ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2006 года по МПК G01C3/08 G01S17/08 

Изобретение относится к лазерным оптико-электронным устройствам, предназначенным для наблюдения удаленного объекта и измерения расстояний до него. Может использоваться туристами, строителями, охотниками, полицейскими, военными, при проведении геодезических работ, при визуальном поиске целей на местности, измерении дальности и угловых координат целей и т.п.

Известен лазерный дальномер, содержащий установленные в корпусе визирный канал, включающий объектив, окуляр и расположенный между ними оборачивающий изображение призменный блок, приемный канал, включающий объектив, два зеркала и фотоприемник инфракрасного спектра излучения, излучающий канал, включающий объектив и лазер инфракрасного спектра излучения, информационный канал, включающий индикаторный дисплей и фокусирующий блок в составе плоского зеркала, светоделителя, частично пропускающего частично отражающего лучи всего спектра видимого излучения, электронный блок, органы оперативного управления которого выведены наружу указанного корпуса, причем оптические оси объективов визирного, приемного и излучающего каналов расположены параллельно, а индикаторный дисплей информационного канала оптически сопряжен с плоскостью предметов окуляра визирного канала.

Призменный блок составлен из прямоугольной отражающей призмы с углом между гранями 30° и отражательной призмы с крышей с углом 30° между выходной гранью и вершиной крыши.

Работа известного лазерного дальномера осуществляется следующим образом. Оператор через визирный канал наблюдает местность. При включенном электропитании лазерного дальномера информационный канал формирует в центре плоскости предметов окуляра визирного канала изображение прицельной марки от индикаторного дисплея. При наведении прицельной марки на объект (цель) оператор кратковременно нажимает орган оперативного управления на корпусе, электронный блок подает модулированный электрический сигнал на лазер, объектив излучающего канала формирует пучок модулированного инфракрасного излучения и облучает объект. Отраженное от объекта излучение лазера объективом приемного канала формируется на фотоприемнике, электрический сигнал от которого поступает в электронный блок. В электронном блоке по времени прохождения модулированного излучения от лазера до объекта и обратно до фотоприемника вычисляется расстояние до объекта и подается соответствующий сигнал на индикаторный дисплей. Оператор в поле зрения окуляра наблюдает значение измеренного расстояния до цели [1].

К недостаткам известного лазерного дальномера можно отнести потери света на светоделителе призменного блока в визирном и информационных каналах, что сужает функциональные возможности устройства по дальности измерений в пасмурные дни и по распознаванию прицельной марки и измеренного расстояния в очень солнечные дни, так световой пучок от индикаторного дисплея дважды частично отражается от светоделительной поверхности и формируемое им изображение трудно различается на фоне ярко освещенной местности.

Наиболее близким по технической сущности решением к заявляемому является лазерный дальномер, содержащий установленные в корпусе визирный канал, включающий объектив, окуляр и расположенный между ними оборачивающий изображение призменный блок, со светоделителем, выполненым в виде светоделительного покрытия на отражающей грани призмы призменного блока и дополнительной призмы, склеенной с упомянутой гранью призмы со светоделительным покрытием, приемный канал, включающий объектив, призменный блок и светоделитель указанного визирного канала и фотоприемник инфракрасного излучения, излучающий канал, включающий объектив и лазер инфракрасного спектра излучения, информационный канал, включающий индикаторный дисплей, оптически сопряженный с плоскостью предметов окуляра указанного визирного канала, электронный блок, органы оперативного управления которого выведены наружу указанного корпуса, причем оптические оси объективов визирного и излучающего каналов расположены параллельно, а указанный призменный блок составлен из отражательных прямоугольных призм с углом между гранями 45°.

Работа лазерного дальномера [2, 3] осуществляется таким же образом, как в известном вышеизложенном дальномере [1].

К недостаткам лазерного дальномера [2, 3] можно отнести потери видимого и инфракрасного излучения на светоделителе призменного блока в визирном, приемном и информационном каналах, что снижает функциональные возможности устройства по дальности измерений в пасмурные дни.

В основу изобретения положена задача создания лазерного дальномера, обеспечивающего минимум потерь видимого и инфракрасного излучения, и за счет этого расширение его функциональных возможностей.

Сущность изобретения по первому варианту заключается в том, что в лазерном дальномере, содержащем установленные в корпусе визирный канал, включающий объектив, окуляр и расположенный между ними оборачивающий изображение призменный блок со светоделителем, выполненным в виде светоделительного покрытия на отражающей грани призмы призменного блока и дополнительной призмы, склеенной с упомянутой гранью призмы со светоделительным покрытием, приемный канал, включающий объектив, призменный блок и светоделитель указанного визирного канала и фотоприемник инфракрасного спектра излучения, основной излучающий канал, включающий объектив и лазер инфракрасного спектра излучения, информационный канал, включающий индикаторный дисплей, оптически сопряженный с плоскостью предметов окуляра указанного визирного канала, электронный блок, органы оперативного управления которого выведены наружу указанного корпуса, причем оптические оси объективов визирного и основного излучающего каналов расположены параллельно, в отличие от прототипа указанные дополнительная призма и склеенная с ней призма оборачивающего призменного блока выполнены с обеспечением угла падения осевого пучка излучения на светоделительное покрытие не больше 22,5°, светоделительное покрытие между склеенными гранями упомянутых призм выполнено дихроичным, в плоскость предметов окуляра указанного визирного канала введены сетка с прицельной маркой и светодиод подсветки, подключенный к выходу электронного блока, а индикаторный дисплей указанного информационного канала оптически сопряжен с нижней частью светового диаметра упомянутой сетки с прицельной маркой.

В лазерном дальномере по первому варианту оборачивающий призменный блок визирного канала выполнен в виде двух прямоугольных призм, плоскости главных сечений которых расположены перпендикулярно, причем ребро призмы, расположенной перед сеткой с прицельной маркой, установлено от оптической оси окуляра визирного канала на расстоянии не меньшем четверти светового диаметра указанной сетки.

В лазерном дальномере по первому варианту оборачивающий призменный блок визирного канала выполнен в виде составной призмы Пк-O°, в информационный канал введена ромб- призма, расположенная между призменным блоком и сеткой с прицельной маркой, причем верхнее ребро ромб-призмы установлено от оптической оси окуляра визирного канала на расстоянии, не меньшем четверти светового диаметра указанной сетки.

В лазерном дальномере по первому варианту введены дополнительный излучающий канал, включающий объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптической оси объектива визирного канала, и лазер, длина волны излучения которого равна длине волны излучения лазера основного излучающего канала, дополнительная сетка с прицельной маркой и светодиодом подсветки и дополнительный орган оперативного управления, подключенный к электронному блоку, причем плоскости сеток с нанесенными прицельными марками расположены друг от друга на расстоянии, меньшем глубины резкости окуляра визирного канала, а светодиод подсветки дополнительной сетки подключен к электронному блоку.

Сущность изобретения по второму варианту заключается в том, что в лазерном дальномере, содержащем установленные в корпусе бинокулярный визирный канал, включающий первую и вторую ветвь визирования, каждая из которых состоит из объектива, окуляра и расположенного между ними оборачивающего изображение призменного блока со светоделителем, выполненным в виде светоделительного покрытия на отражающей грани призмы призменного блока и дополнительной призмы, склеенной с упомянутой гранью призмы со светоделительным покрытием, приемный канал, включающий объектив, призменный блок и светоделитель указанной первой ветви визирования и фотоприемник инфракрасного спектра излучения, основной излучающий канал, включающий объектив, призменный блок и светоделитель указанной второй ветви визирования и лазер инфракрасного спектра излучения, информационный канал, включающий индикаторный дисплей, оптически сопряженный с плоскостью предметов окуляра первой ветви визирования, и электронный блок, органы оперативного управления которого выведены наружу указанного корпуса, в отличие от прототипа, указанная дополнительная призма и склеенная с ней призма оборачивающего призменного блока в обеих ветвях визирования выполнены с обеспечением угла падения осевого пучка излучения на светоделительное покрытие не больше 22,5°, светоделительные покрытия между склеенными гранями упомянутых призм выполнены дихроичными, в плоскость предметов окуляра указанной первой ветви визирования введены сетка с прицельной маркой и светодиод подсветки, подключенный к выходу электронного блока, а индикаторный дисплей указанного информационного канала оптически сопряжен с нижней частью светового диаметра упомянутой сетки с прицельной маркой.

В лазерном дальномере по второму варианту введены дополнительный излучающий канал, включающий объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптическим осям объективов первой и второй ветви визирования, и лазер, длина волны инфракрасного излучения которого равна длине волны излучения лазера основного излучающего канала, дополнительная сетка с прицельной маркой и светодиодом подсветки, установленная либо в плоскости предметов окуляра второй ветви визирования, либо рядом с сеткой первой ветви визирования на расстоянии от нее, меньшем глубины резкости окуляра, и дополнительный орган оперативного управления, подключенный к электронному блоку, к которому подключен также светодиод подсветки дополнительной сетки.

В лазерном дальномере по второму варианту введены электронно-оптический преобразователь, установленный между призменным блоком и окуляром второй ветви визирования так, что его фотокатод совмещен с фокальной плоскостью объектива, а экран - с плоскостью предметов окуляра указанной второй ветви визирования, и второй дополнительный орган оперативного управления, подключенный к электронному блоку, к которому подключен также электронно-оптический преобразователь.

В лазерном дальномере по второму варианту введены осветительный излучающий канал, угол поля излучения которого близок углу поля зрения второй ветви визирования, включающий объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптической оси объектива второй ветви визирования, и лазер, длина волны инфракрасного излучения которого не меньше, чем на 20 нанометров меньше длины волны излучения лазера основного излучающего канала, и узкополосный интерференционный светофильтр с максимумом пропускания на длине волны лазера основного излучающего канала, установленный в приемном канале между фотоприемником и светоделителем.

Выполнение в лазерном дальномере по первому варианту дополнительной призмы и склеенной с ней призмы со светоделительным покрытием оборачивающего призменного блока с обеспечением угла падения осевого пучка излучения на светоделительное покрытие не больше 22,5° и выполнение светоделительного покрытия дихроичным обеспечивают спектральное разделение пучка излучения, при котором до 99% инфракрасного излучения проходит через светоделительное покрытие и попадает на фотоприемник, а видимое глазом излучение до 99,5% отражается от светоделительного покрытия и попадает в окуляр. То есть обеспечивается достижение минимальных потерь видимого излучения в визирном канале и инфракрасного излучения в приемном канале. Введение в плоскость предметов окуляра сетки с прицельной маркой и светодиодом подсветки, подключенном к выходу электронного блока, и выполнение оптического сопряжения индикаторного дисплея информационного канала с нижней частью светового диаметра упомянутой сетки с прицельной маркой также сводит к минимуму потери излучения в визирном и информационном каналах. Таким образом за счет исключения по сравнению с прототипом потерь излучения в визирном, приемном и информационном каналах повышаются функциональные возможности дальномера.

Выполнение оборачивающего призменного блока визирного канала в виде двух прямоугольных призм, плоскости главных сечений которых расположены перпендикулярно, и размещение ребра призмы, расположенной перед сеткой с прицельной маркой на расстоянии от оптической оси окуляра не меньшем четверти светового диаметра указанной сетки, позволяют дополнительно к решению основной задачи полностью исключить потери света в информационном канале.

Выполнение оборачивающего призменного блока визирного канала в виде составной призмы Пк-O°, введение в информационный канал ромб-призмы, расположенной между призменным блоком и сеткой с прицельной маркой, и размещение верхнего ребра ромб-призмы на расстоянии от оптической оси окуляра, не меньшем четверти светового диаметра указанной сетки, позволяют дополнительно к решению основной задачи полностью исключить потери света в информационном канале и уменьшить габариты дальномера.

Введение дополнительного излучающего канала, включающего объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптической оси объектива визирного канала, и лазер, длина волны излучения которого равна длине волны излучения лазера основного излучающего канала, дополнительной сетки с прицельной маркой и светодиодом подсветки и дополнительного органа оперативного управления, подключенного к электронному блоку, размещение плоскостей сеток с нанесенными прицельными марками друг от друга на расстоянии, меньшем глубины резкости окуляра визирного канала и подключение светодиода подсветки дополнительной сетки к электронному блоку позволяют дополнительно к решению основной задачи реализовать дополнительную функцию, например выявление оптических систем и измерение расстояния до них за счет формирования излучения в дополнительном излучающем канале в виде перпендикулярной горизонту щели, при этом дополнительный орган оперативного управления обеспечивает переключение функций дальномера.

Выполнение в лазерном дальномере по второму варианту, в отличие от лазерного дальномера по первому варианту, в основном излучающем канале дополнительной призмы и склеенной с ней призмы призменного блока с обеспечением угла падения осевого пучка излучения на светоделительное покрытие не больше 22,5° и выполнение светоделительного покрытия дихроичным обеспечивают дополнительно к решению основной задачи достижение минимальных потерь инфракрасного излучения в основном излучающем канале и видимого излучения во второй ветви визирования.

Размещение в лазерном дальномере по второму варианту, в отличие от лазерного дальномера по первому варианту, дополнительной сетки с прицельной маркой и светодиодом подсветки в плоскости предметов окуляра второй ветви визирования позволяет дополнительно к решению основной задачи упростить юстировку первой и второй ветвей визирования.

Введение в лазерном дальномере по второму варианту, в отличие от лазерного дальномера по первому варианту, электронно-оптического преобразователя, установленного между призменным блоком и окуляром второй ветви визирования так, что его фотокатод совмещен с фокальной плоскостью объектива, а экран - с плоскостью предметов окуляра указанной второй ветви визирования, и второго дополнительного органа оперативного управления позволяет дополнительно к решению основной задачи обнаруживать цель и измерять расстояние до нее в сумерках или в лунную ночь.

Введение в лазерном дальномере по второму варианту, в отличие от лазерного дальномера по первому варианту, осветительного излучающего канала, угол поля излучения которого близок углу поля зрения второй ветви визирования, включающего объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптической оси объектива второй ветви визирования, и лазер, длина волны излучения которого не меньше, чем на 20 нанометров меньше длины волны лазера основного излучающего канала, и узкополосного интерференционного светофильтра с максимумом пропускания на длине волны лазера основного излучающего канала, установленного в приемном канале между фотоприемником и светоделителем, позволяют дополнительно к решению основной задачи обнаруживать цель и измерять расстояния до нее в полной темноте.

Сущность изобретения поясняется чертежами фиг.1-15. На фиг.1-6 изображены функциональные схемы примеров исполнения лазерного дальномера по первому варианту. На фиг.7-11 - схемы примеров исполнения дальномера по второму варианту. На фиг.12 и 13 - примеры исполнения сеток с прицельной маркой. На фиг.14, 15 - изображение в окуляре дальномера.

Лазерный дальномер содержит корпус 1, установленные в нем визирный канал в примерах исполнения на фиг.7-9 - это первая ветвь визирования бинокулярного визирного канала, включающего объектив 2, окуляр 3 и расположенный между ними оборачивающий изображение призменный блок 4. Призменный блок 4 в примерах исполнения на фиг.1, 2, 5, 6 и 7-9 выполнен в виде двух прямоугольных призм 5 и 6, плоскости главных сечений которых расположены перпендикулярно. Для упрощения изготовления призма 6 может быть выполнена из двух прямоугольных призм, склеенных по плоскости, показанной штриховой линией 7. В примерах исполнения на фиг.3, 4 призменный блок 4 выполнен в виде составной призмы Пк-O°, составленной из призмы Шмидта 8 и полупентапризмы с крышей 9 с воздушным промежутком 10 между ними, равным 0,1 мм. Визирный канал (фиг.1-3, 5, 6) и первая ветвь визирования (фиг.7-9) включают так же светоделитель, выполненный в виде дихроичного покрытия 11 (многослойного интерференционного покрытия) на грани призмы 6 или призмы 8 призменного блока 4, и дополнительной призмы 12, склеенной с призмой 6 или дополнительной призмой 13, склеенной с призмой 8 (фиг.3). Призма 12 и склеенная с ней призма 6 выполнены с углом ϕ между гранями от 20 до 22,5°. Призма 13 и призма 8 выполнены с углом ϕ между гранями, равным 22,5°. В плоскости предметов окуляра 3 визирного канала и первой ветви визирования бинокулярного визирного канала установлена сетка 14 с прицельной маркой 15 (фиг.12) или 16 (фиг.13) и светодиодом 17 подсветки. Сетка с прицельной маркой 16 может быть выполнена со шкалами 18 для определения угловых координат (на фиг.13 показана только шкала измерения по горизонтали).

В примерах исполнения на фиг.7, 8 и 10 бинокулярный визирный канал содержит также вторую ветвь визирования, выполненную аналогично первой ветви визирования, включающую объектив 19, окуляр 20 и расположенный между ними оборачивающий изображение призменный блок 21, выполненный в виде двух прямоугольных призм 22 и 23, плоскости главных сечений которых расположены перпендикулярно. Светоделитель второй ветви визирования выполнен в виде дихроичного покрытия 24 на грани призмы 23, склеенной с призмой 25. Призмы 23 и 25 выполнены с углом ϕ между гранями от 20 до 22,5°.

В корпусе 1 установлен также приемный канал, включающий объектив 2, призменный блок 4 и светоделитель 11 визирного канала (фиг.1-3, 5 и 6) или первой ветви визирования (фиг.7-9) и расположенный за светоделителем 11 фотоприемный блок 26 с фотоприемником 27 инфракрасного излучения. Для уменьшения габаритов и паразитных засветок между фотоприемником 27 и светоделителем 11 установлены линза 28 и диафрагма 29.

В корпусе 1 установлен также основной излучающий канал в примерах исполнения на фиг.1, 3, 5, включающий лазер 30 инфракрасного спектра излучения и объектив 31, оптическая ось которого параллельна оптической оси объектива 2, а в примерах исполнения на фиг.7, 8, 10 включающий лазер 30 и светоделитель 24, призменный блок 21 и объектив 19 второй ветви визирования. Для уменьшения габаритов между лазером 30 и светоделителем 24 установлена линза 32.

Основной излучающий канал может быть выполнен формирующим на объекте пятно в виде точки или круга, в этом случае на сетке 14 выполняется прицельная марка 15 (фиг.12), и может быть выполнен формирующим пятно в виде узкой щели, перпендикулярной горизонту, в этом случае на сетке 14 выполняется прицельная марка 16 (фиг.13).

Информационный канал 33 дальномера оптически сопряжен с нижней частью светового диаметра сетки 14 и содержит индикаторный дисплей 34 и линзу 35. В примерах исполнения на фиг.3 и 4 канал 33 включает ромб-призму 36, расположенную между призменным блоком 4 и сеткой 14. Нижнее ребро призмы 6 (фиг.2,6,9) и верхнее ребро ромб-призмы 36 (фиг.4) установлены на расстоянии S от оптической оси окуляра 3, не меньшем четверти светового диаметра Д сетки 14 (S≥0,25Д). Фотоприемник 27 подключен ко входу электронного блока 37, органы 38 оперативного управления которого выведены наружу корпуса 1. К выходам блока 37 подключены светодиод 17 подсветки, лазер 30 и индикаторный дисплей 34.

В примерах исполнения дальномера (фиг.5, 7, 8, 11) в корпусе 1 установлены дополнительный излучающий канал 39, включающий объектив 40, оптическая ось которого параллельна оптической оси объектива 2, и лазер 41, длина волны излучения которого равна длине волны излучения лазера 30, дополнительную сетку 42 с прицельной маркой и светодиодом 43 подсветки и дополнительный орган 44 оперативного управления, подключенный к электронному блоку 37, к выходу которого подключен светодиод 43. На фиг.5, 6, 8 и 9 сетка 42 со светодиодом 43 установлена рядом с сеткой 14 на расстоянии от нее, меньшем глубины резкости окуляра 3, а на фиг.7 сетка 42 со светодиодом 43 установлена в плоскости предметов окуляра 20 второй ветви визирования бинокулярного визирного канала. Причем, если сетка 14 выполнена с прицельной маркой 15, то сетка 42 выполняется с прицельной маркой 16, а дополнительный излучающий канал 39 выполняют формирующим пятно в виде узкой щели. Если сетка 14 выполнена с прицельной маркой 16, то сетка 42 выполняется с прицельной маркой 15, а канал 39 выполняют формирующим пятно в виде точки или круга.

В примере исполнения дальномера (фиг.8-10) в корпусе 1 установлен осветительный излучающий канал 45, угол поля узлучения которого близок углу поля зрения второй ветви визирования, включающий объектив 46, оптическая ось которого параллельна оптической оси объектива 19, и лазер 47, длина волны инфракрасного излучения которого не менее чем на 20 нанометров меньше длины волны излучения лазера 30. В приемном канале между фотоприемником 27 и светоделителем 11 установлен узкополосный интерференционный светофильтр 48 с максимумом пропускания на длине волны лазера 30. Во второй ветви визирования между призменным блоком 21 и окуляром 20 установлен электронно-оптический преобразователь 49, фотокатод которого совмещен с фокальной плоскостью объектива 19, а экран - с плоскостью предметов окуляра 20. Дихроичное светоделительное покрытие 24 в этом случае выполнено таким образом, что отражается от него до 99,5% коротковолнового излучения в диапазоне от 450 нанометров до попадающего на фотоприемник 27 длины волны лазера 47 осветительного излучающего канала 45, а проходит через него до 99% длинноволнового излучения с длиной волны большей длины волны лазера 47. К электронному блоку 37 подключен второй дополнительный орган 50 оперативного управления и электронно-оптический преобразователь 49.

Лазерный дальномер, изображенный на фиг.8, может быть выполнен без осветительного излучающего канала 45. В этом случае дихроичное светоделительное покрытие 24 выполняют таким образом, что от него отражается 99,5% коротковолнового излучения в диапазоне от 450 нанометров до верхней границы видимого спектра и до 10% инфракрасного излучения с длиной волны излучения лазера 30.

На фиг.14 и 15 показаны изображение объекта 51, изображение 52 значения измеренного расстояния, формируемое индикаторным дисплеем 34, изображение 53 светящейся марки 15, изображение 54 светящейся марки 16, изображение 55 светящейся шкалы. Позицией 56 показана линия раздела полей изображения, формируемая ребром призмы 6 или призмы 8.

Работа лазерного дальномера осуществляется следующим образом. В общем случае после включения электропитания дальномера модулированный в электронном блоке 37 электросигнал поступает в основной излучающий канал на лазер 30, объектив 31 формирует пучок модулированного инфракрасного излучения (на фиг.1-4 обозначенного двойной стрелкой) и облучает объект. Оператор через окуляр 3 визирного канала наблюдает изображение объекта, формируемое объективом 2 из пучка видимого излучения (обозначенного одинарной стрелкой), отраженного объектом. Отраженное от объекта инфракрасное излучение проходит объектив 2, в примерах исполнения на фиг.1 и 2, призмы 5 и 6, светоделитель 11 и призму 12, в примерах на фиг.3 и 4 призму 8, светоделитель 11 и призму 13 и линзой 28 формируется на фотоприемнике 27. При совмещении прицельной марки на сетке 14 с целью в блоке 37 измеряется расстояние до цели по времени прохождения инфракрасного излучения от лазера 30 до цели и обратно до фотоприемника 27, и соответствующий сигнал поступает на индикаторный дисплей 34 информационного канала 33. На дисплее 34 включаются цифры, изображение которых линзой 35 формируется в нижней части сетки 14. Видимое излучение информационного канала обозначено одинарной стрелкой с кружком. Оператор в окуляр 3 видит изображение 52 (фиг.14, 15) измеряемого расстояния.

При выполнении основного излучающего канала формирующим на объекте пятно в виде точки или круга и выполнении на сетке 14 прицельной марки 15 после включения электропитания дальномера включается светодиод 17 подсветки прицельной марки 15. В этом случае, совместив светящуюся марку 15 с целью, оператор органом оперативного управления 38 включает процесс измерения расстояния до цели в блоке 37 и видит в окуляр 3 изображения, показанные на фиг.14.

При выполнении основного излучающего канала формирующим на объекте пятно в виде узкой щели и выполнении на сетке 14 прицельной марки 16 (фиг.13), после включения электропитания дальномера, светодиод 17 выключен и марка 16 не светится. Оператор сканирует дальномером местность (объект) и при попадании щелевого пятна инфракрасного излучения на оптическую систему, например оптический прицел, скрытую видеокамеру и т.п., резко возрастает величина потока инфракрасного излучения, попадающего на фотоприемник 27. Автоматически, по сигналу с фотоприемника 27, включается светодиод 17 и процесс измерения расстояния в блоке 37. Оператор в окуляр 3 видит изображение, показанное на фиг.15, где изображение 54 светящейся марки индицирует место нахождения цели, изображение 52 показывает расстояние до нее, а изображение 55 светящейся шкалы - угловые координаты цели. Блок 38 в этом случае используется для оперативного управления режимом работы светодиода 17 (уровень светимости, «мигание» и т.п.).

При включении электропитания дальномера, показанного на фиг.5, дополнительный излучающий канал 39 выключен, включается основной излучающий канал (30, 31), формирующий пятно на объекте в виде точки или круга. Лучи этого канала обозначены двойной стрелкой с кружком, а работа дальномера с таким излучающим каналом описана выше. Для изменения функции дальномера оператор при помощи дополнительного блока 44 оперативного управления включает дополнительный излучающий канал 39, формирующий на объекте пятно излучения в виде узкой щели. При этом выключается лазер 30 и светодиод 17. Лучи канала 39 обозначены двойной стрелкой с поперечиной, а работа дальномера с таким излучающим каналом описана выше. После обнаружения цели включается светодиод 43 подсветки сетки 42 с прицельной маркой 16.

В дальномере, изображенном на фиг.7, после включения электропитания включается лазер 30 основного излучающего канала, выполненного формирующим пятно излучения на объекте в виде узкой щели. Излучение от лазера 30 проходит линзу 32, призму 25 и светоделитель 24, призмы 23 и 22 и объектив 19 второй ветви визирования бинокулярного визирного канала и облучает объект. После нахождения цели вышеописанным образом автоматически включается процесс измерения расстояния в блоке 37 и включается светодиод 43 подсветки сетки 42 с прицельной маркой 16. Для изменения функции дальномера оператор при помощи блока 44 включает дополнительный излучающий канал 39, формирующий на объекте пятно в виде точки или круга. При этом выключается лазер 30, включается лазер 41 и светодиод 17.

При работе с дальномером, изображенным на фиг.8, в отличие от изображенного на фиг.7, оператор при помощи второго дополнительного блока 50 оперативного управления может включить ночной режим работы. При этом включается электронно-оптический преобразователь 49 и лазер 47 осветительного излучающего канала 45, лучи которого, обозначенные двойной стрелкой с квадратом, освещают объект инфракрасным излучением. Отраженное от объекта осветительное инфракрасное излучение проходит объектив 19, призмы 22 и 23. 99,5% излучения отражается от светоделительного покрытия 24 и попадает на фотокатод электронно-оптического преобразователя 49 второй ветви визирования бинокулярного визирного канала. Усиленное по яркости изображение объекта оператор через окуляр 20 видит на экране электронно-оптического преобразователя 49. Пучки лучей от преобразователя 49 обозначены на фиг.8 и 10 одинарной стрелкой с наклонным крестом. В окуляр 3 при этом оператор видит светящиеся изображения 53 или 54 марки 15 или 16 и величину 52 измеренного расстояния до цели (фиг.14, 15). Отраженное от объекта излучение осветительного излучающего канала 45 проходит также через объектив 2, призмы 5 и 6, светоделитель 11 первой ветви визирования и попадает в фотоприемный блок 26 приемного канала. Однако на фотоприемник 27 указанное излучение не попадает, так как его не пропускает узкополосный интерференционный светофильтр 48. То есть излучение канала 45 не создает помех работе фотоприемника 27 приемного канала.

Таким образом, лазерный дальномер по обоим заявленным вариантам позволяет, по сравнению с прототипом, свести к минимуму потери видимого и инфракрасного излучений в визирном, приемном и излучающем каналах и за счет этого повысить функциональные возможности дальномера.

Источники информации

1. Каталог «Leica. The Program» (Швейцария), 09/2000 г., стр.114-115. Описание лазерного дальномера "Leica LRF 800 Range Masten".

2. То же, стр. 112-113. Описание лазерного дальномера «Leica Geovid 7×42 BD».

3. Патент ФРГ №DE 3704848, 1988 г.

Изобретение относится к лазерным оптико-электронным устройствам, предназначенным для наблюдения удаленного объекта и измерения расстояний до него. Дальномер содержит установленные в едином корпусе визирный, приемный и излучающий каналы. Визирный и приемный каналы включают призменный блок со светоделительным дихроичным покрытием на грани призмы и дополнительную призму, склеенную с призмой. Призмы выполнены с углом между гранями от 20 до 22,5°. Приведены варианты исполнения дальномера, призменного блока и визирного канала. Технический результат - создание лазерного дальномера, обеспечивающего минимум потерь видимого и инфракрасного излучения и расширение его функциональных возможностей. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Лазерный дальномер, содержащий установленные в корпусе визирный канал, включающий объектив, окуляр и расположенный между ними оборачивающий изображение призменный блок со светоделителем, выполненным в виде светоделительного покрытия на отражающей грани призмы призменного блока и дополнительной призмы, склеенной с упомянутой гранью призмы со светоделительным покрытием, приемный канал, включающий объектив, призменный блок и светоделитель указанного визирного канала и фотоприемник инфракрасного спектра излучения, основной излучающий канал, включающий объектив и лазер инфракрасного спектра излучения, информационный канал, включающий индикаторный дисплей, оптически сопряженный с плоскостью предметов окуляра указанного визирного канала, электронный блок, органы оперативного управления которого выведены наружу указанного корпуса, причем оптические оси объективов визирного и излучающего каналов расположены параллельно, отличающийся тем, что указанные дополнительная призма и склеенная с ней призма оборачивающего призменного блока выполнены с обеспечением угла падения осевого пучка излучения на светоделительное покрытие не больше 22,5°, светоделительное покрытие между склеенными гранями упомянутых призм выполнено дихроичным, в плоскость предметов окуляра указанного визирного канала введены сетка с прицельной маркой и светодиод подсветки, подключенный к выходу электронного блока, а индикаторный дисплей указанного информационного канала оптически сопряжен с нижней частью светового диаметра упомянутой сетки с прицельной маркой.2. Лазерный дальномер по п.1, отличающийся тем, что оборачивающий призменный блок визирного канала выполнен в виде двух прямоугольных призм, плоскости главных сечений которых расположены перпендикулярно, причем ребро призмы, расположенной перед сеткой с прицельной маркой, установлено от оптической оси окуляра визирного канала на расстоянии, не меньшем четверти светового диаметра указанной сетки.3. Лазерный дальномер по п.1, отличающийся тем, что оборачивающий призменный блок визирного канала выполнен в виде составной призмы Пк-0°, в информационный канал введена ромб-призма, расположенная между призменным блоком и сеткой с прицельной маркой, причем верхнее ребро ромб-призмы установлено от оптической оси окуляра визирного канала на расстоянии, не меньшем четверти светового диаметра указанной сетки.4. Лазерный дальномер по одному из пп.1-3, отличающийся тем, что в него введены дополнительный излучающий канал, включающий объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптической оси объектива визирного канала, и лазер, длина волны излучения которого равна длине волны излучения лазера основного излучающего канала, дополнительная сетка с прицельной маркой и светодиодом подсветки и дополнительный орган оперативного управления, подключенный к электронному блоку, причем плоскости сеток с нанесенными прицельными марками расположены друг от друга на расстоянии, меньшем глубины резкости окуляра визирного канала, а светодиод подсветки дополнительной сетки подключен к электронному блоку.5. Лазерный дальномер, содержащий установленные в корпусе бинокулярный визирный канал, включающий первую и вторую ветви визирования, каждая из которых состоит из объектива, окуляра и расположенного между ними оборачивающего изображение призменного блока со светоделителем, выполненным в виде светоделительного покрытия на отражающей грани призмы призменного блока и дополнительной призмы, склеенной с упомянутой гранью призмы со светоделительным покрытием, приемный канал, включающий объектив, призменный блок и светоделитель указанной первой ветви визирования и фотоприемник инфракрасного спектра излучения, основной излучающий канал, включающий объектив, призменный блок и светоделитель указанной второй ветви визирования и лазер инфракрасного спектра излучения, информационный канал, включающий индикаторный дисплей, оптически сопряженный с плоскостью предметов окуляра первой ветви визирования, и электронный блок, органы оперативного управления которого выведены наружу указанного корпуса, отличающийся тем, что указанная дополнительная призма и склеенная с ней призма оборачивающего призменного блока в обеих ветвях визирования выполнены с обеспечением угла падения осевого пучка излучения на светоделительное покрытие не больше 22,5°, светоделительные покрытия между склеенными гранями упомянутых призм выполнены дихроичными, в плоскости предметов окуляра указанной первой ветви визирования введены сетка с прицельной маркой и светодиод подсветки, подключенный к выходу электронного блока, а индикаторный дисплей указанного информационного канала оптически сопряжен с нижней частью светового диаметра упомянутой сетки с прицельной маркой.6. Лазерный дальномер по п.5, отличающийся тем, что в него введены дополнительный излучающий канал, включающий объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптическим осям объективов первой и второй ветвей визирования, и лазер, длина волны инфракрасного излучения которого равна длине волны излучения лазера основного излучающего канала, дополнительная сетка с прицельной маркой и светодиодом подсветки, установленная либо в плоскости предметов окуляра второй ветви визирования, либо рядом с сеткой первой ветви визирования на расстоянии от нее, меньшем глубины резкости окуляра, и дополнительный орган оперативного управления, подключенный к электронному блоку, к которому подключен также светодиод подсветки дополнительной сетки.7. Лазерный дальномер по п.5 или 6, отличающийся тем, что в него введены электронно-оптический преобразователь, установленный между призменным блоком и окуляром второй ветви визирования так, что его фотокатод совмещен с фокальной плоскостью объектива, а экран - с плоскостью предметов окуляра, и второй дополнительный орган оперативного управления, подключенный к электронному блоку, к которому подключен также электронно-оптический преобразователь.8. Лазерный дальномер по п.7, отличающийся тем, что в него введены осветительный излучающий канал, угол поля излучения которого близок углу поля зрения второй ветви визирования, включающий объектив, оптическая ось которого расположена параллельно оптической оси объектива второй ветви визирования, и лазер, длина волны инфракрасного излучения которого не менее чем на 20 нм меньше длины волны излучения лазера основного излучающего канала, и узкополосный интерференционный светофильтр с максимумом пропускания на длине волны лазера основного излучающего канала, установленный в приемном канале между фотоприемником и светоделителем.