CN210070743U - 微型激光测距目标指示器 - Google Patents

Abstract

微型激光测距目标指示器。涉及一种激光测距与目标指示仪器，特别涉及微型激光测距目标指示器。提供了一种体积小、重量轻、功耗低、成本低、具有人眼安全波长激光和目标标示激光的微型激光测距目标指示器。包括:指示激光发射器，用于发射编码的指示目标激光束；指示激光发射光学系统，用于对指示激光束进行束散角限定；指示激光电源，用于为指示激光发射器提供驱动电源；测距激光发射器，用于发射人眼安全波长的测距激光束；测距激光发射光学系统，用于对测距激光束进行束散角限定。本实用新型实现了激光测距目标指示器重量降至一公斤，或一公斤以下的目标。

Description

微型激光测距目标指示器

技术领域

本实用新型涉及一种激光测距与目标指示仪器，特别涉及微型激光测距目标指示器。

背景技术

激光测距目标指示器用于对目标的侦察、测距和为武器系统指示目标，现有的这种技术和产品相对成熟，不过在某种使用领域，例如单兵便携，轻小型无人机载领域，凸显出它体积庞大、质量笨重的相对不足，给使用带来了很大的不便。主要表现为：

（1）激光发射器结构和激光器电源的结构很复杂，总体效率低，由此造成了整机体积大，重量重，另一方面，低的效率也增加了电池的容量，使得电池体积重量增加；

（2）为了兼顾全温度范围使用，电池容量设计得很大，又增加了整机的体积重量；

（3）将承担辅助功能的部件内置在主机中，增加了主机的体积重量；

（4）复杂结构的激光器和电源电路带来成本的提高；

（5）不具备人眼安全波长，平时训练中存在伤到人员或平民眼睛的安全性隐患；

（6）不具备采用人眼可见的激光或仪器可见的标示激光，为他人或他机标示目标的功能，这一功能在单兵与直升机、无人机配合作战中，尤其在反恐作战中，非常有用。

随着激光器和电源电路技术的发展，采用新的设计理念和技术，现有激光测距目标指示器重、大、功耗高的不足，都可以得到克服。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种体积小、重量轻、功耗低、成本低、具有人眼安全波长激光和目标标示激光的微型激光测距目标指示器。

本实用新型的技术方案是：微型激光测距目标指示器，包括:

指示激光发射器，用于发射编码的指示目标激光束；

指示激光发射光学系统，用于对指示激光束进行束散角限定；

指示激光电源，用于为指示激光发射器提供驱动电源；

测距激光发射器，用于发射人眼安全波长的测距激光束；

测距激光发射光学系统，用于对测距激光束进行束散角限定；

测距激光电源，用于为指示测距激光发射器提供驱动电源；

激光接收器，用于接收目标反射的激光信号；

激光接收光学系统，用于会聚目标反射的激光信号；

标示激光发射器，用于发射标示激光束；

标示激光发射光学系统，用于对标示激光束进行束散角限定；

标示激光电源，用于为标定激光发射器提供驱动电源；

数字罗盘，用于测量目标的方位角度和俯仰角度；

显示器，用于显示激光编码、目标距离值、目标位置参数、电池电压和工作状态；

编码输入开关，用于输入指示激光编码；

模式选择开关，用于选择微型测距目标指示器的工作模式；

北斗/GPS外接端口，用于与北斗或GPS接收机联接，输入目标定位信息；

外接通信接口，用于与外部设备进行通信数据互传，以及外接电源的接入；

电池，用于对微型激光测距目标指示器的电路进行供电；

发射按钮开关，用于控制指示或测距激光束的发射；

信号处理控制器，用于对指示激光进行编码，对目标信号进行处理与识别，计算目标距离值，控制激光发射器的发射，目标角度信号的接收处理与发送，北斗/GPS信号的接收，驱动输入输出数据的显示，对指示激光器电源、测距激光电源、标示激光电源供电时序的控制与参数调节，发生指示激光电源相位控制信号、接收编码信号和对外通信数据的互传；

指示激光电源、测距激光电源、激光接收器、标示激光电源、数字罗盘、显示器、编码输入开关、模式选择开关、外接通信接口、北斗/GPS外接端口、发射按钮开关，在电气上都与信号处理控制器相联。

还包括上导轨、下导轨、电池筒、机械瞄准具和壳体；

所述激光发射器、指示激光发射光学系统、指示激光电源、测距激光发射器、测距激光发射光学系统、测距激光电源、激光接收器、激光接收光学系统、标示激光发射器、标示激光发射光学系统、标示激光电源、数字罗盘、显示器、信号处理控制器、编码输入开关，模式选择开关、外接通信接口、北斗/GPS外接端口、发射按钮开关、电池、上导轨、下导轨、电池筒和机械瞄准具分别固定连接在所述壳体上。

所述指示激光发射器包括输出耦合反射镜、增益介质、反射镜一、隔离器、反射镜二、调Q开关、反射镜三、偏振器、波片和LD泵浦源；

所述输出耦合反射镜、增益介质、反射镜一、隔离器、反射镜二、调Q开关、反射镜三、偏振器和波片依次按照光路顺序连接，呈非平面环形腔结构；所述LD泵浦源设置在增益介质的侧面。

所述激光接收器包括电性连接的宽波段光电探测器和放大电路。

所述激光接收光学系统包括接收物镜、会聚透镜组和双波长窄带滤光片；所述接收物镜、会聚透镜组和双波长窄带滤光片分别按光路顺序连接。

所述信号处理控制器为大规模集成电路FPGA、CPLD、DSP、ARM或高速微处理器。

所述电池包括内置电池和外置电池；所述内置电池用于常温和高温工作，所述外置电池与外置电池一起用于低温工作。

所述指示激光电源包括顺序连接的相位控制器、开关电路组、储能电容和稳压电路；

所述相位控制器控制开关电路组中多个开关的按相序工作；通过控制开关电路组而达到控制LD泵浦源电路的工作时序，并确定提供给LD泵浦电路的工作电流大小；

所述开关电路组用于为LD泵浦电路提供工作电流；

所述储能电容用于增大电池的供电流能力；

所述稳压电路用于为指示激光电源的驱动器中的低压电路提供稳压的电源；

所述储能电容与外部LD泵浦源的正极相联。

所述开关电路组包括电性连接的一个或多个开关电路；

所述开关电路包括电流检测器；

所述开关电路和所述电流检测器分别与相位控制器的相序输出端和电流监测端相联，多个所述开关电路在相位控制器的控制下，按相序工作。

本实用新型中与现有技术相比，有益效果是：将必须的激光目标指示、激光测距、激光目标标示功能模块集成于一体，同时设置了电气的外部接口和机械的导轨，供外部仪器选用，以简化产品结构；采用内置电池和外置电池方式，一年中大部分时间采用内置电池工作，小部分严寒时间采用内置电池与外置电池一起工作；这些设计措施的采用，大大降低了激光测距目标指示器的体积重量，提高了使用的方便性和灵活性。同时，采用高度集成的环形激光发射器、多路多相数字控制的指示激光电源、双波段的激光接收器，都使内部部件高度集成化，从源头上降低了体积重量；环形激光发射器和多路多相集成控制的开关式指示激光电源的高效率，又使微型激光测距目标指示器的功耗大大降低，进一步降低了电池的重量。双波段激光接收器的采用，增加了人眼安全波长的功能，实际体积没有增加，这又在另一层面降低了重量体积。采用结构相对简单的激光器和激光驱动电源，一定程度上降低了成本；采用开关式激光电源的技术原理，储能电容容量环境温度变化不敏感，因而，可以采用价格只有现有贮能电容价格百分之几的工业用电容器，又降低了成本。因此，新的设计理念，加上新的激光器及其数字电源技术，实现了激光测距目标指示器重量降至一公斤，或一公斤以下的目标。

附图说明

图1为本实用新型的微型激光测距目标指示器的组成框图；

图2为本实用新型的微型激光测距目标指示器的指示激光发射器组成示意图；

图3为本实用新型的微型激光测距目标指示器的指示激光发射器增益介质与LD泵浦源的俯视图；

图4为本实用新型的微型激光测距目标指示器的指示激光电源原理图；

图5为本实用新型的微型激光测距目标指示器外形图；

图6为本实用新型的微型激光测距目标指示器的控制面板图；

图7为本实用新型的微型激光测距目标指示器的激光接收光学系统示意图；

图8是本实用新型的微型激光测距目标指示器的激光接收器的结构示意图；

图中1是指示激光发射器，2是指示激光发射光学系统，3是指示激光电源，4是测距激光发射器，5是测距激光发射光学系统，6是测距激光电源，7是激光接收器，8是激光接收光学系统，9是标示激光发射器，10是标示激光发射光学系统，11是标示激光电源，12是数字罗盘，13是显示器，14是信号处理控制器，15是编码输入开关，16是模式选择开关,17是北斗/GPS外接端口,18是外接通信接口,19是电池,20是发射按钮开关，21是上导轨，22是下导轨，23是电池筒，24是壳体，25是机械瞄准具，

31是输出耦合反射镜、32是增益介质、33是反射镜一、34是隔离器、35是反射镜二、36是调Q开关、37是反射镜三、38是偏振器、39是波片、40是LD泵浦源，

41是相位控制器、42是开关电路组、43是储能电容、44是稳压电路，45是开关电路，46是电流检测器，

50是接收物镜，51是会聚透镜组，52是双波长窄带滤光片，

B是宽波段光电探测器，R是互阻抗，TIA是互阻抗放大器。PA是主放大器。

具体实施方式

本实用新型如图1-7所示，结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在下述实施例中，采用新的设计理念，突出指示目标的主要功能，针对空地一体作战和反恐作战需求，增加人眼安全测距与目标标示功能，而将不常用的昼间光学观瞄仪器和夜间观瞄仪器外置，可装卸，根据实际需要，安装或不安装，以此减轻主机重量，同时设置机械瞄准具25，即使不安装光学观瞄仪器，也能瞄准目标。同时采用新的激光发射器和激光电源技术，提高效率，缩小体积，减轻重量，降低成本。本案中指示激光发射光学系统、测距激光发射器、测距激光发射光学系统、测距激光电源、标示激光发射器、标示激光发射光学系统和标示激光电源分别为本技术领域的现有技术；如图8所示，激光接收器也为本技术领域的现有技术；

如图1所示，微型激光测距目标指示器，包括:

指示激光发射器1，用于发射编码的目标指示激光束；

指示激光发射光学系统2，用于对指示激光束进行束散角限定；

指示激光电源3，用于为指示激光发射器1提供驱动电源；

测距激光发射器4，用于发射人眼安全波长的测距激光束；

测距激光发射光学系统5，用于对测距激光束进行束散角限定；

测距激光电源6，用于为指示测距激光发射器4提供驱动电源；

激光接收器7，用于接收目标反射的激光信号；

激光接收光学系统8，用于会聚目标反射的激光信号；

标示激光发射器9，用于发射标示激光束；

标示激光发射光学系统10，用于对标示激光束进行束散角限定；

标示激光电源11，用于为标定激光发射器提供驱动电源；

数字罗盘12，用于测量目标的方位角度和俯仰角度；

显示器，用于显示激光编码、目标距离值、目标位置参数、电池电压和工作状态；

编码输入开关15，用于输入指示激光编码；

模式选择开关16，用于选择微型测距目标指示器的工作模式；

北斗/GPS外接端口17，用于与北斗或GPS接收机联接，输入目标定位信息；

外接通信接口18，用于与外部设备进行通信数据互传，以及外接电源的接入；

电池19，用于对微型激光测距目标指示器的电路进行供电；

发射按钮开关20，用于控制指示或测距激光束的发射；

信号处理控制器14，用于对指示激光进行编码，对目标信号进行处理与识别，计算目标距离值，控制激光发射器的发射，目标角度信号的接收处理与发送，北斗/GPS信号的接收，驱动输入输出数据的显示，对指示激光器电源、测距激光电源6、标示激光电源11供电时序的控制与参数调节，发生指示激光电源3相位控制信号、接收编码信号和对外通信数据的互传；

指示激光电源3、测距激光电源6、激光接收器7、标示激光电源11、数字罗盘12、显示器13、编码输入开关15、模式选择开关16、外接通信接口18、北斗/GPS外接端口17、发射按钮开关20，在电气上都与信号处理控制器14相联。

在图1的实施例中，为了减轻重量，微型激光测距目标指示器可以不安装任何观瞄光学仪器，直接利用壳体24上的机械瞄准具25观瞄目标，进行测距与指示目标。

微型激光测距目标指示器，还包括上导轨21、下导轨22、电池筒23、机械瞄准具25和壳体24；

上导轨21，用于安装外置仪器；

下导轨22，用于安装外置仪器；

上导轨21和下导轨22为轻武器上常用的通用标准导轨；

电池筒23，用于安放内置电池；

机械瞄准具25，用于瞄准目标；

所述激光发射器、指示激光发射光学系统2、指示激光电源3、测距激光发射器4、测距激光发射光学系统5、测距激光电源6、激光接收器7、激光接收光学系统8、标示激光发射器9、标示激光发射光学系统10、标示激光电源11、数字罗盘12、显示器13、信号处理控制器14、编码输入开关15，模式选择开关16、外接通信接口18、北斗/GPS外接端口17、发射按钮开关20、电池19、上导轨21、下导轨22、电池筒23和机械瞄准具25分别固定连接在所述壳体24上。

如图5所示，微型激光测距目标指示器的外形，也即壳体24为仿手枪外形，指示激光发射器1、指示激光发射光学系统2、测距激光发射器4、测距激光发射光学系统5、激光接收器7、激光接收光学系统8、标示激光发射器9、标示激光发射光学系统10安装在壳体24前部，发射按钮开关20安装于壳体24中部外壳底下，上导轨21和下导轨22分别安装于壳体24顶部和下部，机械瞄准具25安装于壳体24的顶部，电池筒23安装于壳体24的握把内，显示器13、编码输入开关15和模式选择开关16安装在壳体24的后部。图6为本实用新型的微型激光测距目标指示器的控制面板图，如图6所示，后部控制面板上安装于显示器13、编码输入开关15和模式选择开关16。

所述指示激光发射器1包括输出耦合反射镜31、增益介质32、反射镜一33、隔离器34、反射镜二35、调Q开关36、反射镜三37、偏振器38、波片39和LD泵浦源40；

所述输出耦合反射镜31、增益介质32、反射镜一33、隔离器34、反射镜二35、调Q开关36、反射镜三37、偏振器38和波片39依次按照光路顺序连接，呈非平面环形腔结构；所述LD泵浦设置在增益介质32的侧面。LD泵浦源40包括一个或多个独立工作的LD泵浦电路，LD泵浦电路的工作状态受信号处理控制器14控制。

在图2和图3的实施例中，采用环形结构的非平面腔型，不但效率高，结构紧凑，体积小，重量轻，而且能够满足指示激光发射器1要求的性能参数。LD泵浦源40根据需要，可分成多个独立工作的LD泵浦电路，分别工作，每组LD泵浦电路的工作状态受信号处理控制器14控制，以满足LD泵浦源40与增益介质32的性能匹配。

所述激光接收器7包括宽波段光电探测器和放大电路；

宽波段光电探测器既能响应指示激光和又能响应人眼安全的测距激光；

如图7所示，所述激光接收光学系统8包括依次按照光路顺序连接的接收物镜50、会聚透镜51和双波长窄带滤光片52。

双波长窄带滤光片对指示激光和测距激光透射，对其他波长的光截止。因此，本实用新型的微型激光测距目标指示器，不但测距工作模式下能测距，而且指示模式下也能测距。

所述信号处理控制器14为大规模集成电路FPGA、CPLD、DSP、ARM或高速微处理器。

所述电池19包括内置电池和外置电池；所述内置电池用于常温和高温工作，所述外置电池与内置电池一起用于低温工作。低温下电池容量会下降，采用外置电池，可以弥补内置电池低温容量的下降。而内置电池选择容量较小，从而减小体积，减轻重量。

如图4所示，所述指示激光电源3包括电性连接的相位控制器41、开关电路组42、储能电容43和稳压电路44；

所述相位控制器41控制开关电路组42中多个开关的按相序工作；通过控制开关电路组42而达到控制LD泵浦电路的工作时序，并确定提供给LD泵浦电路的工作电流大小；

所述开关电路组42用于为LD泵浦电路提供工作电流；

所述储能电容43用于增大电池的供电流能力；

所述稳压电路44用于为指示激光电源3的驱动器中的低压电路提供稳压的电源；

所述储能电容43与外部LD泵浦源40的正极相联。

所述开关电路组42包括电性连接的一个或多个开关电路45；

所述开关电路45包括电流检测器46；所述电流检测器46用于检测每相的工作电流；

所述开关电路45和所述电流检测器46分别与相位控制器41的相序输出端和电流监测端相联，多个所述开关电路45在相位控制器41的控制下，按相序工作。相位控制器41可以为独立的电路，也可以为信号处理控制器14中的一个功能模块。

在图4的实施例中，所述的指示激光电源3采用数字控制工作原理，最大优势是效率高，输出电流控制精度高，电流调节范围大，并且将多路电源采用一个相位控制器41控制，节省了空间与成本，减轻了重量。

在图4的实施例中，指示激光电源3的相位控制器41可以为独立的电路，也可以为信号处理控制器14中的一个功能模块。采用信号处理控制器14的部分电路功能作为相位控制器41，可以进一步节省电路空间。

对于本案所公开的内容，还有以下几点需要说明：

（1）、本案所公开的实施例附图只涉及到与本案所公开实施例所涉及到的结构，其他结构可参考通常设计；

（2）、在不冲突的情况下，本案所公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合以得到新的实施例；

以上，仅为本案所公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，本案所公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.微型激光测距目标指示器，其特征在于，包括:

指示激光发射器，用于发射编码的指示目标激光束；

指示激光发射光学系统，用于对指示激光束进行束散角限定；

指示激光电源，用于为指示激光发射器提供驱动电源；

测距激光发射器，用于发射人眼安全波长的测距激光束；

测距激光发射光学系统，用于对测距激光束进行束散角限定；

测距激光电源，用于为指示测距激光发射器提供驱动电源；

激光接收器，用于接收目标反射的激光信号；

激光接收光学系统，用于会聚目标反射的激光信号；

标示激光发射器，用于发射标示激光束；

标示激光发射光学系统，用于对标示激光束进行束散角限定；

标示激光电源，用于为标定激光发射器提供驱动电源；

数字罗盘，用于测量目标的方位角度和俯仰角度；

显示器，用于显示激光编码、目标距离值、目标位置参数、电池电压和工作状态；

编码输入开关，用于输入指示激光编码；

模式选择开关，用于选择微型测距目标指示器的工作模式；

北斗/GPS外接端口，用于与北斗或GPS接收机联接，输入目标定位信息；

外接通信接口，用于与外部设备进行通信数据互传，以及外接电源的接入；

电池，用于对微型激光测距目标指示器的电路进行供电；

发射按钮开关，用于控制指示或测距激光束的发射；

信号处理控制器，用于对指示激光进行编码，对目标信号进行处理与识别，计算目标距离值，控制激光发射器的发射，目标角度信号的接收处理与发送，北斗/GPS信号的接收，驱动输入输出数据的显示，对指示激光器电源、测距激光电源、标示激光电源供电时序的控制与参数调节，发生指示激光电源相位控制信号、接收编码信号和对外通信数据的互传；

指示激光电源、测距激光电源、激光接收器、标示激光电源、数字罗盘、显示器、编码输入开关、模式选择开关、外接通信接口、北斗/GPS外接端口、发射按钮开关，在电气上都与信号处理控制器相联。

2.根据权利要求1所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于， 还包括上导轨、下导轨、电池筒、机械瞄准具和壳体；

所述激光发射器、指示激光发射光学系统、指示激光电源、测距激光发射器、测距激光发射光学系统、测距激光电源、激光接收器、激光接收光学系统、标示激光发射器、标示激光发射光学系统、标示激光电源、数字罗盘、显示器、信号处理控制器、编码输入开关，模式选择开关、外接通信接口、北斗/GPS外接端口、发射按钮开关、电池、上导轨、下导轨、电池筒和机械瞄准具分别固定连接在所述壳体上。

3.根据权利要求1所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于，所述指示激光发射器包括输出耦合反射镜、增益介质、反射镜一、隔离器、反射镜二、调Q开关、反射镜三、偏振器、波片和LD泵浦源；

所述输出耦合反射镜、增益介质、反射镜一、隔离器、反射镜二、调Q开关、反射镜三、偏振器和波片依次按照光路顺序连接，呈非平面环形腔结构；所述LD泵浦源设置在增益介质的侧面。

4.根据权利要求1所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于，所述激光接收器包括电性连接的宽波段光电探测器和放大电路。

5.根据权利要求1所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于，所述激光接收光学系统包括接收物镜、会聚透镜组和双波长窄带滤光片；所述接收物镜、会聚透镜组和双波长窄带滤光片分别按光路顺序连接。

6.根据权利要求1所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于，所述信号处理控制器为大规模集成电路FPGA、CPLD、DSP、ARM或高速微处理器。

7.根据权利要求1所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于，所述电池包括内置电池和外置电池；所述内置电池用于常温和高温工作，所述外置电池与内置电池一起用于低温工作。

8.根据权利要求1所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于，所述指示激光电源包括顺序连接的相位控制器、开关电路组、储能电容和稳压电路；

所述相位控制器控制开关电路组中多个开关的按相序工作；通过控制开关电路组而达到控制LD泵浦源电路的工作时序，并确定提供给LD泵浦电路的工作电流大小；

所述开关电路组用于为LD泵浦电路提供工作电流；

所述储能电容用于增大电池的供电流能力；

所述稳压电路用于为指示激光电源的驱动器中的低压电路提供稳压的电源；

所述储能电容与外部LD泵浦源的正极相联。

9.根据权利要求8所述的微型激光测距目标指示器，其特征在于，所述开关电路组包括电性连接的一个或多个开关电路；

所述开关电路包括电流检测器；

所述开关电路和所述电流检测器分别与相位控制器的相序输出端和电流监测端相联，多个所述开关电路在相位控制器的控制下，按相序工作。

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