Система лазерной засветки Российский патент 2023 года по МПК G02B26/08 H04N13/00 

Изобретение относится к системам машинного зрения и предназначено для получения и анализа изображений на различных дальностях.

Известен способ ночного и/или дневного наблюдения удаленного объекта, являющийся ближайшим аналогом, в котором формируют серию импульсов лазерного излучения, причем первый импульс лазерного излучения направляют на удаленный объект, принимают отраженное от удаленного объекта излучение с помощью лавинного фотодиода и определяют время Т распространения излучения от передающего канала до удаленного объекта, после чего формируют последующие импульсы лазерного излучения, направляют их на удаленный объект и с помощью приемного объектива и оптически сопряженной с ним ФПЗС-матрицы, имеющей длительность кадра Т_к, принимают отраженное от наблюдаемого удаленного объекта излучение и получают его изображение (US 5013917, опубл. 7 мая 1991 г.).

К недостаткам данного устройства следует отнести низкую эффективность обнаружения и невозможность распознавания наблюдаемых оптических и оптико-электронных объектов и приборов. Это обусловлено малой информативностью процесса обнаружения наблюдаемых объектов в данном устройстве, в котором обнаружение осуществляется в единственном узком спектральном диапазоне длин волн по одному признаку - величине интенсивности отраженного импульсного лазерного излучения.

Наиболее близким по технической сущности является способ ночного и/или дневного наблюдения, включающий формирование серии из m импульсов лазерного излучения. Первый импульс длительностью ≤100 не направляют на объект и по отраженному излучению определяют время Т распространения излучения до объекта. Формируют (m-1) импульсов и с помощью приемного объектива и ФПЗС-матрицы получают изображение объекта. При этом смещают начало каждого из (m-1) лазерных импульсов от начала кадра ФПЗС-матрицы на время Т_упр.ли, а начало каждого периода накопления ФПЗС-матрицы смещают от начала кадра на время Т_упр.н. Устройство содержит в передающем канале импульсный лазер, блок питания и управления лазером и оптическую систему, в первом приемном канале - первый приемный объектив, ФПЗС-матрицу и монитор, во втором - второй приемный объектив и фотодиод, а также блок управления для управления длительностью импульсов, смещением начала импульсов и начала периода накопления ФПЗС-матрицы. Обеспечивается повышение качества изображения как в дневное, так и в ночное время, а также повышение помехозащищенности за счет применения синхронной фазовой манипуляции лазерными импульсами подсвета.

(Патент RU №2269804 С1, МПК G02B 23/12, опубл. 10.02.2006).

Недостатком предложенного способа является слабое качество получаемого видеоизображения. Наличие помех при локации в дневное время.

Целью изобретения является повышение качества изображения на малых и больших дальностях, а также обеспечение возможности засветки оптических приборов противника.

Для решения поставленной задачи предлагается использовать четыре лазера, располагающиеся друг от друга на равных углах 90° на окружности в пределах корпуса устройства, которые обеспечивают растр лазерного потока лучей. Каждый из лазеров имеет электромагнитное устройство для поворота двух лазеров в вертикальном направлении двух в горизонтальном направлении. Лазеры установлены в корпусе на подвижных основаниях и под небольшим углом направлены на вращающееся круглое зеркало, закрепленное на жестком основании, соединенным через муфту с злектродвигателем и расположенным в ободе на подшипниках, вращающихся в рамке, установленной на игольчатых подшипниках горизонтально соосно диаметра зеркала. Сверху и снизу к рамке подвижно установлены штоки электромагнитных цилиндров шарнирно закрепленных к корпусу. Установленные под углом к зеркалу лазеры при вращении наклоненного зеркала дают растр лазерного излучения, который через собирающую линзу направляется на объект. При этом учитывается дальность до объекта. При небольшой дальности до 2000 м используется максимальный растр (при минимальном угле поворота лазера). С большей дальностью растр уменьшается, но увеличивается мощность излучения. Отраженный сигнал принимается объективом передается ФПЗС матрице, а затем через оптический преобразователь - в компьютер.

Устройство содержит фару лазерного излучения, объектив, ПЗС-матрицу. В корпусе прибора два лазера установлены по вертикали и два по горизонтали. Угол излучения лазеров, установленных в цапфах, изменяется при помощи электромагнитов со штоками. Зеркало приводится во вращение электродвигателем, а наклон осуществляется рамкой с помощью электромагнитных цилиндров.

На фиг. 1 представлена схема системы лазерной засветки. Система лазерной засветки содержит корпус 1, объектив 8, прожектор 7, лазеры 4, ПЗС матрицу 9, отличающейся тем, что управляемые электромагнитами 5 лазеры закреплены в корпусе два по вертикали и два по горизонтали, луч каждого лазера под углом направлен на вращающееся зеркало 3, с возможным угловым перемещением в вертикальной плоскости электромагнитными цилиндрами 2, во вращение зеркало приводится двигателем 12, а лучи лазеров, отражаясь от зеркала при помощи собирающей линзы 6, направляются на объект, отражаясь, лучи попадают в объектив 8 оптической системы, ПЗС матрицу 9, и через нее на оптический преобразователь 10, связанный с компьютером 11.

Устройство работает следующим образом. Вращающееся зеркало 7 и лазеры 6 выставляются таким образом, чтобы световой поток в прожекторе равномерно распределялся по площади сечения прожектора. Вращающееся зеркало 3 приводится во вращение двигателем 12, включаются лазеры 4, их отраженные лучи через собирающую линзу 6 создают равномерный лазерный поток, который освещает объект. Отраженные от объекта лучи принимаются объективом 1, образуя картинку на ПЗС-матрице 2, затем видеоинформация передается в оптический преобразователь 3 и компьютер 4, электронные очки оператора.

Преимуществом системы лазерной засветки в том, что она позволяет изменять диаметр луча, соответственно изменяя его мощность, увеличивая или уменьшая световой поток.

Применение устройства позволит проводить засветку на ближних (до 2000 м) и дальних (до 30000 м) дистанциях, а также обеспечить видеосопровождение объекта.

Изобретение относится к лазерным установкам и предназначено для засветки оптических приборов на различных дальностях. Система лазерной засветки содержит корпус, объектив, прожектор, лазеры и ПЗС матрицу. При этом управляемые электромагнитами лазеры закреплены в корпусе два по вертикали и два по горизонтали, луч каждого лазера под углом направлен на вращающееся зеркало с возможным угловым перемещением в вертикальной плоскости электромагнитными цилиндрами, во вращение зеркало приводится двигателем, а лучи лазеров, отражаясь от зеркала при помощи собирающей линзы, направляются на объект. Отражаясь, лучи попадают в объектив оптической системы, ПЗС матрицу, и через нее на оптический преобразователь, связанный с компьютером. Применение устройства позволит проводить засветку оптических приборов на ближних (до 2000 м) и дальних дистанциях, а также обеспечить видеосопровождение объекта. 1 ил.

Система лазерной засветки, содержащая корпус, объектив, прожектор, лазеры, ПЗС-матрицу, отличающаяся тем, что управляемые электромагнитами лазеры закреплены в корпусе два по вертикали и два по горизонтали, луч каждого лазера под углом направлен на вращающееся зеркало с возможным угловым перемещением в вертикальной плоскости электромагнитными цилиндрами, во вращение зеркало приводится двигателем, а лучи лазеров, отражаясь от зеркала при помощи собирающей линзы, направляются на объект, отражаясь, лучи попадают в объектив оптической системы, ПЗС матрицу, и через нее на оптический преобразователь, связанный с компьютером.