ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР Российский патент 2009 года по МПК G01C3/08 

Описание патента на изобретение RU2362120C1

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии.

Известен лазерный дальномер, содержащий передающее и приемное устройства [1]. Приемное устройство такого дальномера содержит приемник и объектив приемника, а передающее устройство - лазерный полупроводниковый излучатель (лазерный диод) и объектив излучателя, причем излучающая площадка излучателя расположена в фокальной плоскости объектива излучателя. Недостатком этого лазерного дальномера является низкая энергия выходного лазерного излучения, ограничиваемая энергетическими характеристиками лазерного излучателя (стойкостью излучающего перехода лазерного диода).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является лазерный дальномер, описанный в [2]. Этот лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя, выходные пучки излучения которых поляризованы и совмещены с помощью оптического сумматора. Оптический сумматор выполнен в виде поляризационного светоделительного кубика, а оптические оси лазерных излучателей расположены перпендикулярно его смежным граням и взаимно перпендикулярны между собой.

При таком построении оптического сумматора лазерные излучатели разнесены относительно друг друга, что усложняет конструкцию лазерного дальномера, увеличивает его габариты и затрудняет сопряжение оптических осей лазерных излучателей.

Задачей изобретения является обеспечение минимальных габаритов устройства при использовании двух лазерных излучателей.

Указанная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя, выходные пучки излучения которых поляризованы и совмещены с помощью оптического сумматора, оптический сумматор выполнен в виде двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины, лазерные излучатели расположены со стороны одной из ее граней так, чтобы их оптические оси были параллельны, а плоскости поляризации лазерного излучения взаимно перпендикулярны, причем толщина двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины определяется по формуле:

h=α/tgβ,

где h - толщина пластины;

α - расстояние между оптическими осями лазерных излучателей;

β - угол преломления необыкновенного луча.

В частности, каждый лазерный излучатель может быть выполнен в виде полупроводникового лазерного диода, излучающая площадка которого представляет собой р-n переход, параллельно которому введена цилиндрическая линза. Это обеспечивает дополнительное сокращение габаритов передающего устройства.

Лазерные диоды могут быть выполнены в единой кристаллической структуре или микросборке. В этом случае излучающие площадки целесообразно располагать параллельно. Для обеспечения взаимной перпендикулярности направления поляризации излучаемых пучков перед одной из них введена полуволновая пластина.

Тесное взаимное расположение лазерных излучателей позволяет конструктивно построить передающее устройство практически без увеличения габаритов, что существенно для портативных приборов. Вместе с тем, благодаря использованию двух лазерных излучателей вдвое возрастает энергия зондирующего излучения, что обеспечивает существенное повышение дальности действия лазерного дальномера.

На фиг.1 представлена блок-схема лазерного дальномера. На фиг.2 и 3 показаны варианты взаимного расположения лазерных излучателей и оптических элементов передающего устройства.

Лазерный дальномер (фиг.1) содержит передающее устройство 1, приемное устройство 2 и блок управления и обработки данных 3. Передающее устройство 1 состоит из двух лазерных излучателей 4 и 5, подключенных к оптическому сумматору 6, за которым установлен объектив 7. Приемное устройство 2 включает последовательно установленные объектив 8 и фотоприемное устройство 9. Входы лазерных излучателей 4, 5 и выход фотоприемного устройства 9 связаны с блоком управления и обработки данных 3.

Передающее устройство (фиг.2) содержит два излучателя 4 и 5, излучающие площадки которых (р-n переходы лазерных диодов) расположены взаимно перпендикулярно. Перед ними установлены цилиндрические линзы 10 и 11, параллельно направляющие оси пучков лазерного излучения на двулучепреломляющую плоскопараллельную пластину 12, после которой лазерное излучение поступает на объектив 7 передающего устройства 1. Чтобы произошло совмещение пучков лазерного излучения, толщина АВ=h (фиг.2) двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины 12 должна обеспечивать схождение оптических осей лазерных излучателей в точке А выходной грани пластины 12. Из фиг.2 следует, что для этого должно соблюдаться условие h=α/tgβ, где

h=АВ - толщина пластины;

α=ВС - расстояние между оптическими осями лазерных излучателей;

β - угол преломления необыкновенного луча.

В другом варианте построения передающего устройства (фиг.3) излучающие площадки расположены параллельно. Перед лазерным излучателем 4 установлена полуволновая пластина 13.

Устройство работает следующим образом.

При поступлении управляющего сигнала от блока управления и обработки данных 3 лазерные излучатели 4 и 5 одновременно излучают лазерные импульсы, причем, благодаря взаимно перпендикулярной ориентации излучающих площадок (фиг.2) направления поляризации пучков выходного излучения также перпендикулярны. Пучок излучения от лазерного излучателя 4 распространяется в двулучепреломляющей плоскопараллельной пластине 12 в направлении обыкновенного луча. Пучок излучения от лазерного излучателя 5 с ортогональным направлением поляризации распространяется в двулучепреломляющей плоскопараллельной пластине в 12 направлении необыкновенного луча. При параллельном расположении излучающих площадок поворот плоскости поляризации одного из лазерных пучков на 90° осуществляется с помощью полуволновой пластины 13 (фиг.3). На выходе двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины 12 пучки лазерного излучения совмещаются и через объектив 7 передающего устройства 1 направляются на цель. Отраженное целью излучение через объектив 8 приемного устройства 2 фокусируется на чувствительной площадке фотоприемного устройства 9, на выходе которого формируется электрический импульс, поступающий на блок управления и обработки данных 3, где по задержке между переданным и принятым импульсами определяется дальность до цели.

Благодаря использованию двух лазерных излучателей вдвое возрастает энергия зондирующего излучения, что обеспечивает существенное повышение дальности действия лазерного дальномера.

Тесное взаимное расположение лазерных излучателей позволяет конструктивно построить передающее устройство компактно, практически без увеличения габаритов.

Указанные преимущества обеспечивают высокую максимальную дальность действия дальномера при минимальных габаритах устройства, что существенно для портативных приборов.

Источники информации

1. Патент США №5221956 от 22 июня 1993 г., кл. США 356/28.

2. Патент США №6714285 от 30 марта 2004 г., кл. США 356/4.01 - прототип.

Похожие патенты RU2362120C1

название год авторы номер документа
Лазерный дальномер с двулучепреломляющим сумматором излучения 2016
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
RU2619040C1
Лазерный дальномер с оптическим сумматором излучения 2016
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
  • Михайлов Сергей Сергеевич
  • Моисеев Дмитрий Иванович
  • Судакова Надежда Сергеевна
  • Турикова Галина Владимировна
RU2620768C1
Лазерный измеритель дальности с оптическим сумматором 2016
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
RU2629684C2
Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков 2016
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
  • Моисеев Дмитрий Иванович
RU2621476C1
Лазерный дальномер с сумматором зондирующих пучков излучения 2016
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
RU2620767C1
Лазерный дальномер 2016
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
  • Михайлов Сергей Сергеевич
  • Моисеев Дмитрий Иванович
  • Судакова Надежда Сергеевна
  • Турикова Галина Владимировна
RU2620765C1
Лазерный дальномер с комбинированным лазерным излучателем 2016
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
  • Моисеев Дмитрий Иванович
RU2618787C1
ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР 2010
  • Вильнер Валерий Григорьевич
  • Волобуев Владимир Георгиевич
  • Казаков Александр Аполлонович
  • Подставкин Сергей Александрович
  • Рябокуль Артем Сергеевич
RU2439492C1
УНИВЕРСАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЛАЗЕРНОГО ДАЛЬНОМЕРА 2017
  • Нужин Андрей Владимирович
  • Ильинский Александр Владимирович
  • Полякова Инесса Петровна
  • Горемыкин Юрий Алексеевич
  • Евсикова Любовь Георгиевна
  • Баздров Игорь Иванович
  • Смирнов Сергей Александрович
  • Чижов Сергей Александрович
  • Кувалдин Эдуард Васильевич
RU2678259C2
ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДАЛЬНОМЕРА 2014
  • Медведев Александр Владимирович
  • Гринкевич Александр Васильевич
RU2579817C1

Реферат патента 2009 года ЛАЗЕРНЫЙ ДАЛЬНОМЕР

Лазерный дальномер содержит приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя, выходные пучки излучения которых поляризованы и совмещены с помощью оптического сумматора. Оптический сумматор выполнен в виде двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины. Лазерные излучатели расположены со стороны одной из ее граней так, чтобы их оптические оси были параллельны, а плоскости поляризации лазерного излучения взаимно перпендикулярны. Толщина двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины определяется по формуле: h=α/tgβ, где h - толщина пластины; α - расстояние между оптическими осями лазерных излучателей; β - угол преломления необыкновенного луча. Каждый лазерный излучатель выполнен в виде полупроводникового лазерного диода, излучающая площадка которого представляет собой р-n переход, параллельно которому введена цилиндрическая линза. Технический результат - обеспечение минимальных габаритов устройства при использовании двух лазерных излучателей. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Формула изобретения RU 2 362 120 C1

1. Лазерный дальномер, содержащий приемное устройство и передающее устройство, включающее объектив и два лазерных излучателя, выходные пучки излучения которых поляризованы и совмещены с помощью оптического сумматора, отличающийся тем, что оптический сумматор выполнен в виде двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины, лазерные излучатели расположены со стороны одной из ее граней так, чтобы их оптические оси были параллельны, а плоскости поляризации лазерного излучения взаимно перпендикулярны, причем толщина двулучепреломляющей плоскопараллельной пластины определяется по формуле
h=α/tgβ,
где h - толщина пластины;
α - расстояние между оптическими осями лазерных излучателей;
β - угол преломления необыкновенного луча.

2. Лазерный дальномер по п.1, отличающийся тем, что каждый лазерный излучатель выполнен в виде полупроводникового лазерного диода, излучающая площадка которого представляет собой р-n переход, параллельно которому введена цилиндрическая линза.

3. Лазерный дальномер по п.1, отличающийся тем, что каждый лазерный излучатель выполнен в виде полупроводникового лазерного диода, излучающие площадки этих лазерных диодов размещены параллельно, а перед одной из них введена полуволновая пластина.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2362120C1

US 2003164937 A1, 04.09.2003
US 5221956 A, 22.06.1993
US 5926260 A, 20.07.1999
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ЛАЗЕРНОГО ДАЛЬНОМЕРА 2002
  • Тареев Анатолий Михайлович
  • Поконечный Здислав Иосифович
RU2222792C2

RU 2 362 120 C1

Авторы

Вильнер Валерий Григорьевич

Волобуев Владимир Георгиевич

Михайлов Сергей Сергеевич

Моисеев Дмитрий Иванович

Рябокуль Сергей Борисович

Даты

2009-07-20Публикация

2007-12-12Подача