RU2117973C1

RU2117973C1 - Optical range finder

Info

Publication number: RU2117973C1
Application number: RU97108323A
Authority: RU
Inventors: Александр Владимирович Медведев; Александр Васильевич Гринкевич; Андрей Владимирович Щепилов; Елена Викторовна Малинкина
Original assignee: Александр Владимирович Медведев; Александр Васильевич Гринкевич; Андрей Владимирович Щепилов; Елена Викторовна Малинкина
Priority date: 1997-05-20
Filing date: 1997-05-20
Publication date: 1998-08-20

Abstract

FIELD: optical and electronic engineering. SUBSTANCE: optical range finder has lens, erecting optical system, grid, eye-piece, multiscan, diaphragm with illumination, control unit of digital indicators, digital indicators, and optical system for reading the range to object. When lens moves, multiscan records position of light spot power center and generates output signal in form of analog voltage, value of which corresponds to coordinate of power center of this spot. EFFECT: higher accuracy of range measurement, continuous observation of object. 1 dwg

Description

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может быть использовано для измерения расстояния до предметов с индикацией его величины при ориентации на местности, в туризме и других областях применений. The invention relates to optoelectronic technology and can be used to measure the distance to objects with an indication of its magnitude when orienting on the ground, in tourism and other fields of application.

Наиболее близким по технической сущности является зеркальный фотоаппарат типа "Зенит" с длиннофокусным объективом, например, типа "Таир-3 С" (комплект "Фотоснайпер" производства Красногорского механического завода г. Красногорск, Московской области). После наводки на резкость фокусировкой объектива через видоискатель зеркального фотоаппарата величина расстояния до этого предмета считывается со шкалы дистанций, нанесенной на объективе. The closest in technical essence is a Zenit-type SLR camera with a telephoto lens, for example, of the Tair-3 S type (the Photosniper kit manufactured by the Krasnogorsk Mechanical Plant, Krasnogorsk, Moscow Region). After focusing by focusing the lens through the viewfinder of the SLR camera, the distance to this subject is read from the distance scale plotted on the lens.

Недостатками этого устройства являются малая точность определения дальности, ограничение дальней границы измеряемого расстояния оцифровкой на объективе (80 м для объектива "Таир-3 С"), ограниченное удобство считывания дистанции с прерыванием процесса наблюдения за предметом. The disadvantages of this device are the low accuracy of determining the range, limiting the far boundary of the measured distance by digitizing on the lens (80 m for the Tair-3 S lens), limited ease of reading the distance with interrupting the process of observing the subject.

Это обусловлено конструктивными особенностями данного устройства, неопределенностью считывания конкретной дистанции по оцифрованной шкале расстояний на объективе, необходимостью прерывания процесса наблюдения через окуляр зеркального видоискателя для считывания дистанции на объективе. This is due to the design features of this device, the uncertainty of reading a specific distance on the digitized distance scale on the lens, the need to interrupt the observation process through the eyepiece of the mirror viewfinder to read the distance on the lens.

Целью изобретения является повышение точности измерения расстояния до наблюдаемого предмета с сохранением возможности непрерывного наблюдения за предметом. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the distance to the observed object while maintaining the possibility of continuous observation of the object.

Эта цель достигается тем, что устройство содержит объектив, оборачивающую систему, сетку, расположенную в фокальной плоскости объектива, окуляр, мультискан, диафрагму для формирования светового пятна, блок управления цифроиндикаторами, цифроиндикаторы и оптическую систему для считывания показаний с цифроиндикаторов, при этом диафрагма жестко связана с объективом, а мультискан - с сеткой. This goal is achieved by the fact that the device comprises a lens, a wrapping system, a grid located in the focal plane of the lens, an eyepiece, a multiscan, an aperture for forming a light spot, a digital indicator control unit, digital indicators and an optical system for reading readings from digital indicators, while the aperture is rigidly connected with a lens, and a multiscan with a grid.

На чертеже дана схема предлагаемого оптического дальномера. The drawing shows a diagram of the proposed optical rangefinder.

Дальномер содержит объектив 1, оборачивающую систему 2, сетку 3, окуляр 4, мультискан 5, диафрагму 6 с подсветкой 7, блок управления цифроиндикаторами, цифроиндикаторы 9, оптическую систему 10 для считывания значений дальности до предмета. The range finder contains a lens 1, a wrapping system 2, a grid 3, an eyepiece 4, a multiscan 5, an aperture 6 with backlight 7, a control unit for digital indicators, digital indicators 9, an optical system 10 for reading the distance to the subject.

Принцип действия устройства заключается в следующем. The principle of operation of the device is as follows.

Наводка на удаленный предмет производится перемещением объектива 1 до получения резкого изображения предмета на сетке 3. При этом объектив выдвигается от своего первоначального положения, соответствующего установке на бесконечность (Грейм И.А. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. М.: Недра, 1983, с. 38). Вместе с объективом перемещается диафрагма 6, которая совместно с подсветкой 7 формирует световое пятно на мультискане 5, неподвижном относительно сетки 3, Мультискан регистрирует положение энергетического центра светового пятна, выдавая выходной сигнал в виде аналогового напряжения, величина которого соответствует координате энергетического центра этого светового пятна. Выходное напряжение блоком 8 управления преобразуется в сигналы управления цифроиндикаторами 9. Дальность до предмета высвечивается на цифроиндикаторах 9 и вводится в поле зрения или наблюдается через оптическую систему 10 без прерывания процесса наблюдения за предметом. A focus on a distant object is carried out by moving the lens 1 until a sharp image of the object is obtained on the grid 3. At the same time, the lens extends from its original position, corresponding to infinity (I. Greim. Optical rangefinders and geometric altimeters. M .: Nedra, 1983, p. 38). Together with the lens, the diaphragm 6 moves, which together with the backlight 7 forms a light spot on the multiscan 5, which is stationary relative to the grid 3, The multiscan registers the position of the energy center of the light spot, giving an output signal in the form of an analog voltage, the value of which corresponds to the coordinate of the energy center of this light spot. The output voltage by the control unit 8 is converted into control signals by the digital indicators 9. The distance to the object is displayed on the digital indicators 9 and entered into the field of view or observed through the optical system 10 without interrupting the process of observing the object.

Ошибка определения дальности складывается из ошибки наводки при фокусировании на удаленный предмет и ошибки считывания значения дальности. Ошибка наводки при фокусировании в известном устройстве и в предлагаемом дальномере одинакова и определяется апертурным углом в пространстве предметов и свойствами глаза (Г.В. Креопалова, Н. Л. Лазарева, Д. Т. Пуряев. Оптические измерения; Учебник для ВУЗОВ. - М.: Машиностроение, 1987, с. 15 - 17). Эта ошибка может быть уменьшена известными методами - использованием совместно с сеткой микрорастра (Шульман М.Я. Фотоаппараты. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1984, с. 56), фокусировочных клиньев (Грейм И.А. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. М.: Недра, 1983 с. 40-43) и др. Ошибка считывания значения дальности в известном устройстве определяется оцифровкой шкалы дистанций на объективе "Таир-3 С" и в диапазоне от 40 до 80 м (два последних индекса шкалы) в лучшем случае составит не менее 4 м (Под ред. П.П. Орнатского. Детали и механизмы приборов. Справочник. - Киев, Технiка, 1978, с. 353), для интервала 40 м и при максимально возможном значении К = 0,1. Ошибка считывания в предлагаемом устройстве определяется координатной чувствительностью, равной 0,2 мкм (для мультискана, выпускаемого предприятием АП НТЦ "Физимпэкс" при Физико-Техническом Институте им. А. Ф. Иоффе, г. Санкт - Петербург). Для расстояния до предмета 100 м величина подвижки объектива составит 0,9 мм при фокусном расстоянии F объектива типа "Таир-3 С", равном 300 мм (Грейм И.А. Оптические дальномеры и высотомеры геометрического типа. - М.: Недра, 1983, с.38), и при определении величины этой подвижки мультисканом с погрешностью 0,2 мкм отчет дальности по цифроиндикаторам составит 100,022 м (F²/(0,9 - 0,0002)), т.е. ошибка считывания уменьшается до 0,022 м.The error in determining the range consists of the error of aiming when focusing on a distant object and the error in reading the value of the range. The focusing error during focusing in the known device and in the proposed range finder is the same and is determined by the aperture angle in the space of objects and the properties of the eye (G.V. Kreopalova, N.L. Lazareva, D.T. Puryaev. Optical measurements; Textbook for high schools. - M .: Mechanical Engineering, 1987, p. 15-17). This error can be reduced by well-known methods — using a microraster together with a grid (Shulman M.Ya. Cameras. L.: Mechanical Engineering, Leningrad Branch, 1984, p. 56), focusing wedges (I. I. Gray. Optical rangefinders and altimeters of geometric type . M: Nedra, 1983, pp. 40-43) and others. The error in reading the range in a known device is determined by the digitization of the distance scale on the Tair-3 S lens and in the range from 40 to 80 m (the last two indexes of the scale) in the best case is at least 4 m (Ed. by P.P. Ornatsky. Details and The mechanisms of devices Handbook -..., Kiev, Tehnika, 1978, 353), for an interval of 40 m and the maximum possible value of K = 0.1. The reading error in the proposed device is determined by the coordinate sensitivity equal to 0.2 μm (for the multiscan produced by the enterprise Scientific and Production Center "Fizimpeks" at the A. F. Ioffe Physical-Technical Institute, St. Petersburg). For a distance of 100 m to the subject, the magnitude of the lens movement will be 0.9 mm with a focal length F of a Tair-3 C type lens equal to 300 mm (I. Greim. Optical rangefinders and geometric type altimeters. - M .: Nedra, 1983 , p. 38), and when determining the magnitude of this movement with a multiscan with an error of 0.2 μm, the range report by digital indicators will be 100.022 m (F ² / (0.9 - 0.0002)), i.e. reading error decreases to 0.022 m.

Положительный эффект от предлагаемых технических решений заключается в повышении точности измерения расстояния до наблюдаемого предмета, в представлении величины измеряемой дальности в удобном для наблюдателя цифровом виде с сохранением возможности непрерывного наблюдения за предметом. A positive effect of the proposed technical solutions consists in increasing the accuracy of measuring the distance to the observed object, in presenting the measured distance in a digital form convenient for the observer, while maintaining the possibility of continuous observation of the object.

Claims

An optical range finder containing an optically coupled lens, a wrapping system, a focusing grid and an eyepiece, characterized in that it contains a multiscan, aperture with a suspension, digital indicators, a digital indicator control unit and an optical system for reading readings from digital indicators, while the grid is located in the focal plane the lens, the multiscan is rigidly connected to the grid, the illuminated aperture is rigidly connected to the lens and move with it when focusing on a distant subject, and the multiscan is electrically Ki is connected to the control unit digital indicators.