JP6788123B2 - 保護装置を備えたレーザーシステム - Google Patents

Description

本発明は、目を保護するレーザーシステムを形成するための、レーザーシステムのための保護装置に関する。レーザーシステムは、少なくとも１つのビームガイドを備えた少なくとも１つのアクティブレーザーを有している。保護装置は特にレーザー兵器のために設けられている。場合によっては危険に晒される人間の保護もしくは目の安全性は、少なくとも１つの付加的な安全装置によって確立される。このような安全装置は、少なくとも目を閉じさせ、且つ／又はターゲットに対するアクティブレーザービームの受容点から目視方向を逸らさせようとしている。安全装置は警告レーザーとして形成されたさらなるレーザーを有することができる。このさらなるレーザーはアクティブレーザーの使用直前に可視スペクトル領域内で働くように使用される。

レーザーエフェクタは極めて精密な兵器として構成することができる。これらの兵器は、ターゲット対象物上の極めて小さなスポット、いわゆる受容点に作用を集中させることができる。さらに、レーザー出力、ターゲット対象物の材料及び表面性質に応じて、受容点の周りでレーザービームの指向性且つ拡散性の反射をもたらすことができる。またこのようなレーザー照射は事情によっては目に有害なことがある。

国際基準に基づく目への照射のための許容レーザー出力密度（暴露限界ＥＧＷ）は、使用波長が１．０６μｍの場合、５０Ｗ／ｍ²である。

レーザー兵器に関して論じられるいくつかの使用計画（Einsatzszenarien）（ピックアップ、スピードボート、ジェットスキーなどを攻撃する）の場合、受容点のすぐ近くに留まる、且つ／又は受容点からのレーザービーム（アクティブレーザービーム）の反射もしくは散乱の方向を見ている兵士、戦闘員、及び民間人において、目のＥＧＷ値を上回ることを排除することはできない。直接ビーム／レーザービーム中を見ると、もしくは短い距離から受容点を見ると、ＥＧＷを上回り、ひいては損傷を招くおそれがある。

目の保護というテーマには既に特許文献１が取り組んでいる。この特許文献１には、レーザー光路及び観察光路が交互に暗くされる光学レーザーターゲット装置が記載されている。ターゲットビームが可動エレメントによって暗くされていないときには、可動エレメントはレーザービームを暗くする。レーザービームとターゲットビームとは、操作者の網膜像の残留感覚が保たれるような頻度で交互に暗くされる。

特許文献２は、レーザー兵器を目に安全な波長領域で働かせることを提案している。

特許文献３は、レーザー照射を認識する装置及び方法に関する。この文献中で引用された特許文献４の場合、潜望鏡が眼に有害なビームを有する光源に向けられていることが、警告灯を介して潜望鏡の利用者に示される。保護装置は光学機器内でレーザー照射に対して利用可能である。しかしながら、直接入射するレーザービームしか検出することができないので、特許文献５は、入射光をコヒーレント、単色、又は偏光レーザービームの存在に関して、より大きい空間角度から装置を用いて監視し、警告信号を発することを提案している。

このような提案が実地に役立つと思われるとしても、特にレーザー武器としての（もしくは武器レーザーの）機能確実性を保証しつつ目の保護という目下の問題のために利用することは実現不可能である。目に安全に構成されたレーザーは、武器レーザーに課せられた要件を満たしておらず、もしくは、利用可能なレーザー出力、達成可能なビーム品質、照明時間、安定性、効率（光学的対電気的）、利用可能性などに関して、例えばＹｂ：ＹＡＧレーザー（兵器レーザー）と比べて著しい欠点を有している。

欧州特許第０５９１０２３（Ｂ１）号明細書の翻訳文（ＤＥ６９３０６０７８Ｔ２） 欧州特許第１３９１０１４（Ｂ１）号明細書の翻訳文（ＤＥ６０１０８１７４Ｔ２） 独国特許出願公開第１０２０１２２２１１６４（Ａ１）号明細書 独国特許出願公開第１４９７５６９（Ａ）号号明細書 独国特許出願公開第１０２０１２２２１１６４（Ａ１）号明細書

本発明の課題は、アクティブレーザーの高強度の直接ビームを見ることによって生じる目の損傷を排除するか、もしくは少なくとも目の損傷を予防することである。

この課題は請求項１の特徴によって解決される。有利な構成は従属請求項に含まれている。

（発明の効果）
本発明の根底を成す考えは、アクティブレーザーの目に有害な光線から人を保護し、その人に警告することである。このような警告の他に、目を閉じるための閉眼反射が促され、且つ／又はその人の視線が受容点から、ひいては散乱ビーム又は直接ビームから逸らされることにより、目の安全性をもたらそうとしている。ターゲット／対象物に向かって直接又は間接に（例えば散乱ビーム）射出するレーザービームに対する保護装置を形成することが意図されている。

この考えの背景は、散乱ビームのＥＧＷ値を（開いた）目に対応する低い限界値から皮膚（閉じた目）に対応する高い限界値へシフトすることである。閉じられた目の場合、ＥＧＷ値は１０００Ｗ／ｍ²（人間の皮膚に対応）であり、ひいては２０倍だけ大きい。

保護装置としては、アクティブレーザーに加えて、可視スペクトル領域内で働くレーザーが運転させられる。このようなレーザーはアクティブレーザーの使用直前に使用される。このような使用により、その人（たち）が目を閉じ、そしてアクティブレーザービームの受容点から目視方向を逸らすように導こうとしている。

或いは、このようなレーザーによって照射されるべき面を選択することにより、受容点を見ることを中断し、もしくは受容点への視線を外させることができる。緑色スペクトル領域内で働くレーザーが有利である。

しかしながら、赤いレーザービームを送出することによって、予期されるべき危険をこの人（たち）に示すことも可能である。このようなレーザービームは例えばこれらの人たちに信号伝達するためにパルス化することができる。このようにパルス化された赤いレーザービームは、例えば視線を逸らせることだけを優先的に導きたい場合に使用することができる。

このようなレーザーは、アクティブレーザーに加えて使用され、警告のために優先的に役立つので、アクティブレーザーは時間的にずらされて使用される。警告用レーザーはダズリングレーザー（Dazzlinglaser）（ダズラー（Dazzler））、例えばＧＬＯＷ（緑色レーザー光学警告装置（Green Laser Optical Warner））であってよい。アクティブレーザーはファイバーレーザー（約１〜１００ｋＷ／ｃｍ²）であってよい。或いは他のレーザーも当業者には明らかである。

付加レーザーはアクティブレーザーと少なくとも同じ面のターゲットを照射すると有利である。しかしながらヴィネット（Vignette）（軍事的には、小さなシステム（Kleinlage）、使用計画）に応じて、付加レーザーによって照射される対象物／ターゲットの面は、アクティブレーザーによって照射される面よりも著しく大きくてもよく、これにより受容点へ向けられたその人（たち）の視線を外させることができる。アクティブレーザーの作用領域内の少なくとも一人はこのような照射に気づく。直感的に、このような照射は危険なものであると格付けされる。少なくとも一人は付加レーザーのレーザービームが可視性であることに基づいて人間の反射作用、いわゆる瞬目反射に従うことになり、且つ／又は付加レーザー（ダズリングレーザー）の照射方向から、もしくは照射された対象物／ターゲットからの反射から目視方向を逸らすことになる。

所定の時間、通常は約２５０ｍｓ（瞬目反射もしくは視線を逸らすための時間）の経過後に初めて、本来のアクティブレーザーが対象物／ターゲットへ向かって作動させられる。

付加レーザーによってこのような時間的事前警告を発すること、もしくは付加レーザーが有効になった後で時間的に遅延してアクティブレーザーを使用することにより、アクティブレーザーの照射もしくは受容点からの散乱照射によって人が損傷されるのを回避するか、もしくは少なくともこれを最小化することができる。これにより損傷を著しく低減することができる。特に閉眼に成功した場合には、（持続的な）損傷が回避される。それというのも、今や皮膚（閉眼）に対応する著しく高いＥＧＷ値が関与するからである。

このような解決手段により、アクティブレーザーをヴィネットにおいて使用することができ、人（兵士、戦闘員、及び民間人など）に対するリスクを著しく低減することができる。

付加レーザー（ダズリングレーザー）は光軸においてアクティブレーザーに対して軸線平行に使用することも、アクティブレーザーからずらした状態で使用することもできる。付加レーザーはさらに、アクティブレーザーのための照明レーザーとして使用することもできる。

付加レーザーによって、人は予め光学的に警告されているため、深刻化は和らげられている。

もちろん、本発明による保護装置は材料加工などにおけるアクティブレーザーのためにも、すなわち民生領域においても使用することができる。

図面を有する一実施例に基づいて本発明を詳述する。

目標（ターゲット）を概略的に示す図である。 目標を概略的に示す図である。 目標を概略的に示す図である。

図１〜３は、目標（ターゲット）１０を概略的に示している。少なくとも１つのレーザーシステムによって、ここではアクティブレーザー１によって攻撃されるターゲットを示している。アクティブレーザー１には、ビームガイド１．１が対応配置されている。アクティブレーザー１はこの実施例ではターゲット１０と戦うためのレーザー兵器である。

符号１４によって作用領域が示されている。作用領域はターゲット１０の周りでアクティブレーザー１を使用するときに生じる。図から判るように、危険に晒された少なくとも１つの物体１２、ここでは少なくとも一人の人間１２が、アクティブレーザー１の作用領域１４内もしくはこのようなレーザービームの作用領域１４内に位置している。

この人１２においてアクティブレーザー１のレーザー照射によって目の負傷などがもたらされるのを回避するために、保護装置１００が設けられている。このような保護装置１００の任務は、人１２に危険な状況を信号伝達することである。有利な実施態様では、このような信号によって、人１２が目を自動的に（例えば明るさに対する人間の反応によって）閉じさせるようになっている。

保護装置１００としては有利な実施形態では、ビームガイド２．１を備えた付加レーザー２が設けられる。このようなレーザーは優先的に警告レーザーとして動作させられる。

このような付加レーザー２は図１によれば、アクティブレーザー１からずらされて動作することができる。アクティブレーザー１及び付加レーザー２は互いに、そしてターゲット１０に対して所定の間隔をおいて設けられている。

図２によれば、アクティブレーザー１及び付加レーザー２は互いに軸線平行に整列させられている。両レーザーは互いにすぐ近くに位置していると有利である。

図３に示された実施例では、アクティブレーザー１と警告レーザー２とが同一のビームガイド３を使用する。固有のビームガイド１．１もしくは２．１は省かれてよい。それというのも、付加レーザー２とアクティブレーザー１とは同時にではなく相前後して動作させられるからである。ビームガイド３には切換装置が設けられていてよい。

アクティブレーザー１はファイバーレーザー（例えばＹｂ：ＹＡＧレーザー）であってよい。付加レーザー２はダズリングレーザーであってよい。このダズリングレーザーは緑色スペクトル領域内で働くことができる。アクティブレーザー１が１〜１００ｋＷ／ｃｍ²の領域内で働くと有利であるのに対して、ダズリングレーザーの出力は１〜１００ｍＷ／ｃｍ²であると有利である。

機能形式は次の通りである。
先ず、アクティブレーザー１の作用領域１４を、これが既知でない場合には検出しなければならない。作用領域はアクティブレーザー１の構造に応じて種々様々であってよい。

次いで、アクティブレーザー１の少なくともこのような作用領域１４を、人１２に関して監視する。この監視は視覚的に行うか又はセンサ（詳細には図示せず）によって行うことができる。アクティブレーザー１のこのような作用領域１４内部で少なくとも一人１２が視覚的に又はセンサによって検出されると、アクティブレーザー１の起こり得る操作の前に、付加レーザー２をスイッチオンする。このようなスイッチオンは手によって行うことができる。また、例えば制御ユニット（詳細には図示せず）内で処理されたセンサデータに基づいて自動的にスイッチオンすることもできる。

付加レーザー２によって可視光線を送出することにより、少なくとも一人１２に、その人が危険に晒された領域内に位置していることが示唆される。可視光線はこの場合、警告信号として送出される。警告信号は、緑色、赤色、又は他の色の光線であってよい。

このような情報によって、その人１２は危険に晒されていると警告される。これにより、少なくとも一人１２が少なくとも目を閉じるように、且つ／又は受容点１３から、ひいては散乱ビームから、又は続いてスイッチオンされたアクティブレーザー１の直接照射からその人（たち）の視線を逸らすように促すことができる。

次いで、付加レーザー２のスイッチオン後に所定の時間が経過した後、通常は約２５０ｍｓの経過後に初めて、本来のアクティブレーザー１が対象物／ターゲット１０へ向かって作動させられる。このような作動は、制御ユニットによって開始することができると有利である。

付加レーザー２はこれに加えて、又はこの代わりにアクティブレーザー２の照明レーザーとして使用されてもよい。

Claims (11)

1. アクティブレーザー（１）を備えたレーザーシステムであって、
   前記アクティブレーザーが、少なくとも１つのビームガイド（１．１，３）と、前記アクティブレーザー（１）を対象物／ターゲット（１０）の周りで使用するときの作用領域（１４）と、を有するレーザーシステムにおいて、
   少なくとも１つの付加レーザー（２）を備えた保護装置（１００）が設けられており、前記付加レーザーが可視スペクトル領域内で働き、前記アクティブレーザー（１）の前記作用領域（１４）内に少なくとも一人の人間（１２）が前記アクティブレーザー（１）の使用前に検出されたときに、前記付加レーザー（２）がスイッチオンされるようになっていることを特徴とするレーザーシステム。
2. 前記アクティブレーザー（１）と前記付加レーザー（２）とが互いに離れて取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザーシステム。
3. 前記アクティブレーザー（１）と前記付加レーザー（２）とが互いに軸線平行に整列させられていることを特徴とする請求項１に記載のレーザーシステム。
4. 前記アクティブレーザー（１）と前記付加レーザー（２）とが共通のビームガイド（３）にアクセスすることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のレーザーシステム。
5. 前記アクティブレーザー（１）がファイバーレーザーであることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のレーザーシステム。
6. 前記付加レーザー（１）がダズリングレーザーであることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のレーザーシステム。
7. 前記ダズリングレーザーが緑色スペクトル領域内で働くことを特徴とする請求項６に記載のレーザーシステム。
8. 前記安全装置（１００）が照明レーザーとしても機能することができることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のレーザーシステム。
9. アクティブレーザー（１）を備えたレーザーシステムのレーザー照射に対する保護方法であって、
   前記アクティブレーザーが少なくとも１つのビームガイド（１．１，３）と、前記アクティブレーザー（１）を対象物／ターゲット（１０）の周りで使用するときの作用領域（１４）とを有する保護方法において、
   次のステップ、すなわち、
   前記対象物／ターゲット（１０）の周りの前記作用領域（１４）を割り出すステップと、
   少なくとも前記作用領域（１４）を人間（１２）に関して監視するステップと、
   少なくとも一人の人間（１２）を検出した後、付加レーザー（２）によって可視光線を送出するステップと、
   前記アクティブレーザー（１）を前記対象物／ターゲット（１０）に向かって作動させるステップと、有することを特徴とする保護方法。
10. 前記アクティブレーザー（１）の作動が前記付加レーザー（２）のスイッチオンに対して時間をずらされて行われることを特徴とする請求項９に記載の保護方法。
11. 前記付加レーザー（２）が、前記アクティブレーザー（１）と少なくとも同じ面の対象物／ターゲット（１０）を照射し、前記付加レーザー（２）によって照射される対象物／ターゲット（１０）の面が、前記アクティブレーザー（１）によって照射される面よりも大きくてもよいことを特徴とする請求項９又は１０に記載の保護方法。

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