RU2207591C1 - Method of object viewing with use of laser illumination and facility for its implementation ( variants ) - Google Patents

Method of object viewing with use of laser illumination and facility for its implementation ( variants ) Download PDF

Info

Publication number
RU2207591C1
RU2207591C1 RU2002123868/28A RU2002123868A RU2207591C1 RU 2207591 C1 RU2207591 C1 RU 2207591C1 RU 2002123868/28 A RU2002123868/28 A RU 2002123868/28A RU 2002123868 A RU2002123868 A RU 2002123868A RU 2207591 C1 RU2207591 C1 RU 2207591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photocells
matrix
period
charge
devices
Prior art date
Application number
RU2002123868/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Атнашев
В.Б. Атнашев
П.В. Атнашев
рченков А.С. Бо
А.С. Боярченков
Original Assignee
Атнашев Виталий Борисович
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 Атнашев Виталий Борисович filed Critical Атнашев Виталий Борисович
Priority to RU2002123868/28A priority Critical patent/RU2207591C1/en
Priority to AU2003235540A priority patent/AU2003235540A1/en
Priority to PCT/RU2003/000076 priority patent/WO2004011959A1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2207591C1 publication Critical patent/RU2207591C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

FIELD: systems viewing remote objects. SUBSTANCE: photocells of matrix of charge-coupled devices is divided into groups on to which system of interference bands of standing light wave is projected by way of placement of reflecting mirror between receiving lens and isolated groups of photocells which partially transmit luminous radiation and thin partially transmitting layer or periodic structure formed by thin-layer elements. System of interference bands in each group of photocells is recorded in the form of signals of spatial frequency, then image of object is generated on monitor. Proposed method of laser viewing is implemented by means of facility carrying transmission channel incorporating laser and optical system forming laser beam, receiving channel carrying optically coupled receiving lens, matrix of charge- coupled devices, thin partially transmitting layer or periodic structure formed by thin-layer elements, reflecting mirror that partially transmits luminous radiation, data processing unit, spectrum analyzer and monitor. According to another variant facility is supplemented with additional laser. EFFECT: enhanced efficiency of detection of mobile objects in scattering medium. 14 cl, 3 dwg

Description

Изобретения относятся к системам видения удаленных объектов с помощью лазерной подсветки в различных участках спектрального диапазона. The invention relates to systems for viewing distant objects using laser illumination in various parts of the spectral range.

Известен способ видения, основанный на подсветке удаленного объекта инфракрасными прожекторами с последующим формированием изображения удаленного объекта с помощью оптико-электронной системы [Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001, с.40]. A known method of vision based on the illumination of a distant object by infrared spotlights with subsequent imaging of a distant object using an optoelectronic system [Karasik V.E., Orlov V.M. Laser vision systems. M.: Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 2001, p.40].

К недостаткам данного способа следует отнести низкую эффективность обнаружения уже на дальностях, превышающих 700-800 м. The disadvantages of this method include the low detection efficiency already at ranges greater than 700-800 m

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающий подсветку объекта когерентным световым излучением, формирование изображения объекта по отраженному от него упомянутого излучения посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью [Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001, с.318 (прототип)]. The closest in technical essence and the achieved effect to the present invention is a method for viewing objects using laser illumination, which includes illuminating the object with coherent light radiation, forming an image of the object from said radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording an image of the object using a charge-coupled device matrix [ Karasik V.E., Orlov V.M. Laser vision systems. M.: Publishing House of MSTU. N.E.Bauman, 2001, p.318 (prototype)].

Данный способ обладает достаточно хорошей эффективностью обнаружения на расстояниях в 2-3 км. К недостаткам данного способа можно отнести низкую эффективность обнаружения объекта в рассеивающей среде, а также отсутствие вспомогательного обеспечения для выделения и маркирования изображений движущихся объектов на фоне неподвижных. This method has a fairly good detection efficiency at distances of 2-3 km. The disadvantages of this method include the low detection efficiency of an object in a scattering medium, as well as the lack of support for the selection and marking of images of moving objects against a background of stationary ones.

Задачей изобретения является повышение эффективности обнаружения объекта в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, например, в мутной среде, за счет регистрации отраженного от объекта когерентного светового излучения в виде сигналов пространственной частоты. Задачей изобретения также является выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов за счет регистрации световых биений по контуру изображений движущихся объектов или за счет регистрации световых биений по полю изображений подвижных и неподвижных объектов на частотах радиодиапазона. The objective of the invention is to increase the efficiency of detecting an object in a medium, the scattering of coherent light radiation in which occurs on large inhomogeneities, for example, in a cloudy medium, by registering coherent light radiation reflected from the object in the form of spatial frequency signals. The objective of the invention is the selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects by recording light beats along the contour of images of moving objects or by registering light beats along the field of images of moving and stationary objects at radio frequencies.

Поставленная задача - повышение эффективности обнаружения объекта в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, а также выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов - решается за счет того, что в способе видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем подсветку объекта когерентным световым излучением, формирование изображения объекта по отраженному от него упомянутому излучению посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью, фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют в линейные или матричные группы, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны когерентного светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, а между приемным объективом и отражающим зеркалом периодической структуры, образованной тонкослойными элементами, толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, при этом периодическая структура расположена под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, при этом период s периодической структуры выбирают из соотношения s<d, а регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в линейной или матричной группе матрицы приборов с зарядовой связью и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. The task is to increase the detection efficiency of an object in the environment, the scattering of coherent light radiation in which occurs at large inhomogeneities, as well as the selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects, is solved due to the fact that in the method of seeing objects using laser illumination, including illumination of the object by coherent light radiation, imaging of the object by the mentioned radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording taking images of an object by means of a matrix of charge-coupled devices, the photocells of the matrix of charge-coupled devices are divided into linear or matrix groups, a system of interference bands of a standing light wave of coherent light radiation is projected onto each of the selected photocell groups by placing a matrix of devices between the receiving lens and the selected groups of photocells with charge coupling of a reflecting mirror partially transmitting light radiation, and between a receiving lens and a reflecting mirror ohm of the periodic structure formed by thin-layer elements with a thickness of not more than λ / 2, scattering the energy of the electric field of the standing light wave and located in the same plane with period s, while the periodic structure is located at an angle θ determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and the wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, and the period s of the periodic structure is selected from the relation s <d, and the system registration we interfere with the interference bands of a standing light wave with a period of d in each selected group of photocells as a spatial frequency signal due to the fact that the electrical signals received from photocells are recorded depending on the location of these photocells in a linear or matrix group of a matrix of devices with charge coupling and analyze then get an image of the object on the monitor.

При этом период фотоэлементов p в ряду группы задают относительно размера входного окна b этих фотоэлементов в том же ряду в пределах p=(2-100)b. In this case, the period of solar cells p in the row of the group is set relative to the size of the input window b of these solar cells in the same row within p = (2-100) b.

Кроме того, матрицу приборов с зарядовой связью устанавливают с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с направлением распространения упомянутого светового излучения. In addition, the matrix of charge-coupled devices is rotatably mounted about an axis coinciding with the propagation direction of said light radiation.

Известно устройство видения, содержащее инфракрасный прожектор, обеспечивающий подсветку удаленного объекта, и оптико-электронную систему, формирующую изображение упомянутого объекта [Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001, с.40]. It is known a vision device containing an infrared spotlight that provides illumination of a distant object, and an optoelectronic system that forms the image of the said object [Karasik V.E., Orlov V.M. Laser vision systems. M.: Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 2001, p.40].

К недостаткам данного устройства видения следует отнести низкую эффективность обнаружения уже на дальностях, превышающих 700-800 м. The disadvantages of this vision device include low detection efficiency already at ranges exceeding 700-800 m.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающее передающий канал, содержащий лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью, содержащую фотоэлементы, блок обработки данных и монитор [Карасик В.Е., Орлов В.М. Лазерные системы видения. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001, с.318 (прототип)]. The closest in technical essence and the achieved effect to the proposed invention is a device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a laser and an optical system for generating a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a matrix of charge-coupled devices containing photocells, a unit data processing and monitor [Karasik V.E., Orlov V.M. Laser vision systems. M.: Publishing House of MSTU. N.E.Bauman, 2001, p.318 (prototype)].

Данное устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки обладает достаточно хорошей эффективностью обнаружения на расстояниях в 2-3 км. К недостаткам данного устройства можно отнести низкую эффективность обнаружения объекта в рассеивающей среде, а также отсутствие вспомогательного обеспечения для выделения и маркирования изображений движущихся объектов на фоне неподвижных. This device for viewing objects using laser illumination has a fairly good detection efficiency at distances of 2-3 km. The disadvantages of this device include the low detection efficiency of an object in a scattering medium, as well as the lack of support for the selection and marking of images of moving objects against stationary ones.

Задачей изобретения является повышение эффективности обнаружения объекта в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, например, в мутной среде, за счет регистрации отраженного от объекта когерентного светового излучения в виде сигналов пространственной частоты. Задачей изобретения также является выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов за счет регистрации световых биений по контуру изображений движущихся объектов или за счет регистрации световых биений по полю изображений подвижных и неподвижных объектов на частотах радиодиапазона. The objective of the invention is to increase the efficiency of detecting an object in a medium, the scattering of coherent light radiation in which occurs on large inhomogeneities, for example, in a cloudy medium, by registering coherent light radiation reflected from the object in the form of spatial frequency signals. The objective of the invention is the selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects by recording light beats along the contour of images of moving objects or by registering light beats along the field of images of moving and stationary objects at radio frequencies.

Поставленная задача - повышение эффективности обнаружения объекта в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, а также выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов - решается за счет того, что в устройстве видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем передающий канал, содержащий лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью, содержащую фотоэлементы, блок обработки данных и монитор, приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом и матрицей приборов с зарядовой связью, и периодическую структуру, образованную тонкослойными элементами толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, размещенную между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор. The task - to increase the detection efficiency of an object in the medium, the scattering of coherent light radiation in which occurs at large inhomogeneities, as well as the selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects - is solved due to the fact that in the device for seeing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a laser and an optical system for forming a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and an array of charge-coupled devices A view containing photocells, a data processing unit, and a monitor, the receiving channel additionally contains optically conjugated reflecting mirrors, partially transmissive to light radiation and installed between the receiving lens and the matrix of charge-coupled devices, and a periodic structure formed by thin-layer elements with a thickness of no more than λ / 2 scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in the same plane with period s, located between the receiving lens and the reflecting mirrors ohm at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and the wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, and the data processing unit additionally contains a spectrum analyzer.

Кроме того, устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки может быть дополнительно снабжено экраном, ограничивающим размеры входных окон фотоэлементов, установленным на матрице приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала, при этом периодическая структура и отражающее зеркало выполнены с возможностью смещения относительно экрана и матрицы приборов с зарядовой связью, содержащей фотоэлементы. In addition, the device for viewing objects using laser illumination can be additionally equipped with a screen limiting the size of the input windows of the photocells mounted on the matrix of devices with charge coupling from the side of the reflecting mirror, while the periodic structure and reflecting mirror are made with the possibility of displacement relative to the screen and the matrix of devices with charge coupling containing photocells.

При этом матрица приборов с зарядовой связью, содержащая фотоэлементы, может быть установлена с возможностью ее разворота по оптической оси приемного канала. In this case, a matrix of charge-coupled devices containing photocells can be installed with the possibility of its rotation along the optical axis of the receiving channel.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлена схема устройства видения объектов с помощью лазерной подсветки (фиг.1), схема расположения системы интерференционных полос на выделенной матричной группе фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью (фиг.2) и схема расположения тонкослойных элементов в периодической структуре (фиг.3). The invention is illustrated by drawings, which shows a diagram of a device for seeing objects using laser illumination (Fig. 1), an arrangement of an interference fringe system on a dedicated matrix group of photocells of a matrix of charge-coupled devices (Fig. 2), and an arrangement of thin-layer elements in a periodic structure (figure 3).

Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки включает передающий канал 1, содержащий лазер 2 и оптическую систему 3 формирования лазерного пучка, приемный канал 4, содержащий приемный объектив 5 и матрицу 6 приборов с зарядовой связью, содержащую фотоэлементы 7, блок 8 обработки данных и монитор 9. Приемный канал 4 дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало 10, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом 5 и матрицей 6 приборов с зарядовой связью, и периодическую структуру 11, образованную тонкослойными элементами 12 толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, размещенную между приемным объективом 5 и отражающим зеркалом 6 под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой 11 и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, система 13 которых образуется в периодической структуре 11 с тонкослойными элементами 12 (фиг.3), а блок 8 обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор 14. The device for viewing objects using laser illumination includes a transmitting channel 1 containing a laser 2 and an optical system for forming a laser beam 3, a receiving channel 4 containing a receiving lens 5 and a matrix 6 of charge-coupled devices containing photocells 7, a data processing unit 8, and a monitor 9 The receiving channel 4 further comprises an optically conjugated reflecting mirror 10, made partially transmitting light radiation and installed between the receiving lens 5 and the matrix 6 of charge-coupled devices, and periodically structure 11 formed by thin-layer elements 12 of a thickness not exceeding λ / 2, scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in the same plane with period s, placed between the receiving lens 5 and the reflecting mirror 6 at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure 11 and the wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, the system 13 of which is formed in the periodic structure 11 with thin-layer elements 12 (Fig. 3), and the data processing unit 8 further comprises a spectrum analyzer 14.

Кроме того, устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки может быть дополнительно снабжено экраном 15, ограничивающим размеры входных окон 16 фотоэлементов 7, установленным на матрице 6 приборов с зарядовой связью, при этом периодическая структура 11 и отражающее зеркало 10 выполнены с возможностью смещения относительно экрана 15 и матрицы 6 приборов с зарядовой связью, содержащей фотоэлементы 7. In addition, the device for viewing objects using laser illumination can be additionally equipped with a screen 15, limiting the size of the input windows 16 of the photocells 7 mounted on the matrix 6 of devices with charge coupling, while the periodic structure 11 and the reflecting mirror 10 are made with the possibility of displacement relative to the screen 15 and matrix 6 devices with charge coupling containing photocells 7.

При этом матрица 6 приборов с зарядовой связью, содержащая фотоэлементы 7, может быть установлена с возможностью ее разворота по оптической оси приемного канала 4. In this case, the matrix 6 of devices with charge-coupled, containing photocells 7, can be installed with the possibility of its rotation along the optical axis of the receiving channel 4.

Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки снабжено блоком 17 управления. Фотоэлементы 7 матрицы 6 приборов с зарядовой связью разделяют в линейные или матричные группы 18 (фиг.2). На каждую из выделенных групп 18 фотоэлементов 7 проецируют систему 13 интерференционных полос стоячей световой волны упомянутого когерентного светового излучения. The device for viewing objects using laser illumination is equipped with a control unit 17. The photocells 7 of the matrix 6 of charge-coupled devices are divided into linear or matrix groups 18 (FIG. 2). On each of the selected groups of 18 photocells 7, a system of 13 interference fringes of a standing light wave of said coherent light radiation is projected.

Тонкослойные элементы 12 периодической структуры 11 выполнены из тонкого частично пропускающего слоя толщиной не более λ/2,, рассеивающего энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположены в плоскости этого слоя. Период s периодической структуры 11 выбирают из соотношения s<d и исходя из размеров входных окон 16 фотоэлементов 7 задают s=d/4. Элементы 12 могут быть расположены на одной из поверхностей оптического клина 19 (фиг. 3). Отражающее зеркало 10 при этом может быть выполнено на другой поверхности оптического клина 19 в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50 (фиг.1). Thin-layer elements 12 of the periodic structure 11 are made of a thin partially transmissive layer with a thickness of not more than λ / 2, dissipating the energy of the electric field of a standing light wave, and are located in the plane of this layer. The period s of the periodic structure 11 is selected from the relation s <d and, based on the size of the input windows 16 of the photocells 7, s = d / 4 is set. Elements 12 can be located on one of the surfaces of the optical wedge 19 (Fig. 3). In this case, the reflecting mirror 10 can be made on another surface of the optical wedge 19 in the form of a reflective coating with a reflection coefficient of 0.50-0.99 and a transmittance of 0.01-0.50 (Fig. 1).

Смещение периодической структуры 11 и отражающего зеркала 10 относительно экрана 15 и матрицы 6 приборов с зарядовой связью в направлении чередования интерференционных полос упомянутой системы 13 (т.е. в направлении, перпендикулярном интерференционным полосам в плоскости отражающего зеркала 10 или в плоскости периодической структуры 11) достигается за счет ультразвуковой вибрации оптического клина 19 при присоединении пьезоэлемента 20 к основанию оптического клина 19. Питание пьезоэлемента 20 осуществляется от ультразвукового генератора 21. The displacement of the periodic structure 11 and the reflecting mirror 10 relative to the screen 15 and the matrix 6 of devices with charge coupling in the direction of alternating interference fringes of the aforementioned system 13 (i.e., in the direction perpendicular to the interference fringes in the plane of the reflecting mirror 10 or in the plane of the periodic structure 11) is achieved due to the ultrasonic vibration of the optical wedge 19 when connecting the piezoelectric element 20 to the base of the optical wedge 19. The power of the piezoelectric element 20 is carried out from the ultrasonic generator 21.

При использовании оптического клина 19 угол φ между плоскостью периодической структуры 11 и плоскостью отражающего зеркала 10 задан из соотношения sinφ = λ/2dn, где λ- длина световой волны; d - период интерференционных полос, система 13 которых образуется в периодической структуре 11 с тонкослойными элементами 12, n - показатель преломления материала оптического клина 19. When using an optical wedge 19, the angle φ between the plane of the periodic structure 11 and the plane of the reflecting mirror 10 is set from the relation sinφ = λ / 2dn, where λ is the light wavelength; d is the period of interference fringes, the system 13 of which is formed in the periodic structure 11 with thin-layer elements 12, n is the refractive index of the material of the optical wedge 19.

Заявленный способ видения объектов с помощью лазерной подсветки осуществляется на настоящем устройстве следующим образом. The claimed method of seeing objects using laser illumination is carried out on the present device as follows.

Через блок 17 управления включается лазер 2 и осуществляется подсветка объекта когерентным световым излучением. Затем по отраженному от объекта упомянутому излучению при помощи приемного объектива 5 формируется изображение объекта и запись изображения объекта посредством матрицы 6 приборов с зарядовой связью. Так как на каждую из выделенных групп 18 фотоэлементов 7 спроецирована система 13 интерференционных полос стоячей световой волны упомянутого когерентного светового излучения с периодом d, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой 11 и волновым фронтом упомянутого когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, регистрацию системы 13 интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе 18 фотоэлементов 7 осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов 7 электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения фотоэлементов 7 в линейной или матричной группе 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью и анализируют. Затем, используя выделенные таким образом электрические сигналы с каждой группы 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью, получают изображение объекта на мониторе 9. Through the control unit 17, the laser 2 is turned on and the object is illuminated with coherent light radiation. Then, using the receiving lens 5 reflected from the object, the image of the object and recording the image of the object by means of a matrix 6 of charge-coupled devices are formed using the receiving lens 5. Since, for each of the selected groups of 18 photocells 7, a system of 13 interference bands of a standing light wave of the aforementioned coherent light radiation with a period d determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure 11 and the wavefront of the mentioned coherent light radiation, is projected , λ is the light wavelength, registration of the system 13 of interference bands of a standing light wave with a period d in each selected group of 18 photocells 7 is carried out in the form of a spatial frequency signal for Odd that obtained with photocells 7 electric signals are recorded as a function of photocells 7 locations, a linear or matrix group 18 of the matrix 6 of CCD and analyzed. Then, using the thus selected electrical signals from each group 18 of the matrix 6 of charge-coupled devices 6, an image of the object on the monitor 9 is obtained.

При этом за счет смещения изображения интерференционных полос упомянутой системы 13 относительно фотоэлементов 7 матрицы 6 при помощи пьезоэлемента 20 обеспечивается также и временная модуляция упомянутого светового излучения. Период p фотоэлементов 7 в ряду матрицы 6 задают относительно размера b входного окна 16 фотоэлементов 7 в том же ряду в пределах p=(2-100)b. При этом период d интерференционных полос упомянутой системы 13 задают в пределах p= (2-100)d. Записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 14, на выходе которого получают их частотное преобразование. При выполнении матрицы 6 с зарядовой связью с возможностью ее разворота по оптической оси устройства записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 14 по двум пространственным координатам. При этом достигается высокое разрешение длин волн отраженного когерентного светового излучения на каждой линейной или матричной группе 18. При этом световое излучение, рассеянное на крупных неоднородностях, содержащихся, например, в мутной воде, и являющееся некогерентной фоновой засветкой, в виде сигнала пространственной частоты не выделяется. Moreover, due to the displacement of the image of the interference fringes of the said system 13 relative to the photocells 7 of the matrix 6, the temporal modulation of the aforementioned light radiation is also provided by the piezoelectric cell 20. The period p of the photocells 7 in the row of the matrix 6 is set relative to the size b of the input window 16 of the photocells 7 in the same row within p = (2-100) b. Moreover, the period d of the interference fringes of said system 13 is set within p = (2-100) d. The recorded electrical signals are subjected to Fourier transform on a spectrum analyzer 14, the output of which receive their frequency conversion. When performing matrix 6 with charge coupling with the possibility of its rotation along the optical axis of the device, the recorded electrical signals undergo the Fourier transform on the spectrum analyzer 14 in two spatial coordinates. This achieves a high resolution of the wavelengths of the reflected coherent light radiation on each linear or matrix group 18. Moreover, the light radiation scattered by large inhomogeneities contained, for example, in muddy water, and which is incoherent background illumination, does not stand out as a spatial frequency signal .

Выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов осуществляется следующим образом. Когерентное световое излучение, отраженное по контуру движущегося объекта, поступает через приемный объектив 5 на соседние тонкослойные элементы 12 и отражающее зеркало 10. При этом происходит когерентное рассеяние светового излучения, в веществе тонкого слоя из которого выполнены тонкослойные элементы 12, и два соседних тонкослойных элемента 12 представляют собой два вторичных источника с перекрывающимися интерферирующими пучками. Так как на один из этих вторичных источников поступает световое излучение, отразившееся от подвижного объекта, а на другой - отразившееся от неподвижного объекта, то при интерференции перекрывающихся пучков за счет эффекта Доплера возникают световые биения, которые регистрируются одним из фотоэлементов 7 матрицы 6 приборов с зарядовой связью. Таким образом получают модулированные электрические сигналы с выделенных матричных или линейных групп 18, записанные по контуру изображения движущего объекта. Представление на мониторе 9 этих сигналов осуществляют, например, также в виде световой модуляции воспринимаемой наблюдателем частоты, или в виде маркирования изображения движущегося объекта цветной линией. При этом также возможно определение скорости движения подвижного объекта относительно неподвижных объектов в направлении движущегося или неподвижного наблюдателя. The selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects is as follows. Coherent light radiation reflected along the contour of a moving object enters through the receiving lens 5 to neighboring thin-layer elements 12 and a reflecting mirror 10. In this case, coherent scattering of light radiation occurs in the thin-layer material of which thin-layer elements 12 are made, and two adjacent thin-layer elements 12 are two secondary sources with overlapping interfering beams. Since one of these secondary sources receives light reflected from a moving object, and the other reflected from a stationary object, light beats occur during the interference of overlapping beams due to the Doppler effect, which are detected by one of the photocells 7 of a matrix of 6 devices with a charge communication. In this way, modulated electrical signals are obtained from the selected matrix or linear groups 18 recorded along the image path of a moving object. Presentation on the monitor 9 of these signals is carried out, for example, also in the form of light modulation of the frequency perceived by the observer, or in the form of marking the image of a moving object with a colored line. It is also possible to determine the speed of a moving object relative to stationary objects in the direction of a moving or stationary observer.

Поставленная задача - повышение эффективности обнаружения объекта в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, а также выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов - решается за счет того, что в способе видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем подсветку объекта когерентным световым излучением, формирование изображения объекта по отраженному от него упомянутому излучению посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью, фотоэлементы в которой расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду, фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют на группы, в которых фотоэлементы располагают двумя параллельными рядами со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p, размер b входных окон этих фотоэлементов задают не больше половины периода p, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны когерентного светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, и тонкого частично пропускающего слоя толщиной не более λ/2, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенного между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, при этом регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в группе матрицы приборов с зарядовой связью поочередно из каждого ряда и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. The task is to increase the detection efficiency of an object in the environment, the scattering of coherent light radiation in which occurs at large inhomogeneities, as well as the selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects, is solved due to the fact that in the method of seeing objects using laser illumination, including illumination of the object by coherent light radiation, imaging of the object by the mentioned radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording images of an object by means of a matrix of charge-coupled devices in which the photocells are arranged with a period p in a row and with the size b of the input window of these photocells in the same row, the photocells of the matrix of charge-coupled devices are divided into groups in which the photocells are arranged in two parallel rows with by shifting the photocells of one row relative to the other by half the period p, the size b of the input windows of these photocells is set no more than half the period p, systems are projected onto each of the selected groups of photocells in interference bands of a standing light wave, coherent light radiation by placing between the receiving lens and the selected groups of photocells a matrix of devices with a charge-coupled reflective mirror partially transmitting light radiation and a thin partially transmitting layer with a thickness of no more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the standing electric field light wave located between the receiving lens and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between a thin partially transmitting layer and a wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, and the system of interference fringes of a standing light wave with a period of d in each selected group of photocells is carried out in the form of a spatial frequency signal due to the fact that the electrical signals received from photocells are recorded depending on the location the positions of these photocells in the group of the matrix of devices with charge coupling in turn from each row and analyze, then get the image of the object on the monitor.

При этом возможно получение каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе при регистрации электрических сигналов с групп матрицы приборов с зарядовой связью при их выделении на участках матрицы приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов или рядов в группах, выделенных для получения изображения объекта на мониторе в предыдущем кадре изображения. In this case, it is possible to obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor when registering electrical signals from the groups of the matrix of devices with charge coupling when they are selected on the sections of the matrix of devices with charge communication, shifted relative to the location of the photocells or rows in groups allocated to obtain the image of the object on the monitor in previous image frame.

Кроме того, регистрацию, анализ и получение изображения объекта на мониторе осуществляют для каждого окна дальностей, включающем окно дальности, на которой расположен объект. In addition, the registration, analysis and image acquisition of the object on the monitor is carried out for each range window, including the range window on which the object is located.

Поставленная задача может быть решена за счет того, что в устройстве видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем передающий канал, содержащий лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду и разделены в матричные группы, блок обработки данных и монитор, приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом и матрицей приборов с зарядовой связью, и тонкий частично пропускающий слой толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенный между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор, кроме того, приемный канал дополнительно снабжен экраном, ограничивающим размер b входных окон фотоэлементов, установленным на матрице приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала, а каждая матричная группа выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода р. The problem can be solved due to the fact that in the device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a laser and an optical system for generating a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a matrix of devices with charge coupling with photocells, which are located with period p in a row and with the size b of the input window of these photocells in the same row and divided into matrix groups, a data processing unit and a monitor, the receiving channel further comprises optically coupled from a reflection mirror made partially transmitting light radiation and installed between the receiving lens and the matrix of devices with charge coupling, and a thin partially transmitting layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave and located between the receiving lens and the reflecting mirror under angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wavefront of the light wave, λ is the light wavelength, d is the interference period bands, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, and the data processing unit additionally contains a spectrum analyzer, in addition, the receiving channel is additionally equipped with a screen limiting the size b of the input windows of the photocells mounted on the matrix of devices with charge coupling from the side a reflecting mirror, and each matrix group is made in the form of two parallel rows of photocells with a shift of the photocells of one row relative to the other by half the period p .

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлена схема устройства видения объектов с помощью лазерной подсветки (фиг.4) и схема расположения матричных групп фотоэлементов на участке матрицы приборов с зарядовой связью для получения изображения объекта на мониторе для двух последовательных кадров изображения (фиг.5). The invention is illustrated by drawings, which shows a diagram of a device for seeing objects using laser illumination (Fig. 4) and an arrangement of matrix groups of photocells on a portion of a matrix of charge-coupled devices to obtain an image of an object on a monitor for two consecutive image frames (Fig. 5) .

Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки включает передающий канал 1, содержащий лазер 2 и оптическую систему 3 формирования лазерного пучка, приемный канал 4, содержащий приемный объектив 5 и матрицу 6 приборов с зарядовой связью с фотоэлементами 7, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна 16 этих фотоэлементов 7 в том же ряду и разделены в матричные группы 18, блок 8 обработки данных и монитор 9. Приемный канал 4 дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало 10, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом 5 и матрицей 6 приборов с зарядовой связью, и тонкий частично пропускающий слой 22 толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенный между приемным объективом 5 и отражающим зеркалом 10 под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между тонким частично пропускающим слоем 22 и волновым фронтом световой волны, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, система 13 которых образуется в тонком частично пропускающем слое 22 при воздействии стоячей световой волны, а блок 8 обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор 14. Кроме того, приемный канал 4 дополнительно снабжен экраном 15, ограничивающим размер b входных окон 16 фотоэлементов 7, установленным на матрице 6 приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала 10, а каждая матричная группа 18 выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов 7 со сдвигом фотоэлементов 7 одного ряда по отношению к другому на половину периода p (фиг. 4). Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки снабжено блоком 17 управления. The device for viewing objects using laser illumination includes a transmitting channel 1 containing a laser 2 and an optical system for forming a laser beam, a receiving channel 4 containing a receiving lens 5 and a matrix 6 of charge-coupled devices with photocells 7, which are arranged with a period p in a row and with a size b of the input window 16 of these photocells 7 in the same row and are divided into matrix groups 18, a data processing unit 8 and a monitor 9. The receiving channel 4 further comprises an optically conjugated reflective mirror 10, partially made emitting light radiation and installed between the receiving lens 5 and the matrix 6 of devices with charge coupling, and a thin partially transmitting layer 22 with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave and located between the receiving lens 5 and the reflecting mirror 10 under angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer 22 and the wavefront of the light wave, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, the system 13 of which It is located in a thin partially transmitting layer 22 when exposed to a standing light wave, and the data processing unit 8 further comprises a spectrum analyzer 14. In addition, the receiving channel 4 is additionally equipped with a screen 15 that limits the size b of the input windows 16 of the photocells 7 mounted on the matrix 6 of devices with a charge communication from the side of the reflecting mirror 10, and each matrix group 18 is made in the form of two parallel rows of photocells 7 with a shift of the photocells 7 of one row relative to the other by half the period p (Fig. 4). The device for viewing objects using laser illumination is equipped with a control unit 17.

Тонкий частично пропускающий слой 22 может быть нанесен на одну из поверхностей оптического клина 19. Отражающее зеркало 10 при этом может быть выполнено на другой поверхности оптического клина 19 в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50. При использовании оптического клина 19 угол φ между плоскостью тонкого частично пропускающего слоя 22 и плоскостью отражающего зеркала 10 задан из соотношения sinφ = λ/2dn, где λ- длина световой волны; d - период системы 13 интерференционных полос, n - показатель преломления материала оптического клина 19. A thin partially transmissive layer 22 can be deposited on one of the surfaces of the optical wedge 19. In this case, the reflecting mirror 10 can be made on the other surface of the optical wedge 19 in the form of a reflective coating with a reflection coefficient of 0.50-0.99 and a transmittance of 0.01 -0.50. When using an optical wedge 19, the angle φ between the plane of the thin partially transmission layer 22 and the plane of the reflecting mirror 10 is set from the relation sinφ = λ / 2dn, where λ is the light wavelength; d is the period of the interference fringe system 13, n is the refractive index of the material of the optical wedge 19.

Для получения каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе 9 регистрацию электрических сигналов с групп 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью осуществляют при их выделении на участках матрицы 6 приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов 7 или рядов в группах 18, выделенных для получения изображения объекта на мониторе 9 в предыдущем кадре изображения, как показано на фиг.5,а и б. To obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor 9, the registration of electrical signals from groups 18 of the matrix 6 of charge-coupled devices is carried out when they are selected on the sections of the matrix 6 of devices with charge-coupled, shifted relative to the location of the photocells 7 or rows in groups 18 allocated for image acquisition object on the monitor 9 in the previous frame of the image, as shown in figure 5, a and b.

Заявленный способ видения объектов с помощью лазерной подсветки осуществляется на настоящем устройстве следующим образом. The claimed method of seeing objects using laser illumination is carried out on the present device as follows.

Через блок 17 управления включается лазер 2 и осуществляется подсветка объекта когерентным световым излучением. Затем по отраженному от объекта упомянутому излучению при помощи приемного объектива 5 формируется изображение упомянутого объекта и запись изображения объекта посредством матрицы 6 приборов с зарядовой связью. Так как на каждую из выделенных групп 18 фотоэлементов 7 спроецирована система 13 интерференционных полос стоячей световой волны упомянутого когерентного светового излучения с периодом d, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между тонким частично пропускающим слоем 22 и волновым фронтом упомянутого когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, регистрацию системы 13 интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе 18 фотоэлементов 7 осуществляют в виде сигнала пространственной частоты. За счет того, что приемный канал 4 дополнительно снабжен экраном 15, установленным на матрице 6 приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала 10 и задающим размер b входных окон 16 фотоэлементов 7 не больше половины периода p, а каждая матричная группа 18 выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов 7 со сдвигом фотоэлементов 7 одного ряда по отношению к другому на половину периода p, полученные с фотоэлементов 7 электрические сигналы регистрируют в виде их зависимости от местоположения фотоэлементов 7 в группе 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью поочередно из каждого ряда. Записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 14, на выходе которого получают их частотное преобразование. При этом достигается хорошее разрешение длин волн отраженного когерентного светового излучения на каждой матричной группе 18. Это позволяет выделять сигнал с каждой группы 18 определенной пространственной частоты и получать из этих сигналов изображение объекта на мониторе 9. При этом световое излучение, рассеянное на крупных неоднородностях, содержащихся, например, в мутной воде, и являющееся некогерентной фоновой засветкой, в виде сигнала пространственной частоты не выделяется. Для получения каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе 9 регистрацию электрических сигналов с групп 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью осуществляют при их выделении на участках матрицы 6 приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов 7 или рядов в группах 18, выделенных для получения изображения объекта на мониторе 9 в предыдущем кадре изображения, как показано на фиг.5,а и б. Through the control unit 17, the laser 2 is turned on and the object is illuminated with coherent light radiation. Then, the above-mentioned radiation reflected from the object by means of the receiving lens 5 forms an image of the said object and records the image of the object by means of a matrix 6 of charge-coupled devices. Since for each of the selected groups of 18 photocells 7, a system 13 of interference bands of a standing light wave of the aforementioned coherent light radiation with a period d determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer 22 and the wave front of the coherent light radiation, λ is the light wavelength, registration of the system 13 of interference bands of a standing light wave with a period d in each selected group of 18 photocells 7 is carried out in the form of a spatial h signal simplicity. Due to the fact that the receiving channel 4 is additionally equipped with a screen 15 mounted on the matrix 6 of devices with charge coupling from the side of the reflecting mirror 10 and setting the size b of the input windows 16 of the photocells 7 no more than half the period p, and each matrix group 18 is made in the form of two parallel rows of photocells 7 with a shift of photocells 7 of one row relative to another by half a period p, electrical signals received from photocells 7 are recorded as their dependence on the location of photocells 7 in group 18 of matrix 6 pr charge-coupled alternately from each row. The recorded electrical signals are subjected to Fourier transform on a spectrum analyzer 14, the output of which receive their frequency conversion. This achieves a good resolution of the wavelengths of the reflected coherent light radiation on each matrix group 18. This allows you to select a signal from each group 18 of a certain spatial frequency and obtain an image of the object from the monitor 9 from these signals. In this case, the light radiation scattered by large inhomogeneities contained , for example, in muddy water, and which is incoherent background illumination, is not allocated as a spatial frequency signal. To obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor 9, the registration of electrical signals from groups 18 of the matrix 6 of charge-coupled devices is carried out when they are selected on the sections of the matrix 6 of devices with charge-coupled, shifted relative to the location of the photocells 7 or rows in groups 18 allocated for image acquisition object on the monitor 9 in the previous frame of the image, as shown in figure 5, a and b.

Регистрацию, анализ и получение изображения объекта на мониторе 9 осуществляют в соответствии со схемой стробирования для каждого окна дальностей, включающем окно дальности, на которой расположен объект. Registration, analysis and image acquisition of the object on the monitor 9 is carried out in accordance with the gating scheme for each range window, including the range window on which the object is located.

Поставленная задача - повышение эффективности обнаружения объекта в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, а также выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов - решается за счет того, что в способе видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем подсветку объекта когерентным световым излучением, формирование изображения объекта по отраженному от него упомянутому излучению посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью, фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют на группы, в которых упомянутые фотоэлементы располагают двумя параллельными рядами со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода р, размер b входных окон этих фотоэлементов задают не больше половины периода p, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны когерентного светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, а между приемным объективом и отражающим зеркалом периодической структуры, образованной тонкослойными элементами толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, при этом периодическая структура расположена под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, при этом период s периодической структуры выбирают из соотношения s<d, а регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в группе матрицы приборов с зарядовой связью поочередно из каждого ряда и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. The task is to increase the detection efficiency of an object in the environment, the scattering of coherent light radiation in which occurs at large inhomogeneities, as well as the selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects, is solved due to the fact that in the method of seeing objects using laser illumination, including illumination of the object by coherent light radiation, imaging of the object by the mentioned radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording If the images of the object are carried out by means of a matrix of charge-coupled devices, the photocells of the matrix of devices with charge-coupled are divided into groups in which the said photocells are arranged in two parallel rows with a shift of the photocells of one row relative to the other by half a period p, the size b of the input windows of these photocells is not specified more than half the period p, a system of interference bands of a standing light wave of coherent light radiation is projected onto each of the selected groups of photocells by placing between the receiving lens and the selected groups of photocells of the matrix of devices with charge coupling of the reflecting mirror partially transmitting light radiation, and between the receiving lens and the reflecting mirror of a periodic structure formed by thin-layer elements with a thickness of not more than λ / 2, scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in of the same plane with period s, while the periodic structure is located at an angle θ determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, while the period s of the periodic structure is selected from the relation s <d, and the system of interference fringes of a standing light wave with a period d is recorded in each selected group of photocells in the form of a spatial frequency signal due to the fact that electrical signals received from photocells are recorded depending on the location of these photocells in the group of matrix devices with a charge communication in turn from each row and analyze, then get an image of the object on the monitor.

При этом возможно получение каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе при регистрации электрических сигналов с групп матрицы приборов с зарядовой связью при их выделении на участках матрицы приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов или рядов в группах, выделенных для получения изображения объекта на мониторе в предыдущем кадре изображения. In this case, it is possible to obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor when registering electrical signals from the groups of the matrix of devices with charge coupling when they are selected on the sections of the matrix of devices with charge communication, shifted relative to the location of the photocells or rows in groups allocated to obtain the image of the object on the monitor in previous image frame.

Кроме того, регистрацию, анализ и получение изображения объекта на мониторе осуществляют для каждого окна дальностей, включающем окно дальности, на которой расположен объект. In addition, the registration, analysis and image acquisition of the object on the monitor is carried out for each range window, including the range window on which the object is located.

Поставленная задача может быть решена за счет того, что в устройстве видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем передающий канал, содержащий лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду и разделены в матричные группы, блок обработки данных и монитор, приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом и матрицей приборов с зарядовой связью, и периодическую структуру, образованную тонкослойными элементами толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, размещенную между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор, кроме того, приемный канал дополнительно снабжен экраном, ограничивающим размер b входных окон фотоэлементов, установленным на периодической системе со стороны отражающего зеркала, а каждая матричная группа выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода р. The problem can be solved due to the fact that in the device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a laser and an optical system for generating a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a matrix of devices with charge coupling with photocells, which are located with period p in a row and with the size b of the input window of these photocells in the same row and divided into matrix groups, a data processing unit and a monitor, the receiving channel further comprises optically coupled from a reflecting mirror made partially transmitting light radiation and installed between the receiving lens and the matrix of devices with charge coupling, and a periodic structure formed by thin-layer elements with a thickness of not more than λ / 2, scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in the same plane with period s, placed between the receiving lens and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and the wave front of the coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, and the data processing unit further comprises a spectrum analyzer, in addition, the receiving channel is additionally equipped with a screen limiting the size b of the photocell input windows mounted on the periodic system from the side of the reflecting mirror, and each the matrix group is made in the form of two parallel rows of photocells with a shift of the photocells of one row relative to the other by half the period p.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлена схема устройства видения объектов с помощью лазерной подсветки (фиг.4), схема расположения матричных групп фотоэлементов на участке матрицы приборов с зарядовой связью для получения изображения объекта на мониторе для двух последовательных кадров изображения (фиг.5) и схема расположения тонкослойных элементов в периодической структуре (фиг.3). The invention is illustrated by drawings, which shows a diagram of a device for viewing objects using laser illumination (Fig. 4), an arrangement of matrix groups of photocells on a portion of a matrix of charge-coupled devices to obtain an image of an object on a monitor for two consecutive image frames (Fig. 5) and an arrangement of thin-layer elements in a periodic structure (FIG. 3).

Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки включает передающий канал 1, содержащий лазер 2 и оптическую систему 3 формирования лазерного пучка, приемный канал 4, содержащий приемный объектив 5 и матрицу 6 приборов с зарядовой связью с фотоэлементами 7, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна 16 этих фотоэлементов в том же ряду и разделены в матричные группы 18, блок 8 обработки данных и монитор 9. Приемный канал 4 дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало 10, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом 5 и матрицей 6 приборов с зарядовой связью, и периодическую структуру 11, образованную тонкослойными элементами 12 толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, размещенную между приемным объективом 5 и отражающим зеркалом 10 под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой 11 и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, d - период интерференционных полос, система 13 которых образуется в периодической структуре 11 с тонкослойными элементами 12, а блок 8 обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор 14. Кроме того, приемный канал 4 дополнительно снабжен экраном 15, ограничивающим размер b входных окон 16 фотоэлементов 7, установленным на матрице 6 приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала 10, а каждая матричная группа 18 выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов 8 со сдвигом фотоэлементов 7 одного ряда по отношению к другому на половину периода p (фиг.4). Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки снабжено блоком 17 управления. The device for viewing objects using laser illumination includes a transmitting channel 1 containing a laser 2 and an optical system for forming a laser beam, a receiving channel 4 containing a receiving lens 5 and a matrix 6 of charge-coupled devices with photocells 7, which are arranged with a period p in a row and with a size b of the input window 16 of these photocells in the same row and divided into matrix groups 18, the data processing unit 8 and the monitor 9. The receiving channel 4 further comprises an optically conjugated reflective mirror 10, made partially accelerating light radiation and installed between the receiving lens 5 and the matrix 6 of devices with charge coupling, and a periodic structure 11 formed by thin-layer elements 12 of a thickness not exceeding λ / 2, scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in the same plane with period s, placed between the receiving lens 5 and the reflecting mirror 10 at an angle θ determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure 11 and the wavefront of coherent light radiation, λ is the length of light new wave, d is the period of interference fringes, the system 13 of which is formed in a periodic structure 11 with thin-layer elements 12, and the data processing unit 8 further comprises a spectrum analyzer 14. In addition, the receiving channel 4 is additionally equipped with a screen 15 that limits the size b of the input windows 16 of the photocells 7 mounted on a matrix 6 of devices with charge coupling on the side of the reflecting mirror 10, and each matrix group 18 is made in the form of two parallel rows of photocells 8 with a shift of the photocells 7 of one row in relation to the other by half a period p (Figure 4). The device for viewing objects using laser illumination is equipped with a control unit 17.

Тонкослойные элементы 12 периодической структуры 11 выполнены из тонкого частично пропускающего слоя 22 толщиной не более λ/2, рассеивающего энергию электрического поля стоячей световой волны, и расположены в плоскости слоя 22. Период d периодической структуры 11 выбирают из соотношения s<d и исходя из размеров входных окон 16 фотоэлементов 7 задают s=d/4 (фиг.3). Элементы 12 могут быть расположены на одной из поверхностей оптического клина 19 (фиг.3). Отражающее зеркало 10 при этом может быть выполнено на другой поверхности оптического клина 19 в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50 (фиг.4). При использовании оптического клина 19 угол φ между плоскостью тонкого частично пропускающего слоя 22 и плоскостью отражающего зеркала 10 задан из соотношения sinφ = λ/2dn, где λ- длина световой волны; d - период системы 13 интерференционных полос, n - показатель преломления материала оптического клина 19. Thin-layer elements 12 of the periodic structure 11 are made of a thin partially transmitting layer 22 with a thickness of not more than λ / 2, which dissipates the energy of the electric field of a standing light wave, and are located in the plane of the layer 22. The period d of the periodic structure 11 is chosen from the relation s <d and based on the dimensions input windows 16 of the photocells 7 set s = d / 4 (figure 3). Elements 12 can be located on one of the surfaces of the optical wedge 19 (figure 3). In this case, the reflecting mirror 10 can be made on another surface of the optical wedge 19 in the form of a reflective coating with a reflection coefficient of 0.50-0.99 and a transmittance of 0.01-0.50 (Fig. 4). When using an optical wedge 19, the angle φ between the plane of the thin partially transmission layer 22 and the plane of the reflecting mirror 10 is set from the relation sinφ = λ / 2dn, where λ is the light wavelength; d is the period of the interference fringe system 13, n is the refractive index of the material of the optical wedge 19.

Для получения каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе 9 регистрацию электрических сигналов с групп 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью осуществляют при их выделении на участках матрицы 6 приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов 7 или рядов в группах 18, выделенных для получения изображения объекта на мониторе 9 в предыдущем кадре изображения, как показано на фиг.5,а и б. To obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor 9, the registration of electrical signals from groups 18 of the matrix 6 of charge-coupled devices is carried out when they are selected on the sections of the matrix 6 of devices with charge-coupled, shifted relative to the location of the photocells 7 or rows in groups 18 allocated for image acquisition object on the monitor 9 in the previous frame of the image, as shown in figure 5, a and b.

Заявленный способ видения объектов с помощью лазерной подсветки осуществляется на настоящем устройстве следующим образом. The claimed method of seeing objects using laser illumination is carried out on the present device as follows.

Через блок 17 управления включается лазер 2 и осуществляется подсветка объекта когерентным световым излучением. Затем по отраженному от объекта упомянутому излучению при помощи приемного объектива 5 формируется изображение упомянутого объекта и запись изображения объекта посредством матрицы 6 приборов с зарядовой связью. Так как на каждую из выделенных групп 18 фотоэлементов 7 спроецирована система 13 интерференционных полос стоячей световой волны упомянутого когерентного светового излучения с периодом d, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между периодической структурой 11 и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ- длина световой волны, регистрацию системы 13 интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе 18 фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты. За счет того, что приемный канал 1 дополнительно снабжен экраном 15, установленным на матрице 6 приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала 10 и задающим размер b входных окон 16 фотоэлементов 7 не больше половины периода p, а каждая матричная группа 18 выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов 7 со сдвигом фотоэлементов 7 одного ряда по отношению к другому на половину периода p, полученные с фотоэлементов 7 электрические сигналы регистрируют в виде их зависимости от местоположения фотоэлементов 7 в группе 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью поочередно из каждого упомянутого ряда. Записанные электрические сигналы подвергаются преобразованию Фурье на спектроанализаторе 14, на выходе которого получают их частотное преобразование. При этом достигается хорошее разрешение длин волн отраженного когерентного светового излучения на каждой или матричной группе 18. Это позволяет выделять сигнал с каждой группы 18 определенной пространственной частоты и получать из этих сигналов изображение объекта на мониторе 9. При этом световое излучение, рассеянное на крупных неоднородностях, содержащихся, например, в мутной воде, и являющееся некогерентной фоновой засветкой, в виде сигнала пространственной частоты не выделяется. Для получения каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе 9 регистрацию электрических сигналов с групп 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью осуществляют при их выделении на участках матрицы 6 приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов 7 или рядов в группах 18, выделенных для получения изображения объекта на мониторе 9 в предыдущем кадре изображения, как показано на фиг.5,а и б. Through the control unit 17, the laser 2 is turned on and the object is illuminated with coherent light radiation. Then, the above-mentioned radiation reflected from the object by means of the receiving lens 5 forms an image of the said object and records the image of the object by means of a matrix 6 of charge-coupled devices. Since for each of the selected groups of 18 photocells 7, a system of 13 interference bands of a standing light wave of the aforementioned coherent light radiation with a period d determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure 11 and the wavefront of coherent light radiation, is projected λ is the light wavelength, registration of the system of 13 interference fringes of the standing light wave with a period d in each selected group of 18 photocells is carried out in the form of a spatial frequency signal. Due to the fact that the receiving channel 1 is additionally equipped with a screen 15 mounted on the matrix 6 of devices with charge coupling from the side of the reflecting mirror 10 and setting the size b of the input windows 16 of the photocells 7 no more than half the period p, and each matrix group 18 is made in the form of two parallel rows of solar cells 7 with a shift of the solar cells 7 of one row relative to the other by half the period p, the electrical signals received from the solar cells 7 are recorded in the form of their dependence on the location of the solar cells 7 in group 18 of the matrix 6 pr charge-coupled alternately from each of the aforementioned series. The recorded electrical signals are subjected to Fourier transform on a spectrum analyzer 14, the output of which receive their frequency conversion. This achieves a good resolution of the wavelengths of the reflected coherent light radiation on each or matrix group 18. This allows you to select a signal from each group 18 of a certain spatial frequency and obtain from these signals an image of the object on the monitor 9. Moreover, the light radiation scattered by large inhomogeneities contained, for example, in troubled water, and which is incoherent background illumination, is not allocated as a spatial frequency signal. To obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor 9, the registration of electrical signals from groups 18 of the matrix 6 of charge-coupled devices is carried out when they are selected on the sections of the matrix 6 of devices with charge-coupled, shifted relative to the location of the photocells 7 or rows in groups 18 allocated for image acquisition object on the monitor 9 in the previous frame of the image, as shown in figure 5, a and b.

Регистрацию, анализ и получение изображения объекта на мониторе 9 осуществляют в соответствии со схемой стробирования для каждого окна дальностей, включающем окно дальности, на которой расположен объект. Registration, analysis and image acquisition of the object on the monitor 9 is carried out in accordance with the gating scheme for each range window, including the range window on which the object is located.

Выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов осуществляется следующим образом. Когерентное световое излучение, отраженное по контуру движущегося объекта, поступает через приемный объектив 5 на соседние тонкослойные элементы 12 и отражающее зеркало 10. При этом происходит когерентное рассеяние светового излучения в веществе тонкого слоя 22 и два соседних тонкослойных элемента 12 представляют собой два вторичных источника с перекрывающимися интерферирующими пучками. Так как на один из этих вторичных источников поступает световое излучение, отразившееся от подвижного объекта, а на другой - отразившееся от неподвижного объекта, то при интерференции перекрывающихся пучков за счет эффекта Допплера возникают световые биения, которые регистрируются одним из фотоэлементов 7 матрицы 6 приборов с зарядовой связью. Таким образом получают модулированные электрические сигналы с выделенных матричных или линейных групп 18, записанные по контуру изображения движущего объекта. Представление на мониторе 9 этих сигналов осуществляют, например, также в виде световой модуляции воспринимаемой наблюдателем частоты или в виде маркирования изображения движущегося объекта цветной линией. При этом также возможно определение скорости движения подвижного объекта относительно неподвижных объектов в направлении движущегося или неподвижного наблюдателя. The selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects is as follows. Coherent light radiation reflected along the contour of a moving object enters through the receiving lens 5 to neighboring thin-layer elements 12 and a reflecting mirror 10. In this case, coherent scattering of light radiation in the material of the thin layer 22 and two adjacent thin-layer elements 12 are two secondary sources with overlapping interfering beams. Since one of these secondary sources receives light reflected from a moving object, and the other reflected from a stationary object, light beats occur during the interference of overlapping beams due to the Doppler effect, which are detected by one of the photocells 7 of a matrix of 6 devices with a charge communication. In this way, modulated electrical signals are obtained from the selected matrix or linear groups 18 recorded along the image path of a moving object. Presentation on the monitor 9 of these signals is carried out, for example, also in the form of light modulation of the frequency perceived by the observer or in the form of marking the image of a moving object with a colored line. It is also possible to determine the speed of a moving object relative to stationary objects in the direction of a moving or stationary observer.

Поставленная задача - повышение эффективности обнаружения объекта в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, а также выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов - решается за счет того, что в способе видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем подсветку объекта первым когерентным источником светового излучения, формирование изображения объекта по отраженному от него лазерному излучению посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду, фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют в линейные или матричные группы, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны первого когерентного источника светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, и тонкого частично пропускающего слоя толщиной не более λ/2, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенного между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом светового излучения от первого когерентного источника, λ = c/υ1- длина световой волны от первого когерентного источника, с - скорость света,

Figure 00000002
частота светового излучения от первого когерентного источника, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, кроме того, на упомянутый тонкий частично пропускающий слой дополнительно воздействуют стоячей световой волной от второго когерентного источника светового излучения с частотой υ2, определяемой из выражения υ2 = υ1±F, где F - частота биений, которую задают в диапазоне 0-6•1012 Гц, путем направления светового излучения от второго когерентного источника светового излучения на упомянутые тонкий частично пропускающий слой и отражающее зеркало, при этом регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d осуществляют за счет того, что полученные с каждой выделенной группы фотоэлементов электрические сигналы подвергают преобразованию по пространственной координате и координате времени, а затем получают изображение объекта на мониторе.The task is to increase the detection efficiency of an object in the medium, the scattering of coherent light radiation in which occurs at large inhomogeneities, as well as the selection and marking of images of moving objects against the background of the image of stationary objects, is solved due to the fact that in the method of seeing objects using laser illumination, including illumination of the object by the first coherent light source, image formation of the object from the laser radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording an image of an object by means of a matrix of charge-coupled devices with photocells that are located with a period p in a row and with a size b of the input window of these photocells in the same row, photocells of a matrix of devices with charge-coupled are divided into linear or matrix groups, for each of the selected groups of photocells project the system of interference fringes of the standing light wave of the first coherent light source by placing between the receiving lens and the selected groups of photocells o matrices of devices with charge coupling of a reflecting mirror, partially transmitting light radiation, and a thin partially transmitting layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave, located between the receiving lens and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wavefront of light radiation from the first coherent source, λ = c / υ 1 is the light wavelength from the first coherent source, s - speed of light,
Figure 00000002
the frequency of light radiation from the first coherent source, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer when exposed to a standing light wave, in addition, the said thin partially transmitting layer is additionally affected by a standing light wave from a second coherent light source with a frequency υ 2 determined from the expression υ = υ 2 1 ± F, where F - beat frequency, which is set in the range of 0-6 • October 12 Hz, by directing light rays from the second kogerentnog a light source for said thin partially transmitting layer and a reflecting mirror, while the registration of the system of interference fringes of a standing light wave with a period d is carried out due to the fact that the electrical signals received from each selected group of photocells are subjected to conversion in spatial coordinate and time coordinate, and then get an image of the object on the monitor.

Кроме того, фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют на группы, в которых фотоэлементы располагают двумя параллельными рядами со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p, размер b входных окон этих фотоэлементов задают не больше половины периода p, а регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в группе матрицы приборов с зарядовой связью поочередно из каждого ряда и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. In addition, the photocells of the matrix of charge-coupled devices are divided into groups in which the photocells are arranged in two parallel rows with a shift of the photocells of one row relative to the other by half the period p, the size b of the input windows of these photocells is set no more than half the period p, and the system registration interference fringes of a standing light wave with a period d in each selected group of photocells is carried out in the form of a spatial frequency signal due to the fact that the electrical s The needles are recorded depending on the location of these photocells in the group of charge-coupled device matrix in turn from each row and analyzed, then an image of the object on the monitor is obtained.

При этом возможно получение каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе при регистрации электрических сигналов с групп матрицы приборов с зарядовой связью при их выделении на участках матрицы приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов или рядов в группах, выделенных для получения изображения объекта на мониторе в предыдущем кадре изображения. In this case, it is possible to obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor when registering electrical signals from the groups of the matrix of devices with charge coupling when they are selected on the sections of the matrix of devices with charge communication, shifted relative to the location of the photocells or rows in groups allocated to obtain the image of the object on the monitor in previous image frame.

Кроме того, регистрацию, анализ и получение изображения объекта на мониторе осуществляют для каждого окна дальностей, включающем окно дальности, на которой расположен объект. In addition, the registration, analysis and image acquisition of the object on the monitor is carried out for each range window, including the range window on which the object is located.

Поставленная задача может быть решена за счет того, что в устройстве видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающем передающий канал, содержащий первый лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду и разделены в линейные или матричные группы, блок обработки данных и монитор, приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом и матрицей приборов с зарядовой связью, и тонкий частично пропускающий слой толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенный между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ = c/υ1- длина световой волны первого лазера, с - скорость света, υ1- частота светового излучения первого лазера, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор, при этом устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки дополнительно снабжено светоделительным элементом, расположенным между тонким частично пропускающим слоем и приемным объективом, и вторым лазером с частотой υ2 светового излучения, определяемой из выражения υ2 = υ1±F, где F - частота биений, которую задают в диапазоне 0-6•1012 Гц, оптически сопряженным со светоделительным элементом.The problem can be solved due to the fact that in the device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing the first laser and an optical system for forming a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a matrix of devices with charge coupling with photocells that are located with a period p in a row and with a size b of the input window of these photocells in the same row and divided into linear or matrix groups, a data processing unit and a monitor, the receiving channel further comprises optical a coupled reflecting mirror made partially transmitting light radiation and installed between the receiving lens and the matrix of charge-coupled devices, and a thin partially transmitting layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of the standing light wave and located between the receiving lens and the reflecting a mirror at an angle θ, defined by the relation sinθ = λ / 2d, where θ- angle between the thin layer and the partially transmissive wavefront of the light wave, λ = c / υ 1 - length of light wave s first laser, c - velocity of light, υ 1 - frequency of light emission of the first laser, d - the period of the interference fringes, the system which is formed in a thin partially transmissive layer when exposed to the standing wave, and the data processing unit further comprises a spectrum analyzer, the vision device objects using laser illumination is further provided with beam splitter disposed between the thin layer and the partially transmissive receiving lens, and a second laser with frequency υ 2 of the light emission of redelyaemoy of expression υ = υ 2 1 ± F, where F - beat frequency, which is set in the range of 0-6 • October 12 Hz, optically conjugate with the beam splitter.

При этом устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки дополнительно снабжено экраном, ограничивающим размер b входных окон фотоэлементов, установленным на матрице приборов с зарядовой связью, а каждая матричная группа выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p. At the same time, the device for viewing objects using laser illumination is additionally equipped with a screen limiting the size b of the input windows of the photocells mounted on a matrix of devices with charge coupling, and each matrix group is made in the form of two parallel rows of photocells with a shift of the photocells in one row relative to the other by half period p.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых представлена схема устройства видения объектов с помощью лазерной подсветки (фиг.6), схема расположения матричных групп фотоэлементов на участке матрицы приборов с зарядовой связью для получения изображения объекта на мониторе для двух последовательных кадров изображения (фиг.5). The invention is illustrated by drawings, which shows a diagram of a device for seeing objects using laser illumination (Fig.6), an arrangement of matrix groups of photocells on a portion of a matrix of charge-coupled devices to obtain an image of an object on a monitor for two consecutive image frames (Fig.5) .

Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающее передающий канал 1, содержащий первый лазер 2 и оптическую систему 3 формирования лазерного пучка, приемный канал 4, содержащий приемный объектив 5 и матрицу 6 приборов с зарядовой связью с фотоэлементами 7, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна 16 этих фотоэлементов 7 в том же ряду и разделены в линейные или матричные группы 18, блок 8 обработки данных и монитор 9. Приемный канал 4 дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало 10, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом 5 и матрицей 6 приборов с зарядовой связью, и тонкий частично пропускающий слой 22 толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенный между приемным объективом 5 и отражающим зеркалом 10 под углом θ, определяемым из соотношения sinθ = λ/2d, где θ- угол между тонким частично пропускающим слоем 22 и волновым фронтом световой волны, λ = c/υ1- длина световой волны первого лазера 2, с - скорость света, υ1- частота светового излучения первого лазера 2, d - период интерференционных полос, система 13 которых образуется в тонком частично пропускающем слое 22 при воздействии стоячей световой волны, а блок 8 обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор 14. При этом устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки дополнительно снабжено светоделительным элементом 23, расположенным между тонким частично пропускающим слоем 22 и приемным объективом 5, и вторым лазером 24 с частотой υ2 светового излучения, определяемой из выражения υ2 = υ1±F, где F - частота биений, которую задают в диапазоне 0-6•1012 Гц, оптически сопряженным со светоделительным элементом 23.A device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel 1, containing a first laser 2 and an optical system for forming a laser beam, a receiving channel 4, containing a receiving lens 5 and a matrix 6 of charge-coupled devices with photocells 7, which are located with a period p in row and with the size b of the input window 16 of these photocells 7 in the same row and are divided into linear or matrix groups 18, the data processing unit 8 and the monitor 9. The receiving channel 4 further comprises an optically coupled reflective mirror 10, you partially filled with light transmission and installed between the receiving lens 5 and the matrix 6 of devices with charge coupling, and a thin partially transmitting layer 22 with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave and located between the receiving lens 5 and a reflecting mirror 10 at an angle θ determined from the relation sinθ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer 22 and the wavefront of the light wave, λ = c / υ 1 is the light wavelength of the first laser 2, and s is the velocity c Veta, υ 1 is the frequency of light radiation of the first laser 2, d is the period of interference fringes, the system 13 of which is formed in a thin partially transmitting layer 22 when exposed to a standing light wave, and the data processing unit 8 additionally contains a spectrum analyzer 14. Moreover, a device for viewing objects with using laser illumination is additionally equipped with a beam splitting element 23 located between the thin partially transmitting layer 22 and the receiving lens 5, and the second laser 24 with a frequency υ 2 light radiation, determined from υ 2 = υ 1 ± F, where F is the beat frequency, which is set in the range 0-6 • 10 12 Hz, which is optically coupled to the beam splitting element 23.

При этом устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки дополнительно снабжено экраном 15, ограничивающим размер b входных окон 16 фотоэлементов 7, установленным на матрице 7 приборов с зарядовой связью, а каждая матричная группа 18 выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов 7 со сдвигом фотоэлементов 7 одного ряда по отношению к другому на половину периода p (фиг. 5). Устройство лазерного видения снабжено блоком 17 управления. At the same time, the device for viewing objects using laser illumination is additionally equipped with a screen 15 limiting the size b of the input windows 16 of the photocells 7 mounted on the matrix 7 of charge-coupled devices, and each matrix group 18 is made in the form of two parallel rows of photocells 7 with a shift of the photocells 7 of one series in relation to another half the period p (Fig. 5). The laser vision device is equipped with a control unit 17.

Тонкий частично пропускающий слой 22 может быть нанесен на одну из поверхностей оптического клина 19. Отражающее зеркало 10 при этом может быть выполнено на другой поверхности оптического клина 19 в виде отражающего покрытия с коэффициентом отражения 0,50-0,99 и коэффициентом пропускания 0,01-0,50. При использовании оптического клина 19 угол φ между плоскостью тонкого частично пропускающего слоя 22 и плоскостью отражающего зеркала 10 задан из соотношения sinφ = λ/2dn, где λ- длина световой волны; d - период системы 13 интерференционных полос, n - показатель преломления материала оптического клина 19. A thin partially transmissive layer 22 can be deposited on one of the surfaces of the optical wedge 19. In this case, the reflecting mirror 10 can be made on the other surface of the optical wedge 19 in the form of a reflective coating with a reflection coefficient of 0.50-0.99 and a transmittance of 0.01 -0.50. When using an optical wedge 19, the angle φ between the plane of the thin partially transmission layer 22 and the plane of the reflecting mirror 10 is set from the relation sinφ = λ / 2dn, where λ is the light wavelength; d is the period of the interference fringe system 13, n is the refractive index of the material of the optical wedge 19.

Для получения каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе 9 регистрацию электрических сигналов с групп 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью осуществляют при их выделении на участках матрицы 6 приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов 7 или рядов в группах 18, выделенных для получения изображения объекта на мониторе 9 в предыдущем кадре изображения, как показано на фиг.5,а и б. To obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor 9, the registration of electrical signals from groups 18 of the matrix 6 of charge-coupled devices is carried out when they are selected on the sections of the matrix 6 of devices with charge-coupled, shifted relative to the location of the photocells 7 or rows in groups 18 allocated for image acquisition object on the monitor 9 in the previous frame of the image, as shown in figure 5, a and b.

Заявленный способ лазерного видения осуществляется на настоящем устройстве следующим образом. The claimed method of laser vision is carried out on the present device as follows.

Через блок 17 управления включается первый лазер 2 и осуществляется подсветка объекта когерентным световым излучением с формированием изображения объекта по отраженному от него упомянутому лазерному излучению посредством приемного объектива 5. Сформированный световой поток поступает на отражающее зеркало 10, отражается от него и в виде стоячей световой волны поступает на тонкий частично пропускающий слой 22. За счет того, что тонкий частично пропускающий слой 22 рассеивает или поглощает энергию электрического поля стоячей световой волны и расположен наклонно, в нем образуется система 13 интерференционных полос. Through the control unit 17, the first laser 2 is turned on and the object is illuminated with coherent light radiation with the formation of an image of the object from the mentioned laser radiation reflected from it by means of a receiving lens 5. The generated light flux enters the reflecting mirror 10, is reflected from it and enters in the form of a standing light wave onto a thin partially transmitting layer 22. Due to the fact that the thin partially transmitting layer 22 scatters or absorbs the energy of the electric field of a standing light wave and is located obliquely, a system of 13 interference bands is formed in it.

Одновременно с включением первого лазера 2 через блок 17 управления включается второй лазер 24 и на тонкий частично пропускающий слой 22 осуществляется дополнительное воздействие стоячей световой волной от второго лазера 24 путем направления светового излучения от второго лазера 24 на тонкий частично пропускающий слой 22 и отражающее зеркало 10 и в нем образуется система 13 интерференционных полос практически с тем же периодом следования d, так как частота υ2 светового излучения второго когерентного источника 24 отличается от частоты υ1 светового излучения первого когерентного источника 2 на частоту биений F, которую задают в диапазоне 0-6•1012 Гц. Так как второй когерентный источник 24 используется в качестве гетеродина, то кроме образования системы 13 интерференционных полос на тонком частично пропускающем слое 22 на этом же слое 22, как на смесителе, возникают световые биения с частотой 0-6•1012 Гц (с частотой радиодиапазона). При этом регистрацию системы 13 интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d осуществляют за счет того, что полученные с фотоэлементов 7 электрические сигналы подвергают преобразованию по пространственной координате и координате времени, а затем получают изображение объекта на мониторе. При частоте биений F=0-6•1012 Гц осуществляется выделение и маркирование изображений движущихся объектов на фоне изображения неподвижных объектов за счет регистрации световых биений по полю изображений подвижных и неподвижных объектов на частотах радиодиапазона.Simultaneously with the first laser 2 being turned on, the second laser 24 is turned on via the control unit 17 and an additional exposure to the standing partially transmitted light from the second laser 24 is effected by the standing light wave from the second laser 24 by directing light from the second laser 24 to the thin partially transmitted layer 22 and the reflecting mirror 10 and it forms a system of interference fringes 13 with substantially the same repetition period of d, since the frequency υ 2 of the second coherent light radiation source 24 is different from frequency υ 1 lights th first coherent radiation source 2 to the frequency F, which is set in a range of beats 0-6 • October 12 Hz. Since the second coherent source 24 is used as a local oscillator, in addition to the formation of a system of interference fringes 13 on a thin partially transmissive layer 22 on the same layer 22 as on a mixer, light beats with a frequency of 0-6 • 10 12 Hz (with a radio frequency frequency) ) In this case, the registration of the system 13 of interference bands of a standing light wave with a period of d is carried out due to the fact that the electrical signals obtained from the photocells 7 are transformed according to the spatial coordinate and time coordinate, and then an image of the object on the monitor is obtained. When the beat frequency F = 0-6 • 10 12 Hz, the images and moving images of moving objects against the background of the image of stationary objects are selected by recording light beats along the image field of moving and stationary objects at radio frequency frequencies.

За счет того, что приемный канал 1 дополнительно снабжен экраном 15, установленным на матрице 6 приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала 10 и задающим размер b входных окон 16 фотоэлементов 7 не больше половины периода p, а каждая матричная группа 18 выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов 7 со сдвигом фотоэлементов 7 одного ряда по отношению к другому на половину периода p, полученные с фотоэлементов 7 электрические сигналы регистрируют в виде их зависимости от местоположения фотоэлементов 7 в группе 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью поочередно из каждого упомянутого ряда. Записанные электрические сигналы подвергаются двухмерному преобразованию Фурье (по одной пространственной координате и координате времени) на спектроанализаторе 14, на выходе которого получают их частотное преобразование. При этом достигается хорошее разрешение длин волн отраженного когерентного светового излучения на каждой матричной группе 18. Это позволяет выделять сигнал с каждой группы 18 определенной пространственной частоты и получать из этих сигналов изображение объекта на мониторе 9. При этом световое излучение, рассеянное на крупных неоднородностях, содержащихся, например, в мутной воде, и являющееся некогерентной фоновой засветкой, в виде сигнала пространственной частоты не выделяется. Для получения каждого последующего кадра изображения объекта на мониторе 9 регистрацию электрических сигналов с групп 18 матрицы 6 приборов с зарядовой связью осуществляют при их выделении на участках матрицы 6 приборов с зарядовой связью, сдвинутых относительно местоположения фотоэлементов 7 или рядов в группах 18, выделенных для получения изображения объекта на мониторе 9 в предыдущем кадре изображения, как показано на фиг.5,а и б. Due to the fact that the receiving channel 1 is additionally equipped with a screen 15 mounted on the matrix 6 of devices with charge coupling from the side of the reflecting mirror 10 and setting the size b of the input windows 16 of the photocells 7 no more than half the period p, and each matrix group 18 is made in the form of two parallel rows of solar cells 7 with a shift of the solar cells 7 of one row relative to the other by half the period p, the electrical signals received from the solar cells 7 are recorded in the form of their dependence on the location of the solar cells 7 in group 18 of the matrix 6 pr charge-coupled alternately from each of the aforementioned series. The recorded electrical signals undergo a two-dimensional Fourier transform (in one spatial coordinate and time coordinate) on a spectrum analyzer 14, at the output of which their frequency conversion is obtained. This achieves a good resolution of the wavelengths of the reflected coherent light radiation on each matrix group 18. This allows you to select a signal from each group 18 of a certain spatial frequency and obtain an image of the object from the monitor 9 from these signals. In this case, the light radiation scattered by large inhomogeneities contained , for example, in muddy water, and which is incoherent background illumination, is not allocated as a spatial frequency signal. To obtain each subsequent frame of the image of the object on the monitor 9, the registration of electrical signals from groups 18 of the matrix 6 of charge-coupled devices is carried out when they are selected on the sections of the matrix 6 of devices with charge-coupled, shifted relative to the location of the photocells 7 or rows in groups 18 allocated for image acquisition object on the monitor 9 in the previous frame of the image, as shown in figure 5, a and b.

Регистрацию, анализ и получение изображения объекта на мониторе 9 осуществляют в соответствии со схемой стробирования для каждого окна дальностей, включающем окно дальности, на которой расположен объект. Registration, analysis and image acquisition of the object on the monitor 9 is carried out in accordance with the gating scheme for each range window, including the range window on which the object is located.

Предлагаемые способы видения объектов с помощью лазерной подсветки и устройства для их осуществления позволяют повысить эффективность обнаружения объектов в среде, рассеяние когерентного светового излучения в которой происходит на крупных неоднородностях, например, в мутной воде, задымленной или запыленной атмосфере, тумане, а также обеспечивают выделение и маркирование изображений движущихся объектов и измерение скорости их движения. The proposed methods for seeing objects using laser illumination and devices for their implementation can improve the detection efficiency of objects in the medium, the scattering of coherent light radiation in which occurs on large inhomogeneities, for example, in muddy water, in a smoky or dusty atmosphere, and fog, and also provide marking images of moving objects and measuring their speed.

Claims (14)

1. Способ видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающий подсветку объекта когерентным световым излучением, формирование изображения объекта по отраженному от него упомянутого излучения посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью, отличающийся тем, что фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют в линейные или матричные группы, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны когерентного светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, а между приемным объективом и отражающим зеркалом периодической структуры, образованной тонкослойными элементами толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, при этом периодическая структура расположена под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, при этом период s периодической структуры выбирают из соотношения s<d, а регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в линейной или матричной группе матрицы приборов с зарядовой связью и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. 1. A method of seeing objects using laser illumination, including illuminating the object with coherent light radiation, forming an image of the object from said radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording an image of the object by means of a charge-coupled device array, characterized in that the photocells of the charge-coupled device matrix divided into linear or matrix groups, a system of interference bands of a standing light wave of coher is projected onto each of the selected groups of photocells light radiation by placing between the receiving lens and the selected groups of photocells a matrix of devices with a charge-coupled reflective mirror partially transmitting light radiation, and between the receiving lens and the reflecting mirror of a periodic structure formed by thin-layer elements of a thickness not exceeding λ / 2, scattering the energy of the standing electric field light wave and located in the same plane with period s, while the periodic structure is located at an angle θ, determined from sin θ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and the wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, and the period s of the periodic structure is selected from the relation s <d, and the system registration interference fringes of a standing light wave with a period d in each selected group of photocells are carried out in the form of a spatial frequency signal due to the fact that the electrical signals received from photocells are recorded depending on the location of these photos lementov in a linear or matrix group of devices with a matrix of charge coupled and analyzed, and then an image of the object on the monitor. 2. Способ видения объектов с помощью лазерной подсветки по п.1, отличающийся тем, что период фотоэлементов p в ряду группы задают относительно размера входного окна b этих фотоэлементов в том же ряду в пределах p=(2-100)b. 2. The method of viewing objects using laser illumination according to claim 1, characterized in that the period of the photocells p in the row of the group is set relative to the size of the input window b of these photocells in the same row within p = (2-100) b. 3. Способ видения объектов с помощью лазерной подсветки по пп.1 и 2, отличающийся тем, что матрицу приборов с зарядовой связью устанавливают с возможностью вращения вокруг оси, совпадающей с направлением распространения упомянутого светового излучения. 3. The method of viewing objects using laser illumination according to claims 1 and 2, characterized in that the matrix of devices with charge coupling is installed with the possibility of rotation around an axis that coincides with the direction of propagation of the aforementioned light radiation. 4. Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающее передающий канал, содержащий лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью, содержащую фотоэлементы, блок обработки данных и монитор, отличающееся тем, что приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объектом и матрицей приборов с зарядовой связью, и периодическую структуру, образованную тонкослойными элементами толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, размещенную между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор. 4. A device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a laser and an optical system for forming a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a charge-coupled device matrix containing photocells, a data processing unit and a monitor, characterized in that the receiving the channel further comprises an optically conjugated reflective mirror, partially transmits light radiation and installed between the receiving object and the matrix of charge-coupled devices, and a periodic structure formed by thin-layer elements with a thickness of not more than λ / 2, scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in the same plane with a period s, located between the receiving lens and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sin θ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and the wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, and the data processing unit further comprises a spectrum analyzer. 5. Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки по п.4, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено экраном, ограничивающим размеры входных окон фотоэлементов, установленным на матрице приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала, при этом периодическая структура и отражающее зеркало выполнены с возможностью смещения относительно экрана и матрицы приборов с зарядовой связью, содержащей фотоэлементы. 5. The device for viewing objects using laser illumination according to claim 4, characterized in that it is additionally equipped with a screen limiting the size of the input windows of the photocells mounted on a matrix of devices with charge coupling on the side of the reflecting mirror, while the periodic structure and reflecting mirror are made with the possibility of displacement relative to the screen and the matrix of devices with charge coupling containing photocells. 6. Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки по пп.4 и 5, отличающееся тем, что матрица приборов с зарядовой связью, содержащая фотоэлементы, установлена с возможностью ее разворота по оптической оси приемного канала. 6. The device for viewing objects using laser illumination according to claims 4 and 5, characterized in that the matrix of charge-coupled devices containing photocells is installed with the possibility of its rotation along the optical axis of the receiving channel. 7. Способ видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающий подсветку объекта когерентным световым излучением, формирование изображения объекта по отраженному от него упомянутого излучения посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью, фотоэлементы в которой расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду, отличающийся тем, что фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют на группы, в которых фотоэлементы располагают двумя параллельными рядами со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода s, размер b входных окон этих фотоэлементов задают не больше половины периода s, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны когерентного светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, и тонкого частично пропускающего слоя толщиной не более λ/2, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенного между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ - длина, световой волны, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, при этом регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в группе матрицы приборов с зарядовой связью поочередно из каждого ряда и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. 7. A method of seeing objects using laser illumination, including illuminating the object with coherent light radiation, forming an image of the object from said radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording the image of the object by means of a charge-coupled device array, in which the photocells are arranged with a period p in a row and with the size b of the input window of these photocells in the same row, characterized in that the photocells of the matrix of charge-coupled devices are divided into groups in which the photocells are they are arranged in two parallel rows with a shift of the photocells of one row relative to the other by half a period s, the size b of the input windows of these photocells is set no more than half a period s, a system of interference bands of a standing light wave of coherent light radiation is projected onto each of the selected groups of photocells by placing between a receiving lens and selected groups of photocells of a matrix of devices with charge coupling of a reflecting mirror partially transmitting light radiation, and thin particles but a transmission layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave, located between the receiving lens and the reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sin θ = λ / 2d, where θ is the angle between a thin partially transmitting layer and the wavefront of coherent light radiation, λ is the length of the light wave, d is the period of interference fringes, the system of which is formed in a thin partially transmitting layer under the influence of a standing light wave, while interference fringes of a standing light wave with a period of d in each selected group of photocells are carried out in the form of a spatial frequency signal due to the fact that the electrical signals received from the photocells are recorded depending on the location of these photocells in the group of charge-coupled device matrix in turn from each row and analyze, then get an image of the object on the monitor. 8. Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающее передающий канал, содержащий лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду и разделены в матричные группы, блок обработки данных и монитор, отличающееся тем, что приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объективом и матрицей приборов с зарядовой связью, и тонкий частично пропускающий слой толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенный между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор, кроме того, приемный канал дополнительно снабжен экраном, ограничивающим размер b входных окон фотоэлементов, установленным на матрице приборов с зарядовой связью со стороны отражающего зеркала, а каждая матричная группа выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p. 8. A device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a laser and an optical system for generating a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a matrix of devices with charge coupling with photocells, which are arranged with a period p in a row and with a size b of the input the windows of these photocells are in the same row and are divided into matrix groups, a data processing unit and a monitor, characterized in that the receiving channel further comprises an optically coupled reflective mirror, made hour which transmits light radiation and is installed between the receiving lens and the matrix of charge-coupled devices, and a thin partially transmitting layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of the standing light wave and located between the receiving lens and the reflecting mirror at an angle θ defined by from the relation sin θ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wavefront of the light wave, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, the system of which It is located in a thin partially transmissive layer when exposed to a standing light wave, and the data processing unit additionally contains a spectrum analyzer, in addition, the receiving channel is additionally equipped with a screen limiting the size b of the photocell input windows mounted on a matrix of devices with charge coupling from the side of the reflecting mirror, and each the matrix group is made in the form of two parallel rows of photocells with a shift of the photocells of one row relative to the other by half the period p. 9. Способ видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающий подсветку объекта когерентным световым излучением, формирование изображения объекта по отраженному от него упомянутого излучения посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью, отличающийся тем, что фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют на группы, в которых упомянутые фотоэлементы располагают двумя параллельными рядами со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p, размер b входных окон этих фотоэлементов задают не больше половины периода p, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны когерентного светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, а между приемным объективом и отражающим зеркалом периодической структуры, образованной тонкослойными элементами толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, при этом периодическая структура расположена под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, при этом период s периодической структуры выбирают из соотношения s<d, а регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в группе матрицы приборов с зарядовой связью поочередно из каждого ряда и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. 9. A method of seeing objects using laser illumination, including illuminating an object with coherent light radiation, forming an image of an object from said radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording an image of an object through a charge-coupled device array, characterized in that the photocells of the charge-coupled device matrix divided into groups in which the said photocells are arranged in two parallel rows with a shift of the photocells of one row relative to another by a period p period, the size b of the input windows of these photocells is set to no more than half the period p, a system of interference fringes of a standing light wave of coherent light radiation is projected onto each of the selected photocell groups by placing a reflective mirror between the receiving lens and the selected photocell groups, partially transmitting light radiation, and between the receiving lens and the reflecting mirror of the periodic structure formed by thin-layer elements of thicknesses other no more than λ / 2, scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in the same plane with period s, while the periodic structure is located at an angle θ determined from the relation sin θ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and the wavefront of coherent light radiation, λ is the light wavelength, d is the period of interference fringes, while the period s of the periodic structure is selected from the relation s <d, and the registration of the system of interference fringes of a standing light wave with a period d in each the selected group of photocells is carried out in the form of a spatial frequency signal due to the fact that the electrical signals received from the photocells are recorded depending on the location of these photocells in the group of charge-coupled device matrix in turn from each row and analyzed, then an image of the object on the monitor is obtained. 10. Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающее передающий канал, содержащий лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду и разделены на матричные группы, блок обработки данных и монитор, отличающееся тем, что приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение и установленное между приемным объектом и матрицей приборов с зарядовой связью, и периодическую структуру, образованную тонкослойными элементами толщиной не более λ/2, рассеивающими энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенными в одной плоскости с периодом s, размещенную между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между периодической структурой и волновым фронтом когерентного светового излучения, λ - длина световой волны, d - период интерференционных полос, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор, кроме того, приемный канал дополнительно снабжен экраном, ограничивающим размер b входных окон фотоэлементов, установленным на периодической системе со стороны отражающего зеркала, а каждая матричная группа выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p. 10. A device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a laser and an optical system for forming a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a matrix of devices with charge coupling with photocells, which are arranged with a period p in a row and with a size b of the input the windows of these photocells are in the same row and are divided into matrix groups, a data processing unit and a monitor, characterized in that the receiving channel further comprises an optically conjugated reflective mirror made by transmitting light radiation that is installed between the receiving object and the matrix of devices with charge coupling, and a periodic structure formed by thin-layer elements with a thickness of not more than λ / 2, scattering the energy of the electric field of a standing light wave and located in the same plane with a period s located between the receiving lens and a reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sin θ = λ / 2d, where θ is the angle between the periodic structure and the wavefront of coherent light radiation, λ is the length of wave, d is the period of interference fringes, and the data processing unit additionally contains a spectrum analyzer, in addition, the receiving channel is additionally equipped with a screen limiting the size b of the input windows of the photocells mounted on the periodic system from the side of the reflecting mirror, and each matrix group is made in the form of two parallel rows of solar cells with a shift of the solar cells of one row relative to another by half the period p. 11. Способ видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающий подсветку объекта первым когерентным источником светового излучения, формирование изображения объекта по отраженному от него лазерного излучения посредством приемного объектива, запись изображения объекта посредством матрицы приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду, отличающийся тем, что фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют на линейные или матричные группы, на каждую из выделенных групп фотоэлементов проецируют систему интерференционных полос стоячей световой волны первого когерентного источника светового излучения путем размещения между приемным объективом и выделенными группами фотоэлементов матрицы приборов с зарядовой связью отражающего зеркала, частично пропускающего световое излучение, и тонкого частично пропускающего слоя толщиной не более λ/2, рассеивающего или поглощающего энергию электрического поля стоячей световой волны, расположенного между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом светового излучения от первого когерентного источника, λ = c/υ1 - длина световой волны от первого когерентного источника, с - скорость света, υ1 - частота светового излучения от первого когерентного источника, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, кроме того, на упомянутый тонкий частично пропускающий слой дополнительно воздействуют стоячей световой волной от второго когерентного источника светового излучения с частотой υ2, определяемой из выражения υ2 = υ1±F, где F - частота биений, которую задают в диапазоне 0-6•1012 Гц, путем направления светового излучения от второго когерентного источника светового излучения на упомянутые тонкий частично пропускающий слой и отражающее зеркало, при этом регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d осуществляют за счет того, что полученные с каждой выделенной группы фотоэлементов электрические сигналы подвергают преобразованию по пространственной координате и координате времени, а затем получают изображение объекта на мониторе.11. A method of seeing objects using laser illumination, including illuminating an object with a first coherent light source, forming an image of the object from the laser radiation reflected from it by means of a receiving lens, recording an image of the object by means of a charge-coupled device array with photocells that are located with a period p in row and with size b of the input window of these photocells in the same row, characterized in that the photocells of the matrix of charge-coupled devices are divided into linear or m Atric groups, on each of the selected groups of photocells, project a system of interference fringes of the standing light wave of the first coherent light source by placing between the receiving lens and the selected groups of photocells a matrix of devices with charge coupling of a reflecting mirror partially transmitting light radiation and a thin partially transmitting layer with a thickness not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave located between the receiver lens and a reflecting mirror at an angle θ, determined from the relation sin θ = λ / 2d, where θ is the angle between the thin partially transmitting layer and the wavefront of light radiation from the first coherent source, λ = c / υ 1 is the length of the light wave from the first coherent source, c - velocity of light, υ 1 - frequency of light emission from the first source of coherent, d - the period of the interference fringes, the system which is formed in a thin layer of partially transmissive when exposed standing wave in addition to said thin part etc. supplied tripping layer further affect the standing wave light from the second source of coherent light radiation of frequency υ 2 determined from the expression υ = υ 2 1 ± F, where F - beat frequency, which is set in the range of 0-6 • October 12 Hz, by means of a light radiation from a second coherent light source onto said thin partially transmissive layer and a reflecting mirror, while the registration of the system of interference bands of a standing light wave with a period d is carried out due to the fact that received from each output ennoy group photocells electrical signals subjected to the spatial coordinate conversion coordinate and time, and then an image of the object on the monitor. 12. Способ по п.11, отличающийся тем, что фотоэлементы матрицы приборов с зарядовой связью разделяют на группы, в которых фотоэлементы располагают двумя параллельными рядами со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода s, размер b входных окон этих фотоэлементов задают не больше половины периода s, а регистрацию системы интерференционных полос стоячей световой волны с периодом d в каждой выделенной группе фотоэлементов осуществляют в виде сигнала пространственной частоты за счет того, что полученные с фотоэлементов электрические сигналы регистрируют в зависимости от местоположения этих фотоэлементов в группе матрицы приборов с зарядовой связью поочередно из каждого ряда и анализируют, затем получают изображение объекта на мониторе. 12. The method according to claim 11, characterized in that the photocells of the matrix of charge-coupled devices are divided into groups in which the photocells are arranged in two parallel rows with a shift of the photocells of one row relative to the other by half a period s, the size b of the input windows of these photocells is set no more than half the period s, and the registration of the system of interference fringes of a standing light wave with a period d in each selected group of photocells is carried out in the form of a spatial frequency signal due to the fact that the data obtained from the photo elements, electrical signals are recorded depending on the location of these photocells in the group of charge-coupled devices matrix in turn from each row and analyzed, then an image of the object on the monitor is obtained. 13. Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки, включающее передающий канал, содержащий первый лазер и оптическую систему формирования лазерного пучка, приемный канал, содержащий приемный объектив и матрицу приборов с зарядовой связью с фотоэлементами, которые расположены с периодом p в ряду и с размером b входного окна этих фотоэлементов в том же ряду и разделены на линейные или матричные группы, блок обработки данных и монитор, отличающееся тем, что приемный канал дополнительно содержит оптически сопряженные отражающее зеркало, выполненное частично пропускающим световое излучение, и установленное между приемным объективом и матрицей приборов с зарядовой связью, и тонкий частично пропускающий слой толщиной не более λ/2, рассеивающий или поглощающий энергию электрического поля стоячей световой волны и расположенный между приемным объективом и отражающим зеркалом под углом θ, определяемым из соотношения sin θ = λ/2d, где θ - угол между тонким частично пропускающим слоем и волновым фронтом световой волны, λ = c/υ1- длина световой волны первого лазера, с - скорость света, υ1 - частота светового излучения первого лазера, d - период интерференционных полос, система которых образуется в тонком частично пропускающем слое при воздействии стоячей световой волны, а блок обработки данных дополнительно содержит спектроанализатор, при этом устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки дополнительно снабжено светоделительным элементом, расположенным между тонким частично пропускающим слоем и приемным объектом, и вторым лазером с частотой υ2 светового излучения, определяемой из выражения υ2 = υ1±F, где F - частота биений, которую задают в диапазоне 0-6•1012 Гц, оптически сопряженным со светоделительным элементом.13. A device for viewing objects using laser illumination, including a transmitting channel containing a first laser and an optical system for generating a laser beam, a receiving channel containing a receiving lens and a matrix of devices with charge coupling with photocells, which are arranged with a period p in a row and with size b the input window of these photocells in the same row and are divided into linear or matrix groups, a data processing unit and a monitor, characterized in that the receiving channel further comprises optically coupled reflective kalo made partially transmitting light radiation and installed between the receiving lens and the matrix of devices with charge coupling, and a thin partially transmitting layer with a thickness of not more than λ / 2, scattering or absorbing the energy of the electric field of a standing light wave and located between the receiving lens and the reflecting mirror under an angle θ, defined by the relation sin θ = λ / 2d, where θ - angle between the thin layer and the partially transmissive wavefront of the light wave, λ = c / υ 1 - the wavelength of the first laser, c - velocity veto, υ 1 - frequency of light emission of the first laser, d - the period of the interference fringes, the system which is formed in a thin partially transmissive layer when exposed to the standing wave, and the data processing unit further comprises a spectrum analyzer, the object vision device using laser illumination is further provided with a beam splitting element located between a thin partially transmitting layer and the receiving object, and a second laser with a frequency υ 2 light radiation, determined from the expression υ 2 = υ 1 ± F, where F is the beat frequency, which is set in the range 0-6 • 10 12 Hz, optically coupled to the beam splitting element. 14. Устройство видения объектов с помощью лазерной подсветки по п.13, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено экраном, ограничивающим размер b входных окон фотоэлементов, установленным на матрице приборов с зарядовой связью, а каждая матричная группа выполнена в виде двух параллельных рядов фотоэлементов со сдвигом фотоэлементов одного ряда по отношению к другому на половину периода p. 14. The device for viewing objects using laser illumination according to item 13, characterized in that it is additionally equipped with a screen limiting the size b of the input windows of the photocells mounted on a matrix of devices with charge coupling, and each matrix group is made in the form of two parallel rows of photocells with the shift of the photocells of one row in relation to another by half the period p.
RU2002123868/28A 2002-07-26 2002-09-06 Method of object viewing with use of laser illumination and facility for its implementation ( variants ) RU2207591C1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123868/28A RU2207591C1 (en) 2002-09-06 2002-09-06 Method of object viewing with use of laser illumination and facility for its implementation ( variants )
AU2003235540A AU2003235540A1 (en) 2002-07-26 2003-02-28 Method for object viewing with the aid of laser illumination and device for carrying out said method (variants)
PCT/RU2003/000076 WO2004011959A1 (en) 2002-07-26 2003-02-28 Method for object viewing with the aid of laser illumination and device for carrying out said method (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002123868/28A RU2207591C1 (en) 2002-09-06 2002-09-06 Method of object viewing with use of laser illumination and facility for its implementation ( variants )

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2207591C1 true RU2207591C1 (en) 2003-06-27

Family

ID=29212257

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002123868/28A RU2207591C1 (en) 2002-07-26 2002-09-06 Method of object viewing with use of laser illumination and facility for its implementation ( variants )

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2207591C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАРАСИК В.Е., ОРЛОВ В.М. Лазерные системы видения. - М., 2001, с.318-323. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8811763B2 (en) Method and system for producing image frames using quantum properties
CN104121851B (en) Equipment for the 3D structures of detection object
US9529083B2 (en) Three-dimensional scanner with enhanced spectroscopic energy detector
EP0252496B1 (en) Fabry-Perot scanning and nutating imaging coherent radiometer
KR930013681A (en) Thin film thickness measuring device
FR2940442A1 (en) SENSOR AND IMAGING SYSTEM FOR REMOTE DETECTION OF AN OBJECT
JP2023508307A (en) Detection and ranging system using optical waveguides
CN102998261B (en) Terahertz wave pseudo heat light source-based imaging device
EP2507655B1 (en) Optical reflector having semi-reflective blades for a position detection device for a helmet, and helmet comprising such a device
US11506786B2 (en) Laser detection and ranging
RU2207591C1 (en) Method of object viewing with use of laser illumination and facility for its implementation ( variants )
EP0546928B1 (en) On a motor vehicle mounted device for detecting and identifying obstacles
RU2205426C1 (en) Way to view objects with use of laser brightening and facility for its implementation
EP0235404B1 (en) Method and device for determining the spatial distribution of a gas
FR2909182A1 (en) Retroreflecting object e.g. eye, detecting method, involves forming two set of images of scene through respective filters whose bandwidths are adjusted on wavelengths during object illumination, respectively, and forming third set of image
CN2667475Y (en) Reflective space modulation amplitude separating interference imaging spectrometer
RU35426U1 (en) Linear displacement measuring device
US20230400582A1 (en) Coherent sensing system using a DOE
RU2201588C1 (en) Method of optical detection of attachment of material component to sensor layer based on biological, chemical or physical interaction and device for its realization
SU1048307A1 (en) Scanning interferential device having background compensation capability
RU2207526C1 (en) Spectrometry method and interferometer for performing the same (variants)
Singh et al. Underrrater Optical Instrumentation
CN115902921A (en) FMCW heterodyne detection lidar imaging system with improved range resolution
RU2217713C1 (en) Interferometer
RU2194256C1 (en) Autocorrelator of luminous pulses

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20040907