ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР Российский патент 2007 года по МПК G01C3/00 

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, более конкретно - к импульсным лазерным дальномерам.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является лазерный дальномер [1], содержащий передающий канал, включающий оптически связанные лазер и передающую оптическую систему, состоящую из телескопа и оптического компенсатора, выполненного в виде двух вращающихся клиньев и установленного на выходе телескопа, визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала с устройством наблюдения изображения объектов и с фотоприемным устройством, коллиматор видимого света, установленный параллельно оси излучения лазера, жестко соединенный с ним и оптически связанный с передающей оптической системой посредством двух параллельных друг другу плоских зеркал, одно из которых выполнено в виде спектроделителя, и ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирно-приемного канала с возможностью вывода из хода лучей света каналов.

Основными недостатками известного устройства являются его значительные габаритные размеры, обусловленные последовательным расположением на одной оси достаточно длинных узлов передающей оптической системы, малая оперативность и пониженная точность выверки, связанная с использованием оптического компенсатора, выполненного в виде двух поворотных клиньев, что делает невозможным выполнение независимой выверки по каждой из двух координат и требует многократных переходов от выверки по одной координате к выверке по другой координате, последовательно приближаясь к желаемому результату, а также уязвимость дорогостоящего фотоприемного устройства, которое из-за отсутствия защитной системы может выйти из строя при настройке изделия в процессе его изготовления или при воздействии лазерных средств противодействия противника.

Задачей изобретения является обеспечение компактности лазерного дальномера, повышение оперативности и точности выверки.

Для решения указанной задачи в лазерном дальномере, содержащем передающий канал, включающий оптически связанные лазер и передающую оптическую систему с оптическим компенсатором, визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала с устройством наблюдения изображения объектов и с фотоприемным устройством, коллиматор видимого света, оптически связанный с передающей оптической системой и жестко соединенный с лазером, и ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирно-приемного канала с возможностью вывода из хода лучей света каналов, лазер установлен параллельно передающей оптической системе так, что его излучение направлено в противоположную сторону относительно направления излучения передающего канала, при этом лазер и передающая оптическая система оптически связаны посредством призмы БР-180°, установленной с возможностью котировочных перемещений в ее главном сечении и разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении, на одной из отражающих граней призмы БР-180° нанесено спектроделительное покрытие и к ней приклеена оптическая призма, коллиматор видимого света оптически связан с передающей оптической системой посредством оптической призмы и спектроделительного покрытия призмы БР-180°, а оптический компенсатор выполнен в виде афокальной двухлинзовой системы, линзы которой установлены с возможностью перемещения во взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси передающей оптической системы.

Для защиты фотоприемного устройства от повреждений лазерным излучением может быть использована шторка, установленная перед фотоприемным устройством с возможностью вывода из хода лучей во время измерения дальности.

Установка лазера параллельно передающей оптической системе так, что его излучение направлено в противоположную сторону относительно направления излучения передающего канала, обеспечение оптической связи лазера и передающей оптической системы посредством призмы БР-180°, установленной с возможностью котировочных перемещений в ее главном сечении и разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении, нанесение на одной из отражающих граней призмы БР-180° спектроделительного покрытия и приклейка к ней оптической призмы, оптическое сопряжение коллиматора видимого света с передающей оптической системой посредством оптической призмы и спектроделительного покрытия призмы БР-180° обеспечивают компактность лазерного дальномера. Выполнение оптического компенсатора в виде афокальной двухлинзовой системы, линзы которой установлены с возможностью перемещения во взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси передающей оптической системы, обеспечивает повышение оперативности и точности выверки, так как позволяет осуществить выверку за два приема: сначала по одной координате, затем по второй. Введение шторки, установленной перед фотоприемным устройством с возможностью вывода из хода лучей во время измерения дальности, обеспечивает защиту фотоприемного устройства от воздействия лазерного излучения при изготовлении или ремонте лазерного дальномера или лазерного излучения средств противодействия противника.

На фиг.1 изображена принципиальная схема лазерного дальномера, на фиг.2 - вид поля зрения лазерного дальномера в момент выверки.

Лазерный дальномер содержит последовательно установленные и оптически связанные лазер 1, призму БР-180° 2 со спектроделительным покрытием на обращенной к лазеру отражающей грани, к которой приклеена оптическая призма 3, передающую оптическую систему, содержащую оптический компенсатор 4, выполненный в виде афокальной двухлинзовой системы, включающей линзы 5 и 6, и телескоп 7. Оптический компенсатор 4 с целью уменьшения габаритных размеров установлен на входе в телескоп 7. Его линзы 5 и 6 установлены с возможностью перемещения во взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси передающей оптической системы, например линза 5 может перемещаться в плоскости фиг.1, а линза 6 - в плоскости, перпендикулярной фиг.1. Для удобства и оперативности работы перемещение выполняется электродвигателями (на фиг.1 не показаны), каждый из которых подключен к источнику питания с помощью электронного устройства, включающего кнопку подачи напряжения на электродвигатель. Перечисленные элементы 1-7 образуют передающий канал 8 лазерного дальномера, в котором лазер 1 расположен параллельно передающей оптической системе, а его излучение направлено в сторону, противоположную направлению излучения передающего канала 8. Лазерный дальномер включает также последовательно установленные и оптически сопряженные объектив 9, спектроделительное зеркало 10, устройство 11 для наблюдения изображения объектов вместе с прицельной маркой, включающее сетку 12 с прицельной маркой, расположенной в фокальной плоскости объектива 9, оборачивающую систему 13 и окуляр 14, и фотоприемное устройство 15, перед которым размещена шторка 16. Фотоприемное устройство 15 оптически связано с объективом 9 посредством спектроделительного зеркала 10. Элементы 9-16 образуют визирно-приемный канал 17. Устройство для контроля параллельности оптических осей передающего канала 8 и визирно-приемного канала 17 включает коллиматор видимого света 18, содержащий объектив 19 коллиматора, сетку 20 коллиматора и источник света 21, например светодиод, а также ретровозвращатель 22. Коллиматор видимого света 18 в данной реализации лазерного дальномера установлен перпендикулярно оси излучения лазера, жестко соединен с лазером и оптически связан с передающей оптической системой посредством оптической призмы 3 и спектроделительного покрытия призмы БР-180° 2. На фиг.1 показан также глаз наблюдателя 23 за окуляром 14 лазерного дальномера. Оптическая призма 3 может быть выполнена в виде простой прямоугольной призмы, как показано на фиг.1, а также в виде более сложной отражательной призмы, обеспечивающей удобство компоновки изделия. Призма БР-180° 2 установлена с возможностью котировочных перемещений в ее главном сечении и разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении. Это обеспечивает возможность эффективной центрировки элементов передающего канала 8 лазерного дальномера. Спектроделительное покрытие призмы БР-180° 2 предназначено для пропускания видимого излучения коллиматора видимого света 18 и отражения излучения лазера 1 и может быть нанесено на любой отражающей грани призмы БР-180° 2. Устройство 11 для наблюдения изображения объектов и прицельной марки может быть выполнено также в виде электронной системы, включающей, например, телевизионную или тепловизионную камеру с монитором и системой формирования электронной марки на экране монитора. Шторка 16 установлена перед фотоприемным устройством 15 и перемещается по стрелке, освобождая путь световым лучам, входящим в визирно-приемный канал 17. Шторка 16 открыта только в момент измерения дистанции до цели и представляет собой непрозрачную пластину, которая перемещается, например, с помощью электромагнита по команде электронной системы управления лазерным дальномером в соответствии с циклограммой ее работы. Ретровозвращатель 22 в приведенном примере выполнен в виде призмы БкР-180°, но может иметь и другое исполнение, например, в виде уголкового световозвращателя или системы "кошачий глаз". Ретровозвращатель 22 в рабочем состоянии лазерного дальномера выведен из хода лучей света, выходящих из передающего канала 8 и визирно-приемного канала 17. При необходимости выполнения выверки лазерного дальномера он вводится в ход лучей света и устанавливается в пределах выходного зрачка передающего канала 8 и входного зрачка визирно-приемного канала 17, как это показано на фиг.1. Коллиматор видимого света 18 жестко связан с лазером 1 и при сборке передающего канала устанавливается так, что его ось после прохождения призмы БР-180° оказывается параллельной направлению излучения лазера 1, для чего он может быть установлен в юстировочном устройстве или в него может быть введен оптический компенсатор, например оптические клинья [1].

Работает лазерный дальномер следующим образом.

При измерении дальности до цели с помощью лазерного дальномера его разворотами совмещают цель с прицельной маркой сетки 12 и осуществляют пуск лазерного излучения. Ретровозвращатель 22 при этом выведен из хода лучей. Импульс лазерного излучения выходит из лазера 1, отражается от граней призмы БР-180°, проходит оптический компенсатор 4, затем телескоп 7 и выходит из передающего канала 8. В момент формирования импульса излучения электронная система управления лазерным дальномером подает команду приводу шторки 16 на ее открытие. Отраженный от цели свет лазера 1 входит в визирно-приемный канал и попадает на фотоприемное устройство 15. Шторка 16 при этом открыта. По измеренной временной задержке от момента выхода импульса излучения из передающего канала 8 до его попадания на фотоприемное устройство 15 после отражения от цели электронная система лазерного дальномера определяет дистанцию до цели. После измерения дистанции до цели снимается команда на открытие шторки 16, и она занимает свое исходное положение перед фотоприемным устройством 15, защищая его от воздействия мощного внешнего лазерного излучения. При необходимости осуществления выверки лазерного дальномера ретровозвращатель 22 устанавливается в его рабочее положение, как показано на фиг.1. Одновременно включается источник света 21 коллиматора видимого света 18. Лучи света от марки сетки 20 коллиматора видимого света 18, которая в простейшем случае может иметь вид прозрачной диафрагмы или перекрестия, проходят объектив 19 коллиматора, оптическую призму 3, спектроделительную грань призмы БР-180° 2, призму БР-180°, оптический компенсатор 4, телескоп 7, отражаются от граней ретровозвращателя 22 и попадают в объектив 9 визирно-приемного канала. После прохождения спектроделительного зеркала 10 эти лучи света формируют на сетке 12 изображение 24 марки сетки 20 коллиматора видимого света 18, которое рассматривается глазом 23 наблюдателя с помощью оборачивающей системы 13 и окуляра 14 вместе с прицельной маркой 25 сетки 12. Если направление излучения передающего канала 8 не параллельно визирной оси визирно-приемного канала 17, то изображение 24 марки сетки 20 коллиматора видимого света 18 не будет совпадать с вершиной прицельной марки 25 сетки 12, как это показано на фиг.2 пунктиром. В этом случае перемещением линз 5 и 6 оптического компенсатора 4 совмещают изображение 24 с прицельной маркой 25, при этом сначала совмещают изображение 24 с вертикальным (горизонтальным) штрихом путем перемещения одной из линз при нажатии соответствующей кнопки системы управления лазерным дальномером, затем с центром прицельной марки путем перемещения другой линзы при нажатии второй кнопки управления оптическим компенсатором. При этом выверка выполняется оперативно и с необходимой точностью.

Таким образом, новый лазерный дальномер имеет минимальные габаритные размеры, обеспечивает повышение оперативности и точности выверки, а также защиту фотоприемного устройства от воздействия собственного лазерного излучения при изготовлении либо ремонте лазерного дальномера или лазерного излучения средств противодействия противника.

Источник информации

1. Евразийский патент №001581, G01С 3/08 - прототип.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, к импульсным лазерным дальномерам. Лазерный дальномер содержит последовательно установленные и оптически сопряженные лазер, призму БР-180°, оптический компенсатор, телескоп. Перечисленные элементы образуют передающий канал лазерного дальномера. Лазерный дальномер включает также последовательно установленные и оптически сопряженные объектив, спектроделительное зеркало, устройство для наблюдения изображения объектов и прицельной марки в фокальной плоскости объектива, оборачивающую систему и окуляр, фотоприемное устройство, оптически связанное посредством спектроделительного зеркала с объективом. Перед фотоприемным устройством размещена шторка. Эти элементы образуют визирно-приемный канал. Лазерный дальномер включает дополнительно коллиматор видимого света, сетку коллиматора и источник света, ретровозвращатель. Технический результат - обеспечение компактности лазерного дальномера, повышение оперативности и точности выверки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Лазерный дальномер, содержащий передающий канал, включающий оптически связанные лазер и передающую оптическую систему с оптическим компенсатором, визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала с устройством наблюдения изображения объектов и с фотоприемным устройством, коллиматор видимого света, оптически связанный с передающей оптической системой и жестко соединенный с лазером, и ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирно-приемного канала с возможностью вывода из хода лучей света каналов, отличающийся тем, что лазер установлен параллельно передающей оптической системе так, что его излучение направлено в противоположную сторону относительно направления излучения передающего канала, при этом лазер и передающая оптическая система оптически связаны посредством призмы БР-180°, установленной с возможностью котировочных перемещений в ее главном сечении и разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении, на одной из отражающих граней призмы БР-180°^{нанесено спектроделительное покрытие и к ней приклеена оптическая призма, коллиматор видимого света оптически связан с передающей оптической системой посредством оптической призмы и спектроделительного покрытия призмы БР-180°, а оптический компенсатор выполнен в виде афокальной двухлинзовой системы, линзы которой установлены с возможностью перемещения во взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси передающей оптической системы.}2. Лазерный дальномер по п.1, отличающийся тем, что дополнительно введена шторка, установленная перед фотоприемным устройством с возможностью вывода из хода лучей во время измерения дальности.