ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ФАЗОВОГО ДАЛЬНОМЕРА Российский патент 2002 года по МПК G01C3/08 

Предлагаемое изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано для измерения расстояния до предметов фазовым методом при высокоточных измерениях на местности и в других областях применений.

Известна оптическая система высокоточного фазового дальномера ( журнал "Оптический журнал", 10, 1993 г., стр.72-76, В.В. Яковлев "Высокоточные лазерные дальномеры и лазерные системы для промышленного применения", рис.3 ).

Недостатком этой оптической системы является ограничение ближней границы измеряемого расстояния из-за раcфокусировки на малых дистанциях и отсутствие защитных стекол, ограничивающее эксплуатационные возможности.

Это обусловлено конструктивными особенностями данной оптической системы, применением одной линзы в качестве объектива для приемного канала.

Техническим результатом настоящего изобретения является уменьшение ближней границы измеряемых расстояний и расширение эксплуатационных возможностей фазового дальномера.

Технический результат достигается тем, что оптическая система содержит приемный канал из четырех компонентов и передающий канал из пяти компонентов, второй и четвертый компоненты передающего канала - отражающие элементы (зеркальные или призменные), пятый - положительная линза, при этом первые компоненты каналов выполнены в виде плоскопараллельных пластинок (защитных стекол), второй компонент приемного канала (объектив) выполнен в виде склейки из двух положительных линз разного диаметра, третий и четвертый - светофильтры в виде плоскопараллельных пластинок, а третий компонент передающего канала выполнен в виде отражающего элемента (зеркального или призменного), расположенного перед первой линзой второго компонента приемного канала при калибровке и выводящегося из хода лучей при непосредственном измерении дальности.

Конструктивное исполнение варианта оптической системы фазового дальномера показано на чертеже. Здесь изображено: защитное стекло 1, первая линза 2 и вторая линза 3 объектива, светофильтры 4 и 5, фотоприемное устройство 6 приемного канала, защитное стекло 7, отражающие элементы 8, 9 и 10, положительная линза 11, излучатель 12 и диафрагмы 13 и 14 передающего канала. Параметры варианта исполнения каналов представлены в таблице.

Принцип действия устройства заключается в следующем.

Отраженное от удаленных объектов излучение через защитное стекло 1 фокусируется на фотоприемное устройство 6 периферийной зоной первой линзы 2 объектива, проходя через светофильтры 4 и 5, пропускающие спектр излучения излучателя и отрезающие по спектру короткую и длинную части спектрального интервала чувствительности фотоприемника для уменьшения фактора шума. Излучение от излучателя 12 фокусируется на объект линзой 11, отражаясь от элементов 10, 8 и проходя через защитное стекло 7. Отражающий элемент 9 направляет излучение на фотоприемное устройство 6 через периферийную зону первой линзы 2 объектива при калибровке электронной схемы перед измерением дальности и выводится из хода лучей при непосредственном измерении дальности. Центральная зона объектива, состоящая из двух склеенных линз 2 и 3, имеет меньшее фокусное расстояние (F_k), чем первая (F₁) линза 2 объектива, и при уменьшении дистанции до объекта, когда расфокусировка отраженного излучения периферийной зоной линзы 2 начнет приводить к уменьшению сигнала от фотоприемного устройства 6 эта центральная зона сфокусирует часть отраженного излучения в плоскость фотоприемного устройства 6, увеличивая сигнал для электронной обработки, при этом диаметры первой (D₁) линзы 2 и второй (D₂) линзы 3 объектива и фокусные расстояния F₁ и F_k связаны соотношениями:
D_д < D₂ < 0,8 • d₁;
0,1 • F₁ < F_k < F₁,
где D_д - диаметр диафрагмы 13 между защитными стеклами приемного и передающего каналов, установленной для исключения влияния сигнала от рассеянного света на защитных стеклах при непосредственном измерении дальности.

Диафрагма 14 служит для устранения влияния рассеянного света от линзы 11 и отражающего элемента 10.

Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в уменьшении ближней границы измеряемых расстояний и расширении эксплуатационных возможностей при работе.

Оптическая система фазового дальномера содержит приемный канал из четырех компонентов и передающий канал из пяти компонентов. Первые компоненты каналов выполнены в виде плоскопараллельных пластинок (защитных стекол), второй и четвертый компоненты передающего канала - отражающие элементы (зеркальные или призменные), пятый - положительная линза. Второй компонент приемного канала выполнен в виде склейки из двух положительных линз разного диаметра, а третий и четвертый - светофильтры в виде плоскопараллельных пластинок. Третий компонент передающего канала выполнен в виде отражающего элемента (зеркального или призменного), расположенного перед первой линзой второго компонента приемного канала при калибровке и выводящегося из хода лучей при непосредственном измерении дальности. При этом диаметры первой и второй линз во втором компоненте приемного канала и фокусные расстояния первой линзы и общего второго компонента связаны соотношениями, приведенными в формуле изобретения. Обеспечивается уменьшение ближней границы измеряемых расстояний и расширение эксплуатационных возможностей. 1 ил., 1 табл.

Оптическая система фазового дальномера, содержащая приемный канал из четырех компонентов и передающий канал из пяти компонентов, второй и четвертый компоненты передающего канала - отражающие элементы (зеркальные или призменные), пятый - положительная линза, отличающаяся тем, что первые компоненты каналов выполнены в виде плоскопараллельных пластинок (защитных стекол), второй компонент приемного канала выполнен в виде склейки из двух положительных линз разного диаметра, третий и четвертый - светофильтры в виде плоскопараллельных пластинок, а третий компонент передающего канала выполнен в виде отражающего элемента (зеркального или призменного), расположенного перед первой линзой второго компонента приемного канала при калибровке и выводящегося из хода лучей при непосредственном измерении дальности, при этом диаметры первой (D₁) и второй (D₂) линз во втором компоненте приемного канала и фокусные расстояния первой (F₁) линзы и общего (F_к) второго компонента связаны соотношениями
D_д<D₂<0,8D₁,
0,1F₁<F_r<F₁,
где D_д - диаметр диафрагмы между защитными стеклами приемного и передающего каналов.