Лазерный дальномер оптический с описанием принципа работы
Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения, более конкретно - к импульсным лазерным дальномерам. Лазерный дальномер содержит визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала с устройством наблюдения изображения объектов и с фотоприемным устройством, перед которым установлена шторка, передающий канал, включающий оптически связанные лазер, оптический блок, содержащий два отражателя, оптический компенсатор и передающую оптическую систему, а также коллиматор видимого света, содержащий осветитель, сетку с прозрачной диафрагмой или перекрестием и объектив коллиматора видимого света, оптически связанный с передающей оптической системой, 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, первый отражатель оптического блока расположен на оси излучения лазера под углом к ней, например, под углом 45°, а второй отражатель установлен на оси передающей оптической системы, при этом отражатели оптического блока взаимно перпендикулярны и жестко связаны друг с другом, лазер оптически связан с передающей оптической системой посредством двух отражателей, а коллиматор видимого света оптически связан с передающей оптической системой посредством спектроделителя или спектроделителя и отражателя и жестко соединен с оптическим блоком, установленным с возможностью котировочных перемещений в плоскости, перпендикулярной направлению излучения лазера, разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении. Илл.3
Полезная модель 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 визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала с устройством наблюдения изображения объектов и с фотоприемным устройством, передающий канал, включающий оптически связанные лазер и передающую оптическую систему с оптическим компенсатором, коллиматор видимого света, оптически связанный с передающей оптической системой, ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирно-приемного канала с возможностью вывода из хода лучей света каналов, и оптический блок, включающий два оптически связанных отражателя, один из которых выполнен в виде спектроделителя, при этом отражатели оптического блока расположены параллельно друг другу.
Основными недостатками известного устройства являются его значительные габаритные размеры, обусловленные последовательным расположением на одной оси достаточно длинных узлов передающей оптической системы, сложность согласования оси излучения лазера с оптической осью передающей оптической системы в процессе юстировки передающего канала, связанная с необходимостью перемещений в двух взаимно ортогональных направлениях лазерного излучателя или передающей оптической системы, а также уязвимость дорогостоящего фотоприемного устройства, которое из-за отсутствия защитной системы может выйти из строя при настройке изделия, требующей пуска лазерного излучения, или при воздействии лазерных средств противодействия противника.
Задачей полезной модели является обеспечение компактности лазерного дальномера, упрощение юстировки передающего канала.
Для решения указанной задачи в лазерном дальномере, содержащем визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала с устройством наблюдения изображения объектов и с фотоприемным устройством, передающий канал, включающий оптически связанные лазер и передающую оптическую систему с оптическим компенсатором, коллиматор видимого света, оптически связанный с передающей оптической системой, ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирно-приемного канала с возможностью вывода из хода лучей света каналов, и оптический блок, включающий два оптически связанных отражателя, один из которых выполнен в виде спектроделителя, в отличие от прототипа, лазер установлен параллельно передающей оптической системе так, что его излучение направлено в противоположную сторону относительно направления излучения передающего канала, один из отражателей оптического блока установлен на оси излучения лазера под углом к ней, а другой отражатель установлен на оси передающей оптической системы, при этом отражатели оптического блока взаимно перпендикулярны и жестко связаны друг с другом, лазер оптически связан с передающей оптической системой посредством двух отражателей, а коллиматор видимого света оптически связан с передающей оптической системой посредством спектроделителя или спектроделителя и отражателя и жестко соединен с оптическим блоком, установленным с возможностью котировочных перемещений в плоскости, перпендикулярной направлению излучения лазера, разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении.
В частности, для обеспечения защиты фотоприемного устройства от воздействия внешнего лазерного излучения дополнительно введена 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, расположение одного из отражателей оптического блока на оси излучения лазера под углом к ней, а другого на оси передающей оптической системы, при этом отражатели оптического блока взаимно перпендикулярны и жестко связаны друг с другом, оптическая связь лазера с передающей оптической системой посредством двух отражателей, а также оптическая связь коллиматора видимого света с передающей оптической системой посредством спектроделителя или спектроделителя и отражателя, жесткая связь коллиматора с оптическим блоком, установленным с возможностью котировочных перемещений в плоскости, перпендикулярной направлению излучения лазера, разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении, обеспечивает компактность лазерного дальномера и упрощение юстировки его передающего канала, так как указанные перемещения оптического блока обеспечивают смещение оси лазера относительно оси передающей оптической системы по двум взаимно ортогональным направлениям.
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 изображен вариант принципиальной схемы лазерного дальномера, на фиг.3 показан вид поля зрения лазерного дальномера в момент выверки.
Лазерный дальномер содержит (фиг.1, 2) визирно-приемный канал 1, включающий объектив 2, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала 3 с устройством наблюдения 4 изображения объектов, содержащим сетку 5 с прицельной маркой, оборачивающую
систему 6 и окуляр 7, и с фотоприемным устройством 8, перед которым установлена шторка 9, передающий канал 10, включающий оптически связанные лазер 11, оптический блок 12, содержащий два отражателя 13 и 14, оптический компенсатор 15, содержащий две линзы 16 и 17, и передающую оптическую систему 18, коллиматор 19 видимого света, содержащий осветитель 20, сетку 21 с прозрачной диафрагмой или перекрестием и объектив 22 коллиматора видимого света, оптически связанный посредством оптического блока 12 с передающей оптической системой 18, а также ретровозвращатель 23, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала 10 и входного зрачка визирно-приемного канала 1 с возможностью вывода из хода лучей света каналов. Лазер 11 установлен параллельно передающей оптической системе 18 так, что его излучение направлено в противоположную сторону относительно направления излучения передающего канала 10, первый отражатель 13 оптического блока 12 расположен на оси излучения лазера 11 под углом к ней, например, под углом 45°, а второй отражатель 14 установлен на оси передающей оптической системы 18, при этом отражатели оптического блока взаимно перпендикулярны и жестко связаны друг с другом, лазер 11 оптически связан с передающей оптической системой 18 посредством первого и второго отражателей 13 и 14. Один из отражателей 13 или 14 может быть выполнен в виде спектроделителя. При выполнении отражателя 13 в виде спектроделителя (фиг.1), оптическая связь коллиматора видимого света 19 с передающей оптической системой 18 осуществляется посредством спектроделителя 13 и отражателя 14. При выполнении отражателя 14 в виде спектроделителя (фиг.2), оптическая связь коллиматора 19 видимого света с передающей оптической системой 18 осуществляется только посредством спектроделителя 14. Коллиматор 19 видимого света жестко связан с оптическим блоком 12, установленным с возможностью котировочных перемещений в плоскости, перпендикулярной направлению излучения лазера 11, разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения
лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении. На фиг.1 и фиг.2 показан также глаз 24 наблюдателя в случае использования в качестве устройства наблюдения 4 изображения объектов оптической системы с сеткой 5, оборачивающей системой 6 и окуляром 7. На фиг.3 показан вид поля зрения окуляра 7, в котором наблюдатель может наблюдать изображение 25 диафрагмы сетки 21 коллиматора 19 видимого света и изображение прицельной марки 26 сетки 5 устройства наблюдения 4 изображения объектов в момент выверки лазерного дальномера. Устройство наблюдения 4 изображения объектов может быть выполнено также в ином виде, например в виде матрицы приемников оптического излучения, имеющей электрическую связь с монитором. Шторка 9 установлена перед фотоприемным устройством 8 с возможностью вывода из хода лучей во время измерения дальности. Линзы 16 и 17 оптического компенсатора установлены с возможность перемещения в двух взаимно ортогональных направлениях, перпендикулярных оптической оси передающей оптической системы 18.
Работает лазерный дальномер следующим образом.
При измерении дальности до цели с помощью лазерного дальномера его разворотами совмещают цель с прицельной маркой сетки 5 и осуществляют пуск лазерного излучения. Ретровозвращатель 23 при этом выведен из хода лучей. Импульс лазерного излучения выходит из лазера 11, отражается от отражателей 13 и 14 оптического блока 12, проходит оптический компенсатор 15, затем передающую оптическую систему 18 и выходит из передающего канала 10. В момент формирования импульса излучения электронная система управления лазерным дальномером подает команду приводу шторки 9 на ее открытие. Отраженный от цели свет лазера 11 входит в визирно-приемный канал 1 и попадает на фотоприемное устройство 8. Шторка 9 при этом открыта. По измеренной временной задержке от момента выхода импульса излучения из передающего канала 10 до его попадания на фотоприемное устройство 8 после отражения от цели
электронная система лазерного дальномера определяет дистанцию до цели. После измерения дистанции до цели снимается команда на открытие шторки 9, и она занимает свое исходное положение перед фотоприемным устройством 8, защищая его от воздействия мощного внешнего лазерного излучения. При необходимости осуществления выверки лазерного дальномера ретровозвращатель устанавливается в его рабочее положение, как показано на фиг.1 и фиг.2. Одновременно включается осветитель 20 коллиматора 19 видимого света. Лучи света от марки сетки 21 коллиматора 19 видимого света, которая в простейшем случае может иметь вид прозрачной диафрагмы или перекрестия, проходят объектив 22 коллиматора, и, в зависимости от выполнения одного из отражателей оптического блока в виде спектроделителя, проходят либо спектроделитель 13 и отражаются отражателем 14 (фиг.1), либо только спектроделитель 14 (фиг 2), далее проходят оптический компенсатор 15, передающую оптическую систему 18, отражаются от граней ретровозвращателя 23 и попадают в объектив 2 визирно-приемного канала 1. После прохождения спектроделительного зеркала 3 эти лучи света формируют на сетке 5 изображение 25 марки сетки 21 коллиматора 19 видимого света, которое рассматривается глазом 24 наблюдателя с помощью оборачивающей системы 6 и окуляра 7 вместе с прицельной маркой 26 сетки 5. Если направление излучения передающего канала 10 не параллельно визирной оси визирно-приемного канала 1, то изображение марки сетки 21 коллиматора 19 видимого света не будет совпадать с вершиной прицельной марки 26 сетки 5, как это показано на фиг.3 пунктиром. В этом случае перемещением линз 16 и 17 оптического компенсатора 15 совмещают изображение 25 с прицельной маркой 26. При этом сначала совмещают изображение 25 с вертикальным (горизонтальным) штрихом путем перемещения одной из линз при нажатии соответствующей кнопки системы управления лазерным дальномером, затем с центром прицельной марки путем нажатия второй кнопки управления оптическим
компенсатором 15. При этом выверка выполняется оперативно и с необходимой точностью.
Для правильной работы лазерного дальномера в процессе юстировки его передающего канала необходимо обеспечить совмещение оси лазерного излучения с центром входного зрачка передающей оптической системы 18, который обычно имеет диаметр, соизмеримый с поперечным сечением лазерного светового пучка. Эта задача решается путем котировочных перемещений оптического блока сопряжения 12 в плоскости, перпендикулярной направлению излучения лазера и разворотов его вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, после чего оптический блок сопряжения 12 фиксируется в выбранном положении, например, с помощью винтов.
Таким образом, заявляемое техническое решение обеспечивает компактность лазерного дальномера, упрощает юстировку его передающего канала, а также обеспечивает защиту фотоприемного устройства от воздействия внешнего лазерного излучения.
Источники информации
1. Евразийский патент №001581, G01С 3/08 - прототип.
1. Лазерный дальномер, содержащий визирно-приемный канал, включающий объектив, оптически связанный посредством спектроделительного зеркала с устройством наблюдения изображения объектов и с фотоприемным устройством, передающий канал, включающий оптически связанные лазер и передающую оптическую систему с оптическим компенсатором, коллиматор видимого света, оптически связанный с передающей оптической системой, ретровозвращатель, установленный в пределах выходного зрачка передающего канала и входного зрачка визирно-приемного канала с возможностью вывода из хода лучей света каналов, и оптический блок, включающий два оптически связанных отражателя, один из которых выполнен в виде спектроделителя, отличающийся тем, что лазер установлен параллельно передающей оптической системе так, что его излучение направлено в противоположную сторону относительно направления излучения передающего канала, один из отражателей оптического блока установлен на оси излучения лазера под углом к ней, а другой отражатель установлен на оси передающей оптической системы, при этом отражатели оптического блока взаимно перпендикулярны и жестко связаны друг с другом, лазер оптически связан с передающей оптической системой посредством двух отражателей, а коллиматор видимого света оптически связан с передающей оптической системой посредством спектроделителя или спектроделителя и отражателя и жестко соединен с оптическим блоком, установленным с возможностью котировочных перемещений в плоскости, перпендикулярной направлению излучения лазера, разворотов вокруг оси, параллельной направлению излучения лазера, и с возможностью фиксации в выбранном положении.
2. Лазерный дальномер по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит шторку, установленную перед фотоприемным устройством с возможностью вывода из хода лучей во время измерения дальности.
