DE4233259A1 - Optically protected camera with a detector - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf den Schutz von Kameras mit Detektor gegen optronische Abwehrmaßnahmen, die von Laserstrahlen Gebrauch machen, sowie gegen Höchstfrequenzwaffen. Ein Objektiv (L4, L5) überträgt zum Detektor (3) der Kamera ein reelles Bild, dass zwischen der Öffnung der Optikbaugruppe (L1-L5) dieser Kamera und dem Detektor (3) liegt; in der Ebene dieses reellen Bildes ist eine Leiterblende (5) angeordnet, die mit einem das Bild umgebenden Loch versehen ist. Der Schutz kann durch ein Mikrogitter (6) verbessert werden, das in dem Loch angebracht ist und dessen Maschen die Bilder der Aufnehmerelemente umgibt, aus denen der Detektor zusammengesetzt ist; sie kann außerdem mit Hilfe eines Köderelements verbessert werden, das von einem reflektierenden Element (7) gebildet ist, das nahe des Lochs der Blende angeordnet ist. Anwendung bei Kameras mit Detektor, die im Infrarotspektrum, im sichtbaren Spektrum oder im Ultraviolettspektrum arbeiten.The invention relates to the protection of cameras with detector against optronic defenses that make use of laser beams, as well as against high-frequency weapons. A lens (L4, L5) transmits to the detector (3) of the camera a real image that lies between the aperture of the optical assembly (L1-L5) of this camera and the detector (3); in the plane of this real image, a conductor plate (5) is arranged, which is provided with a hole surrounding the image. The protection may be enhanced by a micro-grating (6) which is mounted in the hole and whose mesh surrounds the images of the transducer elements of which the detector is composed; it can also be improved by means of a bait element formed by a reflecting element (7) located near the hole of the shutter. Use with cameras with detector operating in the infrared, visible or ultraviolet spectrum.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf den Schutz von Kameras mit Detektor gegen Störung, gegen Blenden und sogar gegen Zerstörung durch das, was man optronische Abwehrmaßnahmen und Höchstfrequenzwaffen nennt.The The invention relates to the protection of cameras with detector against disorder against blindness and even against destruction by what one optronische defensive measures and high-frequency weapons is called.

Bei optronischen Abwehrmaßnahmen ist es bekannt, eine Kamera mit Hilfe der Reflexion eines kontinuierlichen Laserstrahls mit schwacher Leistung zu erfassen und dann einen Leistungs-Laser, der Impulse liefert, in die Richtung der erfaßten Kamera zu lenken, um deren optischen Detektor ganz oder teilweise zu beleuchten, damit er geblendet oder sogar zerstört wird; die zwei Laser arbeiten zu diesem Zweck bei einer Wellenlänge, für die die Optik der Kamera durchlässig ist.at optronic defenses It is known to use a camera with the help of the reflection of a continuous Laser beam with low power to capture and then a power laser, the pulses provides to steer in the direction of the detected camera to their to partially or completely illuminate the optical detector so that it is blinded or even destroyed becomes; The two lasers work for this purpose at a wavelength for which the Optics of the camera permeable is.

Es ist ferner bekannt, mit einer Antenne Höchstfrequenzimpulse mit einer Spitzenleistung in der Größenordnung von 10 GW und einer Dauer von einigen Nanosekunden in einem Spektrum auszusenden, das von 1 bis 100 GHz reicht. Das von diesen Impulsen erzeugte starke elektromagnetische Feld hat eine zerstörende Wirkung auf zahlreiche Bauteile der Kamera durch Durchschlagen von Übergängen von Dioden, Transistoren und integrierten Schaltungen.It is also known, with an antenna high frequency pulses with a Peak performance in the order of magnitude of 10 GW and a duration of a few nanoseconds in a spectrum send out, which ranges from 1 to 100 GHz. That of these impulses generated strong electromagnetic field has a destructive effect on numerous components of the camera by penetrating transitions of Diodes, transistors and integrated circuits.

Es ist bekannt, die Kamera gegen diese verschiedenen Angriffe durch Abschirmen ihres Gehäuses und Anbringen von Filtern an allen in das Gehäuse hineinführenden Leitern zu schützen.It is known to be the camera against these various attacks Shielding her case and attaching filters to all conductors leading into the housing.

Diese Schutzmaßnahmen sind ungenügend, wenn die Kameras wegen ihres Objektivs eine im optischen Spektrum durchlässige und im Höchstfrequenzspektrum teilweise durchlässige Öffnung aufweisen. Zu diesem Zweck werden in bekannter Weise in die Optik der Kameras Sperrfilter eingebaut, jedoch sind Laser in einem gewissen Spektrum abstimmbar, und es ist nicht möglich, die Sendewellenlänge des Lasers vorherzusehen, gegen den eine Verteidigung notwendig sein wird.These precautions are insufficient if the cameras because of their lens in the optical spectrum permeable and in the maximum frequency spectrum have partially permeable opening. For this purpose, in a known manner in the optics of the cameras Barrier filters built in, however, lasers are in a certain range tunable and it is not possible the transmission wavelength predict the laser against which a defense is necessary will be.

Für den Fall einer Kamera mit einer mechanischen Vorrichtung zum optischen Schwenken wird das Anpeilen der Kamera durch große Änderungen des Reflexionskoeffizienten seiner Optik erleichtert; es ist dabei bekannt, die Schwenkbewegung der Kamera während der Dauer seiner Beleuchtung durch einen kontinuierlichen Laser anzuhalten; dadurch kann sie für den betrachteten Laser unentdeckbar gemacht werden, jedoch wird das Beobachten während der Dauer des Anhaltens der Schwenkbewegung verhindert.In the case a camera with a mechanical device for optical panning The camera is aimed at by large changes in the reflection coefficient facilitates his appearance; It is known, the pivoting movement the camera while the duration of its illumination by a continuous laser to stop; This is what she can do for you becomes undetectable, but becomes watching during prevents the duration of stopping the pivoting movement.

Die Erfindung hat die Aufgabe, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden oder zumindest abzuschwächen, indem ein besonders an die Öffnung der Kamera angepaßter Schutz gewährleistet wird.The Invention has the object to avoid the aforementioned disadvantages or at least mitigate, by giving a special mention to the opening of the Camera adapted Protection guaranteed becomes.

Nach der Erfindung ist eine optisch geschützte Kamera mit einem Detektor und einer vor dem Detektor angeordneten Optikbaugruppe dadurch gekennzeichnet, daß die Optikbaugruppe ein reelles Bild des Detektors an einer gegebenen Stelle vor dem Detektor erzeugt und daß die Kamera eine Leiterblende ent hält, deren Öffnung an der gegebenen Stelle liegt, so daß die Blende das reelle Bild umgibt.To The invention is an optically protected camera with a detector and an optical assembly disposed in front of the detector, characterized that the Optical assembly a real image of the detector at a given Spot created in front of the detector and that the camera has a conductor aperture ent, their opening at the given point, so that the aperture is the real picture surrounds.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispeilshalber erläutert. Es zeigen:The The invention will now be explained by way of example with reference to the drawing. It demonstrate:

1 eine schematische Ansicht einer Kamera nach der Erfindung, 1 a schematic view of a camera according to the invention,

2 eine schematische Ansicht einer Einzelheit der Kamera von 1. 2 a schematic view of a detail of the camera of 1 ,

1 ist eine schematische Längsschnittansicht einer thermischen Kamera nach der Erfindung. Diese Kamera enthält ein abgeschirmtes Gehäuse 1, ein Objektiv, von dem der Einfachheit halber angenommen ist, daß es nur aus fünf Linsen L1 bis L5 besteht, eine mechanische Vorrichtung 2 zum optischen Schwenken, einen Detektor 3, elektronische Schaltungen 4, eine Blende 5, ein Mikrogitter 6 und ein reflektierendes Element 7. Die elektronischen Schaltungen sind zur Vereinfachung der Zeichnung als eine gestrichelte Fläche dargestellt. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a thermal camera according to the invention. This camera contains a shielded housing 1 , a lens, which is assumed to consist of only five lenses L1 to L5 for the sake of simplicity, a mechanical device 2 for optical panning, a detector 3 , electronic circuits 4 , a panel 5 , a micro grid 6 and a reflective element 7 , The electronic circuits are shown to simplify the drawing as a dashed area.

Das abgeschirmte Gehäuse 1 weist eine Öffnung auf, die durch die erste Linse L1 der Linsen des Objektivs L1 bis L5 verschlossen ist.The shielded housing 1 has an opening which is closed by the first lens L1 of the lenses of the objective L1 to L5.

Die Schwenkvorrichtung 2 tastet eine zu beobachtende Szene in Zusammenwirkung mit der von den Linsen L1, L2 des Objektivs gebildeten Eingangsoptik mittels einer Rasterabtastung ab, um ein festes Bild in der Ebene des Detektors 3 zu erzeugen; dies ermöglicht die Abtastung der Szene mit Hilfe infrarotempfindlicher Aufnehmerelemente, aus denen der Detektor 3 gebildet ist und die im beschriebenen Beispiel quadratische Aufnehmerelemente mit einer Seitenlänge von 25 μm sind, die in einem regelmäßigen Mosaik aus 4 × 11 Aufnehmern verteilt sind. Die von dem Detektor gelieferten elektrischen Signale werden dann von den elektronischen Schaltungen 4 verarbeitet.The swivel device 2 samples a scene to be observed in conjunction with the input optics formed by the lenses L1, L2 of the objective by means of a raster scan to form a fixed image in the plane of the detector 3 to create; this makes it possible to scan the scene with the aid of infrared-sensitive pickup elements that make up the detector 3 is formed and in the example described are square pickup elements with a side length of 25 microns, which are distributed in a regular mosaic of 4 × 11 pickups. The electrical signals supplied by the detector are then provided by the electronic circuits 4 processed.

Es sei bemerkt, daß in 1 zwischen der Schwenkoptik 2 und dem Detektor 3 und, genauer gesagt, zwischen den Linsen L3 und L4 ein festes Bild der Detektoren erzeugt wird. Dieses feste Bild befindet sich in der Öffnung einer Blende 5. Daher läßt sich sagen, daß der von den Linsen L4 und L5 gebildete Teil des Objektivs ein reelles Bild des Detektors erzeugt und daß dieses Bild in der Öffnung der Blende 5 liegt. Da die Blende von einer leitenden geschwärzten Platte gebildet ist, läßt sie zum Detektor 3 nur diejenigen Strahlen durch, die auf ihre Öffnung fallen, so daß sie dadurch einen guten Schutz gegen optronische Abwehrmaßnahmen und gegen Höchstfrequenzwaffen bildet. Es sei bemerkt, daß im beschriebenen Beispiel die die Blende bildende Platte eben ist, jedoch könnte sie auch mit einer gekrümmten Oberfläche verwirklicht werden.It should be noted that in 1 between the pivoting optics 2 and the detector 3 and, more specifically, a fixed image of the detectors is generated between the lenses L3 and L4. This solid image is located in the aperture of an aperture 5 , Therefore, it can be said that the lens L4 and L5 formed part of the lens produces a real image of the detector and that this image in the aperture of the aperture 5 lies. Since the shutter is formed by a conductive blackened plate, it leaves to the detector 3 only those rays through which fall on their opening, so that it forms a good protection against optronic defenses and high-frequency weapons. It should be noted that in the example described, the diaphragm forming plate is flat, but it could also be realized with a curved surface.

2 ist eine Teildarstellung der Blende 5, betrachtet von der Linse L3 aus; die Öffnung der Blende 5 ist durch das Mikrogitter 6 verschlossen, dessen Aufgabe es ist, den Schutz der Blende gegen Höchstfrequenzwaffen zu verbessern. Dieses Mikrogitter ist leitend, und jedes seiner Maschen umschließt das Bild eines Aufnehmerelements des Detektors 3. Wie im zuvor beschriebenen Beispiel hat die von den Linsen L4 und L5 gebildete Optikgruppe eine Vergrößerung von 1, so daß die Maschen die Umrißlinie von Quadraten mit einer Seitenlänge von 25 μm bilden. Diese Maschen sind gegenüber der kleinsten Wellenlänge der Höchstfrequenzwaffe sehr klein, da die Höchstfrequenzwaffe allgemein bei Frequenzen arbeitet, die 100 GHz nicht überschreiten, d. h. Wellenlängen von 3 mm und mehr haben. Daraus ergibt sich ein ausgezeichneter Schutz aller Teile der Kamera, die in dem Raum liegen, der durch das Schließen der Membran 5 gebildet wird. Dies gilt nicht für den gesamten Teil der Optik, der von der Linse L1 bis zur Linse L3 reicht und der, da er praktisch nicht gegen das Blenden der Kamera geschützt ist, einem großen elektromagnetischen Feld ausgesetzt werden kann; aus diesem Grund sind alle nicht dargestellten elektrischen und mechanischen Verbindungen, die zwischen diesem Teil der Optik und dem Rest der Kamera liegen, in herkömmlicher Weise geschützt, wobei insbesondere für die mechanischen Verbindungen elektromagnetische Abdichtverbindungen vorgesehen sind. 2 is a partial view of the aperture 5 , viewed from the lens L3; the aperture of the aperture 5 is through the micro grid 6 whose task it is to improve the protection of the aperture against high-frequency weapons. This micro-grid is conductive and each of its meshes surrounds the image of a pick-up element of the detector 3 , As in the example described above, the optical group formed by the lenses L4 and L5 has a magnification of 1, so that the meshes form the outline of squares with a side length of 25 μm. These meshes are very small compared to the smallest wavelength of the high-frequency weapon because the high-frequency weapon generally operates at frequencies that do not exceed 100 GHz, ie have wavelengths of 3 mm and more. This results in an excellent protection of all parts of the camera, which are located in the room, by closing the membrane 5 is formed. This does not apply to the entire part of the optics, which extends from the lens L1 to the lens L3 and which, since it is practically not protected against the dazzling of the camera, can be exposed to a large electromagnetic field; For this reason, all not shown electrical and mechanical connections that lie between this part of the optics and the rest of the camera, protected in a conventional manner, in particular for the mechanical connections are provided electromagnetic Abdichtverbindungen.

Was das reflektierende Element 7 anbelangt, das oben im Zusammenhang mit der Beschreibung von 1 erwähnt wurde und auch in 2 erscheint, ist seine Aufgabe die Verbesserung des Schutzes gegen die Laserwaffe durch Bilden eines Köders oder Scheinziels. Dieses reflektierende Element besteht aus kleinen Spiegeln, die an der Blende 5 nahe der Blendenöffnung auf der zur Linse L3 gewandten Seite befestigt sind. Diese kleinen Spiegel, die bezüglich der Ebene der Blende 5 geringfügig schräg angeordnet sind, reflektieren beim Vorgang der Erfassung der Laserwaffe, der oben beschrieben worden ist, eine größere Menge der Lichtenergie als durch den Detektor 3 reflektiert wird; die Laserwaffe, die die Reflexion durch das reflektierende Element als Reflexion eines Detektors aufnimmt, löst somit das Aussenden von Impulsen durch den Leistungslaser an Zeitpunkten aus, an denen diese Impulse auf das reflektierende Element fallen, so daß auf diese Weise der Detektor geschützt wird.What the reflective element 7 in the context of the description of 1 was mentioned and also in 2 its mission is to improve protection against the laser weapon by forming a bait or sham target. This reflective element consists of small mirrors attached to the bezel 5 are attached near the aperture on the side facing the lens L3. These little mirrors, referring to the plane of the aperture 5 are slightly obliquely arranged, reflect in the process of detection of the laser gun, which has been described above, a larger amount of light energy than by the detector 3 is reflected; The laser weapon, which receives the reflection by the reflecting element as a reflection of a detector, thus triggers the emission of pulses by the power laser at times at which these pulses fall on the reflecting element, so that the detector is protected in this way.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, das bei einer herkömmlichen thermischen Kamera, bei der der Detektor dort angebracht ist, wo in 1 das Gitter liegt, darin besteht, daß der Detektor durch eine Optikbaugruppe wie die Linsen L4 und L5 zurückversetzt wird und eine Blende an der von dem Detektor freigelassenen Ebene angeordnet wird, wobei gegebenenfalls in der Öffnung der Blende ein Gitter und nahe bei dieser Öffnung ein reflektierendes Element angebracht werden.The invention is not limited to the described embodiment, which in a conventional thermal camera, wherein the detector is mounted there, where in 1 the grating lies in that the detector is returned by an optical assembly such as the lenses L4 and L5 and a diaphragm is placed on the plane left by the detector, optionally in the aperture of the aperture a grating and near this aperture a reflective Element be attached.

In 2 enthält das Mikrogitter 6 4 × 11 = 44 Maschen entsprechend 4 × 11 Aufnehmerelementen der Detektormatrix; andere Detektortypen und somit andere Gitter können im Rahmen der Erfindung ebenfalls verwendet werden; der Detektor kann beispielsweise eine Matrix mit einer anderen Anzahl von Aufnehmerelementen sein oder er kann auch nur aus einer einzigen Reihe von Aufnehmerelementen gebildet sein. In diesem Fall, d. h. wenn der Detektor ein linearer Detektor ist, enthält das Mikrogitter nur eine einzige Reihe von Maschen.In 2 contains the micro grid 6 4 × 11 = 44 meshes corresponding to 4 × 11 transducer elements of the detector matrix; other types of detectors and thus other gratings may also be used in the invention; For example, the detector may be a matrix with a different number of transducer elements, or it may be formed only from a single row of transducer elements. In this case, ie when the detector is a linear detector, the micro-grid contains only a single row of meshes.

Das mit Hilfe der Zeichnungsfiguren beschriebene Beispiel betrifft im übrigen eine thermische Kamera mit mechanischer Schwenkbewegung, jedoch kann die Erfindung auch auf Kameras angewendet werden, die mit Detektoren versehen sind, die im nahen Infrarotspektrum oder im sichtbaren Spektrum oder auch im Ultraviolettspektrum arbeiten, sowie auch bei Kameras ohne mechanische Schwenkung, d. h. mit elektronischer Rasterschwenkung eines Detektors aus einer Matrix aus Aufnehmerelementen, deren Abmessungen den Abmessungen der Abtastraster entsprechen. In allen diesen Fällen genügt es, wie im oben beschriebenen Beispiel mit dem Objektiv der Kamera ein reelles Bild des Detektors in einer Ebene zu erzeugen, die vor dem Detektor liegt, in dieser Ebene eine dieses reelle Bild umgebende Blende anzubringen und gegebenenfalls ein Gitter und/oder ein reflektierendes Element anzubringen.The The example described with the aid of the drawing figures relates, moreover, to one thermal camera with mechanical swinging motion, however, can The invention also applies to cameras equipped with detectors which are in the near infrared spectrum or in the visible spectrum or work in the ultraviolet spectrum, as well as with cameras without mechanical tilting, d. H. with electronic grid pivoting a detector of a matrix of transducer elements whose dimensions correspond to the dimensions of the sampling grid. In all these cases it is sufficient how in the example described above with the lens of the camera a real Image of the detector in a plane to create in front of the detector lies, in this plane surrounding this real image aperture and optionally a grid and / or reflective Element to install.

Claims (3)

Optisch geschützte Kamera mit einem Detektor (3) und einer vor dem Detektor angeordneten Optikbaugruppe (L1–L5), dadurch gekennzeichnet, daß die Optikbaugruppe ein reelles Bild des Detektors an einer gegebenen Stelle vor dem Detektor (3) erzeugt und daß die Kamera eine Leiterblende (5) enthält, deren Öffnung an der gegebenen Stelle liegt, so daß die Blende das reelle Bild umgibt.Optically protected camera with a detector ( 3 ) and an optical assembly (L1-L5) disposed in front of the detector, characterized in that the optical assembly provides a real image of the detector at a given location in front of the detector ( 3 ) and that the camera has a printed circuit board ( 5 ) whose opening is at the given location, so that the aperture surrounds the real image. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nahe der gegebenen Stelle ein reflektierendes Element (7) so angeordnet ist, daß ein Teil des von einer durch die Kamera beobachteten Szene kommenden Lichts reflektiert wird.Camera according to claim 1, characterized gekenn draws that near the given location a reflective element ( 7 ) is arranged so that a part of the light coming from a scene observed by the camera is reflected. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie bei einem aus mehreren Aufnehmerelementen gebildeten Detektor ein leitendes Mikrogitter (6) aufweist, das in der Öffnung der Blende angeordnet ist, so daß im reellen Bild des Detektors jedes Bild eines Aufnehmerelements des Detektors von einer Masche des Mikrogitters umgeben ist.Camera according to Claim 1, characterized in that, in the case of a detector formed from a plurality of transducer elements, it comprises a conductive micro-grating ( 6 ), which is arranged in the opening of the diaphragm, so that in the real image of the detector, each image of a pickup element of the detector is surrounded by a mesh of the micro-grating.