Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2475702

(19)

RU

(11)

2475702

(13)

C1

(51) МПК G01C3/08 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 18.02.2013 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011140188/28, 04.10.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

04.10.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 04.10.2011

(45) Опубликовано: 20.02.2013

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: US 4737624 А, 12.04.1988. RU 106759 U1, 20.07.2011. RU 2362120 C1, 20.07.2009.

Адрес для переписки:

117342, Москва, ул. Введенского, 3, ФГУП НИИ "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха", НТЦ "Система", В.Г. Вильнеру

(72) Автор(ы):

Вильнер Валерий Григорьевич (RU),

Волобуев Владимир Георгиевич (RU),

Лицарев Николай Александрович (RU),

Казаков Александр Аполлонович (RU),

Почтарев Валерий Львович (RU),

Рябокуль Артем Сергеевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" (RU)

(54) ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Лазерный дальномер содержит передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему. Параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала включает фотоприемное устройство и приемный объектив. На выходе передающего канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R 0 до R 1 , и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего. R 0
Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии.

Известны лазерные дальномеры, содержащие приемный канал, включающий объектив и фотоприемное устройство, и параллельный ему излучающий канал, включающий оптическую систему и лазерный излучатель [1].

Подобные устройства характеризуются наличием аппаратной функции (геометрического фактора) [2], характеризующей неполное перекрытие полей зрения приемного и передающего каналов. На малых дальностях эти поля не перекрываются, в результате чего образуется теневая зона, в пределах которой измерения дальности невозможны.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является техническое решение, направленное на сокращение теневой зоны [3]. Этот лазерный дальномер содержит передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, причем передающий канал включает лазерный излучатель и передающую оптическую систему, приемный канал включает фотоприемное устройство и приемный объектив, а поля зрения передающего и приемного каналов перекрываются на дальности R 1 , соответствующей протяженности теневой зоны, определяемой взаимным расположением передающего и приемного каналов. В этом измерителе дальности расстояние между передающим и приемным каналами сокращено, благодаря чему и обеспечивается укорочение теневой зоны.

Недостатком этого устройства является принципиальная невозможность сокращения теневой зоны до расстояний порядка нескольких сантиметров вследствие наличия элементов конструкции (оправы, бленды, светозащитные шторки и т.п), препятствующих дальнейшему сближению передающего и приемного каналов.

Задачей изобретения является уменьшение минимальной измеряемой дальности за счет сокращения теневой зоны лазерного измерителя дальности.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, на выходе передающего канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R 0 до R 1 , и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где

R 0
R 1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.

В другом варианте поставленная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, на входе приемногого канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R 0 до R 1 , и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где

R 0
R 1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.

На фиг.1 представлена блок-схема лазерного измерителя расстояний. На фиг.2 - его функциональная схема. Фиг.3 поясняет характер аппаратной функции и ее теневой зоны.

Лазерный измеритель дальности (фиг.1) включает три оптических канала. Передающий канал 1 для формирования пучка зондирующего излучения включает лазерный излучатель 2 и передающую оптическую систему 3. Параллельный передающему приемный канал 4 для приема отраженного целью сигнала включает фотоприемное устройство 5 и приемный объектив 6. Третий оптический канал образован полупрозрачным диффузным рассеивателем 7, оптически связанным по выходу с фотоприемным устройством 5 и установленным так, чтобы на свой вход принимать излучение, отраженное от целей на дальностях от R 0 до R 1 .

На фиг.2 показана функциональная схема устройства. На фиг.2а) представлен вариант с полупрозрачным диффузным рассеивателем 7, установленным в передающем канале 1 на выходе передающей оптической системы 3, а на фиг.2б) - в приемном канале 4 на входе приемного объектива 6.

В обоих вариантах полупрозрачный диффузный рассеиватель представляет собой плоскопараллельную пластинку, выполненную из частично рассеивающего материала (например, из молочного или матового стекла).

Устройство работает следующим образом.

При излучении зондирующего импульса лазерным излучателем 2 на выходе передающей оптической системы формируется расходящийся пучок излучения, образующий поле передающего канала (фиг.3). Отраженное целью излучение попадает в поле приемного канала и с помощью приемного объектива 6 фокусируется на чувствительной площадке фотоприемного устройства 5. Дальность до цели R определяют по известной зависимости [1] R=ct/2, где с - скорость света, t - время между моментом излучения зондирующего импульса и моментом срабатывания фотоприемного устройства от излучения, отраженного целью.

В дальней зоне при расстоянии до цели R>R 2 поля излучающего и приемного каналов полностью перекрываются, обеспечивая попадание на фотоприемное устройство достаточной для его срабатывания энергии излучения, отраженного целью.

На малых расстояниях до цели поля излучающего и приемного каналов перекрываются не полностью из-за существования аппаратной функции приемного и передающего каналов A 1 (R), а в теневой зоне аппаратной функции при R
Результирующая аппаратная функция A(R)=A 0 (R)+A 1 (R) предлагаемого устройства обеспечивает возможность измерения дальностей при расстояниях до цели R 0
Таким образом, предлагаемый лазерный дальномер обеспечивает решение поставленной задачи - уменьшение минимальной измеряемой дальности путем сокращения теневой зоны аппаратной функции.

Данный вывод подтвержден положительными результатами изготовления и испытаний макетного образца. После корректировки документации по результатам испытаний лазерный дальномер будет запущен в производство.

Источники информации

1. Ермаков Б.А., Возницкий М.В. Получение и обработка информации в импульсных лазерных дальномерах // Оптический журнал 10 (1993), - с.15-32.

2. С.А.Даничкин. Границы действия геометрического фактора лидара. IV Всесоюзный симпозиум по лазерному зондированию атмосферы. Тезисы докладов. Томск, 1976, с.79-82.

3. Патент США 4737624 - прототип.

Формула изобретения

1. Лазерный дальномер, содержащий передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, отличающийся тем, что на выходе передающего канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R 0 до R 1 , и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где

R 0
R 1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.

2. Лазерный дальномер, содержащий передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, отличающийся тем, что на входе приемного канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R 0 до R 1 , и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где

R 0
R 1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.

РИСУНКИ