NO783205L - Laser-avstandsmaaler. - Google Patents

Description

Laser-avstandsmåler.

Foreliggende oppfinnelse angår en laser-avstandsmåler og nærmere bestemt en sådan avstandsmåler for militære anvendelser.

Det er kjent en laser-avstandsmåler som omfatter en lasergenerator innrettet for å sende en lyspuls mot et mål, en fotoelektrisk

mottager anordnet for å motta ekko av denne puls reflektert fra

i

malet og organer for a male tidsinterval-et mellom utsendelsen av lyspulsen fra generatoren og mottagelsen av ekkoet i mottageren. Mottagere for avstandsmålere av denne type er vanligvis halvleder-komponenter med små dimensjoner, f.eks. skred-dioder som kan detektere lyspulser med meget liten effekt, men disse komponenter kan gjøres midlertidig ufølsomme eller settes helt ut av drift hvis de mottar for høy lysenergi.

Når sådanne avstandsmålere er montert i militært utstyr, kan det hende at to avstandsmålere montert i utstyr tilhørende motsatte sider av de stridende parter. Hvis en laserpuls utsendt fra en av disse avstandsmålere trenger inn i mottagerutstyret for den annen avstandsmåler, vil mottageren i det sistnevnte utstyr under visse betingelser bli skadet enten midlertidig eller permanent. Videre kan en avstandsmåler for en av de stridende parter ut-settes for systematisk påvirkning av skadelige lyspulser som skriver seg fra avstandsmålere eller lyskilder som tilhører fienden. Det har endelig vist seg at under en militær konflikt mellom enheter utstyrt med avstandsmålere av denne type, vil det foreligge en betraktelig sannsynlighet for at visse avstandsmålere permanent vil bli satt ut av drift.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å overvinne denne ulempe, å frembringe en laser-avstandsmåler som er i stand til å motta systematisk eller tilfeldig påvirkning av skadelige lyspulser fra fiendens side.

Foreliggende oppfinnelse gjelder således en laser-avstandsmåler som omfatter: en lasergenerator innrettet for å sende ut en lyspuls mot et mål som befinner seg i en avstand som ligger mellom en forutbestemt minsteavstand og en forutbestemt største avstand; optisk mottagerutstyr anordnet nær laser-generatoren for å motta ekko av den lyspuls som ble utsendt fra generatoren og reflektert av målet, samt innrettet for å konsentrere den mottatte ekkbenergi til en stråle som forplanter seg langs en mottagerakse;

en fotoelektrisk mottager anordnet i strålens forplantnings-bane; og

utstyr for måling av tidsintervallet mellom utsendelsen av nevnte puls fra generatoren og mottagelsen av ekkoet i mottageren.

På denne bakgrunn av kjent teknikk har avstandsmåleren i henhold til oppfinnelsen som særtrekk at den omfatter styrbare organer innrettet for å hindre lys som forplanter seg mot mottageren langs mottageraksen fra og nå frem til mottageren, idet disse organer bare er virksomme før et første forutbestemt tidspunkt og etter et annet forutbestemt .tidspunkt, og nevnte første tidspunkt er det tidspunkt hvorved mottageren ville ha mottatt et hypotetisk ekko av nevnte laserpuls reflektert fra et mål i nevnte minsteavstand samt nevnte annet tidspunkt er det tidspunkt hvorved mottageren ville ha mottatt et hypotetisk ekko av nevnte laserpuls reflektert fra et mål i nevnte størsteavstand.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere beskrevet ved hjelp av utførelses-eksempler og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå:

Figur 1 viser skjematisk en utførelse av en avstandsmåler i henhold til oppfinnelsen; Figur 2 viser mer detaljert en komponent som utgjør en del av den avstandsmåler som er vist i fig. 1; Figur 3 viser en annen utførelse av avstandsmåleren i henhold til oppfinnelsen; og Figur 4 er et diagram som anskueliggjør virkemåten for de avstandsmålere som er vist i figurene 1_ og 3.

I fig. 1 er det skjematisk antydet at en laser-generator 1 avgir en lyspuls langs en strålebane 2 som passerer gjennom en midt-åpning i et speil 3 skråstilt i 45° med sendeaksen 4 for generatoren 1. Denne puls rettes så mot et mål som ikke er vist i figuren, gjennom et defokuserende optisk utstyr som er innrettet for å øke strålens tverrsnitt, det dette optiske utstyr utgjøres av en divergerende linse 5 og en konvergerende linse 6. Den lystråle 7 som opptar et aksialt avsnitt av det optiske utstyr reflekteres av målet, og linsen 6 mottar ved sin omkrets et ekko 8 av den utsendte puls.Etter.å ha" passert gjennom dét defokuserende optiske utstyr i motsatt retning og etter å ha blitt reflektert av speilet 3, konsentreres ekkoet av optisk mottagerutstyr for mottagelse av en fotoelektrisk mottager 9. Det optiske mottagerutstyr utgjøres av to konvergerende linser 10 og 11, og den mottatte lysstråle 12 som forplanter seg langs mottageraksen 13, har et minste tverrsnitt i en sone 14 mellom linsene 10 og 11.

Mottageren 9 utgjøres av en skreds-diode ,viss elektriske utgangs-signal er forbundet med en første inngang 15 for en måleinn-retning 16. En annen inngang 17 for måleinnretningen 16 er forbundet med den elektriske utgang for en annen fotoelektrisk mottager, som ikke er vist, men som mottar en liten del av lys-energien i strålen 2, avgrenet ved hjelp av en halv-reflekterende plate som heller ikke er vist.

En skive 18, som også er vist i planskissen i fig. 2, er anordnet i sonen 14 av strålen 12. Denne skive har en åpning 19 sentrert på aksen 13 slik at den omgir strålen 12. En bevegelig plate 20 er dreibart anordning' på en aksel 21 forbundet med skiven 18.

I den stilling som er vist med heltrukkede linjer i fig. 2, sperrer ikke platen 2 0 åpningen 19. Åpningen., sperres imidlertid når platen 20 befinner seg i den stilling 22 som er vist med stiplede linjer i figuren. Et retro-reflekterende trieder 23

med tre reflekterende flater som skjærer hverandre innbyrdes i rett vinkel for dannelse av et rektangulært trieder er festet på platen 20 hovedsakelig i samme avstand fra akselen 21 som åpningen 19 i skiven 18. Akselen 21 er koblet til utgangsakselen for en motor 24 som drives fra en spenningskilde 25 gjennom en omkobler 26. Utgangssiden av omkobleren 26 er også forbundet med laser-generatoren 1 gjennom en forsinkelseslinje 27, således at lyspulsen 2 kan utløses ved å trykke ned trykknappen 28 på omkobleren 26. Dette setter spenningskilden 25 i forbindelse med laser-generatoren 1.

Den avstandsmåler som er vist i fig. 1 fungerer på følgende måte. Når trykknappen 28 er nedtrykket vil for det første pulsen 2

bli utløst og derpå vil den bevegelige plate 20 på skiven 18 bli forsjøvet.

På diagrammet i fig. 4 er tiden t avsatt langs den nedre horison-tale linje. Referansetidspunktet 29 som tilsvarer det øyeblikk trykknappen 28 nedtrykkes, er avmerket på denne linje. Markeringen 30 på linjen er plassert i en avstand fra referansepunktet 29 som tilsvarer forplantningstiden for en laserpuls reflektert fra et hypotetisk mål plassert i en minste avstand d fra avstandsmåleren. Skjønt denne avstand d teoretisk kan være lik 0, fore-trekkes det i praksis å fastlegge den til en verdi større enn 0 for å utelukke forstyrrelser fra retrodifusjons-ekkoer. Like-ledes er en avmerkning 31 plassert på tidsaksen t i en avstand som tilsvarer forplantningstiden for en puls reflektert fra et hypotetisk mål i en største avstand D fra avstandsmåleren.

To markeringer 32 og 33 som er plassert slik at avstanden 32 - 33 fullstendig dekker avsnittet 30 - 31 er angitt langs samme tidsskala på en øvre horisontal linje. Disse markeringer 32

og 33 tilsvarer henholdsvis åpnings- og lukkingstidspunktet for åpningen 19 i skiven 18. Denne åpning og lukking frem-bringes ved hjelp av motoren 24 som er av en spesialtype og utførtjslik at den roterer i den ene retning over en forutbestemt dreievinkel når den mottar effekt, hvoretter den roterer i motsatt retning over samme dreievinkel etter et forutbestemt tidsinterval T. Den forut fastlagte dreievinkel for motoren 24 er lik den vinkel 34 som ligger mellom de to stillinger 20 og 22 for lukkeplaten på skiven 18.

Opprinnelig inntar denne plate stillingen 22 og lukker derved åpningen 19. Ved trykk på trykknappen 28 ved det tidspunkt som er angitt ved referansemarkeringen 29, åpnes åpningen 19 i. det øyeblikk som er representert ved markeringen 32 etter et tids-intervaT som er lik motorens reaksjonstid. Åpningen 19 lukkes atter i det øyeblikk som representeres av markeringen 33, idet markeringene 32 og 33 er innbyrdes adskilt av tidsintervallet T.

Da reaksjonstiden for motoren kan være lang i forhold til laser-pulsens utløsningstid, kan en forsinkelselinje 27 i dette tilfelle være innkoblet mellom omkobleren 26 og laseren 1 for å forhindre utsendelse av en laserpuls viss ekko ville nå frem til mottageren 9 før tidspunktet 30.

Det vil innsees at den avstandsmåler som er vist i fig. 1 er innrettet slik at alt lys som forplanter seg mot mottageren 9 langs aksen 13 forhindres fra å nå mottageren før det tidspunkt som er bestemt ved markeringen 32 og etter det tidspunkt som er bestemt ved markeringen 33, idet disse markeringer 32 og 33

er fastlagt slik at de mellom seg inneslutter den forut bestemte tid 30 - 31. Alt lys som skriver seg fra en skadelig utsendelse av systematiske eller tilfeldige lyspulser fra fiendens side,

vil således bli sperret av platen 20 utenfor tidsintervallet 30 - 31, hvori åpningen i skiven 18 må være utildekket for å tillate ekko av målepulsen som kastes tilbake fra målet, og passere.

Det tidsintervall som tilsvarer forplantningstiden for målepulsen ref lektert . f ra målet fastlegges av måleinnretningen 13^, som således på kjent måte tillater anvisning av avstanden til vedkommende mål.

Det retroreflekterende trieder 23 som kan være festet til platen 20 sørger for å kaste tilbake eventuelt skadelige lyspulser gjennom det optiske utstyr mot fiendens avstandsmåler eller den skadelige lyskilde som avgir vedkommende pulser. Det vil være kjent at sådanne trieder faktisk har den egenskap at de kan kaste tilbake alt mottatt lys i en retning som er strengt identisk med innfallsrétningen. Dette vil da.føre til skade på mottageren i fiendens avstandsmåler.

Fig. 3 viser en annen utførelse av avstandsmåleren i henhold til foreliggende oppfinnelse og som omfatter tallrike komponenter som er identisk med de som er vist i fig. 1 og med samme henvis-ningstall. Denne avstandsmåler omfatter et reflekterende speil tilsvarende speilet 3 i fig. 1, men som kan dreies en forutbestemt vinkel om en aksel 38 perpendikulært på figurplanet. Etter en sådan dreining inntar speilet stillingen 39 (vist i stiplede linjer), således at den mottatte stråle avbøyes langs en akse 40. Denne stråle konsentreres da i et punkt 37 som befinner seg ved siden av mottageren 9, og et retroreflekterende trieder 35 kan være anbragt i dette punkt 37 for å kaste tilbake de skadelige lyspulser til fiendens avstandsmåler eller lyskilde. Triederet 35 og mottageren 9 kan være festet på et fundament 41. Motoren

24 virker på samme måte som motoren i den viste avstandsmåler i fig. 1. Etter en forutbestemt tid T tilbakeføres således speilet 36 som inntar stillingen 39 til sin opprinnelige stilling. Virkemåten for denne avstandsmåler tilsvarer den som er vist

i fig. 1.

De avstandsmålere som er beskrevet ovenfor og vist i.fig. 1 og 3 gjør det mulig å avskjære hvilke som helst systematiske eller tilfeldige skadelige lyspulser utenfor det tidsområde som er strengt reservert for mottagelse av måleekkoer. Dette fører til en stor reduksjon av sannsynligheten for for tidlig ødeleggelse av mottagerne i sådanne apparater under militære operasjoner. Laser-avstandsmålere i henhold til foreliggende oppfinnelse kan anvendes som utstyr i stridsvogner og luftfartøyer.

Foreliggende oppfinnelse er naturligvis ikke på noen måte begrent-set til de utførelser som er beskrevet og vist, idet disse bare er angitt som eksempler. Uten å overskride oppfinnelsens ramme kan således noen av de angitte organer eller komponenter erstattes med utstyr ..som har tilsvarende arbeidsfunksjon. Den svingende motor 24 kan således erstattes av en elektromagnet'"viss stempelkjerne styrer bevegelsen av platen 20 eller speilet 36. Denne stempelkjerne kan så bringes til å vende tilbake

til sin opprinnelige stilling etter regulering av åpningen 19 eller styring av speilet 36, ved hjelp av en tilbakeføringsfjær som trer i virksomhet så snart elektromagneten ikke lenger er energisert. I dette tilfelle avgir spenningskilden 25 en styre-puls av forutbestemt varighet, således at platen 20 eller speilet 36 vil vende tilbake til sin opprinnelige stilling etter tidsintervallet T.

Claims (7)

1. Laser-avstandsmåler som omfatter: en laser-generator innrettet for å sende en lyspuls mot et mål som befinner seg i en avstand som ligger mellom en forut bestemt minsteavstand og en forut bestemt.-stør steavstand; optisk mottagerutstyr anordnet nær laser-generatoren for å motta ekko av den lyspuls som ble utsendt av generatoren og . reflektert av målet, samt innrettet for å konsentrere den mottatte ekkoenergi til en stråle som forplanter seg langs en mottagerakse; en fotoelektrisk mottager anordnet i strålens forplantnings-bane ; utstyr for måling av tidsintervallet mellom utsendelsen av nevnte puls fra generatoren og mottagelsen av ekkoet fra mottageren; karakterisert ved at avstandsmåleren omfatter styrbare organer innrettet for å hindre lys som forplanter seg mot mottageren langs mottageraksen, fra å nå frem til : mottageren, idet disse organer bare er virksomme før et første forut bestemt tidspunkt og etter et annet forut bestemt tidspunkt, og nevnte første tidspunkt er det tidspunkt hvorved • mottageren ville ha mottatt et hypotetisk ekko av nevnte laserpuls reflektert fra et mål i nevnte minste avstand samt nevnte annet tidspunkt er det tidspunkt hvorved mottageren ville ha mottatt et hypotetisk ekko av nevnte laserpuls,- reflektert fra et mål i nevnte største avstand.

2. Avstandsmåler som angitt i krav 1, karakterisert ved at. laser-generatoren omfatter organer for utløsning av lyspulsen og som styres ved påvirkning av en omkobler, mens de styrbare organer for å hindre lys som forplanter seg mot mottageren langs mottageraksen fra å nå frem til denne, omfatter: en skive med en åpning sentrert om mottageraksen og som omgir den mottatte lysstråle; en bevegelig sperreplate for åpningen; og utstyr for styring av platens bevegelse ved nevnte påvirkning av omkobleren f or dermed å åpne og lukke åpningen i rekkefølge.

3. Avstandsmåler som angitt i krav 1, karakterisert ved at laser-generatoren omfatter organer for utløsning av lyspulsen og som styres ved påvirkning av en omkobler, nevnte optiske utstyr omfatter et speil for refleksjon av den mottatte lysstråle, og de styrbare organer for å hindre lys som forplanter seg mot mottageren langs mottageraksen fra å nå frem til mottageren, omfatter utstyr som styres av nevnte påvirkning av omkobleren, idet dette utstyr sørger for i rekkefølge å dreie det reflekterende speil en forut bestemt dreievinkelfor derved å avbøye den mottatte stråle fra mottageren, samt å tilbakeføre speilet til sin opprinnelige stilling.

4. Avstandsmåler som angitt i krav 2, karakterisert ved at den videre omfatter et retroreflekterende trieder festet til lukkeplaten og anordnet for å reflektere tilbake langs seg selv enhver lysstråle som er rettet mot mottageren langs mottageraksen, når åpningen i skiven er lukket av nevnte plate.

5. Avstandsmåler som angitt i krav 3, karakterisert ved at den omfatter et retro-ref lekterende trieder anordnet ved siden av mottageren for derved å kunne motta og reflektere langs seg selv den mottatte lysstråle når denne er avbøyet bort fra mottageren.

6. Avstandsmåler som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert ved at utstyret for utløsning av lyspulsen omfatter en forsinkelselinje for å forsinke lys-pulsens utløsning en forut bestemt tid.

7. Avstandsmåler som angitt i krav 2 eller 4, karakterisert ved at åpningen i skiven er anbragt i en sone hvor den mottatte lysstråle har sitt minste tverrsnitt.