JPH02300622A - レーザ光源のある方向を決定するための方法と構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はパルスレーザ光線４介するレーザ光源により生
じたパルスレーザ光線か空間を通る時にレーザ光線の散
乱区域内に発生するパルス特徴を有する光を検出するこ
とにより、レーザ光源のあるノフ向を決定するための方
法に関する。本発明は、またパルレスレーザ光糸泉を光
するレーザ光糸泉のある）方向を決定するための構成に
も関しており、この構成はレーリ゛光源により生じたパ
ルスレーザ光重、１ｇが空間を通過する時にレーザ光線
の１１！Ｉ乱区域内に発、（１するパルス特徴を有する
光を検出するものである。

レーザ光源のある方向を決定するだめの１；を米からの
力、去では、いくつかの受イハローブをいろいろな方向
に向けて固定さセで使用し７−Ｃいる。ローブ（Ｊそ第
１ぞ第１特定の方向をりえら、ｔ−＋ているため、名ロ
ーブかピックアップした光信冒にもとづいて測定回路が
Ｌ−−−ザ光源のある方向を鏝定する。このタイプの省
゛ｒ米方法（Ｊ、とりわけ所謂し・−リ゛警報システム
に用いらｔＬ−Ｃおり、例え（」、西ドイツ特８′［第
３．３２３．８２８舅から公知である。Ｌ／−ザ警報シ
スデノ＼は、例えばタンクに装（！ｉｆｉさ１＋て、敵
の」グ撃を受ける恐第１のあることを乗員に警イちする
よう１こんっでいる。攻撃を受ける脅威とは１．／−リ
゛ポインタをその攻撃目標に向けているミザイルであっ
てもよい。レーザ光源を什碑に決冗［するためには、）
＋［′学装置や検出器を装備し、た多くの固定式や信ロ
ーソか必要である。固定式受信ローブをそ４ｒλた従来
方法による公知のレーザ警報シスデノ＼は、ｊ７ｒりて
高価でもあり、複雑でもある。

１ノーザ光源からの光は３つの夕１′ブの放射線に分け
ることかできる。ずなわら、１１々乱放耶１４！ｉ！、
面接放射線、および反射１）々射線である。

本発明にとってもっとも関係のあるの（Ｊ１１々−１，
１ｊ々口・１線である。１ノーザ光諒から発ぜらＡまた
１１１１光をイーｊする散乱放射線は、問題の領域内の
し・−ザｌｐらの距離か増す（例えば、その時の気象的
視程以下のＦｆｆｌ離まで０．２ｋｍ）と、そのＪｉＦ
ｒ　中ｉｎｉ　Ｉ：Ｊわ−４が（こげ、νる。この場合
、振ＩＮ＋の測λ１−は［ノーザ光線の中線ど平１−Ｊ
の線に沿って行い、また受信ローブの！／−ザローツに
対する角度（Ｊ一定である。またこの放射線について云
うと、前記角度が一定である場合は、レーザローブの中
線から受信装置までの垂直距離か−（音になると、パワ
ーの振幅は）（テ分になる。

最後（こ、［ｊＩＪ記角度が約０度から６０ｍ４以上ま
での範囲内で二倍になるとパワー振幅は半分るこなる本
発明の目的は、レーザ光源のある方向を決定するための
方法を提供することであり、この方法によ１＋ば、方向
決定の俵頼牲は高く、がっ複雑でない方向決定装置を信
頼・１ｉ１のあるコンポーネントの形で少ない費用で取
り付けることが容易である本発明の「１的（Ｊ、１つ又
はそれ以上の固定式検出器は−ぞの回転平面内に一定の
幅を有する少な（とも一つの回転式受信ローブ火ぞなλ
、そのローニブによ−）で光のパルス特徴の方向と関係
のあるピーク振幅を検とｌ　シ、振幅のＪｔ３大ピーク
を決定するために検出された方向と関係のあるピーク振
幅同士を比較し、振幅の最大ピークか検出されると、対
応する受信ローブの回転角度値をレーザ光源のある方向
が含まれると思われる限定された角度範囲値に属するも
のとして設定することを特徴とする方法と、さらに第一
円筒レンズと、プリズムと、レフレクタと、フィルター
と、第二円筒レンズと、ダイアフラムと、ガラスブロッ
クからなり、かつ各先人力からカウントする少なくとも
一つの光入力をそなえ、その受信ローブに光入力に文」
する回転平面内に限定された幅をもたせた回転式光学シ
ステムと、受信ローブ内に生じるピーク振幅を検出する
固定検出システムと、検出されたピーク振幅と対応する
回転角度値とをベースにしてレーザ光源のある方向を決
定する測定装置とをそなえたことを特徴とするレーザ光
源のある方向を決定するための構成とによって達成され
る。

従って、１つの受信ローブを回転さゼて、その回転中に
検出器に生じたピーク振幅を検討することによりＩノー
ザ光源のある方向を決定することが可能である。ピーク
振幅の方向と対応する限定された角度範囲にはレーザ光
源のある実際の方向が含まれているように思われる。

本発明の１つの実施例では、レーザ光源の回転角度は隣
接する２つの振幅ピークの間の距離の半分に対応する回
転角度により補正された最大ピーク振幅に対応する回転
角度としている。光学システムに２つの光の入力、従っ
て２つの受信ローブを設けることによりレーザ光線のあ
る方向の決定をより早くすることのできる構成とするこ
とができる。

実施例を用いて、添付の図面と関連させながら本発明に
ついて以下詳細に説明する。

第１図では、レーザ光源を参照番号１としている。レー
ザ光源１は、例えば、パルス幅を約１５ｎｓとし、パル
ス間隔を約０．１３としたパルスレーザ放射線を発生す
るＮ　ｄ　Ｙ　Ａ　Ｇレーザであってもよい。レーザ光
源の発信ローブを参照番号２とする。平面内に回転する
受信ローブ３は空間を走査できる。受信ローブ３は、そ
の水平のローブ幅を約１０°とし、垂直幅を６０°と８
０°の間とするのが有利である。発信ローブの電界強度
は散乱光と直接光とによって構成される。検出される散
乱光は感度ローブの回転方向によって変化し、スペック
ルの量は大したものではない。これに対して、直接光は
大気に熱乱流が生じると、多くのスペックルを示す。本
発明においては、方向決定に主に関係のあるのは散乱光
である。受信ローブを空間走査のために回転させて、発
信ローブ２の一部を走査すると、受信ローブは発信ロー
ブに発生するいかなるピーク振幅をも散乱光として検出
することができる。

第２図はピーク振幅Ａの例を示している。このピーク振
幅は水平面内に受信ローブが約１回転する時に受信ロー
ブの回転角度ｐ関数として得ることのできるものである
。レーザ光源のある方向は最大ピーク振幅をベースにし
て設定される。レーザ光源は連続的にレーザを発しない
から、最大ピーク振幅に対応する方向が必ずしもレーザ
光源のある正確な方向ではない。たとえレーザ光源のレ
ーザパルスと受信ローブとの時間的関係が異なっていた
としても、最大ピーク振幅が得られる可能性はある。概
して、最大ピーク振幅はレーザ光源のある方向から隣接
する２つのピーク振幅の間の中間にある。従って、最大
ピーク振幅に対応する回転角度は、レーザ光源のある方
向を確率的にさらに正確に決定できるように、２つのピ
ーク振幅間の距離の半分に相当する角度値により補正さ
れる。

検出されたピーク振幅は増幅器４内で増幅され、アナロ
グ−デジタル変換器内でデジタル信号に変換される。こ
のデジタル信号は測定装置６内で測定されるが、この装
置は受信ローブが一転する間に最大ピーク振幅を決定し
、最大ピーク振幅に対応する回転角度を２つのピーク振
幅間の距離の半分に相当する角度値だけ補正する。

レーザ光源のある方向を決定するための構成は第一実施
例として第３図に示されている。この構成には回転自在
の光学システム７と固定検出器８と、測定部１０とが含
まれている。光学システムはレーザ光源から発ゼられる
入射光を受＋する円筒レンズｌＯからなっており、この
レンズの円筒軸はほぼ図面の平面内にある。円筒Ｉ／ン
ズの主な目的は、例えば１０°の水平面内にローブ幅を
有する回転式光学システムの受信ローブを形成すること
である。円筒レンズ１０はプリズム１１の入力面」二に
配置されている。リフレクタ１２Ｇ！プリズム１１の入
力面に配置されており、第３の表面、すなわちプリズム
の出力面にはフィルタ１３がある。プリズムの人力面に
入射さ２する１ノーザ光線はプリズム１１を通り抜け、
レフレクタ１２に反射して、出力面を介してプリズム１
１から離第１る。

フィルタ１３は検ｄ」シようとする波長範囲を限定する
。その有する発信幅は、好ましくは入射する約１１Ｊ、
　ｍのレーザ光線の波長範囲に対して５０−　ｎｍ以下
である。レーザ光線はフィルタ１３を通過した後Ｃ′ｊ
、第２円筒レンズ１４と、ダイアノラム１５と、ガラス
ブロック１６とを通り抜けで、最後に固定検出器８に到
達する。図面のほぼ＼ト面内に円筒軸を有する円筒レン
ズ１０ど１４は集光の役目をもっている。ダイアフラム
１５は第一円筒Ｌメンズ１０と共にばぼ感度ローブを形
成する。プリズムとガラスブロックとによって垂直方向
の視野がよくなる。この光学システムにおいては検出器
８が受けるエネルギーはその表面全体にわたって平均し
て配分される。検出器８の出力信弓は、増幅器４と、ア
ナログ・デジタル変換器５と、測定装置６とをそなえた
測定部９と直結する。測定装置９は回転式光学システム
が回転する毎に最大ピーク振幅を決定し、最大ピーク振
幅に対応する回転角度値を隣接する２つのピーク振幅間
の距離の半分に相当する角度だけ補正する。

検出器８に検出される光は強度が著しく変化する可能性
がある。このよう？、４強度の変化、すなわち大きい動
範囲に対応できるようにするには、検出器の各部品を減
衰構成として、入射した放射線が１ト減衰部品の飽和値
以上になると、減衰部品が検出器の出力信弓の発信に寄
与するようにしてもよい。これに関しては、具体的には
アメリカ特許第３．１９３．６８７号および第３．９６
２．５７７号を参照され１ま たい。

レーザ光源のある方向を決定するための構成の第２の実
施例は第４図に示さｉｌでいる。このｔＭ成には回転自
在の光学システムと、同定式検出器８ａと８ｂと、測定
部９とが含ま第１ている。回転式光学システム７は２つ
の個別の部分ａ、１〕に分解され、それぞれの部分はレ
ーザ光源から入射１−る光を受むづる円筒レンズ１０ａ
／１０ｂより構成さ、ｆｌている。円筒Ｉ／ンズ１０ａ
／１０ｂの主な役目は、例えば１０”の水平面内にロー
ブ幅を有する回転式光学システムの受信ローブを形成す
ることである。円筒レンズはほぼ図面の平面内に円筒軸
を有するプリズム１］、ａ／ｌｌｂの人力面に配置され
ている１ノフレクタ１２ａ／１２ｂはプリズム１１ａ／
ｌｌｂの第２表面に配置され、第３表面、すなわちプリ
ズムの出力面にはフィルタ１３　ａ／１３ｂがある。２
つの部品ａ、ｂはブロック１７により分離されている。

プリズムの人力面に入射する光線はプリズムｌｌａ／ｌ
ｌｂを通過し、レフレクタ１２ａ／１２ｂに反射して、
出力面を通ってプリズムｌｌａ／１］、ｂを離れる。フ
ィルタ１３　ａ　／　１３　ｂは検討しようとする波長
範囲を限定する。（＝のフィルタの発信幅は約１ｇｍの
入射レーザ光線の波長範囲に対して５０　ｎ　ｍ以下で
ある。レーザ光線はフィルタ１３ａ／１３ｂを通過した
後、第２円筒レンズ１．４　ａ　／　１４　ｂ、ダイア
フラム１．５　ａ、　／　１５　ｂ、およびガラスブロ
ック１６ａ／１６ｂを通過して、最後に固定検出器８ａ
　／　８　ｂにあたる。円筒レンズ１０ａ／１０ｂ。

１４Ｅｉ／１４ｂは集光の役目をし、その円筒軸はほぼ
図面の平面内にある。ダイアノラム１５ａ／１５１）は
第１円筒レンズ１０　ａ　／　１０　ｂと共にほぼ感度
ローブを形成する。プリズムとガラスブロックとによっ
て垂直方向の視野がよくなる。この光学システムにおい
ては、検出器８　ａ　／　８　ｂが受Ｇプるエネルギー
がその表面全体に平均して分配される。検出器８　ａ　
／　８　ｂの出力信号は、増幅器４と、アナログ・デジ
タル変換器５ど、測定装置６とが設けられている測定部
９に送られる。測定装置６は回転式光学システムによっ
て回転毎に走査される最大ピーク振幅を決定し、最大ピ
ーク振幅に対応する回転角度値を隣接する２つのピーク
振幅間の距離の半分に相当する角度値だけ補正する第５
図はレーザ光源のある方向を決定するための構成の第３
実施例を示している。この構成には回転自在の光学シス
テムと、固定式検出器８と、測定部９とが含まれている
。この光学システムは２つの光入力をそなえている。こ
れらの光入力からは第１円筒レンズ１０ａ／１０ｂと、
プリズム１１　ａ　／　１．１　ｂと、レフレクタ１２
ａ／１２ｂとからなる各光入力に対するそれぞれの部品
と、フィルタ１３と、第２円筒レンズ１４と、ダイアフ
ラム１５と、ガラスブロック１６とからなる共通部品と
とを介して固定検出器の方へ送られる。第４図の実施例
とは異なり、この実施例では入って来るひかりは一つの
検出器内で検出される。ということは、この構成には構
成部品が少なくてもよいことを意味する。第５図では、
はっきり分かるように各入力面はそれぞれに対して１８
０度回転させである。一部共通の構成部品を有する回転
式光学システムに共通の検出器を使用する場合は、１８
０度の相対的回転をさせるのは通常適切ではない。なぜ
なら、どの光入力に入光が投射されたかを決定すること
が可能でないからである。この相対的回転を１８０度と
異なる値、例えば１３５度に変えることにより、この問
題を回避することができる。

方向決定装置のそばにある反射可能物体がこの装置に干
渉しないように、方向決定装置のまわりに反射可能物体
からの反射を阻止するマスキングをそなえたケーシング
（図示省略）を配置することは可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザ光源のある方向を決定するための方法を
示した図、第２図は一回転を走査する間に生じる可能性
のあるピーク振幅の例を示した図、第３図はレーザ光源
のある方向を決定するための本発明による構成の第１実
施例の側面図、第４図はレーザ光源のある方向を決定す
るための本発明による構成の第２実施例の側面図、第５
図はレーザ光源のある方向を決定するための本発明によ
る構成の第３実施例の側面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パルスレーザ光線を発するレーザ光源により生じた
   パルスレーザ光線が空間を通過する時にレーザ光線の散
   乱区域内に発生するパルス特徴を有する光を検出するこ
   とによりレーザ光源のある方向を決定するための方法に
   おいて、１つまたはそれ以上の検出器に少なくとも１つ
   の回転式受信ローブを設け、各検出器のローブはその回
   転平面内に一定の限定されたローブ幅を有し、このロー
   ブによって前記方向に関係のあるピーク振幅を検出し、
   検出された方向に関係のあるピーク振幅をそれぞれ比較
   して、最大ピーク振幅を決定し最大振幅を検出した時に
   対応する受信ローブの回転角度値をレーザ光源があると
   思われる限定された角度範囲に属するものと設定するこ
   とを特徴とする前記方法。 ２、レーザ光源に対する回転角度を検出された隣接する
   ピーク振幅同士の間の距離の半分に相当する回転角度に
   より補正された最大ピーク振幅に対する回転角度として
   設定することを特徴とする請求項１記載の方法。 ３、レーザ光源により生じたパルスレーザ光線が空間を
   通過する時にレーザ光線の散乱区域においてパルス特徴
   を有する光を検出するパルスレーザ光線を発するレーザ
   光源のある方向を決定するための構成において、少なく
   とも１つの光入力を有する回転自在の光学システムが各
   光入力から数えて第１円筒レンズと、プリズムと、レフ
   レクタと、フィルタと、第２円筒レンズと、ダイアフラ
   ムと、ガラスブロックとからなり、この光学システムの
   受信ローブは光入力のシステムの回転平面内に一定の限
   定されたローブ幅を有しており、固定検出システムは受
   信ローブ内に生じたピーク振幅を検出し、測定装置は検
   出されたピーク振幅と対応する回転角度値とをベースに
   してレーザ光源のある方向を決定することを特徴とする
   前記構成。 ４、光学システムに２つの光入力が設けられていること
   を特徴とする請求項３記載の構成。 ５、回転式システムに組み込まれている前記フィルタと
   、第２円筒レンズと、ダイフラムと、ガラスブロックと
   は２つの光入力にとって共通の部材であり、検出システ
   ムは単一の固定検出器からなっていることを特徴とする
   請求項４記載の構成６、回転式光学システムの回転平面
   内の光入力を相互に１３５°回転させることを特徴とす
   る請求項４記載の構成。 ７、光学システムは、それぞれ光入力と協動するように
   なっている完全に別体の２つの部品から構成されており
   、検出システムは前記別体の各部品用の固定検出器から
   なることを特徴とする請求項４記載の構成。 ８、回転式光学システムの回転平面内の光入力を相互に
   １８０°回転させることを特徴とする請求項７記載の構
   成。