DE10215109A1

DE10215109A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Schutz von Laser-Empfängerdioden

Info

Publication number: DE10215109A1
Application number: DE2002115109
Authority: DE
Inventors: Michael Woloschin
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium der Verteidigung
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland; Bundesministerium der Verteidigung
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2003-10-30
Anticipated expiration: 2022-04-06
Also published as: DE10215109B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Schutz von Laser-Empfängerdioden in Waffensystemen. Durch Einschalten eines Schutzfilters wird vermieden, dass zu hochenergetische Strahlung bei der Reflexion an Retroreflektoren in/auf die Laser-Empfängerdiode trifft. Ein zweiter Impuls zur Entfernungsbestimmung wird gesendet, wenn der erste Impuls unterhalb eines vorgegebenen Schwellwertes liegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laserentfernungsmesser für ein Waffensystem.

Laserentfernungsmesser senden einen Laserimpuls aus, welcher von anvisierten Zielen reflektiert wird. Es kann vorkommen, dass beim Anvisieren eines Zieles dieses Ziel hochreflektierend wirkt (Retroreflektoren).

Der reflektierte Laserimpuls gelangt zu der Empfängerdiode, die konstruktiv für Ziele ausgelegt sind, die mit einem diffusen Reflektor vergleichbar sind. Das Auftreffen der Reflektionsstrahlung eines Retroreflektors zerstört die Empfängerdiode.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Laserentfernungsmesser für ein Waffensystem so auszubilden, dass die Empfängerdiode nicht zerstört wird.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 und 4 aufgeführten Merkmale eines Laserentfernungsmessers für ein Waffensystem, mit einer Empfängerdiode zum Empfang einer von einem Ziel reflektierten Laserimpulsstrahlung, bei dem die Empfängerdiode durch einen mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenem Schutzfilter vor erhöhter reflektierter Laserimpulsstrahlung schützbar ist und einem Verfahren zum Betreiben des Laserentfernungsmessers, bei dem die Entfernungsmessung mit der Aussendung eines ersten Laserimpulses, bei eingeschaltetem Schutzfilter, und eines zweiten Laserimpulses bei ausgeschaltetem Schutzfilter dann erfolgt, wenn die Höhe des reflektierten ersten Laserimpulses, die in der Ein- und Ausschaltvorrichtung ausgewertet wird, einen Grenzwert nicht überschreitet, gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass die Empfängerdiode mit einem Schutzfilter versehen ist, der die Empfängerdiode vor erhöhter Laserimpulsstrahlung schützt.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass der Schutzfilter eine Ein- und Ausschaltvorrichtung aufweist und daher mit dem gleichen Laser sowohl der erste Laserimpuls zur Ermittlung der Höhe der reflektierten Laserimpulsstrahlung alsauch der zweite Laserimpuls zur Entfernungsmessung ausgesendet und empfangen werden kann.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben. Die Ausbildung des mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenem Schutzfilter als mechanisch schwenkbarer Schutzfilter ermöglicht es den mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenem Schutzfilter über angetriebene Stellglieder oder manuell ein und auszuschwenken. Ein weitere Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass der ein oder ausgeschwenkte Zustand des mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenen Schutzfilters einfach überwachbar ist.

Alternativ bietet die im Patentanspruch 3 angegebenen Ausgestaltung des mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenen Schutzfilters den Vorteil, auf bewegliche Bauteile komplett verzichten zu können. Der Schutzfilter ist als Kristall, insbesondere als Flüssigkristall ausgebildet, der seine Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung ändert. Diese Eigenschaft der Flüssigkristalle ist definiert und reproduzierbar, sodass eine bestimmte Spannung immer eine entsprechende Veränderung der Lichtdurchlässigkeit bewirkt.

Ein weiterer, mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht insbesondere darin, wenn ein Verfahren zum Betreiben des Laserentfernungsmessers angewendet wird, bei dem die Entfernungsmessung mit der Aussendung eines ersten Laserimpulses, bei eingeschaltetem Schutzfilter, und eines zweiten Laserimpulses bei ausgeschaltetem Schutzfilter dann erfolgt, wenn die Höhe des reflektierten ersten Laserimpulses, die in der Ein- und Ausschaltvorrichtung ausgewertet wird, einen Grenzwert nicht überschreitet. Der eingeschaltete Schutzfilter bewirkt beim ersten Laserimpuls eine Dämpfung der reflektierten Laserstrahlung. Die einfallende Laserstrahlung nach dem eingeschalteten Schutzfilter, die auf die Empfängerdiode trifft muss unterhalb des Grenzwertes liegen. Der Grenzwert berechnet sich aus der maximalen Energieaufnahmefähigkeit der Empfängerdiode abzüglich der Dämpfung des eingeschalteten Schutzfilters. D. h. fällt eine Strahlung ein, die trotz eingeschaltetem Schutzfilter oberhalb des Grenzwertes liegt, der die Dämpfung des eingeschalteten Schutzfilters berücksichtigt, würde diese Strahlung bei ausgeschaltetem Schutzfilter die Empfängerdiode zerstören. Dann folgt kein zweiter Laserimpuls, da die Auswertung des zweiten Laserimpulses nur mit ausgeschaltetem Schutzfilter möglich ist, dies aber im o. g. Fall die Empfängerdiode zerstört.

Liegt die Strahlungsintensität unterhalb des Schwellwertes kann ein zweiter Laserimpuls bei ausgeschaltetem Schutzfilter erfolgen.

Der Schwellwert ist abhängig von Empfängerdiode und Dämpfung des Schutzfilters.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
Es zeigt Fig. 1 einen schematischen Ausschnitt aus dem Strahlengang eines Laserentfernungsmesser eines Kampfpanzers mit einem durch eine Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenen Schutzfilter in eingeschalteter Stellung.
Es zeigt Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt aus dem Strahlengang eines Laserentfernungsmesser eines Kampfpanzers mit einem durch eine Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenen Schutzfilter in ausgeschalteter Stellung.
Ein Lasersender (1) sendet einen Laserimpuls mit einer Leistung von etwa 30 m Joule in die angepeilte Richtung. Der Laserimpuls wird vom Ziel (2) reflektiert und gelangt über mehrere, hier nicht näher beschriebene, optische Einrichtungen (3) zur Prismenbaugruppe (4). Nach Verlassen der Prismenbaugruppe trifft der Laserimpuls auf den Schutzfilter (5), der durch eine Vorrichtung (6) beim ersten Laserimpuls eingeschwenkt ist. Nach dem Schutzfilter schließt sich die Empfängeroptik (7) und die Empfängerdiode (8) an, die beide bekannt sind.
Der durch die Vorrichtung (6) eingeschwenkte Schutzfilter (5) reduziert die Energie des Ausgangslaserimpulses nach dem Schutzfilter (5) um 40%, auf 60% des Eingangsimpulses. Die maximale Energie des Laserimpulses bei eingeschwenktem Schutzfilter (5) und der Reflexion eines Retroreflektors (Reflexionsgrad 98%) beträgt
Die atmosphärische Dämpfung ist vernachlässigt.
Ein Laserimpuls, dessen Leistung unterhalb des Wertes 0,8 des ausgesendeten Laserimpulses liegt, gilt als ungefährlich für die Empfängerdiode (8). Die Auswerteelektronik (9) registriert die Höhe des eingefallenen Laserimpulses an der Empfängerdiode (7). Die Auswerteelektronik (8) steuert die Vorrichtung (6) zum ausschwenken des Schutzfilters an, sofern die Höhe des Laserimpulses 0,5.Energie des Ausgangsimpulses (15 m Joule) nicht überschreitet.
Fig. 2 zeigt den gleichen schematischen Ausschnitt aus dem Strahlengang eines Laserentfernungsmesser eines Kampfpanzers mit einem durch eine Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenen Schutzfilter in ausgeschalteter Stellung. Die Auswerteelektronik (9) hat die Vorrichtung (6) zum ausschwenken des Schutzfilters (5) angesteuert. Der Laserimpuls erreicht ungefiltert die Empfängerdiode (8).

Claims

1. Laserentfernungsmesser für ein Waffensystem, mit einer Empfängerdiode zum Empfang einer von einem Ziel reflektierten Laserimpulsstrahlung, bei dem die Empfängerdiode durch einen mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehenem Schutzfilter vor erhöhter reflektierter Laserimpulsstrahlung schützbar ist.

2. Laserentfernungsmesser für ein Waffensystem nach Anspruch 1, bei dem der mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehene Schutzfilter ein mechanisch schwenkbarer optischer Filter ist.

3. Laserentfernungsmesser für ein Waffensystem nach Anspruch 1, bei dem der mit einer Ein- und Ausschaltvorrichtung versehene Schutzfilter ein Flüssigkristall ist, welcher seine Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer Spannung ändert.

4. Verfahren zum Betreiben des Laserentfernungsmessers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem

a) die Entfernungsmessung mit der Aussendung eines ersten Laserimpulsen und eines zweiten Laserimpulses erfolgt,

b) der erste Laserimpuls bei eingeschaltetem Schutzfilter ausgesandt wird,

c) der zweite Laserimpuls bei ausgeschaltetem Schutzfilter dann erfolgt, wenn die Höhe des reflektierten ersten Laserimpulses, die in der Ein- und Ausschaltvorrichtung ausgewertet wird, einen Grenzwert nicht überschreitet.