RU2690990C2 - Lidar without moving parts - Google Patents

Lidar without moving parts Download PDF

Info

Publication number
RU2690990C2
RU2690990C2 RU2017120369A RU2017120369A RU2690990C2 RU 2690990 C2 RU2690990 C2 RU 2690990C2 RU 2017120369 A RU2017120369 A RU 2017120369A RU 2017120369 A RU2017120369 A RU 2017120369A RU 2690990 C2 RU2690990 C2 RU 2690990C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
horizontal
transparent
modulator
vertical
linear
Prior art date
Application number
RU2017120369A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017120369A (en
RU2017120369A3 (en
Inventor
Александр Владимирович Бурага
Юрий Петрович Гущо
Марина Алексеевна Гущо
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей filed Critical Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей
Priority to RU2017120369A priority Critical patent/RU2690990C2/en
Publication of RU2017120369A publication Critical patent/RU2017120369A/en
Publication of RU2017120369A3 publication Critical patent/RU2017120369A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690990C2 publication Critical patent/RU2690990C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target
    • G01S17/08—Systems determining position data of a target for measuring distance only
    • G01S17/32—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S17/36—Systems determining position data of a target for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

FIELD: optics.SUBSTANCE: invention relates to the control of laser radiation without moving parts with the ability to control the direction, intensity, frequency and phase characteristics of light radiation and can find application in a number of special areas, in the optical location, control systems of robotic complexes, systems of drivers assistance in vehicles, systems for preventing collision with restrictions, mapping and navigation. Claimed lidar without movable parts comprises a laser emitter, a horizontal linear modulator, a horizontal linear modulator control system, vertical linear modulator, vertical linear modulator control system, transmitting optical path directed to the object of observation, receiving electrooptic route, digital calculator and information consumer. With horizontal modulator comprises a transparent electroconductive layer coated on the first dielectric transparent substrate, covered with a transparent gel-like layer, and a system of n pieces of line transparent horizontal electrodes arranged in the same plain on the second dielectric transparent substrate placed with a clearance above the transparent gel-like layer and connected electrically to the control system of the horizontal linear modulator. Vertical linear modulator comprises a transparent electrically conductive layer coated on the first dielectric transparent substrate, covered with a transparent gel-like layer, and a system of m pieces of line transparent electrodes arranged in the same plain on the second dielectric transparent substrate, placed with a clearance above the transparent gel-like layer and connected electrically to the control system of the vertical linear modulator. Moreover, a laser emitter, a horizontal linear modulator control system, a vertical linear modulator control system, the receiving electrooptic route and the information consumer are electrically connected to the digital calculator.EFFECT: ability to control direction, intensity, frequency and phase characteristics of light radiation.6 cl, 20 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к управлению лазерным излучением без подвижных частей с возможностью управления направлением, интенсивностью, частотой и фазовыми характеристиками светового излучения, и может найти применение в ряде специальных областях, в оптической локации, системах управления робототехническими комплексами, системах помощи водителям автотранспортных средств, системах предупреждения столкновения с препятствиями, картографирования и навигации.The invention relates to the control of laser radiation without moving parts with the ability to control the direction, intensity, frequency and phase characteristics of light radiation, and can find application in a number of special areas, in optical location, control systems of robotic complexes, systems of assistance to drivers of motor vehicles, collision avoidance systems with obstacles, mapping and navigation.

Уровень техникиThe level of technology

Известен лидар, содержащий вращающуюся призму, двигатель для вращения призмы, лазерный источник света, передающий и приемный тракты. Недостатком этого устройства является необходимость стабилизации вращающейся призмы, существенные ограничения по угловым скоростям и ускорениям сканирующей системы, недолговечность работы устройств вращения, а также большие массогабаритные параметры и энергопотребление [патент US 20110216304 А1 (High definition lidar system)].Known lidar containing a rotating prism, a motor for rotating a prism, a laser light source, transmitting and receiving paths. A disadvantage of this device is the need to stabilize the rotating prism, significant restrictions on the angular velocity and acceleration of the scanning system, the fragility of the rotation devices, as well as large weight and size parameters and power consumption [US patent 20120216304 A1 (High definition lidar system)].

Известен лидар, содержащий массив излучающих лазерных диодов, массив фотоприемных элементов, диаграмма направленности которых формирует поле зрения, систему коммутации, усиления, фильтрации и согласования сигнала, быстродействующую схему аналого-цифрового преобразователя, схему цифровой обработки сигнала, выполненную на программируемой логической интегральной схеме. Недостатком этого лидара является малое угловое разрешение, ограниченное количеством пар «приемник - передатчик», малое быстродействие вследствие использования фазового метода измерения дальности и использования аналого-цифрового преобразователя [патент US 20150219764 A1].Known lidar containing an array of emitting laser diodes, an array of photodetector elements, the radiation pattern of which forms the field of view, switching system, amplification, filtering and signal matching, high-speed analog-to-digital converter circuit, digital signal processing circuit, performed on a programmable logic integrated circuit. The disadvantage of this lidar is the low angular resolution, limited by the number of receiver-transmitter pairs, low speed due to the use of the phase range measurement method and the use of an analog-to-digital converter [US patent 20150219764 A1].

Наиболее близким изобретением является лидар, содержащий передающий оптический тракт, приемный оптический тракт, устройство цифровой обработки сигналов, устройство визуализации, лазерный излучатель, содержащий лазерный источник света, коллиматор, расщепитель света на горизонтальный и вертикальный пучки, каждый из которых оптически соединен с горизонтальным и вертикальным линейными модуляторами соответственно, причем два линейных модулятора света выполнены с взаимно перпендикулярными электродами управления [J. Stockley and S. Serati, ''Cascaded One-Dimensional Liquid Crystal OP As for 2-D Beam Steering,'' IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Montana, 2003].The closest invention is a lidar containing a transmitting optical path, a receiving optical path, a digital signal processing device, a visualization device, a laser emitter containing a laser light source, a collimator, a light splitter on the horizontal and vertical beams, each of which is optically connected to the horizontal and vertical linear modulators, respectively, and two linear light modulators are made with mutually perpendicular control electrodes [J. Stockley and S. Serati, '' Cascaded One-Dimensional Liquid Crystal OP 'for 2-D Beam Steering,' 'IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Montana, 2003].

Недостатком такого лидара является низкое быстродействие, низкий КПД модулятора.The disadvantage of this lidar is the low speed, low efficiency of the modulator.

Задачей настоящего изобретения является расширение сферы применения, увеличение быстродействия и улучшение качества работы системы в сложной помеховой обстановке.The present invention is to expand the scope, increase performance and improve the quality of the system in a difficult noise environment.

Сущность изобретенияSummary of Invention

Эти задачи решаются созданием настоящего изобретения.These tasks are solved by the creation of the present invention.

Лидар без подвижных частей согласно нашему изобретению содержит лазерный излучатель, горизонтальный линейный модулятор, систему управления горизонтальным линейным модулятором, вертикальный линейный модулятор, систему управления вертикальным линейным модулятором, передающий оптический тракт, направленный на объект наблюдения, приемный оптико-электронный тракт, цифровой вычислитель и потребитель информации, причем горизонтальный модулятор содержит нанесенную на первую диэлектрическую прозрачную подложку прозрачный электропроводящий слой, покрытый прозрачным гелеобразным слоем, и систему n штук линейчатых прозрачных горизонтальных электродов, расположенных в одной плоскости на второй диэлектрической прозрачной подложке, размещенных с зазором над прозрачным гелеобразным слоем и соединенных электрически с системой управления горизонтальным линейным модулятором, при этом n выходов системы управления горизонтальным линейным модулятором, соединены с n входами системы линейчатых прозрачных электродов, при этом система линейчатых прозрачных горизонтальных n электродов покрывает световую апертуру второй диэлектрической прозрачной подложки, при этом все линейчатые прозрачные горизонтальные n электроды электрически изолированы друг от друга, а вертикальный линейный модулятор 4 содержит нанесенный на первую диэлектрическую прозрачную подложку прозрачный электропроводящий слой, покрытый прозрачным гелеобразным слоем, и систему m штук линейчатых прозрачных вертикальных электродов, расположенных в одной плоскости на второй диэлектрической прозрачной подложке, размещенных с зазором над прозрачным гелеобразным слоем и соединенных электрически с вертикальным устройством управления, при этом m выходов вертикального устройства управления соединены с m входами системы линейчатых прозрачных электродов, при этом линейчатые прозрачные вертикальные m электроды покрывают световую апертуру второй диэлектрической прозрачной подложки, при этом все линейчатые прозрачные вертикальные m электроды электрически изолированы друг от друга, причем лазерный излучатель, блок систем управления горизонтальным линейным модулятором, блок систем управления вертикальным линейным модулятором, приемный оптико-электронный тракт и потребитель информации электрически соединены с цифровым вычислителем, причем лазерный излучатель состоит из лазерного источника света, коллиматора, зеркала и расщепителя света на горизонтальный и вертикальный пучки, каждый из которых оптически соединен с горизонтальным линейным модулятором и вертикальным линейным модулятором, причем приемный оптико-электронный тракт состоит из расположенных последовательно на оптической оси объектива приемного тракта, полосового оптического фильтра, фотоприемного элемента, при этом фотоприемный элемент электрически связан с предварительным усилителем, а предварительный усилитель электрически связан с регулятором коэффициента усиления, причем цифровой вычислитель состоит по крайней мере из двух блоков согласования аналоговых сигналов, цифроаналогового преобразователя, время-цифрового преобразователя, центрального процессорного устройства, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, при этом блоки согласования аналоговых сигналов электрически соединены с цифроаналоговым преобразователем и время-цифровым преобразователем, а цифроаналоговый преобразователь и время-цифровой преобразователь электрически соединены с центральным процессорным устройством, при этом центральное процессорное устройство электрически соединено с оперативным запоминающим устройством и постоянным запоминающим устройством, при этом центральное процессорное устройство электрически связано через блок сопряжения с потребителем информации, при этом передающий оптический тракт содержит последовательно расположенные на первой оптической оси горизонтальный линейный модулятор, горизонтальный Фурье-объектив, причем в фокусе горизонтального Фурье-объектива расположен горизонтальный непрозрачный фазовый фильтр и горизонтальный проекционный объектив, а на второй оптической оси, которая параллельна первой оптической оси, последовательно расположены вертикальный линейный модулятор, вертикальный Фурье-объектив, причем в фокусе вертикального Фурье-объектива расположен вертикальный непрозрачный фазовый фильтр и вертикальный проекционный объектив, при этом непрозрачные фазовые фильтры помещены в фокусах горизонтального и вертикального Фурье-объективов соответственно, при этом размеры непрозрачных фазовых фильтров подобраны так, что непрозрачные фазовые фильтры перекрывают световые потоки горизонтального и вертикального лазерных пучков в нулевом порядке соответственно.Lidar without moving parts according to our invention contains a laser emitter, a horizontal linear modulator, a control system for a horizontal linear modulator, a vertical linear modulator, a control system for a vertical linear modulator, a transmitting optical path directed to the object of observation, a receiving optical-electronic path, a digital computer and a consumer information, and the horizontal modulator contains a transparent electric wire deposited on the first dielectric transparent substrate a layer covered with a transparent gel layer and a system of n pieces of linear transparent horizontal electrodes located in the same plane on the second dielectric transparent substrate, placed with a gap above the transparent gel layer and electrically connected to the control system of a horizontal linear modulator, n outputs of the control system horizontal linear modulator connected to the n inputs of the system of bar-shaped transparent electrodes, while the system of bar-shaped transparent horizontal n electr The trod covers the light aperture of the second dielectric transparent substrate, with all of the ruled transparent horizontal n electrodes electrically isolated from each other, and the vertical linear modulator 4 contains a transparent electrically conductive layer coated on the first dielectric transparent substrate and covered with a system of m linear ruled transparent vertical electrodes located in the same plane on the second dielectric transparent substrate, placed with a gap above the transparent With a gel layer and electrically connected to a vertical control device, the m outputs of the vertical control device are connected to the m inputs of the system of linear transparent electrodes, while the linear transparent vertical m electrodes cover the light aperture of the second dielectric transparent substrate, all the transparent linear vertical m electrodes electrically isolated from each other, with a laser emitter, a block of control systems for a horizontal linear modulator, a block of systems The control of the vertical linear modulator, the receiving optical-electronic path and the information consumer are electrically connected to a digital computer, the laser emitter consisting of a laser light source, a collimator, a mirror and a light splitter on the horizontal and vertical beams, each of which is optically connected to a horizontal linear modulator and vertical linear modulator, and the receiving optical-electronic path consists of a receiving track arranged in series on the optical axis of the lens one, a band-pass optical filter, a photodetector element, while the photodetector element is electrically connected to the pre-amplifier, and the pre-amplifier is electrically connected to the gain controller, and the digital computer consists of at least two analog signal matching units, a digital-to-analog converter, a time-digital converter central processing unit, random access memory, read-only memory, and analog signals are electrically connected to a digital-to-analog converter and a time-to-digital converter, and a digital-to-analog converter and a time-to-digital converter are electrically connected to a central processing unit, while the central processing unit is electrically connected to a random access memory and a permanent storage unit, while the central processing unit electrically connected via an interface with a consumer of information, while transmitting about The tactical path contains a horizontal linear modulator sequentially located on the first optical axis, a horizontal Fourier lens, and a horizontal opaque phase filter and a horizontal projection lens are located at the focus of the horizontal Fourier lens, and the vertical optical axis is parallel to the second optical axis, which is parallel to the first optical axis. linear modulator, vertical Fourier lens, the vertical optic lens located in the focus of the vertical Fourier lens AZOV vertical filter and a projection lens, wherein the opaque phase filters are placed at the foci of the horizontal and vertical Fourier lenses, respectively, the dimensions of the opaque phase filters are selected so that the opaque phase filters overlap the light fluxes of the horizontal and vertical laser beams respectively in the zeroth order.

Кроме того, лидар без подвижных частей по настоящему изобретению содержит по крайней мере один дополнительный лазерный источник света с длиной волны, отличной от длины волны лазерного источника света, и оптически сопряженное с ним по крайней мере одно дихроичное зеркало, причем дихроичное зеркало расположено на оптической оси между лазерным источником света и коллиматором, при этом дихроичное зеркало прозрачно для лазерного источника света и непрозрачно для дополнительного лазерного источника.In addition, a lidar without moving parts of the present invention contains at least one additional laser light source with a wavelength different from the wavelength of the laser light source, and at least one dichroic mirror optically associated with it, with the dichroic mirror located on the optical axis between the laser light source and the collimator, while the dichroic mirror is transparent to the laser light source and opaque to the additional laser source.

Кроме того, лидар без подвижных частей по настоящему изобретению содержит на оптической оси между лазерным излучателем и горизонтальным линейным модулятором горизонтальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения, одной гранью контактирующий оптически с первой диэлектрической прозрачной подложкой так, чтобы на свободной границе прозрачного гелеобразного слоя было обеспечено полное внутреннее отражение, а между лазерным излучателем и вертикальным линейным модулятором расположен вертикальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения, одной гранью контактирующий оптически с первой диэлектрической прозрачной подложкой так, чтобы на свободной границе прозрачного гелеобразного слоя было обеспечено полное внутреннее отражение.In addition, the lidar without moving parts of the present invention contains on the optical axis between the laser emitter and the horizontal linear modulator a horizontal transparent parallelepiped of total internal reflection, optically in contact with the first dielectric transparent substrate with one face so that a complete internal reflection is provided on the free border of the transparent gel-like layer. reflection, and between the laser emitter and the vertical linear modulator there is a vertical transparent parallelep ped total internal reflection, a single face in contact with the first dielectric optically transparent substrate so that on the free surface of transparent gel-like layer total internal reflection has been achieved.

Кроме того, лидар без подвижных частей по настоящему изобретению содержит блок формирования кодированного зондирующего сигнала, электрически связанный с лазерным излучателем и цифровым вычислителем.In addition, the lidar without moving parts according to the present invention comprises a coded probing signal generating unit electrically connected with a laser emitter and a digital computer.

Кроме того, лидар без подвижных частей по настоящему изобретению содержит дополнительный приемный оптико-электронный тракт, электрически связанный с цифровым вычислителем.In addition, the lidar without moving parts of the present invention contains an additional receiving opto-electronic path electrically connected to the digital computer.

Кроме того, лидар без подвижных частей по настоящему изобретению содержит апертуру системы n штук линейчатых прозрачных электродов, которая разбита на k секторов, причем k≥2, и содержит апертуру системы m штук линейчатых прозрачных электродов, которая разбита на k секторов, причем k≥2, а каждый сектор горизонтального линейного модулятора и соответствующего ему вертикального линейного модулятора совпадают по апертуре, причем введен блок коммутации сигналов управления электродами горизонтального модулятора, управляющий k секторами горизонтального модулятора, и введен блок коммутации сигналов управления электродами вертикального модулятора, управляющий k секторами вертикального модулятора, причем блок коммутации сигналов управления системой n штук линейчатых прозрачных электродов горизонтального модулятора электрически соединен с системой управления горизонтального линейного модулятора и цифровым вычислителем, причем блок коммутации сигналов управления системой m штук линейчатых прозрачных электродов вертикального линейного модулятора электрически соединен с системой управления вертикального линейного модулятора и цифровым вычислителем, а система n штук линейчатых прозрачных электродов в горизонтальном линейном модуляторе и система m штук линейчатых прозрачных электродов в вертикальном линейном модуляторе взаимно перпендикулярны.In addition, a lidar without moving parts according to the present invention contains an aperture of a system of n pieces of linear transparent electrodes, which is divided into k sectors, moreover, k≥2, and contains an aperture of a system of m pieces of straight linear electrodes, which is divided into k sectors, moreover k≥2 , and each sector of a horizontal linear modulator and a vertical linear modulator corresponding to it coincide in the aperture, moreover, the switching unit for the control signals of the electrodes of the horizontal modulator is introduced, which controls the k sectors horizontally A modulating unit for controlling electrodes of a vertical modulator that controls k sectors of a vertical modulator, and a unit for switching control signals of a system of n linear electrodes of a horizontal modulator electrically connected to a control system of a horizontal linear modulator and a digital calculator, and a switching unit for controlling system signals m pieces of linear transparent electrodes of a vertical linear modulator are electrically connected to Stem control vertical linear modulator and digital computer, and the system of line n pieces of transparent electrodes in a horizontal linear system modulator and m pieces of line in the vertical transparent electrodes are mutually perpendicular linear modulator.

Перечень чертежейList of drawings

На Фиг. 1 показана общая конструкция лидара без подвижных частей.FIG. 1 shows the overall construction of the lidar without moving parts.

На Фиг. 2 показана конструкция горизонтального (вертикального) модулятора.FIG. 2 shows the construction of a horizontal (vertical) modulator.

На Фиг. 3 показан пример осциллограмм импульса электрического сигнала VN и отклика прозрачного гелеобразного слоя 13 в виде амплитуды рельефа А. (Зазор 16 равен двум микрометрам, задержка реакции Δ=1,2 мкс, время отклика прозрачного гелеобразного слоя τ=8,4 мкс.)FIG. 3 shows an example of an oscillogram of an electrical signal pulse V N and a response of a transparent gel-like layer 13 in the form of relief amplitude A. (Gap 16 is two micrometers, the response delay is Δ = 1.2 μs, the response time of a transparent gel-like layer τ = 8.4 μs.)

На Фиг. 4 показан пример конструкции лазерного излучателя.FIG. 4 shows an example of a laser emitter design.

На Фиг. 5 показан пример конструкции приемного оптико-электронного фотоприемного тракта.FIG. 5 shows an example of the construction of a receiving optoelectronic photodetector path.

На Фиг. 6 показан пример конструкции цифрового вычислителя.FIG. 6 shows an example of the design of a digital calculator.

На Фиг. 7 показан пример конструкции передающего оптического тракта.FIG. 7 shows an example of the construction of a transmitting optical path.

На Фиг. 8 показан пример конструкции лидара без подвижных частей с блоком формирования кодированного зондирующего сигнала.FIG. 8 shows an example of a lidar design without moving parts with a block for generating an encoded probing signal.

На Фиг. 9 показан пример конструкции лазерного излучателя с дополнительным лазерным источником света.FIG. 9 shows an example of a laser emitter design with an additional laser light source.

На Фиг. 10 показан пример конструкции передающего оптического тракта с полным внутренним отражением.FIG. 10 shows an example of the construction of a transmitting optical path with full internal reflection.

На Фиг. 11 показан пример конструкции лидара без подвижных частей с дополнительным приемным оптико-электронным трактом.FIG. 11 shows an example of a lidar design without moving parts with an additional receiving optoelectronic path.

На Фиг. 12 показана схема пороговой обработки сигнала.FIG. 12 shows a threshold signal processing diagram.

На Фиг. 13 показана общая конструкция лидара без подвижных частей при использовании блоков коммутации сигналов управления электродами и модуляторов с разбиением рабочих областей на секторы.FIG. 13 shows the general construction of the lidar without moving parts using the switching blocks of the electrode control signals and modulators with the division of the working areas into sectors.

На Фиг. 14 показаны апертуры электродов вертикального и горизонтального модуляторов с разбиением рабочей области, например, на четыре сектора k1, k2, k3, k4.FIG. 14 shows the apertures of the electrodes of the vertical and horizontal modulators with the division of the working area, for example, into four sectors k1, k2, k3, k4.

На Фиг. 15 показана временная диаграмма регистрации отклика.FIG. 15 shows the timing of the response registration.

На Фиг. 16 показана циклограмма работы лидара.FIG. 16 shows the sequence diagram of the lidar.

На Фиг. 17 показана пространственная (а) и временная (б) диаграммы вертикального и горизонтального сканирования.FIG. Figure 17 shows the spatial (a) and temporal (b) diagrams of vertical and horizontal scanning.

На Фиг. 18 показана структура полумостовой схемы управления напряжением на модуляторе.FIG. 18 shows the structure of a half-bridge modulator voltage control circuit.

На Фиг. 19 показана структура системы управления линейным модулятором.FIG. 19 shows the structure of a linear modulator control system.

На Фиг. 20 показан выходной каскад схемы управления лазерным излучателем.FIG. 20 shows the output stage of the laser emitter control circuit.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention

Лидар без подвижных частей (Фиг. 1-7) содержит лазерный излучатель 1, горизонтальный линейный модулятор 2, систему управления 3 горизонтальным линейным модулятором 2, вертикальный линейный модулятор 4, систему управления 5 вертикальным линейным модулятором 4, передающий оптический тракт 6, направленный на объект наблюдения 7, приемный оптико-электронный тракт 8, цифровой вычислитель 9 и потребитель информации 10, причем горизонтальный модулятор 2 содержит нанесенный на первую диэлектрическую прозрачную подложку 11 прозрачный электропроводящий слой 12, покрытый прозрачным гелеобразным слоем 13, и систему n штук линейчатых прозрачных электродов 14, расположенных в одной плоскости на второй диэлектрической прозрачной подложке 15, размещенных с зазором 16 над прозрачным гелеобразным слоем 13 и соединенных электрически с системой управления 3 горизонтальным линейным модулятором 2, при этом n выходов системы управления 3 горизонтальным линейным модулятором 2 соединены с n входами системы n штук линейчатых прозрачных электродов 14, при этом система линейчатых прозрачных n электродов покрывает световую апертуру второй диэлектрической прозрачной подложки 15, при этом все линейчатые прозрачные n электроды электрически изолированы друг от друга, а вертикальный линейный модулятор 4 содержит нанесенную на первую диэлектрическую прозрачную подложку 11 прозрачный электропроводящий слой 12, покрытый прозрачным гелеобразным слоем 13, и систему m штук линейчатых прозрачных электродов 14, расположенных в одной плоскости на второй диэлектрической прозрачной подложке 15, размещенных с зазором 16 над прозрачным гелеобразным слоем 13 и соединенных электрически с системой управления 5 вертикальным линейным модулятором 4, при этом m выходов системы управления 5 соединены с m входами системы линейчатых прозрачных электродов 14, при этом линейчатые прозрачные вертикальные m электроды покрывают световую апертуру второй диэлектрической прозрачной подложки 15, при этом все линейчатые прозрачные вертикальные m электроды электрически изолированы друг от друга, причем лазерный излучатель 1, система управления 3 горизонтальным линейным модулятором 2, система управления 5 вертикальным линейным модулятором 4, приемный оптико-электронный тракт 8 и потребитель информации 10 электрически соединены с цифровым вычислителем 9, причем лазерный излучатель 1 состоит из лазерного источника света 17, коллимматора 18, зеркала 20 и расщепителя света 19 на горизонтальный и вертикальный пучки, каждый из которых оптически соединен с горизонтальным линейным модулятором 2 и вертикальным линейным модулятором 4, причем приемный оптико-электронный тракт 8 состоит из расположенных последовательно на оптической оси объектива 21 приемного оптико-электронного тракта 8 полосового оптического фильтра 22, фотоприемного элемента 23, при этом фотоприемный элемент 23 электрически связан с предварительным усилителем 24, а предварительный усилитель 24 электрически связан с регулятором коэффициента усиления 25, причем цифровой вычислитель 9 состоит по крайней мере из двух блоков согласования аналоговых сигналов 26, цифроаналогового преобразователя 27, время-цифрового преобразователя 28, центрального процессорного устройства 29, оперативного запоминающего устройства 30, постоянного запоминающего устройства 31, при этом блоки согласования аналоговых сигналов 26 электрически соединены с цифроаналоговым преобразователем 27 и время-цифровым преобразователем 28, а цифроаналоговый преобразователь 27 и время-цифровой преобразователь 28 электрически соединены с центральным процессорным устройством 29, при этом центральное процессорное устройство электрически соединено с оперативным запоминающим устройством 30 и постоянным запоминающим устройством 31, при этом центральное процессорное устройство 29 электрически связано через блок сопряжения 32 с потребителем информации 10, при этом передающий оптический тракт 6 содержит последовательно расположенные на первой оптической оси горизонтальный линейный модулятор 2, горизонтальный Фурье-объектив 33, причем в фокусе горизонтального Фурье-объектива 33 расположен горизонтальный непрозрачный фазовый фильтр 34 и горизонтальный проекционный объектив 35, а на второй оптической оси, которая параллельна первой оптической оси, последовательно расположены вертикальный линейный модулятор 4, вертикальный Фурье-объектив 36, причем в фокусе вертикального Фурье-объектива 36 расположен вертикальный непрозрачный фазовый фильтр 37 и вертикальный проекционный объектив 38, при этом непрозрачные фазовые фильтры 34 и 37 помещены в фокусах горизонтального и вертикального Фурье-объективов 33 и 36 соответственно, при этом размеры непрозрачных фазовых фильтров подобраны так, что непрозрачные фазовые фильтры 34 и 37 перекрывают световые потоки горизонтального и вертикального лазерных пучков в нулевом порядке соответственно.Lidar without moving parts (Fig. 1-7) contains a laser emitter 1, horizontal linear modulator 2, control system 3 horizontal linear modulator 2, vertical linear modulator 4, control system 5 vertical linear modulator 4, transmitting optical path 6 directed to the object observations 7, receiving optoelectronic path 8, digital calculator 9 and information consumer 10, moreover, the horizontal modulator 2 contains a transparent electrically conductive coated on a first dielectric transparent substrate 11 a layer 12, covered with a transparent gel layer 13, and a system of n pieces of linear transparent electrodes 14, located in the same plane on a second dielectric transparent substrate 15, placed with a gap 16 above the transparent gel layer 13 and electrically connected to the control system 3 by a horizontal linear modulator 2, while n outputs of the control system 3 horizontal linear modulator 2 are connected to n inputs of the system n pieces of linear transparent electrodes 14, while the system of linear transparent n electrodes covering em light aperture of the second dielectric transparent substrate 15, with all the linear transparent n electrodes are electrically isolated from each other, and the vertical linear modulator 4 contains a transparent electrically conductive layer 12 coated on the first dielectric transparent substrate 11, covered with a transparent gel-like layer 13, and a system of m pieces linear transparent electrodes 14, located in the same plane on the second dielectric transparent substrate 15, placed with a gap 16 above the transparent gel-like layer 13 and the joint electrically connected to the control system 5 by a vertical linear modulator 4, with the m outputs of the control system 5 connected to the m inputs of the system of linear transparent electrodes 14, while the linear transparent vertical m electrodes cover the light aperture of the second dielectric transparent substrate 15, while all the linear transparent vertical m the electrodes are electrically isolated from each other, with the laser emitter 1, the control system 3 horizontal horizontal modulator 2, the control system 5 vertical line The main modulator 4, the receiving optoelectronic path 8 and the consumer of information 10 are electrically connected to a digital computer 9, the laser emitter 1 consisting of a laser light source 17, a collimator 18, a mirror 20 and a light splitter 19 on the horizontal and vertical beams, each optically connected to a horizontal linear modulator 2 and a vertical linear modulator 4, and the receiving optical-electronic path 8 consists of successively on the optical axis of the lens 21 of the receiving optical-electronic the central path 8 of the band-pass optical filter 22, the photodetector element 23, while the photodetector element 23 is electrically connected to the pre-amplifier 24, and the pre-amplifier 24 is electrically connected to the gain controller 25, and the digital computer 9 consists of at least two analog signal matching units 26, digital-to-analog converter 27, time-to-digital converter 28, central processing unit 29, random access memory 30, permanent memory 31, while the analog signal matching blocks 26 are electrically connected to the digital-to-analog converter 27 and the time-to-digital converter 28, and the digital-to-analog converter 27 and the time-to-digital converter 28 are electrically connected to the central processing unit 29, while the central processing unit is electrically connected to the operational the storage device 30 and the persistent storage device 31, while the central processing unit 29 is electrically connected via the interface unit 3 2 with an information consumer 10, while the transmitting optical path 6 contains a horizontal linear modulator 2 sequentially located on the first optical axis, a horizontal Fourier lens 33, with a horizontal opaque phase filter 34 and a horizontal projection lens 35 located at the focus of the horizontal Fourier lens 33, and on the second optical axis, which is parallel to the first optical axis, a vertical linear modulator 4, a vertical Fourier lens 36, are successively located; The Fourier lens 36 has a vertical opaque phase filter 37 and a vertical projection lens 38, while the opaque phase filters 34 and 37 are placed in the foci of the horizontal and vertical Fourier lenses 33 and 36, respectively, while the dimensions of the opaque phase filters are selected so that the opaque phase filters 34 and 37 overlap the light fluxes of horizontal and vertical laser beams in zero order, respectively.

В другом варианте осуществления устройства (Фиг. 8) введен блок 39 формирования кодированного зондирующего сигнала, электрически связанный с лазерным излучателем 1 и цифровым вычислителем 9.In another embodiment of the device (FIG. 8), a block 39 for generating an encoded probing signal is introduced, electrically connected to the laser emitter 1 and the digital computer 9.

В другом варианте осуществления устройства (Фиг. 1-9) в лазерный излучатель 1 введены по крайней мере один дополнительный лазерный источник света 40 с длиной волны, отличной от длины волны лазерного источника света 17, и оптически сопряженное с ним по крайней мере одно дихроичное зеркало 41, причем дихроичное зеркало 41 расположено на оптической оси между лазерным источником света 17 и коллиматором 18, при этом дихроичное зеркало 41 прозрачно для лазерного источника света 17 и непрозрачно для дополнительного лазерного источника 40.In another embodiment of the device (FIG. 1-9), at least one additional laser light source 40 with a wavelength different from the wavelength of the laser light source 17 and an optical interface with at least one dichroic mirror are introduced into the laser emitter 1 41, wherein the dichroic mirror 41 is located on the optical axis between the laser light source 17 and the collimator 18, while the dichroic mirror 41 is transparent to the laser light source 17 and opaque to the additional laser source 40.

В другом варианте осуществления устройства (Фиг. 1-10) на оптической оси между лазерным излучателем 1 и горизонтальным линейным модулятором 2 введен горизонтальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения 42, одной гранью контактирующий оптически с первой диэлектрической прозрачной подложкой 11 так, чтобы на свободной границе прозрачного гелеобразного слоя 13 было обеспечено полное внутреннее отражение, а между лазерным излучателем 1 и вертикальным линейным модулятором 4 введен вертикальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения 43, одной гранью контактирующий оптически с первой диэлектрической прозрачной подложкой 11 так, чтобы на свободной границе прозрачного гелеобразного слоя 13 было обеспечено полное внутреннее отражение.In another embodiment of the device (Fig. 1-10) on the optical axis between the laser emitter 1 and the horizontal linear modulator 2 a horizontal transparent parallelepiped of total internal reflection 42 is introduced, optically contacting with the first dielectric transparent substrate 11 so that at the free border the transparent the gel-like layer 13 was provided with full internal reflection, and between the laser emitter 1 and the vertical linear modulator 4 a vertical transparent parallelepiped is inserted completely 43 of internal reflection, a single face in contact with the first optically transparent dielectric substrate 11 so that total internal reflection has been provided on the free edge 13 of the transparent gel-like layer.

В другом варианте осуществления устройства (Фиг. 2-12) введен дополнительный приемный оптико-электронный тракт 44, электрически связанный с цифровым вычислителем 9.In another embodiment of the device (Fig. 2-12), an additional receiving opto-electronic path 44, electrically connected with the digital computer 9, is introduced.

В другом варианте осуществления устройств (Фиг. 6, 13-20) апертура системы n штук линейчатых прозрачных электродов 14 разбита на k секторов, причем k≥2, а апертура системы m штук линейчатых прозрачных электродов 14 разбита на k секторов, причем k≥2, а каждый сектор горизонтального линейного модулятора 2 и соответствующего ему вертикального линейного модулятора 4 совпадают по апертуре, причем введен блок 45 коммутации сигналов управления электродами 14 горизонтального модулятора 2, управляющий k секторами горизонтального модулятора 2, и введен блок 46 коммутации сигналов управления электродами 14 вертикального модулятора 4, управляющий k секторами вертикального модулятора 4, причем блок 45 коммутации сигналов управления системой n штук линейчатых прозрачных электродов 14 горизонтального модулятора 2 электрически соединен с системой управления 3 горизонтального линейного модулятора 2 и цифровым вычислителем 9, причем блок 46 коммутации сигналов управления системой m штук линейчатых прозрачных электродов 14 вертикального линейного модулятора 4 электрически соединен с системой управления 5 вертикального линейного модулятора 4 и цифровым вычислителем 9, а система n штук линейчатых прозрачных электродов 14 в горизонтальном линейном модуляторе 2 и система m штук линейчатых прозрачных электродов 14 в вертикальном линейном модуляторе 4 взаимно перпендикулярны.In another embodiment of the device (Fig. 6, 13-20), the aperture of the system of n pieces of linear transparent electrodes 14 is divided into k sectors, with k≥2, and the aperture of the system of m pieces of linear transparent electrodes 14 is divided into k sectors, with k≥2 and each sector of the horizontal linear modulator 2 and the corresponding vertical linear modulator 4 coincide in the aperture, with the block 45 switching the control signals of the electrodes 14 of the horizontal modulator 2, controlling the k sectors of the horizontal modulator 2, and the block 46 switching control signals of the electrodes 14 of the vertical modulator 4 that controls the k sectors of the vertical modulator 4, and the block 45 of the switching signals of the control system of n pieces of linear transparent electrodes 14 of the horizontal modulator 2 is electrically connected to the control system 3 of the horizontal linear modulator 2 and the digital computer 9, and block 46 switching the control signals of the system m pieces of linear transparent electrodes 14 vertical linear modulator 4 is electrically connected to the control system 5 vertical linear modulator 4 and the digital computer 9, and the system of n pieces of linear transparent electrodes 14 in the horizontal linear modulator 2 and the system of m pieces of linear transparent electrodes 14 in the vertical linear modulator 4 are mutually perpendicular.

Предложенное устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Лазерный излучатель 1 (Фиг. 1-7), содержащий лазерный источник света 17, с помощью осветительного объектива 18 формирует параллельный пучок света, который попадает на расщепитель света 19 (Фиг. 4), формирующий два потока излучения, один из которых попадает на горизонтальный линейный модулятор 2, а второй поток попадает на зеркало 20, которое отражает излучение на вертикальный линейный модулятор 4. Момент времени излучения фиксируется время-цифровым преобразователем 28. С помощью систем управления 3 и 5 подаются управляющие импульсы напряжения на электроды 14 (Фиг. 2) горизонтального и вертикального модуляторов 2 и 4. В результате действия модулированного электрического поля на поверхности гелеобразного слоя 13 образуется геометрический рельеф (Гущо Ю.П. Физика рельефографии, Москва, 1999). На Фиг. 3 показан пример осциллограмм импульса электрического сигнала VN и отклика прозрачного гелеобразного слоя 13 в виде амплитуды рельефа А. Для модуляторов 2 и 4, как следует из осциллограмм, типична задержка возникновения рельефа А. Эта задержка зависит от геометрии модулятора, свойств носителя и др. Из осциллограмм видно, что время отклика модуляторов 3 и 4 лежит в микросекундном диапазоне. Экспериментальные исследования показали, что можно достичь время отклика около 1 микросекунды. Модулированный свет от модуляторов 2 и 4 (Фиг. 5, 6, 7) попадает на Фурье-объективы 33 и 36 соответственно. При этом нулевой порядок перекрывается непрозрачными фазовыми фильтрами 34 и 37, а дифрагированный свет с помощью горизонтального и вертикального проекционных объективов 35 и 38 попадает на объект наблюдения 7 (Фиг. 7). Отраженное от объекта 7 излучение попадает в оптико-электронный фотоприемный тракт 8 (Фиг. 5), фокусируясь приемным объективом 21 на фотоприемный элемент 23, между которыми расположен полосой оптический фильтр 22, обеспечивающий ослабление фонового излучения на длине волн, отличной от длины волны излучателя. Выходной токовый сигнал фотоприемного элемента 23 предварительного усилителя 24 преобразуется в напряжение, которое поступает на вход регулятора коэффициента усиления 25, причем коэффициент усиления задается цифровым вычислителем 9 (Фиг. 5).A laser emitter 1 (Fig. 1-7) containing a laser light source 17, using a lighting lens 18, forms a parallel beam of light that hits the light splitter 19 (Fig. 4), forming two radiation fluxes, one of which falls on the horizontal linear modulator 2, and the second stream falls on a mirror 20, which reflects radiation to a vertical linear modulator 4. The time of radiation is fixed by a time-digital converter 28. Using control systems 3 and 5, control voltage pulses are supplied to the electric ktrody 14 (FIG. 2) of the horizontal and vertical modulators 2 and 4. As a result of modulated electric field geometrical relief formed on the surface of the gel layer 13 (YP Guscho reliefography Physics, Moscow, 1999). FIG. 3 shows an example of an oscillogram of an electrical signal pulse V N and a response of a transparent gel-like layer 13 in the form of relief amplitude A. For modulators 2 and 4, as follows from the oscillograms, a typical delay of origin of relief A. This delay depends on the geometry of the modulator, properties of the carrier, etc. From the oscillograms one can see that the response time of modulators 3 and 4 lies in the microsecond range. Experimental studies have shown that a response time of about 1 microsecond can be achieved. The modulated light from modulators 2 and 4 (Figs. 5, 6, 7) hits the Fourier lenses 33 and 36, respectively. In this case, the zero order is blocked by opaque phase filters 34 and 37, and the diffracted light with the help of horizontal and vertical projection lenses 35 and 38 hits the object of observation 7 (Fig. 7). The radiation reflected from object 7 enters the optoelectronic photoreceiver path 8 (Fig. 5), focusing the receiving lens 21 on a photoreceiver element 23, between which is located an optical filter band 22, which attenuates background radiation at a wavelength different from the radiator wavelength. The output current signal of the photodetector element 23 of the pre-amplifier 24 is converted into voltage, which is fed to the input of the gain controller 25, and the gain is set by the digital computer 9 (Fig. 5).

В другом варианте изобретения (Фиг. 8) устройство работает следующим образом. Цифровой вычислитель 9 устанавливает текущий тип зондирующего импульса и его параметры (длительность, скважность, тип модулирующей цифровой последовательности) для блока 39 формирования кодированного зондирующего сигнала по последовательному интерфейсу информационного обмена. Блок 39 содержит в своем составе, например, быстродействующий микроконтроллер или программируемую логическую интегральную схему, которая задает управляющие сигналы для лазерного источника света 17 для формирования кодированной последовательности оптических импульсов, модулированной последовательностью Уэлча-Костаса, Гоулда и пр. [Hooshang Ghafouri-Shiraz, М. Massoud Karbassian. Optical CDMA networks: principles, analysis and applications. Wiley, 2012]. Применение сложного кодированного зондирующего сигнала и методов его детектирования позволяет увеличить надежность обнаружения объектов в поле зрения лидара и улучшить качество работы при одновременной работе нескольких однотипных систем.In another embodiment of the invention (FIG. 8), the device operates as follows. Digital computer 9 sets the current type of the probe pulse and its parameters (duration, duty cycle, type of modulating digital sequence) for the block 39 of the generation of the encoded probe signal via the serial data exchange interface. Block 39 contains, for example, a high-speed microcontroller or a programmable logic integrated circuit that sets the control signals for the laser light source 17 to form an encoded sequence of optical pulses modulated by the Welch-Kostas, Gould, etc. [Hooshang Ghafouri-Shiraz, M Massoud Karbassian. Optical CDMA networks: principles, analysis and applications. Wiley, 2012]. The use of a complex coded probing signal and methods of its detection allows increasing the reliability of detecting objects in the field of view of the lidar and improving the quality of work with simultaneous operation of several similar systems.

В другом варианте изобретения (Фиг. 1-9) устройство работает следующим образом. В лазерном излучателе 1 свет от дополнительного лазерного источника света 40 с длиной волны, отличной от длины волны лазерного источника света 17, попадает на дихроичное зеркало 41 и, отражаясь от него, направляется параллельного главной оптической оси на коллиматор 18, который формирует параллельный пучок света, падающий на расщепитель света 19. Часть света проходит к зеркалу 20 и попадает на вертикальный линейный модулятор 4, другая часть света, благодаря расщепителю, поворачивается на 90 градусов и попадает на горизонтальный линейный модулятор 2. Таким образом, лидар может работать одновременно с двумя лазерными источниками света. Наличие двух источников света позволяет увеличить разрешение системы, а также в зависимости от прозрачности среды имеется возможность выбора излучения, для которого среда является более прозрачной.In another embodiment of the invention (Fig. 1-9), the device operates as follows. In the laser emitter 1, the light from an additional laser light source 40 with a wavelength different from the wavelength of the laser light source 17 hits the dichroic mirror 41 and, reflected from it, is directed parallel to the main optical axis to the collimator 18, which forms a parallel light beam, falling on the light splitter 19. A part of the light passes to the mirror 20 and hits the vertical linear modulator 4, another part of the light, thanks to the splitter, rotates 90 degrees and hits the horizontal linear modulator p 2. Thus, the lidar can work simultaneously with two laser light sources. The presence of two light sources allows you to increase the resolution of the system, and depending on the transparency of the medium, there is a choice of radiation for which the medium is more transparent.

В другом варианте изобретения (Фиг. 1-10) устройство работает следующим образом. От лазерного излучателя 1 свет попадает на горизонтальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения 42 и проходит до свободной поверхности прозрачного гелеобразного слоя 13 горизонтального линейного модулятора 2, за счет полного внутреннего отражения отражается от свободной поверхности прозрачного гелеобразного слоя 13 и направляется на горизонтальный Фурье-объектив 33. Далее нулевой порядок излучения перекрывается горизонтальным непрозрачным фазовым фильтром 34, а дифрагированный свет проходит на горизонтальный проекционный объектив 35 и попадает на объект наблюдения 7. Другая часть света от лазерного излучателя 1 света попадает на вертикальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения 43 и проходит до свободной поверхности прозрачного гелеобразного слоя 13 вертикального линейного модулятора 4, за счет полного внутреннего отражения отражается от свободной поверхности прозрачного гелеобразного слоя 13 и направляется на вертикальный Фурье-объектив 36. Далее нулевой порядок излучения перекрывается непрозрачным фазовым фильтром 37, а дифрагированный свет проходит на вертикальный проекционный объектив 38 и попадает на объект наблюдения 7. Использование параллелепипедов полного внутреннего отражения в передающем оптическом тракте 6 позволяет снизить оптические шумы, поскольку свет не проходит через прозрачные электроды управления, а также увеличить чувствительность модуляторов 2 и 4, благодаря увеличению оптического пути на деформируемой поверхности прозрачного гелеобразного слоя 13. Таким образом, введение параллелепипедов полного внутреннего отражения позволяет увеличить чувствительность и уменьшить оптические шумы в лидаре без подвижных частей.In another embodiment of the invention (Fig. 1-10), the device operates as follows. From the laser emitter 1, the light hits the horizontal transparent parallelepiped of total internal reflection 42 and passes to the free surface of the transparent gel-like layer 13 of the horizontal linear modulator 2, due to the total internal reflection is reflected from the free surface of the transparent gel-like layer 13 and directed to the horizontal Fourier lens 33. Further, the zero order of radiation is blocked by a horizontal opaque phase filter 34, and the diffracted light passes on a horizontal projection An objective lens 35 and hits the object of observation 7. Another part of the light from the laser emitter 1 of light hits the vertical transparent parallelepiped of total internal reflection 43 and passes to the free surface of the transparent gel-like layer 13 of the vertical linear modulator 4, due to the total internal reflection is reflected from the free surface of the transparent gel-like layer 13 and is directed to the vertical Fourier-lens 36. Further, the zero order of radiation is blocked by an opaque phase filter 37, and the diffragir ovated light passes to the vertical projection lens 38 and gets to the object of observation 7. The use of parallelepipeds of total internal reflection in the transmitting optical path 6 allows to reduce optical noise because the light does not pass through the transparent control electrodes, and also increase the sensitivity of modulators 2 and 4 due to the increase optical path on the deformable surface of the transparent gel-like layer 13. Thus, the introduction of parallelepipeds of total internal reflection allows you to increase sensitivity and to reduce noises in optical lidar no moving parts.

В другом варианте изобретения (Фиг. 2-12) устройство работает следующим образом. Введенный дополнительный оптико-электронный тракт 44 принимает оптические импульсы, отраженные от объекта наблюдения 7, фильтрует эти импульсы и преобразует их в электрические сигналы, усиленные до необходимого уровня, которые попадают на блоки согласования 261…26n (Фиг. 12). При использовании, например, двух лазерных источников света с разной длиной волны излучения 17, 40 и корректном подборе параметров приемных оптико-электронных трактов 8 и 44 возможна согласованная работа лидара по двум независимым каналам.In another embodiment of the invention (Fig. 2-12), the device operates as follows. Introduced additional opto-electronic path 44 receives optical pulses reflected from the object of observation 7, filters these pulses and converts them into electrical signals amplified to the required level, which fall on the matching blocks 26 1 ... 26 n (Fig. 12). When using, for example, two laser light sources with different wavelengths of 17, 40 radiation and correct selection of parameters of receiving optical-electronic paths 8 and 44, the lidar can be coordinated in two independent channels.

В другом варианте изобретения (Фиг. 6, 13-20) устройство работает следующим образом. Для формирования необходимой диаграммы направленности зондирующего импульса цифровой вычислитель 9 формирует сигналы управления для блоков коммутации 45 и 46 (Фиг. 13) сигналов управления электродами вертикального и горизонтального модуляторов при условии разбиения рабочей зоны модуляторов на заданное число секторов (Фиг. 14.). Цифровой вычислитель 9 формирует также сигналы управления электродами для каждого сектора модуляторов. Применение модуляторов с разбиением рабочих областей на секторы позволяет обеспечить независимое управление диаграммы направленности зондирующего импульса по азимуту и углу места для каждого модулятора.In another embodiment of the invention (FIG. 6, 13-20), the device operates as follows. To generate the required radiation pattern of the probe pulse, the digital calculator 9 generates control signals for switching units 45 and 46 (Fig. 13) of the control signals for the electrodes of the vertical and horizontal modulators under the condition of dividing the working area of the modulators into a given number of sectors (Fig. 14). The digital computer 9 also generates electrode control signals for each sector of the modulators. The use of modulators with the division of the working areas into sectors allows for independent control of the radiation pattern of the probe pulse in azimuth and elevation for each modulator.

Выходом приемного оптико-электронного тракта 8 является аналоговый сигнал, который согласуется с входами время-цифрового преобразователя 28 при помощи блоков согласования аналоговых сигналов 261-26n, при этом согласование производится путем пороговой обработки входного аналогового сигнала с программно задаваемыми порогами (Фиг. 12.), причем время прихода фронтов и спадов регистрируется время-цифровым преобразователем 28.The output of the receiving optoelectronic channel 8 is an analog signal, which is consistent with the inputs of the time-to-digital converter 28 using the block matching of analog signals January 26 -26 n, wherein coordination is performed by threshold processing of the input analog signal with software definable thresholds (Fig. 12 .), the arrival time of the fronts and declines is recorded by a time-to-digital converter 28.

В связи с тем что точность измерения дальности лидара зависит от точности измерения времени распространения зондирующего сигнала, для точной временной привязки производится процедура восстановления огибающей принятого сигнала. На Фиг. 15 представлена временная диаграмма полученного сигнала. При двух заданных порогах регистрации входного сигнала Vth1 и Vth2 производится регистрация четырех событий: регистрация фронта отраженного импульса по порогу Vth1 в момент времени t1+, регистрация фронта отраженного импульса по порогу Vth2 в момент времени t2+, регистрация спада отраженного импульса по порогу Vth2 в момент времени t2- и регистрация спада отраженного импульса по порогу Vth1 в момент времени t1-. Восстановление формы огибающей принятого сигнала по четырем точкам и уточнение момента времени его прихода производится методом интерполяции в зависимости от используемой математической модели отклика [Головков А., Пивоваров И., Кузнецов И. Компьютерное моделирование и проектирование радиоэлектронных средств. Учебник для вузов. Стандарт третьего поколения. - СПб.: Питер, 2015 - 208 с.]. Данные о зарегистрированных временных метках передаются в центральное процессорное устройство 29 (Фиг. 6).Due to the fact that the accuracy of measuring the distance of the lidar depends on the accuracy of measuring the propagation time of the probing signal, the procedure for restoring the envelope of the received signal is performed for an exact time reference. FIG. 15 shows a timing diagram of the received signal. At two specified thresholds for recording the input signal V th1 and V th2 , four events are recorded: registration of the front of the reflected pulse at the threshold V th1 at time t 1+ , registration of the front of the reflected pulse at threshold V th2 at time t 2+ , registration of the fall of the reflected pulse on the threshold V th2 at time t 2 - and registration of the decline of the reflected pulse on the threshold V th1 at time t 1- . Restoration of the shape of the envelope of the received signal at four points and refinement of the time of its arrival is made by interpolation method depending on the mathematical model of the response used [Golovkov A., Pivovarov I., Kuznetsov I. Computer modeling and design of radio-electronic means. Textbook for universities. The standard of the third generation. - SPb .: Peter, 2015 - 208 p.]. Data on the registered timestamps are transmitted to the central processing unit 29 (FIG. 6).

Цифроаналоговый преобразователь 27, команды для которого задаются центральным процессорным устройством 29, формирует пороги срабатывания блоков согласования аналоговых сигналов 261 и 26n и регулятора коэффициента усиления 25.The digital-to-analog converter 27, the commands for which are set by the central processing unit 29, generates thresholds for matching the analog signals 26 1 and 26 n and the gain controller 25.

Хранение оперативных данных центрального процессорного устройства 29 производится в оперативном запоминающем устройстве 30. Хранение настроек, калибровочных коэффициентов и служебных данных производится в постоянном запоминающем устройстве 31.The storage of operational data of the central processing unit 29 is performed in the operational storage device 30. The storage of settings, calibration coefficients and service data is performed in the permanent storage device 31.

Информационный обмен центрального процессорного устройства 29 с потребителем информации 10 производится через блок сопряжения 32 с потребителем информации. При этом в качестве потребителя информации 10 могут использоваться системы визуализации изображения, системы управления робототехнических комплексов и т.д.Information exchange of the Central processor unit 29 with the consumer of information 10 is made through the interface unit 32 with the consumer of information. At the same time, as an information consumer 10, image visualization systems, control systems of robotic complexes, etc. can be used.

Верхний ключ 47 и нижний ключ 48 образуют полумостовую схему, которая управляет напряжением на системе линейчатых прозрачных электродов 14 (Фиг. 18). При этом верхний ключ 47 подключает высокое управляющее напряжение на систему линейчатых прозрачных электродов 14, а нижний ключ 48 подключает на систему линейчатых прозрачных электродов 14 управляющее напряжение.The upper key 47 and the lower key 48 form a half-bridge circuit that controls the voltage on the system of bar-shaped transparent electrodes 14 (Fig. 18). In this case, the upper switch 47 connects a high control voltage to the system of bar-shaped transparent electrodes 14, and the lower key 48 connects a control voltage to the system of bar-shaped transparent electrodes 14.

Многоканальная схема 49 управления электродами горизонтального 2 и вертикального 4 модуляторов коммутирует управляющие напряжения V1…VN на системе линейчатых прозрачных электродов 14 (Фиг. 19). Цифровой вычислитель 9 вырабатывает алгоритм коммутации системы электродов 14.Multichannel circuit 49 of the control electrode horizontal 2 and vertical 4 modulators switches the control voltage V 1 ... V N on the system of linear transparent electrodes 14 (Fig. 19). Digital computer 9 generates an algorithm for switching the system of electrodes 14.

Для увеличения чувствительности модулятора используется дополнительный источник питания 50, увеличивающий напряженность электрического поля в зазоре 16 (Фиг. 2). (Гущо Ю.П. Физика рельефографии, Москва, 1999, стр. 323).To increase the sensitivity of the modulator, an additional power source 50 is used, which increases the electric field strength in the gap 16 (Fig. 2). (Guscho Yu.P. Physics of Reliefography, Moscow, 1999, p. 323).

С помощью драйвера 51 с раздельным управлением выходными каналами происходит управление оптическим излучением через верхний ключ 52 и нижний ключ 55 путем коммутации электрического тока на лазерный диод 53 (Фиг. 20). При этом, если ключ 52 открыт, а ключ 55 закрыт, происходит заряд буферного конденсатора 54, запасенная энергия которого ограничивает оптическую мощность в режиме излучения.Using the driver 51 with separate control of the output channels, optical radiation is controlled through the upper switch 52 and the lower switch 55 by switching an electric current to the laser diode 53 (Fig. 20). In this case, if the key 52 is open and the key 55 is closed, the buffer capacitor 54 is charged, the stored energy of which limits the optical power in the radiation mode.

Циклограмма работы устройства представлена на Фиг. 16, где:The sequence diagram of the device operation is shown in FIG. 16, where:

t1-t2 - время формирования порогов срабатывания для блоков согласования аналоговых сигналов 261 и 26n и регулятора коэффициента усиления 25 цифровым вычислителем 9 управляющих сигналов для системы управления 3 и системы управления 5;t 1 -t 2 - the time of formation of the thresholds for matching the analog signals 26 1 and 26 n and the gain controller 25 digital calculator 9 control signals for the control system 3 and the control system 5;

t2-t3 - время заряда буферного конденсатора 54 при активном горизонтальном модуляторе 2 с помощью ключа 52 к шине питания VLD (Фиг. 20);t 2 -t 3 is the charging time of the buffer capacitor 54 with the active horizontal modulator 2 using the key 52 to the power bus V LD (Fig. 20);

t2-t5 - время выдачи управляющего сигнала, формируемого системой управления 3 для горизонтального модулятора 2;t 2 -t 5 - the time of issue of the control signal generated by the control system 3 for the horizontal modulator 2;

t2-t4 - время переходного процесса горизонтального модулятора 2 при подаче управляющего сигнала;t 2 -t 4 - the transition time of the horizontal modulator 2 when applying a control signal;

t4-t5 - время излучения лазерного диода 53 при активном горизонтальном линейном модуляторе 2;t 4 -t 5 - the emission time of the laser diode 53 with an active horizontal linear modulator 2;

t5-t6 - время ожидания отклика зондирующего импульса приемного оптико-электронного тракта 8 при активном горизонтальном линейном модуляторе 2;t 5 -t 6 is the waiting time for the response of the probe pulse of the receiving opto-electronic path 8 with the active horizontal linear modulator 2;

t6-t7 - время заряда буферного конденсатора 54 при активном вертикальном модуляторе 4 путем коммутации верхнего ключа 52 к шине питания VLD;t 6 -t 7 is the charging time of the buffer capacitor 54 with the active vertical modulator 4 by switching the upper switch 52 to the power bus V LD ;

t6-t9 - время выдачи управляющего сигнала, формируемого системой управления 5 для вертикального линейного модулятора 4 и обработки отклика приемного оптико-электронного тракта 8 цифровым вычислителем 9 при активном горизонтальном линейном модуляторе 2.t 6 -t 9 - the time of issuance of the control signal generated by the control system 5 for the vertical linear modulator 4 and the processing of the response of the receiving opto-electronic path 8 digital computer 9 with an active horizontal linear modulator 2.

t8-t9 - время излучения лазерного диода 53 при активном вертикальном линейном модуляторе 4;t 8 -t 9 is the emission time of the laser diode 53 with the active vertical linear modulator 4;

t9-t10 - время ожидания отклика зондирующего импульса приемного оптико-электронного тракта 8 при активном вертикальном линейном модуляторе 4;t 9 -t 10 is the waiting time for the response of the probe pulse of the receiving opto-electronic path 8 with the active vertical linear modulator 4;

t10-t11 - время обработки отклика приемного оптико-электронного тракта 8 вычислителем 9 при активном вертикальном линейном модуляторе 4;t 10 -t 11 is the processing time of the response of the receiving optical-electronic path 8 by the transmitter 9 with the active vertical linear modulator 4;

t11-t12 - время информационного обмена между цифровым вычислителем 9 и потребителем информации 10.t 11 -t 12 - the time of information exchange between the digital computer 9 and the consumer of information 10.

Оценка расстояния до наблюдаемых объектов в допущении малого относительного перемещения объекта наблюдения 7 и лидара может быть произведена следующим образом.Estimation of the distance to the observed objects in the assumption of a small relative displacement of the object of observation 7 and the lidar can be made as follows.

Пусть активация i-го электрода горизонтального модулятора 2 формирует диаграмму направленности qi зондирующего импульса, а активация j-го электрода вертикального модулятора 4 формирует диаграмму направленности pj горизонтального модулятора.Let the activation of the i-th electrode of the horizontal modulator 2 form the radiation pattern q i of the probe pulse, and the activation of the j-th electrode of the vertical modulator 4 form the radiation pattern p j of the horizontal modulator.

В начальный момент времени активируются все электроды 14 модулятора 2 или 4, формируя диаграмму направленности, соответствующую полному полю зрения лидара. При регистрации откликов с полной апертурой происходит их ранжирование по времени распространения, при этом определяется минимальное время отклика от наблюдаемых объектов и производится снижение апертуры сканирования (путем уменьшения количества включенных электродов), итерационно повторяемое до момента отсутствия откликов. Переключение электродов 14 модуляторов 2 и 4 происходит последовательно, в соответствии с циклограммой, приведенной на Фиг. 16.At the initial moment of time, all electrodes 14 of the modulator 2 or 4 are activated, forming a radiation pattern corresponding to the full field of view of the lidar. When registering responses with a full aperture, they are ranked by the propagation time, and the minimum response time from the observed objects is determined and the scanning aperture is reduced (by reducing the number of electrodes turned on), iteratively repeated until no response. The switching of the electrodes 14 of the modulators 2 and 4 occurs sequentially, in accordance with the sequence diagram shown in FIG. sixteen.

При отсутствии отклика производится возврат к предыдущей апертуре (путем коммутации необходимого количества электродов модуляторов 2 и 4), при этом осуществляется попеременное сканирование всего массива электродов вертикального и горизонтального модуляторов или их частей.If there is no response, it returns to the previous aperture (by switching the required number of electrodes of modulators 2 and 4), while alternating scanning of the entire array of electrodes of the vertical and horizontal modulators or their parts is performed.

При совпадении откликов вертикального и горизонтального модуляторов по времени - происходит оценка координат объекта в поле зрения (Фиг. 17). Азимут и угол места относительно строительных осей лидара соответствует диаграммам направленности, задаваемым вертикальным и горизонтальным модулятором, а расстояние d до него при известном времени хода зондирующего сигнала может быть определено как:If the responses of the vertical and horizontal modulators coincide in time, the coordinates of the object in the field of view are estimated (Fig. 17). The azimuth and elevation relative to the construction axes of the lidar correspond to the radiation patterns given by the vertical and horizontal modulator, and the distance d to it at a known travel time of the probing signal can be defined as:

Figure 00000001
Figure 00000001

где с - скорость распространения зондирующего сигнала в среде, t - время полного хода зондирующего сигнала.where c is the speed of propagation of the probing signal in the medium, t is the time of the complete course of the probing signal.

При использовании модуляторов с разбиением рабочих зон на сектора (Фиг. 14) при достаточном количестве секторов k и при введение блоков коммутации 45 и 46 сигналов управления электродами линейных модуляторов 2 и 4 (Фиг. 18) возможно упрощение алгоритма оценки дальности до наблюдаемых объектов, в связи с отсутствием необходимости сопоставления откликов от наблюдаемых объектов при раздельной работе горизонтального и вертикального модуляторов, т.к. диаграмма направленности зондирующего сигнала при использовании каждого из модуляторов может управляться в двух измерениях. Управление диаграммой направленности по углу места может осуществляться выбором блоком коммутации сигналов управления электродами необходимого сектора модулятора, а по азимуту - выбором электродов внутри данного сектора.When using modulators with division of working zones into sectors (Fig. 14) with a sufficient number of sectors k and with the introduction of switching blocks 45 and 46 of the electrode control signals of linear modulators 2 and 4 (Fig. 18), it is possible to simplify the algorithm for estimating the distance to the observed objects, due to the absence of the need to match the responses from the observed objects during the separate operation of the horizontal and vertical modulators, since When using each of the modulators, the directional pattern of the probing signal can be controlled in two dimensions. The control of the directivity pattern by elevation can be performed by the selection of the switching unit of the electrode control signals of the required sector of the modulator, and in azimuth, by the choice of electrodes within this sector.

Пример реализации изобретенияAn example implementation of the invention

Устройство по настоящему изобретению может быть выполнено следующим образом.The device of the present invention can be performed as follows.

В качестве когерентного лазерного источника света 17 могут быть использованы, например, полупроводниковые лазеры или лазеры на парах меди, золота, стронция, а также газовые лазеры. Для обеспечения достаточного уровня быстродействия и высокой энергоэффективности в качестве коммутирующих элементов драйвера когерентного источника света целесообразно применять транзисторы на нитриде галлия, позволяющие формировать зондирующие импульсы длительностью менее 1 нс и оптической энергией не менее 70 нДж. Реализация устройства драйвера может быть осуществлена известными методами (Alex Lidow, Johan Strydom, Michael de Rooij, David Reusch. GaN Transistors for Efficient Power Conversion, 2-nd Edition).As a coherent laser light source 17, for example, semiconductor lasers or vapor lasers of copper, gold, strontium, and also gas lasers can be used. To ensure a sufficient level of speed and high energy efficiency, it is advisable to use transistors on gallium nitride as switching elements of a coherent light source driver, which allow forming probe pulses with a duration of less than 1 ns and optical energy of at least 70 nJ. The implementation of the device driver can be carried out by known methods (Alex Lidow, Johan Strydom, Michael de Rooij, David Reusch. GaN Transistors for Efficient Power Conversion, 2-nd Edition).

В качестве элементов систем управления 3 и 5 могут быть использованы стандартные микросхемы или наборы микросхем, уровень интеграции зависит от технических требований устройств. Для индивидуального управления электродами 14 горизонтального 2 и вертикального 4 линейных модуляторов для оптимизации количества электрических соединений целесообразно использовать многоканальные драйверы с последовательной загрузкой данных в регистр-защелку и возможностью последовательного объединения (например, HV583).As elements of control systems 3 and 5, standard microcircuits or chipsets can be used, the level of integration depends on the technical requirements of the devices. For individual control of the electrodes 14 horizontal 2 and vertical 4 linear modulators to optimize the number of electrical connections, it is advisable to use multichannel drivers with sequential data loading into the register latch and the possibility of sequential combining (for example, HV583).

Система n (m) штук линейчатых прозрачных электродов 14 может быть выполнена из алюминия, хрома, молибдена, окиси индия. В качестве остальных элементов и блоков могут быть использованы стандартные элементы и блоки. Зазор 16 можно выбрать, например, 10 мкм, а толщину прозрачного гелеобразного слоя 13, например, 45 мкм. Толщина системы n (m) штук линейчатых прозрачных электродов 14 может быть выбрана от десятых до сотых долей микрона. Электрические сигналы, поступающие от блока управления 3 на вход модуляторов 2, 4, могут быть, например, выбраны следующими: максимальное напряжение сигнала 15-20 В, длительность управляющего импульса - не менее 7 мкс.The n (m) system of pieces of barred transparent electrodes 14 can be made of aluminum, chromium, molybdenum, indium oxide. As the remaining elements and blocks standard elements and blocks can be used. The gap 16 can be selected, for example, 10 μm, and the thickness of the transparent gel-like layer 13, for example, 45 μm. The thickness of the system n (m) of the pieces of linear transparent electrodes 14 can be chosen from tenths to hundredths of microns. Electrical signals from the control unit 3 to the input of the modulators 2, 4 can be, for example, selected as follows: the maximum signal voltage is 15-20 V, the duration of the control pulse is at least 7 μs.

Прозрачный гелеобразный слой 13 приготавливают на основе полиорганосилоксана известными методами (Патент №2577802, Спеклоподавитель для лазерного излучения (варианты), классы МПК7: G02F 1/00).A transparent gel-like layer 13 is prepared on the basis of polyorganosiloxane by known methods (Patent No. 2577802, Speculator for laser radiation (options), MPK7 classes: G02F 1/00).

Первая диэлектрическая прозрачная подложка 11 и вторая диэлектрическая прозрачная подложка 15 должны быть выполнены из одного материала, например из кварцевого стекла. Прозрачный электропроводящий слой 12 - из окиси индия.The first dielectric transparent substrate 11 and the second dielectric transparent substrate 15 must be made of the same material, for example, of quartz glass. Transparent electrically conductive layer 12 is made of indium oxide.

Форма k секторов в горизонтальном линейном модуляторе 2 и вертикальном линейном модуляторе 4 может быть выбрана в виде, например, прямоугольника, шестигранника или иной формы, при этом формы секторов в горизонтальном линейном модуляторе 2 и вертикальном линейном модуляторе 4 всегда совпадают.The shape of the k sectors in the horizontal linear modulator 2 and the vertical linear modulator 4 can be selected in the form of, for example, a rectangle, hexagon or another shape, while the shapes of the sectors in the horizontal linear modulator 2 and vertical linear modulator 4 always coincide.

Claims (6)

1. Лидар без подвижных частей содержит лазерный излучатель, горизонтальный линейный модулятор, систему управления горизонтальным линейным модулятором, вертикальный линейный модулятор, систему управления вертикальным линейным модулятором, передающий оптический тракт, направленный на объект наблюдения, приемный оптико-электронный тракт, цифровой вычислитель и потребитель информации, причем горизонтальный модулятор содержит нанесенную на первую диэлектрическую прозрачную подложку прозрачный электропроводящий слой, покрытый прозрачным гелеобразным слоем, и систему n штук линейчатых прозрачных горизонтальных электродов, расположенных в одной плоскости на второй диэлектрической прозрачной подложке, размещенных с зазором над прозрачным гелеобразным слоем и соединенных электрически с системой управления горизонтальным линейным модулятором, при этом n выходов системы управления горизонтальным линейным модулятором соединены с n входами системы линейчатых прозрачных электродов, при этом система линейчатых прозрачных горизонтальных n электродов покрывает световую апертуру второй диэлектрической прозрачной подложки, при этом все линейчатые прозрачные горизонтальные n электроды электрически изолированы друг от друга, а вертикальный линейный модулятор содержит нанесенную на первую диэлектрическую прозрачную подложку прозрачный электропроводящий слой, покрытый прозрачным гелеобразным слоем, и систему m штук линейчатых прозрачных вертикальных электродов, расположенных в одной плоскости на второй диэлектрической прозрачной подложке, размещенных с зазором над прозрачным гелеобразным слоем и соединенных электрически с системой управления вертикальным линейным модулятором, при этом m выходов системы управления соединены с m входами системы линейчатых прозрачных электродов, при этом линейчатые прозрачные вертикальные m электроды покрывают световую апертуру второй диэлектрической прозрачной подложки, при этом все линейчатые прозрачные вертикальные m электроды электрически изолированы друг от друга, причем лазерный излучатель, система управления горизонтальным линейным модулятором, система управления вертикальным линейным модулятором, приемный оптико-электронный тракт и потребитель информации электрически соединены с цифровым вычислителем, причем лазерный излучатель состоит из лазерного источника света, коллимматора, зеркала и расщепителя света на горизонтальный и вертикальный пучки, каждый из которых оптически соединен с горизонтальным линейным модулятором и вертикальным линейным модулятором, причем приемный оптико-электронный тракт состоит из расположенных последовательно на оптической оси объектива 21 приемного оптико-электронного тракта, полосового оптического фильтра, фотоприемного элемента, при этом фотоприемный элемент электрически связан с предварительным усилителем, а предварительный усилитель электрически связан с регулятором коэффициента усиления, причем цифровой вычислитель состоит по крайней мере из двух блоков согласования аналоговых сигналов, цифроаналогового преобразователя, время-цифрового преобразователя, центрального процессорного устройства, оперативного запоминающего устройства, постоянного запоминающего устройства, при этом блоки согласования аналоговых сигналов электрически соединены с цифроаналоговым преобразователем и время-цифровым преобразователем, а цифроаналоговый преобразователь и время-цифровой преобразователь электрически соединены с центральным процессорным устройством, при этом центральное процессорное устройство электрически соединено с оперативным запоминающим устройством и постоянным запоминающим устройством, при этом центральное процессорное устройство электрически связано через блок сопряжения с потребителем информации, при этом передающий оптический тракт содержит последовательно расположенные на первой оптической оси горизонтальный линейный модулятор, горизонтальный Фурье-объектив, причем в фокусе горизонтального Фурье-объектива расположен горизонтальный непрозрачный фазовый фильтр и горизонтальный проекционный объектив, а на второй оптической оси, которая параллельна первой оптической оси, последовательно расположены вертикальный линейный модулятор, вертикальный Фурье-объектив, причем в фокусе вертикального Фурье-объектива расположен вертикальный непрозрачный фазовый фильтр и вертикальный проекционный объектив, при этом непрозрачные фазовые фильтры помещены в фокусах горизонтального и вертикального Фурье-объективов и, соответственно, при этом размеры непрозрачных фазовых фильтров подобраны так, что непрозрачные фазовые фильтры перекрывают световые потоки горизонтального и вертикального лазерных пучков в нулевом порядке соответственно.1. Lidar without moving parts contains a laser emitter, a horizontal linear modulator, a horizontal linear modulator control system, a vertical linear modulator, a vertical linear modulator control system, a transmitting optical path directed to the object of observation, a receiving optical-electronic path, a digital computer and a consumer , moreover, the horizontal modulator contains deposited on the first dielectric transparent substrate transparent electrically conductive layer coated with a transparent a gel-like layer, and a system of n pieces of linear transparent horizontal electrodes located in the same plane on a second dielectric transparent substrate, placed with a gap above the transparent gel layer and electrically connected to the horizontal linear modulator control system, while the n outputs of the horizontal linear modulator control system are connected with n inputs of the system of linear transparent electrodes, while the system of linear transparent horizontal n electrodes covers the light a the second dielectric transparent substrate pertura, with all linear transparent horizontal n electrodes electrically isolated from each other, and the vertical linear modulator contains a transparent electrically conductive layer coated on the first dielectric transparent substrate, covered with a transparent gel-like layer, and a system of m pieces of transparent linear vertical electrodes arranged in the same plane on the second dielectric transparent substrate, placed with a gap above the transparent gel-like layer and connect electrically with the control system of a vertical linear modulator, with the m outputs of the control system connected to the m inputs of the system of linear transparent electrodes, while the linear transparent vertical m electrodes cover the light aperture of the second dielectric transparent substrate, while all the linear transparent vertical m electrodes are electrically insulated each from a friend, with a laser emitter, a control system for a horizontal linear modulator, a control system for a vertical linear mode The oscillator, the receiving optoelectronic path and the information consumer are electrically connected to a digital computer, the laser emitter consisting of a laser light source, a collimator, a mirror and a light splitter for horizontal and vertical beams, each of which is optically connected to a horizontal linear modulator and a vertical linear modulator The receiving optoelectronic path consists of the optical optoelectronic path 21 arranged in series on the optical axis of the lens 21; o optical filter, photodetector element, while the photodetector element is electrically connected to the pre-amplifier, and the pre-amplifier is electrically connected to the gain controller, and the digital computer consists of at least two analog signal matching units, a digital-to-analog converter, a time-digital converter, a central processor device, random access memory, read-only memory, while the analog matching blocks signals are electrically connected to a digital-to-analog converter and a time-to-digital converter, and a digital-to-analog converter and a time-to-digital converter are electrically connected to the central processing unit, while the central processing unit is electrically connected to a random access memory and a permanent storage unit, while the central processing unit is electrically connected through an interface with a consumer of information, while transmitting the optical signal CT contains sequentially located on the first optical axis a horizontal linear modulator, a horizontal Fourier lens, and in the focus of a horizontal Fourier lens there is a horizontal opaque phase filter and a horizontal projection lens, and on the second optical axis, which is parallel to the first optical axis, the vertical linear modulator, vertical Fourier lens, and in the focus of the vertical Fourier lens is a vertical opaque phase filter p and a vertical projection lens, wherein the opaque phase filters are placed at the foci of the horizontal and vertical Fourier lenses and, consequently, the dimensions of the opaque phase filters are selected so that the opaque phase filters overlap the light fluxes of the horizontal and vertical laser beams in the zeroth order, respectively. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что введен блок формирования кодированного зондирующего сигнала, электрически связанный с лазерным излучателем и цифровым вычислителем.2. The device according to p. 1, characterized in that the entered block the formation of the encoded probe signal, electrically connected with a laser emitter and a digital computer. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в лазерный излучатель введены по крайней мере один дополнительный лазерный источник света с длиной волны, отличной от длины волны лазерного источника света, и оптически сопряженное с ним по крайней мере одно дихроичное зеркало, причем дихроичное зеркало расположено на оптической оси между лазерным источником света и коллиматором, при этом дихроичное зеркало прозрачно для лазерного источника света и непрозрачно для дополнительного лазерного источника.3. The device according to claim 1, characterized in that at least one additional laser light source with a wavelength different from the wavelength of the laser light source, and at least one dichroic mirror, optically conjugated with it, and dichroic the mirror is located on the optical axis between the laser light source and the collimator, while the dichroic mirror is transparent to the laser light source and opaque to the additional laser source. 4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что на оптической оси между лазерным излучателем и горизонтальным линейным модулятором введен горизонтальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения, одной гранью контактирующий оптически с первой диэлектрической прозрачной подложкой так, чтобы на свободной границе прозрачного гелеобразного слоя было обеспечено полное внутреннее отражение, а между лазерным излучателем и вертикальным линейным модулятором введен вертикальный прозрачный параллелепипед полного внутреннего отражения, одной гранью контактирующий оптически с первой диэлектрической прозрачной подложкой так, чтобы на свободной границе прозрачного гелеобразного слоя было обеспечено полное внутреннее отражение.4. The device according to claim 1, characterized in that a horizontal transparent parallelepiped of total internal reflection is inserted between the laser emitter and the horizontal linear modulator on the optical axis, optically contacting with the first dielectric transparent substrate with one face so that the free boundary of the transparent gel-like layer is provided total internal reflection, and a vertical transparent parallelepiped of total internal reflection is introduced between the laser emitter and the vertical linear modulator oia, with one face in contact optically with the first dielectric transparent substrate so that full internal reflection is provided on the free border of the transparent gel-like layer. 5. Устройство по п. 1 и 4, отличающееся тем, что введен дополнительный приемный оптико-электронный тракт, электрически связанный с цифровым вычислителем.5. The device according to p. 1 and 4, characterized in that the additional receiving opto-electronic path, electrically connected with the digital computer. 6. Устройство по пп. 1-5, отличающееся тем, что апертура системы n штук линейчатых прозрачных горизонтальных электродов разбита на k секторов, причем k≥2, а апертура системы m штук линейчатых прозрачных вертикальных электродов разбита на k секторов, причем k≥2, а каждый сектор горизонтального линейного модулятора и соответствующего ему вертикального линейного модулятора совпадают по апертуре, причем введен блок коммутации сигналов управления электродами горизонтального модулятора, управляющий k секторами горизонтального модулятора, и введен блок коммутации сигналов управления электродами вертикального модулятора, управляющий k секторами вертикального модулятора, причем блок коммутации сигналов управления системой n штук линейчатых прозрачных горизонтальных электродов горизонтального модулятора электрически соединен с системой управления горизонтального линейного модулятора и цифровым вычислителем, причем блок коммутации сигналов управления системой m штук линейчатых прозрачных горизонтальных электродов вертикального линейного модулятора электрически соединен с системой управления вертикального линейного модулятора и цифровым вычислителем, а система n штук линейчатых прозрачных горизонтальных электродов в горизонтальном линейном модуляторе и система m штук линейчатых прозрачных горизонтальных электродов в вертикальном линейном модуляторе взаимно перпендикулярны.6. The device according to PP. 1-5, characterized in that the aperture of the system of n pieces of bar-shaped transparent horizontal electrodes is divided into k sectors, moreover, k≥2, and the aperture of the system of m pieces of bar-shaped transparent vertical electrodes is divided into k sectors, with k≥2, and each sector of horizontal linear the modulator and the corresponding vertical linear modulator coincide in the aperture, with the switching unit of the control signals of the electrodes of the horizontal modulator introduced, which controls the k sectors of the horizontal modulator, and the switching unit is entered Electrode control signals of a vertical modulator, controlling k sectors of a vertical modulator, the switching unit of the system control signals of n pieces of linear transparent horizontal electrodes of a horizontal modulator electrically connected to the horizontal linear modulator control system and a digital computer, and the switching unit of the system control signals of m pieces of straight linear horizontal electrodes vertical linear modulator is electrically connected to the control system Ia vertical linear modulator and digital computer, and the system n pieces of line of horizontal transparent electrodes in a horizontal linear system modulator and m pieces of ruled horizontal transparent electrodes in a vertical linear modulator mutually perpendicular.
RU2017120369A 2017-06-09 2017-06-09 Lidar without moving parts RU2690990C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120369A RU2690990C2 (en) 2017-06-09 2017-06-09 Lidar without moving parts

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120369A RU2690990C2 (en) 2017-06-09 2017-06-09 Lidar without moving parts

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017120369A RU2017120369A (en) 2018-12-10
RU2017120369A3 RU2017120369A3 (en) 2018-12-10
RU2690990C2 true RU2690990C2 (en) 2019-06-07

Family

ID=64576974

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120369A RU2690990C2 (en) 2017-06-09 2017-06-09 Lidar without moving parts

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690990C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756987C1 (en) * 2020-12-16 2021-10-08 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Compact lidar
RU2759260C1 (en) * 2020-12-16 2021-11-11 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Lidar
RU2778546C1 (en) * 2021-12-16 2022-08-22 Владимир Владиславович Имшенецкий Device and method for receiving optical signal reflected from sounding object

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2690537C1 (en) * 2018-01-16 2019-06-04 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Phased lidar

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201159766Y (en) * 2008-03-07 2008-12-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 High-precision speed-measuring and ranging laser radar system
RU2405172C2 (en) * 2005-07-21 2010-11-27 Эрбус Оперейшнс Гмбх Method and lidar system for measuring atmospheric turbulence on-board aircraft, as well as in airports and on wind power plants
US20110216304A1 (en) * 2006-07-13 2011-09-08 Velodyne Acoustics, Inc. High definition lidar system
US20150219764A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-06 GM Global Technology Operations LLC Low cost small size lidar for automotive

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2405172C2 (en) * 2005-07-21 2010-11-27 Эрбус Оперейшнс Гмбх Method and lidar system for measuring atmospheric turbulence on-board aircraft, as well as in airports and on wind power plants
US20110216304A1 (en) * 2006-07-13 2011-09-08 Velodyne Acoustics, Inc. High definition lidar system
CN201159766Y (en) * 2008-03-07 2008-12-03 中国科学院上海光学精密机械研究所 High-precision speed-measuring and ranging laser radar system
US20150219764A1 (en) * 2014-02-06 2015-08-06 GM Global Technology Operations LLC Low cost small size lidar for automotive

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
J. Stockley and S. Serati, Cascaded One-Dimensional Liquid Crystal OP As for 2-D Beam Steering, IEEE Aerospace Conference, Big Sky, Montana, 2003. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2756987C1 (en) * 2020-12-16 2021-10-08 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Compact lidar
RU2759260C1 (en) * 2020-12-16 2021-11-11 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Lidar
RU2756987C9 (en) * 2020-12-16 2022-04-27 Общество с ограниченной ответственностью НаноРельеф Дисплей Compact lidar
RU2778546C1 (en) * 2021-12-16 2022-08-22 Владимир Владиславович Имшенецкий Device and method for receiving optical signal reflected from sounding object

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017120369A (en) 2018-12-10
RU2017120369A3 (en) 2018-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3593166B1 (en) Integrated lidar illumination power control
US20190094345A1 (en) Laser scanner
CN108603937B (en) LIDAR 3-D imaging with far field illumination overlay
CA3017735C (en) Integrated illumination and detection for lidar based 3-d imaging
RU2690990C2 (en) Lidar without moving parts
US20230042797A1 (en) Lidar based distance measurements with tiered power control
CN110749893B (en) Two-dimensional scanning laser radar device and electronic equipment
US20170328990A1 (en) Scalable field of view scanning in optical distance measurement systems
CN116430401A (en) Three-dimensional LIDAR system with target field of view
CN109188451A (en) A kind of laser radar system
CN110244318B (en) 3D imaging method based on asynchronous ToF discrete point cloud
CN110691983A (en) LIDAR-based 3-D imaging with structured light and integrated illumination and detection
CN109156071B (en) Staggered array of light emitting elements for sweeping angular range
WO2020221185A1 (en) Asynchronous tof discrete point cloud-based 3d imaging apparatus, and electronic device
CN109116327B (en) Beam control device, method for driving same and LiDAR system comprising same
CN110824490A (en) Dynamic distance measuring system and method
TWI742448B (en) Laser detection device
KR20180024806A (en) Optical scanning device and LIDAR system including the optical scanning device
CN209014727U (en) A kind of laser radar system
CN110658529A (en) Integrated beam splitting scanning unit and manufacturing method thereof
CN116235072A (en) Lidar system with variable resolution multiple beam scanning
WO2022141534A1 (en) Detection apparatus, scanning unit, movable platform, and control method for detection apparatus
CN110716189A (en) Transmitter and distance measurement system
RU2680655C2 (en) Diffraction lidar
RU2690537C1 (en) Phased lidar

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant