargestellte Laserwarn sensor 10 arbeitet dergestalt, daß die Richtung der einfallenden Laserstrahlung mit Hilfe einer Zeitinter vallmessung bestimmt wird, wobei das Zeitintervall durch eine richtungsabhängige Signallaufzeitverzögerung im Warnsensor selbst erzeugt wird.

In dem in Fig. 2 und 3 schematisch dargestellten Aus führungsbeispiel wird nun - im Gegensatz zu dem ein gangs angeführten Stand der Technik - das Lasersignal für die Startmessung nicht von einer einzigen rundum schauenden Optik, sondern wie im Falle des Stopsignals über Lichtleiter von Einzeloptiken getrennt oder ge meinsam mit dem Stopsignal aufgenommen. Es versteht sich, daß die einzelnen Gesichtsfelder für die Start messung sich genau so wie für die Stopmessung überla gern sollen. Diese Anordnung hat gegenüber der älteren Anmeldung der Anmelderin (DE-OS 33 23 828) den ersten Vorteil, daß beide optischen Signale - "Start" und "Stop" - über ein längeres Lichtleiterkabel zu einer Detektor- und Signalverarbeitungselektronik weit weg von der Aufnahmeoptik geleitet werden kann und den zweiten Vorteil, daß aufgrund der geometrischen Gleich heit im optischen Strahlengang für Start- und Stop-Si gnal die elektronischen Detektorsignale unabhängig von der Einfallsrichtung der Laserwelle immer annähernd von gleicher Stärke sind. Eine weitere Reduzierung der bis her verwendeten Elemente kann erzielt werden, indem beide Signale, wie in Fig. 2 gezeigt wird, von einem einzigen Detektorelement (20) erzeugt werden. In vielen praktischen Anwendungsfällen empfiehlt sich jedoch die getrennte Weiterverarbeitung beider Signale aus den De tektoren 20′ und 20′′ - wie in Fig. 3 gezeigt wird.

An dem selben Detektor 20 oder an getrennten Detektoren 20′ und 20′′ sind Lichtleiter angeschlossen, die sich entsprechend ihrer Aufgabe in Lichtleiter gleicher oder ungleicher Länge unterscheiden. Diesen Lichtleitern 21 und 22 können Empfangsoptiken 23 zugeordnet werden, die eine 360°-Rundumsicht gewährleisten, wobei die Licht leitereintrittsflächen derart außerhalb der entspre chenden Fokalebenen so angeordnet sind, daß sie jeweils ein Gesichtsfeld von z. B. rund 25° abdecken. Auch kön nen die Lichtleiter ohne besondere Vorschalteoptik ein gesetzt werden, wobei die numerische Apertur der Licht leiter dabei die Größe des einzelnen Gesichtsfeldes be sitzt. Durch die so erzielte Gesichtsfeldüberlappung der einander benachbarten Optikanordnungen treffen, zeitlich symmetrisch zum Hauptsignal aufgrund der un terschiedlichen Lichtleiterlaufzeiten, je ein schwäche res vorauseilendes und ein schwächeres nacheilendes Signal ein. In der Intervallmeßschaltung wird eine Laufzeit gemessen, die exakt der Einstrahlrichtung des jeweiligen Lichtleiteroptiksystems entspricht. Die Kop pelelemente 22 können selbständige Eingangsaperturen 24 besitzen oder einen Teil oder alle Empfangsoptiken 23 mitbenutzen.

Durch die Kombination der je nach Strahleinfallsrich tung unterschiedlich langen optischen Verzögerungsglie der 21 an den Detektor 20 mit den optischen Koppelele menten 22 mit gleicher, möglichst kurzer zeitlichen Verzögerung ist gewährleistet, daß der Signallaufzeit unterschied zwischen den Verzögerungsgliedern 21 und den Koppelelementen 22 ausreichend groß ist, so daß keine zeitliche Überlappung der Signale auftritt.

Die Fig. 4 zeigt das Zeitdiagramm. Hierbei stehen sich das Startsignal und das Stopsignal einander gegenüber. Da die Verzögerungsglieder 21 Längen zwischen 10 m und einigen 100 m aufweisen, erfolgen die Richtungserkennung über die Zeitintervallmessung in ca. 1 µs.

Claims

1. Einrichtung zur Erkennung und Richtungsdetektion von Laserstrahlung, bei der dem zwischen den verschie denen Blickrichtungen zugeordneten Detektorelement Ver zögerungsglieder zugeordnet sind und bei der zur Er mittlung der Einfallsrichtung der Laserstrahlung eine Zeitintervallmeßeinrichtung zur Laufzeitmessung der Signale angeordnet ist, wobei die gemessene Laufzeit ein Maß für den Einfallswinkel darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das "Start signal" als auch das "Stopsignal" mit nur einem Detek torelement (20) erzeugt wird, indem je nach Strahlein fallsrichtung unterschiedlich lange optische Verzöge rungselemente (21) und optische längengleiche Koppel elemente (22) an den Detektor (20) angeschlossen sind, und letztere entweder selbstständige Eingangsaperturen (24) besitzen oder einen Teil oder alle Empfangsoptiken (23) der Verzögerungselemente (21) mitbenutzen, so daß keine zeitliche Überlappung des mit Hilfe der Koppel elemente (22) gebildeten "Startsignals" und des mit Hilfe der Verzögerungselemente (21) gebildeten "Stop signals" auftritt.

2. Einrichtung zur Erkennung und Richtungsdetektion von Laserstrahlung mit mindestens zwei Detektorelemen ten, bei der dem zwischen den verschiedenen Blickrich tungen zugeordneten Detektorelementen Verzögerungsglie der zugeordnet sind und bei der zur Ermittlung der Ein fallsrichtung der Laserstrahlung eine Zeitintervallmeß einrichtung zur Laufzeitmessung der Signale angeordnet ist, wobei die gemessene Laufzeit ein Maß für den Ein fallswinkel darstellt, dadurch gekennzeich net, daß sowohl das "Startsignal" als auch das "Stopsignal" mit jeweils einem eigenen Detektorelement (20′ und 20′′) erzeugt wird, indem je nach Strahlein fallsrichtung unterschiedlich lange optische Verzöge rungsglieder (21′) an den Stopdetektor (20′) und op tische längsgleiche Koppelelemente (22′) an den Start detektor (20′′) angeschlossen sind, und letztere ent weder selbständige Eingangsaperturen (24′) besitzen oder einen Teil oder alle Empfangsoptiken (23′) der Verzögerungselemente (21′) mitbenutzen, so daß keine zeitliche Überlappung des mit Hilfe der Koppelelemente (22′) gebildeten "Startsignals" und des mit Hilfe der Verzögerungselemente (21′) gebildeten "Stopsignals" auftritt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß sich jedes Blickfeld der optischen Verzögerungsglieder so überlappt, daß für je de Einstrahlrichtung in der Regel mehr unterschiedlich verzögerte Signale auf das Detektorelement (20 bzw. 20′) gelangen und durch eine elektronische Signal schwerpunktmessung eine Laufzeitermittlung und damit eine höhere Winkelauflösung als die durch die individu ellen Gesichtsfelder gegebene erzielt wird.