DE1291519B

DE1291519B - Einrichtung zur Beobachtung und Zielsuche

Info

Publication number: DE1291519B
Application number: DEG41922A
Authority: DE
Inventors: Chernoch Joseph Paul
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1964-10-30
Filing date: 1964-10-30
Publication date: 1969-03-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beobachtung und Zielsuche mit optischer Abbildung von Zielen, welche sich in einem wählbaren Entfernungsbereich von einen Sender befinden, unter Anwendung eines Lasers als Sender.
Es ist allgemein bekannt, zur Beobachtung und Zielsuche Scheinwerfer, insbesondere IR-Scheinwerfer zu verwenden. Bei der Verwendung von IR-Licht ist zusätzlich ein Bildgerät erforderlich, das die das Bild ergebenden Reflexe empfängt und in ein für das menschliche Auge sichtbares Bild umformt.
Bei einer solchen Einrichtung ergibt sich eine Reihe von Schwierigkeiten. Bei den bisher verwendeten IR-Scheinwerfern muß das IR-Licht einer Lichtquelle entnommen werden, die auch sichtbares Licht ausstrahlt, so daß die Vorschaltung eines Filters erforderlich ist. Es stehen bei noch vertretbarem technischem Aufwand nur relativ geringe Energiemengen an nicht sichtbarem Licht zur Verfügung. Außerdem ist eine scharfe Bündelung dieses Lichtes sehr schwierig. Aus diesen beiden Gründen ist zunächst die Reichweite eines solchen Scheinwerfers beschränkt.
Wegen der unzureichenden Bündelung wird außerdem eine starke Vorfeldhelligkeit verursacht, die sehr störend ist, da sie Reflexe in das Bildgerät fallen läßt.
Diese Nachteile können im großen und ganzen umgangen werden, wenn als Lichtquelle ein Laser verwendet wird, der sich bekanntlich durch einen scharf gebündelten Strahl und hohe Intensität auszeichnet. Aber eine besondere Schwierigkeit bei der Beobachtung und der Zielsuche wird auch hierdurch nicht umgangen: Die Streuung des Lichtes an Wasserpartikeln in der Atmosphäre, insbesondere bei Nebel.
Reichweite und Bildkontrast werden durch die Extinktion erheblich beeinträchtigt. Bei starkem Nebel wird der Kontrast schließlich so gering, daß eine Beobachtung auch auf kürzere Entfernungen nicht mehr möglich ist. Daran ändert auch die Verwendung einer Laserlichtquelle wenig.
Es ist bekannt, Objekte durch Aussenden und Wiederempfangen von Impulsen zu erfassen. Das Objekt wird punktweise mit Sendeimpulsen abgetastet und im Empfänger eine Gesamtabbildung durch zeitliche und räumliche Aneinanderreihung von Bildpunkten erreicht (Radarverfahren, Echolot).
Es ist ferner bekannt, eine Entfernungsmessung mit Hilfe eines Impulslasers durchzuführen. Die Entfernung stellt sich durch die Laufzeit des Lichtimpulses dar. Auch zur Navigation ist die Verwendung eines im P ulsbetrieb arbeitenden Lasers bekanntgeworden.
Für eine Reihe dieser Verfahren, sowohl für Echolot- und Radarverfahren als auch für Entfernungsmessung mittels Lichtblitzen, ist nun bekanntgeworden, den Empfänger kurzzeitig nur dann empfindlich zu machen, wenn die erwarteten Impulse unmittelbar bevorstehen. Diese Maßnahme dient dazu, Fehlmessungen durch Echos aus anderen als den gewünschten Entfernungsbereichen auszuschalten. Eine Verbesserung der Erkennbarkeit der Zielechos selbst wird dadurch jedoch nicht erreicht, da Störechos und Zielechos zeitlich getrennt am Empfänger auftauchen und sich nicht überlagern und nicht gegenseitig beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Beobachtung und Zielsuche mit optischer Abbildung von Zielen zu schaffen, mit deren Hilfe eine Beobachtung auch bei störendem Streulicht im Vorfeld möglich ist. Wei bereits angedeutet, überlagert sich das Störlicht dem Nutzlicht additiv und bedingt eine erhebliche Verschlechterung des Kontrastes. Die Erfindung besteht nun darin, daß der Sender ein Impulslaser ist und daß dem Impulslaser eine an sich bekannte Steuereinrichtung zugeordnet ist, die eine an sich bekannte optische Empfangs- und Wiedergabeeinrichtung nur kurzzeitig zu einem entfernungsbereichsabhängigen Zeitpunkt nach Aussendung eines Sendeimpulses zum Empfang freigibt.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein impulsweise betriebener Laser sich ebenfalls gut zur Beobachtung und Zielsuche mit optischer Abbildung von Zielen eignet und daß die Kombination eines gepulsten Lasers mit einer nur kurzzeitig öffnenden optischen Empfangseinrichtung zu einer Verbesserung des Bildkontrastes und der Reichweite führt. Die Unterdrückung des Streulichtes aus Entfernungsabschnitten außerhalb der Zielobjekte bedingt einen verbesserten Kontrast des Zielbildes, weil im Öffnungszeitpunkt keine additive Üb erl agerung von Nutz- und Störlicht stattfindet.
Durch die Wahl des Öffnungszeitpunktes der optischen Empfangseinrichtung wird es möglich, verschiedene, in der Tiefe gestaffelte Bilder zu erhalten.
Und da mit Hilfe der Steuereinrichtung eine Laufzeitsteuerung vorgenommen werden kann, kann zugleich auch die Entfernung des Zielobjektes gewonnen werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist Vorgesehen, der optischen Wiedergabeeinrichtung eine Kamera nachzuschalten, die das Bild aufnimmt und die ebenfalls mit der Steuereinrichtung gekuppelt ist.
Vorteilhaft läßt sich für das vom Laser ausgestrahlte Licht der Frequenzbereich des IR verwenden.
Wenn das vom Impulslaser ausgestrahlte Licht nur ein schmales Band im Spektrum umfaßt, so ist es hierdurch möglich, den Rauschpegel in der optischen Empfangs- und Wiedergabeeinrichtung herabzusetzen.
In der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele für die Erfindung dargestellt. Beim ersten Beispiel in Fig. 1 dient als optische Empfangs- und Wiedergabeeinrichtung ein Superorthicon 10 mit einem nachgeschalteten Monitor 11. Das von einem Impulslaser 12 ausgestrahlte Licht trifft beispielsweise auf ein Ziel 13 und wird dort reflektiert, so daß die reflektierten Impulse auf das Superorthicon 10 fallen. Eine Beobachtung ist am Monitor 11 direkt mit dem menschlichen Auge möglich, es ist jedoch auch denkbar, eine Kamera 14 nachzuschalten. Die ganze Anlage wird gesteuert von einer Steuereinrichtungl5, die einerseits mit Hilfe eines Kurzzeitverschlusses 16 die Aufnahmezeit des Superorthicons 10 vorgibt, durch die entsprechend der Laufzeit der Lichtimpulse auch die Beobachtungsentfernung festgelegt ist. Andererseits steuert die Steuereinrichtung 15 ebenfalls in Abhängigkeit vom Zeitpunkt der Lichtausstrahlung des Impulslasers 12 über einen weiteren Kurzzeitverschluß 17 die Kamera 14, die dann in Tätigkeit tritt, wenn das SuperorthiconlO aufgesteuert ist und der Monitor 11 ein Bild liefert.
In F i g. 2 ist ein anderes Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem als optische Empfangs- und Wiedergabeeinrichtung eine Bildwandlerröhre 18 verwendet ist. Es kann dann die Beobachtung mit dem menschlichen Auge direkt am Bildwandlerl8 erfolgen. Im übrigen arbeitet die Beobachtungseinrichtung mit denselben Elementen und auf dieselbe Art, wie es zu F i g. 1 beschrieben wurde. Die selbstverständlich erforderliche Stromversorgung ist bei der hier gewählten schematischen Darstellung nicht eingezeichnet.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Beobachtung und Zielsuche mit optischer Abbildung von Zielen, welche sich in einem wählbaren Entfernungsbereich von einem Sender befinden, unter Anwendung eines Lasers als Sender, dadurch gekennzeichn e t, daß der Sender ein Impulslaser (12) ist und daß dem Impulslaser (12) eine an sich bekannte Steuereinrichtung (15) zugeordnet ist, die eine an sich bekannte optische Empfangs- und Wiedergabeeinrichtung nur kurzzeitig zu einem entfernungsbereichsabhängigen Zeitpunkt nach Aussendung eines Sendeimpulses zum Empfang freigibt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Empfangs- und Wiedergabeeinrichtung ein Superorthicon (10) mit einem nachgeschalteten Monitor (11) dient.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als optische Empfangs- und Wiedergabeeinrichtung eine Bildwandlerröhre (18) dient.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optischen Widergabeeinrichtung eine ebenfalls mit der Steuereinrichtung (15) gekuppelte Kamera (14) nachgeschaltet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenlänge des vom Impulslaser (12) ausgestrahlten Lichtes im IR-Bereich liegt.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Impulslaser (12) ausgestrahlte Licht nur ein schmales Band im Spektrum umfaßt.