DE3842241A1 - Einrichtung zum Erfassen oder Empfangen einer Laserstrahlung - Google Patents

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Erfassen oder Empfangen einer Laserstrahlung ist ein konvergierendes optisches System (8) vorgesehen, um die gesamte empfangene Strahlung zu einem optischen System (1) für die Erzeugung von Interferenzstreifen zu lenken. Hierbei ist ein fester Leuchtbildempfänger (9) vorgesehen, der dazu eingerichtet ist, das Bild aufzunehmen, das durch die unterschiedlichen, sich aus der Behandlung durch das System (1) zur Erzeugung von Interferenzstreifen bewirkten Arten von Strahlen gebildet wird, und dieses Bild in elektrische Signale umzuwandeln. Schließlich ist ein Auswertungsgerät (11) für diese Signale vorgesehen, das an eine Vorrichtung zur Anzeige der von ihm angegebenen Informationen und/oder an eine Recheneinrichtung angeschlossen ist, mittels der automatisch die Durchführung einer angemessenen Gegenmaßnahme angesichts einer durch den Empfang eines Laserstrahls verkörperten Bedrohung veranlaßt werden kann.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zum Erfassen oder Empfangen einer Laserstrahlung, mit einem optischen System zur Erzeugung von Interferenzstreifen. Solche Einrichtungen werden insbesondere im Rahmen militärischer Operationen eingesetzt.
  • Während solcher Operationen werden Laserstrahlungen verwendet, um Werte über den Abstand, den Höhenwinkel und den Seitenwinkel bezüglich eines ermittelten Zieles zu erhalten, und dies geschieht zum Einsatz von Waffen gegen dieses Ziel. Allerdings lassen sich diese Strahlungen in gleicher Weise auch für die Blendung eines Flugkörpers verwenden, der auf einem Laserbündel gegen ein Zielobjekt gelenkt wird. Dies ist der Grund, weshalb es erforderlich ist, daß die Bedienungsmannschaft einer Lenkrakete oder eines bestimmten Standorts, der als Zielobjekt geeignet ist, sehr rasch erfassen können muß, ob sie Gegenstand eines in ihrer Richtung abgesandten Laserstrahls ist oder nicht, um die erforderlichen Maßnahmen zum Schutz oder zum Gegenangriff ergreifen zu können.
  • Die derzeit hierfür eingesetzten Geräte nutzen zu diesem Zweck die Tatsache, daß eine Laserstrahlung ein hohes Maß an zeitlicher Kohärenz aufweist. Um diese Kohärenz zu erfassen, verwenden herkömmliche Einrichtungen ein Interferometer, das imstande ist, die Energie des empfangenen Lichts auf zwei Wellen zu trennen und die eine gegenüber der anderen zu verzögern bzw. zu versetzen, sie dann aber wieder zusammenzuführen, um hierdurch Interferenzen zu erzeugen. Wenn die Verzögerung weniger groß ist als die Länge der Kohärenz, kann die resultierende Interferenz beobachtet und erfaßt werden. Die Verzögerung bzw. Nacheilung muß also kleiner gewählt werden als die kürzeste Länge der Kohärenz, die auf dem Gebiet der Laser vorhersehbar bzw. zu erwarten ist. Das Fabry-P'erot-Interferometer arbeitet entsprechend diesem Prinzip und ist derzeit die am häufigsten für die Erfassung von Lasern verwendete Einrichtung.
  • Die Benutzung einer solchen Einrichtung gestattet es der Mannschaft einer Lenkrakete oder eines bestimmten Standorts, auf einfache Weise zu erfahren, ob sie das Ziel einer Projektion von Laserstrahlen in ihrer Richtung ist. Allerdings ist es ihr nicht möglich zu bestimmen, von woher die erfaßte Strahlung kommt oder diese durch ihre Wellenlänge zu indentifizieren, um in Erfahrung zu bringen, ob es sich um eine feindliche Strahlung handelt oder nicht. Dabei handelt es sich aber hier um zwei äußerst wichtige Parameter, deren Kenntnis unverzichtbar ist, um die erforderlichen Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.
  • Diese Parameter könnten mittelbar von den Ausgangssignalen der Meßeinrichtung abgeleitet werden, wenn die Meßeinrichtung eine mechanische Bildabtastung bzw. -ablenkung betreiben würde, die durch die Richtung der einfallenden Strahlung hindurchläuft. Eine solche Lösung ist jedoch für einen praktischen Einsatz ungeeignet. Tatsächlich kann infolge der äußerst kurzen Dauer eines Laserimpulses dieser überhaupt nur erfaßt werden, wenn sich die Meßeinrichtung zum richtigen Zeitpunkt in der richtigen Ausrichtung befindet. Die Wahrscheinlichkeit einer Erfassung wäre demnach viel zu gering, als daß ein solches System nutzbar eingesetzt werden könnte. Im übrigen würde die Realisierung einer mechanischen Bildabtastung große Komplikationen im Aufbau der Meßeinrichtung herbeiführen, und die Anwesenheit beweglicher Teile ist im Falle eines Systems zur Erfassung einer von einer Laserstrahlung gebildeten Bedrohung unerwünscht. Überdies würde der Vorgang einer mechanischen Abtastung eine zu lange Zeit für die Identifizierung der empfangenen Strahlung benötigen.
  • Demzufolge gibt es augenblicklich nur solche Detektoren, die imstande sind, höchstens eine Information über die Anwesenheit oder Abwesenheit einer Laserstrahlung zu liefern.
  • Ausgehend hiervon ist es Ziel der Erfindung, eine Einrichtung zu realisieren, die auch noch zur Bestimmung der Lokalisierung des Emissionspunkts einer Laserstrahlung sowie der Wellenlänge dieser Strahlung geeignet ist.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß diese Einrichtung in Verbindung mit dem optischen System die folgenden Merkmale aufweist:
    • – ein konvergierendes optisches System, das dazu eingerichtet ist, alle empfangene Strahlung in den Eingang des Systems zur Erzeugung von Interferenzstreifen zu lenken;
    • – einen feststehenden Empfänger für Leuchtbilder, der dazu eingerichtet ist, das aus den unterschiedlichen Arten von sich aus der durch das System zur Erzeugung von Interferenzstreifen bewirkten Behandlung ergebenden Strahlen gebildete Bild zu empfangen und es in elektrische Signale umzusetzen, sowie
    • – ein Gerät zur Auswertung dieser Signale, das an eine Anzeigevorrichtung für die Informationen, die von diesem Gerät ausgesandt werden, und/oder an einen Rechner angeschlossen ist, der seinerseits dazu eingerichtet ist, automatisch die Durchführung einer geeigneten Gegenmaßnahme angesichts der Bedrohung zu veranlassen, die durch den Empfang eines Laserstrahls verkörpert wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird erreicht, daß die Interferenzstreifen infolge des kohärenten Laserlichts in einer Beobachtungsebene ausgebildet werden, die durch die Matrix des festen Empfängers gebildet ist. Hierdurch wird die Möglichkeit einer nicht-mechanischen Auswertung eröffnet und eine mechanische Bildabtastung vermieden, die ansonsten notwendig wäre, um gleichzeitig die Winkeleigenschaften des Emissionspunktes und die Wellenlänge bestimmen zu können. Denn es zeigt sich, daß diese Informationen in dem Interferenzstreifensystem enthalten sind, und zwar so, daß sie durch die Matrix des Empfängers aufgezeichnet werden, um anschließend durch das elektronische System des Auswertungsgerätes geeignet verarbeitet werden zu können.
  • Bevorzugt weist die Einrichtung zum Auswerten der vom Bildempfänger kommenden Signale ein elektronisches System auf, das dazu eingerichtet ist, die Lage des Emissionspunktes und/oder die Wellenlänge des empfangenen Laserstrahls zu bestimmen. Besonders bevorzugt wird ferner ein elektronisches System vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, die zeitabhängigen Charakteristiken der Leistung des empfangenen Laserstrahls zu bestimmen.
  • Das in der vorliegenden Einrichtung einzusetzende System zur Erzeugung von Interferenzstreifen kann von einem Michelson-Interferometer gebildet werden. Ein solches Interferometer benutzt eine halbreflektierende Platte und Spiegel, um Wellenfronten zu bilden, die in der Beobachtungsebene Interferenzen bilden. Das resultierende Interferenzstreifensystem ist kreisförmig und die Lage seiner Mitte hängt unmittelbar von den Winkelkoordinaten des Sendepunkts des Lasers ab.
  • Allerdings können auch zahlreiche andere optische Systeme zum Erzeugen von Interferenzstreifen benutzt werden. Man kann gleichermaßen auch eine Fabry-P'erot-Einrichtung oder ein Mac Zender-Interferometer, eine Fizeau-Einrichtung oder ebenso einen Phasenschieber mit vier Quadranten oder mehreren Anzahlen von Phasen oder ebenso gut einen Phasenschieber zur Phasenverschiebung mittels Doppelbrechung verwenden.
  • Eine besonders bevorzugte weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht auch darin, daß das Auswertungsgerät für die vom Bildempfänger kommenden Signale ein elektronisches System aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Form des Objektes zu bestimmen, von dem der empfangene Laserstrahl ausgesandt wird, wodurch sich zusätzliche nützliche Informationen erhalten lassen.
  • Bevorzugt umfaßt die erfindungsgemäße Einrichtung mehrere, unterschiedlich ausgerichtete Gruppen, deren jede ein konvergierendes optisches System, ein optisches System zur Erzeugung von Interferenzstreifen und einen Bildempfänger aufweist, wobei die Bildempfänger dieser unterschiedlichen Gruppen mittels eines Mehrkanalmoduls mit einem Auswertungsgerät für die Signale verbunden sind. Durch die unterschiedliche Ausrichtung der einzelnen Baugruppen läßt sich eine Vergrößerung des Erfassungs- bzw. Blickfeldes der erfindungsgemäßen Einrichtung erzielen.
  • Eine weitere bevorzugte Fortbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht auch darin, daß sie mehrere optische Systeme unterschiedlicher Natur für die Erzeugung von Interferenzstreifen aufweist und daß ein Umschalter vorgesehen ist, der es gestattet, nach Wahl das eine oder andere dieser Systeme in Betrieb zu nehmen. Denn die Art und Eigenschaft der optischen Systeme zur Erzeugung von Interferenzstreifen hängen ab von den Eigenschaften der zu erfassenden Laserstrahlungsquelle. Wenn beispielsweise die zu erfassende Quelle eine kontinuierliche Strahlung mit einer großen zeitlichen Kohärenz mit einer Wellenlänge von 540 nm abgibt, dann wird es vorteilhaft ein, ein Fabry-P'erot-Interferometer und ein Wellenlängenfilter zu verwenden, welches jede Strahlungsquelle absperrt, die eine andere Wellenlänge als 540 nm aufweist. Wenn aber die zu erfassende Quelle eine pulsierende Strahlung mit geringer zeitlicher Kohärenz und einer Wellenlänge von 690 nm aussendet, wird es von Vorteil sein, ein Michelson-Interferometer mit einer sehr schwachen Verschiebung der Spiegel und einem Wellenlängenfilter zu verwenden, das jede Strahlungsquelle sperrt, die eine andere Wellenlänge als 690 nm aufweist. Durch die geschilderte vorzugsweise Ausbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es nun möglich, wechselweise solchen unterschiedlichen Quellenarten Rechnung zu tragen, da man infolge des Schalters imstande ist, die unterschiedlichen optischen Systeme zur Erzeugung von Interferenzstreifen wahlweise einzuschalten.
  • Bevorzugt ist bei der erfindungsgemäßen Einrichtung ferner das konvergierende optische System seinem Typ nach mit einer veränderlichen Brennweite versehen, wodurch sich der Vorteil des Abdeckens eines maximalen Erfassungsfeldes (kurze Brennweite) mit dem einer maximalen Genauigkeit der Lokalisierung (lange Brennweite) verbinden läßt.
  • In weiterer bevorzugter Fortbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird die Lage des Bildempfängers in Bezug auf die Lage der Interferenzerscheinung veränderbar ausgebildet.
  • Ganz besonders bevorzugt werden bei der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Verminderung der Tageslichtstörung Wellenlängenfilter vor den Bildempfänger vorgeschaltet.
  • Um eine Vergrößerung des Erfassungsfeldes zu erreichen, ist es ferner besonders vorteilhaft, bei der erfindungsgemäßen Einrichtung eine Abtasteinrichtung vor dem Bildempfänger anzuordnen.
  • In weiterer, vorzugsweiser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Bildempfänger dem Typ nach durch in einer Reihe angeordnete Detektoren gebildet; in bestimmten Anwendungsfällen kann es jedoch auch vorteilhaft sein, ihn nur aus einem einzigen Detektor bestehend auszuführen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im Prinzip beispielshalber noch näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein allgemeines Prinzipschema der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2 eine Draufsicht auf die Matrix des festen Empfängers einer erfindungsgemäßen Einrichtung von oben her;
  • 3 die Schemadarstellung einer abgewandelten Ausführungsform dieser Einrichtung;
  • 4 eine Perspektivdarstellung verschiedener Geräte, die eine solche erfindungsgemäße Einrichtung bilden;
  • 5 eine der 2 ähnliche Darstellung für den Fall, daß die Emissionsquelle nicht punktförmig ist;
  • 6 eine Variante zu der in 4 gezeigten Ausführungsform;
  • 7 eine Ausführungsform, bei der zwei unterschiedliche Einrichtungen zur Erzeugug von Interferenzstreifen vorgesehen sind, die wechselweise eingesetzt werden können;
  • 8 schematisch eine weitere Ausführungsform, bei der das konvergierende optische System von einem Objektiv mit variabler Brennweite gebildet wird, und
  • 9 die schematische Darstellung einer weiteren Variante, bei der die Lage des Bildempfängers bezüglich der Lage der Ausbildung der Interferenzerscheinung veränderbar ist.
  • In den 1 und 2 ist ein Beispiel für eine Einrichtung zur Erfassung eines Laserstrahls gezeigt, die ein Michelson-Interferometer 1 aufweist, das als optisches System zur Erzeugung von Interferenzstreifen dient. Dieses System weist zwei Prismen 2 auf, die über eine halbreflektierende Fläche 3 aneinanderliegen. Gegenüber den beiden benachbarten Flächen des so gebildeten Blocks sind zwei Planspiegel 4 und 5 vorgesehen, wobei die beiden anderen Flächen 6 und 7 jeweils die Eintritts- bzw. die Austrittsfläche der Einrichtung bilden.
  • Gegenüber der Eintrittsfläche dieses Interferometers ist ein konvergierendes optisches System 8 angebracht. Im übrigen weist die Einrichtung einen festen Bildempfänger 9 auf, der der Austrittsfläche 7 des Systems zur Erzeugung von Interferenzstreifen gegenüberliegt. Der Aufbau der Gesamtanordnung ist so gewählt, daß das Bild der Interferenzstreifen in einer Ebene ausgebildet wird, die der Ebene der Matrix 10 des Bildempfängers 9 entspricht. Diese Matrix wird von einem Mosaik von zwei Halbleitern zur Ladungsübertragung gebildet, und zwar jenes Typs, der unter der Bezeichnung "CCD" bekannt ist. Dieser Empfänger 9 ist demnach dazu eingerichtet, das empfangene Bild aufzunehmen und es in Signale umzusetzen, die nach Durchgang durch einen Verstärker 12 und einen Analog-Digital-Wandler 13 einem Auswertungsgerät 11 zugeführt werden.
  • Dieses Auswertungsgerät 11 ist mit einem elektronischen System ausgestattet, das dazu eingerichtet ist, gleichzeitig die Winkelkoordinaten des Emissionspunktes des empfangenen Laserstrahls wie auch die Wellenlänge dieses Strahls zu bestimmen und dies auf der Grundlage der Informationen, die im System der Streifen enthalten sind, das auf dem Bildempfänger 9 ausgebildet wird. Tatsächlich enthält das Bild dieses Streifensystems die gewünschten Informationen, was die Wellenlänge wie auch die Koordinaten des Emissionspunktes angeht. Indessen kann das elektronische System, das dem Auswertungsgerät beigegeben ist, in gleicher Weise auch die zeitlichen Charakteristiken der Leistung des empfangenen Laserstrahls bestimmen.
  • Infolge der halbreflektierenden Oberfläche 3 und des Abstands der beiden Spiegel 4 und 5 bildet das eingesetzte Interferometer Wellenfronten, die in der Beobachtungsebene 10 Interferenzen ausbilden. Das Bild des aus den Interferenzstreifen resultierenden Systems ist kreisförmig, wie dies in dem in 1 bzw. 2 dargestellten Beispiel ersichtlich ist, wobei die Mitte 0 des Bildes (2) unmittelbar eine Funktion der Lage des Emissionspunktes des empfangenen Laserstrahls ist.
  • Das Auswertgerät 11 ist mit einem Rechner verbunden, der imstande ist, automatisch bei Auftreten einer durch den Empfang eines Laserstrahls gebildeten Bedrohung eine geeignete Gegenmaßnahme auszulösen und zu steuern. Allerdings kann das Auswertungsgerät 11 gleichermaßen auch gleichzeitig an eine graphische Anzeigeeinrichtung 14 und an eine numerische Anzeigeeinrichtung 15 angeschlossen sein, und zwar zum Zweck einer Information der Bedienungsmannschaft. Auf der ersten dieser Anzeigen ist die Lage des Emissionspunktes des Laserstrahls unter Bezug auf die Koordinatenachsen 16 und 17 angezeigt, während die zweite Anzeige die genauen Winkelkoordinaten des Emissionspunktes sowie der Wellenlänge des empfangenen Laserstrahls angibt.
  • Eine solche Laserstrahl-Erfassungseinrichtung weist den Vorteil auf, daß unverzüglich die beiden wesentlichen Parameter des empfangenen Laserstrahls angezeigt werden, nämlich der Ort seines Emissionspunktes und dessen Identifizierung durch Bestimmung seiner Wellenlänge. Dieses Ergebnis wird sozusagen augenblicklich und ohne irgendein bewegliches Teil erreicht. Darüberhinaus ist die verwendete Einrichtung verhältnismäßig einfach, denn das vorgesehene elektronische System kann möglicherweise nur einen einzigen Analyse-Mikroprozessor aufweisen.
  • Ferner kann ein Filter 23 vorteilhafterweise vor den Bildempfänger 9 vorgeschaltet werden, um die Tageslichtstörungen zu vermindern.
  • In 3 ist eine Variante der in 1 gezeigten schematischen Darstellung gezeigt, die das Grundkonzept einer praktischen Ausführungs form einer solchen Einrichtung wiedergibt, wie diese in 4 dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform werden mehrere Laser-Erfassungseinrichtungen 18a, 18b, 18c und 18d vorgesehen, die alle durch die Kombination eines konvergierenden optischen Systems, eines Systems zur Erzeugung von Interferenzstreifen und eines Bildempfängers 9 gebildet sind. Diese verschiedenen Einrichtungen sind jedoch unterschiedlich ausgerichtet, um das Blickfeld der gezeigten Vorrichtung zu vergrößern. Die verschiedenen Laser-Erfassungseinrichtungen können auch in einem einzigen Tragegehäuse 19 angebracht sein, das den optischen Meßkopf der Gesamtanordnung bildet. Gleichermaßen ist es jedoch auch möglich, mehrere voneinander getrennte Laserstrahl-Erfassungseinrichtungen 18e, 18f, 18g und 18h vorzusehen, die völlig voneinander getrennt und auch an unterschiedlichen Stellen angebracht sind, wie dies in 6 dargestellt ist.
  • Über einen Verstärker 12 und einen Analog-Digital-Wandler 13 ist jeder dieser Laserstrahl-Erfassungseinrichtungen (4 und 6) mit einem Mehrkanal-Modul 20 verbunden, das gleichermaßen auch im Inneren des Gehäuses 19 des optischen Kopfes angebracht sein kann (4). Dieses Modul 20 ist über eine Leitung 21 mit dem Auswertungsgerät 11 verbunden, das, wie bereits erwähnt, seinerseits mit einem (in den Fig. nicht dargestellten) Rechner gekoppelt ist, der dazu eingerichtet ist, automatisch die Durchführung einer geeigneten Gegenmaßnahme, etwa eines Ausweichvorganges und/oder eines Gegenangriffs, zum gegebenen Zeitpunkt zu veranlassen. Zusätzlich kann dieses Auswertungsgerät 11 auch noch mit einer Anzeige- oder Kontrollbox 22 verbunden sein, die zwei Bildschirme 14 und 15 sowie die unterschiedlichen Steuer- bzw. Befehlsorgane der Baugruppe aufweist. Die Bildauswertung weist durch mehrere spezielle Eigenschaften der erfindungsgemäßen Einrichtung eine große Leistung auf.
  • So ist die Verschiebung des optischen Weges, die durch die jeweiligen Lagen der Spiegel 4 und 5 aus 1 erreicht wurde, hinlänglich klein, um sicherzustellen, daß die Quelle der Laserstrahlung eine Interferenzerscheinung ergibt, und dennoch ausreichend groß, daß die natürlichen Strahlungsquellen, die zeitlich nicht kohärent sind, keine Interferenzerscheinungen liefern. Außerdem läßt sich das erhaltene Bild wahlweise auch außerhalb der Ebenen nicht-kohärenter Bilder anordnen, die durch die Spiegel 4 und 5 geboten werden. Somit liefern die genannten nicht-kohärenten Bilder niedrige Raumfrequenzen, denn der Empfänger liegt nicht in einer Bildebene. Im Gegensatz hierzu liefert die Laserstrahlungsquelle Interferenzstreifen mit erhöhter Raumfrequenz. Eine einfache Hoch-Tiefpaß-Filtrierung ermöglicht somit die Abtrennung der Interferenzstreifen-Erscheinungen von anderen Erscheinungen.
  • Die Eigenschaften des Interferenzstreifen-Phänomens sind theoretisch bekannt, weshalb es möglich ist, das aus dem Interferenz-Phänomen gelieferte Signal von Störsignalen abzutrennen und zwar durch eine Filteranpassung, die es zuläßt, die Interferenzerscheinung durch Vergleich mit einem Modell zu erkennen und demnach die Empfindlichkeit der Einrichtung zu verbessern.
  • Durch Vergleiche der Ergebnisse unterschiedlicher, aufeinanderfolgender Bilderfassungen ist die gezeigte Einrichtung gleichermaßen auch imstande zu bestimmen, ob die Quelle eine Quelle kontinuierlicher oder pulsierender Strahlung ist, wobei sie im letztgenannten Fall auch die Wiederholungsfrequenz der Laserinpulse zu bestimmen vermag.
  • In dem Fall, bei dem die Strahlungsquelle nicht punktförmig ist (vgl. das Beispiel aus 5), kann die Einrichtung die Form der Quelle durch Auflösung des nicht-kohärenten Bildes der Quelle der Interferenzerscheinungen erkennen. Dies ist z. B. dafür nützlich, um zu bestimmen, ob die ermittelte Quelle tatsächlich eine punktförmige Laserquelle ist oder eine Nebenreflexion dieser Quelle an natürlichen Hindernissen.
  • Es ist natürlich von Interesse, ein möglichst großes Feld mit der beschriebenen Laserstrahl-Erfassungseinrichtung abdecken zu können. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die Anzahl der einzelnen Laserstrahl-Erfassungseinrichtungen (bzw. Erfassungseinheiten) vervielfacht wird, wie dies in den 4 und 6 gezeigt ist, oder dadurch, daß man ein einziges Objektiv mit sehr großem Bildfeld nach Art eines Fischaugenobjektivs einsetzt.
  • Die Art und Eigenschaften der optischen Systeme zur Erzeugung von Interferenzstreifen sind stark von den Eigenschaften der zu erfassenden Laserstrahlungsquelle abhängig. Wenn beispielsweise die zu erfassende Quelle eine kontinuierliche Strahlung mit großer zeitlicher Kohärenz und mit einer Wellenläge von 540 nm abgibt, dann wird es vorteilhaft sein, ein Fabry-P'erot-Interferometer und ein Wellenlängenfilter zu verwenden, das jede Strahlungsquelle absperrt, die eine andere Wellenlänge als 540 nm aufweist. Sendet die zu erfassende Quelle jedoch eine pulsierende Strahlung mit geringer zeitlicher Kohärenz und einer Wellenlänge von 690 nm aus, dann wird es von Vorteil sein, ein Michelson-Interferometer mit einer sehr schwachen Verschiebung der Spiegel und einem Wellenlängenfilter zu verwenden, das jede Strahlungsquelle sperrt, die eine andere Wellenlänge als 690 nm aufweist.
  • Wenn es notwendig ist, wechselseitig diese beiden vorgenannten Quellenarten erfassen zu können, muß man folglich imstande sein, die beiden vorstehend beschriebenen optischen Systeme zur Erzeugung von Interferenzstreifen umzuschalten. Eine solche Lösung ist in 7 dargestellt:
    Die in 7 gezeigte Anordnung weist ein verschiebliches Gehäuse 24 auf, das zwei unterschiedliche Einrichtungen 1a und 1b zur Erzeugung von Interferenzstreifen einschließt. Indem man die Lage des Gehäuses 24 verändert, kann man die eine oder die andere dieser Einrichtungen hinter das konvergierende optische Eintrittsystem 8 bringen und in Betrieb nehmen.
  • Eine andere Lösung kann jedoch auch darin bestehen, ein solches, einziges System zur Erzeugung von Interferenzstreifen heranzuziehen, das den besten Kompromiß zwischen den erforderlichen Eigenschaften für die beiden vorgenannten Fälle bietet.
  • In gleicher Weise kann es auch möglich sein, die erfindungsgemäße Vorrichtung als einfaches Gerät zur Beobachtung der Umgebung heranzuziehen. In diesem Fall ist es nötig, den Bildempfänger 9 in eine Bildebene zu bringen und zwar in die Lage 9a, die in 9 dargestellt ist. Es soll jedoch gleichermaßen möglich sein, das optische System zur Erzeugung von Interferenzstreifen wieder zurückzufahren, und zwar so, daß der Kontrast in der Bildebene verbessert wird.
  • In 8 ist eine weitere Möglichkeit für eine solche Vorrichtung gezeigt, bei der das optisch konvergierende System von einem Objektiv 8a mit veränderlicher Brennweite gebildet wird. Der Einsatz einer kurzen Brennweite gestattet es dabei, ein maximales Erfassungsfeld abzudecken. Die Verwendung einer langen Brennweite ermöglicht es hingegen, eine maximale Genauigkeit der Lokalisierung zu erreichen.
  • Es ist wesentlich zu vermerken, daß die beschriebene Einrichtung für alle Arten von Wellenlängen verwendet werden kann und zwar insbesondere auch für Infrarot, wobei die erfaßbaren Wellenlängen beispielsweise von 400 nm bis 12000 nm variieren können.
  • Bei dem eingesetzten Empfänger muß es sich nicht um einen Matrix-Empfänger handeln. Er kann auch von in Reihe angeordneten Detektoren gebildet sein, wobei hier die auftretende Interferenzlinienerscheinung nur längs einer einzigen Achse analyisiert wird und es dabei möglich ist, die Lage der Quelle entlang dieser Achse zu bestimmen.
  • Es kann auch ein Bild-Abtastsystem hinzugefügt werden, sei es vor dem Strahlungsempfänger oder in dessen Innerem, um ein größeres Feld als jenes der Erfassungseinrichtung zu beobachten, und zwar ebenfalls des Matrix-Typs, einer Reihenanordnung von Detektoren oder eines einzigen Detektors.
  • Die beschriebenen Vorrichtungen können dazu eingesetzt werden, einen Laserstrahl zu erfassen und dabei die Lage des Emissionspunktes dieses Strahls sowie dessen Wellenlänge zu bestimmen.

Claims (11)

  1. Einrichtung zum Erfassen oder Empfangen einer Laserstrahlung, mit einem optischen System zur Erzeugung von Interferenzstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit dem optischen System (1) folgende Merkmale vorgesehen sind: – ein konvergierendes optisches System (8), das dazu eingerichtet ist, alle empfangene Strahlung in den Einlaß des Systems zur Erzeugung von Interferenzstreifen zu lenken, – ein feststehender Empfänger (9) für Leuchtbilder, der dazu eingerichtet ist, das erzeugte Bild aus den unterschiedlichen Arten von Strahlen, die sich aus der durch das System (1) zur Erzeugung von Interferenzstreifen bewirkten Behandlung ergeben, zu empfangen und dieses Bild in elektrische Signale umzusetzen, und – ein Gerät (11) zur Auswertung dieser Signale, das an eine Anzeigevorrichtung für die von ihm ausgesandten Informationen und/oder an einen Rechner angeschlossen ist, der dazu eingerichtet ist, automatisch die Durchführung einer geeigneten Gegenmaßnahme zu veranlassen angesichts der Bedrohung, die durch den Empfang eines Laserstrahls verkörpert wird.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertungsgerät (11) für die vom Bildempfänger (9) kommenden Signale ein elektronisches System aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Lage des Emissionspunktes des empfangenen Laserstrahls zu bestimmen.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertungsgerät (11) für die vom Bildempfänger (9) kommenden Signale ein elektronisches System aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Wellenlänge des empfangenen Laserstrahls zu bestimmen.
  4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswertungsgerät (11) für die vom Bildempfänger (9) kommenden Signale ein elektronisches System aufweist, das dazu eingerichtet ist, die Form des Objektes zu bestimmen, von dem der empfangene Laserstrahl ausgesandt wird.
  5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unterschiedlich ausgerichtete Baugruppen vorgesehen sind, deren jede ein konvergierendes optisches System (8), ein optisches System (1) zur Erzeugung von Interferenzstreifen und einen Bildempfänger (9) aufweist, und daß die Bildempfänger (9) dieser unterschiedlichen Baugruppen über einen Mehrkanalmodul (20) mit einem Auswertungsgerät (11) für die Signale verbunden sind.
  6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere optische Systeme (1) unterschiedlicher Natur für die Erzeugung von Interferenztreifen aufweist, und daß ein Umschalter vorgesehen ist, der es gestattet, das eine oder andere dieser Systeme in Betrieb zu nehmen.
  7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das konvergierende optische System (8) dem Typ nach eine veränderliche Brennweite aufweist.
  8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage des Bildempfängers (9) in Bezug auf die Lage der Interferenzerscheinung veränderlich ist.
  9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Wellenlängenfilter vor dem Bildempfänger (9) eingesetzt sind, um die Tageslichtstörung zu vermindern.
  10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtasteinrichtung vor dem Bildempfänger hinzugefügt ist, um das Erfassungsfeld zu vergrößern.
  11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildempfänger (9) dem Typ nach durch eine Leiste von Detektoren gebildet ist oder aus einem einzigen Detektor besteht.
DE19883842241 1987-12-18 1988-12-15 Einrichtung zum Erfassen oder Empfangen einer Laserstrahlung Pending DE3842241A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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FR8717702 1987-12-18
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CN104848946A (zh) * 2015-04-17 2015-08-19 南京邮电大学 一种基于wifi的迈克尔逊干涉仪自动检测装置

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CN104848946A (zh) * 2015-04-17 2015-08-19 南京邮电大学 一种基于wifi的迈克尔逊干涉仪自动检测装置

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