RU172076U9

RU172076U9 - Инфракрасное лазерное сканирующее устройство

Info

Publication number: RU172076U9
Application number: RU2016123423U
Authority: RU
Inventors: Алексей Константинович Столяров (умер); Александр Евгеньевич Соколов
Original assignee: Александр Евгеньевич Соколов
Priority date: 2016-06-14
Filing date: 2016-06-14
Publication date: 2017-08-22
Also published as: RU172076U1

Abstract

Полезная модель относится к области оптико-электронного приборостроения и касается инфракрасного лазерного сканирующего устройства. Устройство включает в себя инфракрасный лазер, коллиматор, два передающих зеркала, двигатель, приемопередающий сканер, выполненный в виде четырехгранных призм с отражающими гранями, два внеосевых параболических зеркала, которые установлены по обе стороны от приемного сканера, два фотоприемных устройства на лавинных фотодиодах с фокусирующими конусами (фоконами), расположенные в фокальных точках внеосевых параболических зеркал, сумматор, блок обработки сигнала, передающий и приемный оптические люки. Ось внеосевых параболических зеркал перпендикулярна оси сканера и расположена ближе ко входному оптическому люку устройства, чем ось приемопередающего сканера. Расстояние между внеосевыми параболическими зеркалами чуть больше их фокусного расстояния. Первый лавинный фотодиод расположен рядом со вторым параболическим зеркалом, а второй лавинный фотодиод расположен рядом с первым параболическим зеркалом. Технический результат заключается в уменьшении массогабаритных характеристик устройства. 1 ил., 1 табл.

Description

Полезная модель относится к телевизионным устройствам с оптико-механическим сканированием и может быть использована в авиационной лазерной аппаратуре воздушной съемки местности.

Известно инфракрасное лазерное сканирующее устройство, в котором с целью увеличения разрешающей способности, путем увеличения частоты сканирования, введено второе фотоприемное устройство, а фокусное расстояние внеосевых параболических зеркал меньше их расстояния от оси приемного сканера. Уменьшение в 2-4 раза фокусного расстояния параболических зеркал позволяет увеличить в 2 - 4 раза частоту сканирования и тем самым увеличить разрешающую способность устройства (патент Российской Федерации 2027202).

В прототипе предполагалось, что в фокальных плоскостях параболических зеркал расположены фоточувствительные области лавинных фотодиодов, а фокусное расстояние внеосевых параболических зеркал равно 1,5 - 4,0 ширинам граней приемной четырехгранной призмы.

Использование в прототипе лавинных фотодиодов ФД - 115Л (Б), с фокусирующим конусом (фоконом) приводит к увеличению фокусного расстояния параболических зеркал. Апертурный угол входа оптического излучения в фокон около 30°, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик устройства.

Целью полезной модели является уменьшение массогабаритных характеристик устройства. В полезной модели достигается значительное уменьшение массогабаритных характеристик за счет того, что оптическая ось внеосевых параболических зеркал расположена ближе к входному оптическому люку устройства, чем ось приемопередающего сканера.

Инфракрасное лазерное санирующее устройство содержит последовательно расположенные инфракрасный лазер 1, коллиматор 2, первое зеркало 3, второе зеркало 4, передающий сканер 5 в виде четырехгранной призмы с отражающими гранями, двигатель 6, приемный сканер 7 в виде четырехгранной призмы с отражающими гранями, первое внеосевое параболическое зеркало 8, второе внеосевое параболическое зеркало 9, первый лавинный фотодиод 10, второй лавинный фотодиод 11, аналоговый сумматор 12, блок обработки сигналов 13, а также передающий защитный люк 14 и приемный защитный люк 15, защищающие устройство от внешних воздействий. Первый и второй лавинные фотодиоды установлены соответственно в фокусах первого и второго внеосевых параболических зеркал. Лавинные фотодиоды являются компонентами первого и второго фотоприемных устройств, выходы которых соединены с входами аналогового сумматора 12, выход которого соединен с блоком 13 обработки сигналов. На Фиг. 1 показаны только основные компоненты приемной части инфракрасного лазерного сканирующего устройства, показывающие, как достигается поставленная цель - уменьшение массогабаритных характеристик устройства.

Поставленная цель достигается за счет того, что оптическая ось внеосевых параболических зеркал 8, 9 расположена ближе к входному оптическому люку устройства 15, чем ось приемопередающего сканера, при этом расстояние между параболическими зеркалами 8-9 чуть больше их фокусного расстояния.

Данное техническое решение позволяет использовать параболические зеркала с фокусным расстоянием 3,5-4,0 ширины граней приемной четырехгранной призмы и расположить первый лавинный фотодиод 10 рядом с вторым параболическим зеркалом 9, а второй лавинный фотодиод 11 рядом с первым параболическим зеркалом 8. На фиг. 1 приведена оптическая блок-схема приемной части устройства, когда фокусное расстояние внеосевых параболических зеркал равно 150 мм.

В таблице 1 приведены эффективные площади первого S₁ и второго S₂ внеосевых параболических зеркал 8, 9 при различных углах сканирования Ф_скан.

В таблице приведена S - суммарная эффективная площадь приемного сканера длиной L=90 мм и шириной граней приемной четырехгранной призмы а=40 мм.

В качестве фотоприемного устройства может быть использовано ФПУ, описанное в статье Н.Н. Евтихиев, А.Е. Соколов. Фотоприемное устройство на двух лавинных фотодиодах, ж. Радиопромышленность. Вып. 2 Москва - 1996. В ФПУ обеспечивается сбалансированность чувствительности двух каналов на основе ЛФД ФД - 115Л (Б), путем сравнения сигналов в середине строки, когда равны оптические сигналы, поступающие с внеосевых парабол.

Реперная мощность сигнала, при которой должно обеспечиваться отношение сигнал/шум не менее 10, равна 0,5 нВт. Во многом величина принимаемого оптического сигнала определяется характеристиками приемного сканера. Когда в устройстве шумы сигнала равны шумам предусилителей - в устройстве обеспечивается оптимальный коэффициент умножения ЛФД. В статье, опубликованной в 1996 г. сказано, что при мощности сигнала 0,5 нВт в ФПУ на выходе V_ш=60 мВ, V_c=620 мВ.

Как видно на Фиг. 1 - реализация отличительной части формулы полезной модели позволяет достичь поставленной цели - уменьшить массогабаритные характеристики устройства. Поставленная цель достигается при использовании лавинных фотодиодов с фоконом, апертурный угол входа оптического излучения в который около 30°. В первую очередь поставленная цель достигается благодаря тому, что оптическая ось внеосевых параболических зеркал расположена ближе к входному оптическому люку, чем ось приемопередающего сканера. При фокусном расстоянии внеосевых параболических зеркал 150 мм обеспечивается эффективная суммарная площадь параболических зеркал около 50 кв. см. На Фиг. 1 расстояние между параболическими зеркалами (их вершинами) чуть больше их фокусного расстояния - 180 мм. Суммарная ширина приемного сканера (габарит по горизонтали, перпендикулярный оси сканера) около 190 мм - существенно меньше, чем в случае когда приемный сканер сконструирован по оптической схеме прототипа. В прототипе сходящееся принимаемое излучение проходит над приемным сканером - в результате внеосевые параболические зеркала необходимо располагать на расстоянии 1,5-1,7 их фокусного расстояния друг от друга, то есть при фокусном расстоянии зеркал 150 мм примерно на расстоянии 240 мм. В прототипе суммарная ширина приемного сканера около 250 мм. Кроме того больше габариты прототипа и в перпендикулярном направлении (по вертикали), так как принимаемое оптическое излучение должно сфокусироваться над приемным сканером. В приведенной оценке габаритов устройства - суммарная ширина приемного сканера уменьшается с 250 мм до 190 мм. По вертикали габариты устройства уменьшаются менее значительно.

Claims

Инфракрасное лазерное сканирующее устройство, содержащее последовательно расположенные инфракрасный лазер, коллиматор, первое и второе передающие зеркала, двигатель, приемо-передающий сканер в виде четырехгранных призм с отражающими гранями, соединенный с двигателем, первое и второе внеосевые параболические зеркала, установленные по обе стороны от приемного сканера, оптическая ось внеосевых параболических зеркал перпендикулярна оси сканера, первое и второе фотоприемное устройства на лавинных фотодиодах, первый лавинный фотодиод установлен в фокусе первого параболического зеркала, второй лавинный фотодиод установлен в фокусе второго параболического зеркала, кроме того, устройство содержит аналоговый сумматор, входы которого соединены с фотоприемными устройствами и блок обработки сигналов, соединенный с аналоговым сумматором, а также содержит передающий и приемный оптические люки, защищающие устройство от внешних воздействий, отличающееся тем, что с целью уменьшения массогабаритных характеристик устройства, когда каждое из фотоприемных устройств реализовано на лавинном фотодиоде с фокусирующим конусом (фоконом), апертурный угол входа оптического излучения в который около 30°, оптическая ось внеосевых параболических зеркал расположена ближе к входному оптическому люку устройства, чем ось приемопередающего сканера, расстояние между внеосевыми параболическими зеркалами чуть больше их фокусного расстояния, при этом первый лавинный фотодиод расположен рядом со вторым параболическим зеркалом, а второй лавинный фотодиод расположен рядом с первым параболическим зеркалом.