RU2312372C2 - Arrangement for detection and diagnostics of the sources of optical radiation - Google Patents

Arrangement for detection and diagnostics of the sources of optical radiation Download PDF

Info

Publication number
RU2312372C2
RU2312372C2 RU2005127743/28A RU2005127743A RU2312372C2 RU 2312372 C2 RU2312372 C2 RU 2312372C2 RU 2005127743/28 A RU2005127743/28 A RU 2005127743/28A RU 2005127743 A RU2005127743 A RU 2005127743A RU 2312372 C2 RU2312372 C2 RU 2312372C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sources
optical
optical radiation
photodetector
lens
Prior art date
Application number
RU2005127743/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005127743A (en
Inventor
Леонид Иосифович Горелик (RU)
Леонид Иосифович Горелик
Александр Михайлович Морозов (RU)
Александр Михайлович Морозов
Владимир Павлович Пономаренко (RU)
Владимир Павлович Пономаренко
Анатолий Михайлович Филачев (RU)
Анатолий Михайлович Филачев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "НПО "ОРИОН"
Priority to RU2005127743/28A priority Critical patent/RU2312372C2/en
Publication of RU2005127743A publication Critical patent/RU2005127743A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2312372C2 publication Critical patent/RU2312372C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

FIELD: the invention refers to optics-electron arrangements designed for detection the sources of optical radiation and diagnostics the optical characteristics of these sources.
SUBSTANCE: the proposed arrangements have a panoramic mirror objective with a numerical aperture more then 0,5, an angular field of vision 3600 along the horizon and no less then -50 +250 along the vertical line, negative distortion no less then 50%, a photo receiving arrangement, a signals analysis block which is fulfilled with possibility to execute measuring of amplitudes, duration and periods of signals radiated by sources of optical radiation. The technical result is in simplification of the optical tract, in increasing the working spectral range, in increasing sensitiveness, in providing possibility to gain information about optical sources of radiation in the angular field of vision 3600 along the horizon and no less(-5 +25)0 along the vertical line, in providing possibility of gaining temporary information from the channels.
EFFECT: provides diagnostics of spectral characteristics of the sources of optical radiation.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретения относятся к оптико-электронным устройствам, предназначенным для обнаружения источников оптического излучения и диагностирования оптических характеристик этих источников. Преимущественная область применения предлагаемых устройств - охранные комплексы различного назначения, пеленгационные, телевизионные и тепловизионные приборы, системы управления робототехники, навигационные системы.The invention relates to optical electronic devices designed to detect sources of optical radiation and diagnose the optical characteristics of these sources. The primary field of application of the proposed devices is security systems for various purposes, direction finding, television and thermal imaging devices, robotics control systems, navigation systems.

Известен оптико-электронный пеленгатор на основе датчика HARLID (US, patent №5428215), позволяющий определять углы прихода излучения с точностью ±1° в поле ±90° по горизонту, содержащий оптическую систему на основе цилиндрических линзовых элементов или щелевой диафрагмы, формирующую световую полоску на маске, выполненной в соответствии с кодом Грэя, за которой находятся фоточувствительные элементы.Known optical-electronic direction finder based on the HARLID sensor (US, patent No. 5428215), which allows to determine the angles of arrival of radiation with an accuracy of ± 1 ° in a field of ± 90 ° horizontally, containing an optical system based on cylindrical lens elements or a slit diaphragm forming a light strip on a mask made in accordance with the Gray code, behind which are photosensitive elements.

Известна также разработка датчика фирмы Defence Research Establishment, Canada (A.Cantin, J.Dubois, P.Webb and M.P.Altman "Miniaturized digital High Angular Resolution Laser Irradiation Detectors (HARLID™) for Laser Warning Receivers" SPIE Vol.3061, 1997), в которой расположены один под другим два фоточувствительных элемента на основе Si и InGaAs. Такой подход позволяет расширить область спектральной чувствительности датчика с 0,4...1,1 до 0,4...2,1 мкм и, кроме того, повысить устойчивость системы к влиянию искусственных и естественных оптических помех.Also known is the development of a sensor from Defense Research Establishment, Canada (A. Cantin, J. Dubois, P. Webb and MP Altman "Miniaturized digital High Angular Resolution Laser Irradiation Detectors (HARLID ™) for Laser Warning Receivers" SPIE Vol.3061, 1997) in which two photosensitive elements based on Si and InGaAs are located one below the other. This approach allows you to expand the range of the spectral sensitivity of the sensor from 0.4 ... 1.1 to 0.4 ... 2.1 μm and, in addition, to increase the stability of the system to the influence of artificial and natural optical noise.

Указанные устройства обладают рядом недостатков, наиболее существенными из которых являются:These devices have several disadvantages, the most significant of which are:

- из-за использования анаморфотной оптической системы принципиально невозможно реализовать оптический тракт с высокими относительными отверстиями и качеством изображения;- due to the use of an anamorphic optical system, it is fundamentally impossible to implement an optical path with high relative apertures and image quality;

- оптическая система пеленгатора формирует поле зрения по горизонту не более 100°...120°;- the optical system of the direction finder forms a field of view along the horizon of not more than 100 ° ... 120 °;

- рабочий спектральный диапазон пеленгатора узок и определяется спектральной чувствительностью используемых фотоприемников на основе Si, InGaAs, сверхпроводящих болометров или Ge, а в случае использования анаморфной оптической системы ухудшается из-за поглощения в ее линзовых компонентах.- the working spectral range of the direction finder is narrow and is determined by the spectral sensitivity of the Si, InGaAs based photodetectors, superconducting bolometers or Ge, and when using an anamorphic optical system it deteriorates due to absorption in its lens components.

Известно устройство, предложенное для устранения первого из указанных выше недостатков (US patent №5627675 от 06.05.1997 г., John E.Davis). В нем изображение зоны обзора формируется радиально-симметричной оптической системой. Такое техническое решение позволяет существенно увеличить эффективную площадь входного зрачка. Однако относительное отверстие описанного в обсуждаемом патенте устройства не превышает величины ~1:3.A device is known, proposed to eliminate the first of the above disadvantages (US patent No. 5627675 from 05/06/1997, John E. Davis). In it, the image of the field of view is formed by a radially symmetric optical system. This technical solution can significantly increase the effective area of the entrance pupil. However, the relative aperture of the device described in the patent under discussion does not exceed ~ 1: 3.

Наиболее близким к предлагаемым устройствам является устройство (US patent №5710661 от 20.01.1998 г., Int. CI6 G02В 17/00), содержащее оптическую систему, фотоприемное устройство и блок электронной обработки сигнала. Оно имеет ряд достоинств, главные из которых:Closest to the proposed devices is a device (US patent No. 5710661 from 01.20.1998, Int. CI 6 G02B 17/00) containing an optical system, a photodetector and an electronic signal processing unit. It has a number of advantages, the main of which are:

- изображение зоны обзора формируется радиально-симметричной оптической системой, что позволяет обеспечить значительную площадь входного зрачка (6,25 мм2);- the image of the viewing area is formed by a radially symmetric optical system, which allows to provide a significant area of the entrance pupil (6.25 mm 2 );

- относительное отверстие оптической системы доведено до 1:2;- the relative aperture of the optical system is brought to 1: 2;

- конструктивная компоновка устройства позволяет использовать криогенное фотоприемное устройство (авторы, в первую очередь, предлагают использовать ФПУ на основе InSb), что обеспечивает хорошую чувствительность в спектральном диапазоне до 5 мкм.- the device’s design layout allows the use of a cryogenic photodetector (the authors, first of all, suggest using InSb-based photocouplers), which provides good sensitivity in the spectral range up to 5 μm.

Однако известное устройство также имеет недостатки:However, the known device also has disadvantages:

- достижение сравнительно высокого относительного отверстия и, как следствие, значительной площади входного зрачка, достигнуто существенным усложнением оптического тракта - он содержит, кроме асферических зеркал еще и семь асферических линз; наличие линз особенно нежелательно, т.к. это неизбежно ограничивает возможный рабочий спектральный диапазон устройства, что отмечают и сами авторы;- the achievement of a relatively high relative aperture and, as a result, a significant area of the entrance pupil, is achieved by a significant complication of the optical path - it contains, in addition to aspherical mirrors, seven more aspherical lenses; the presence of lenses is especially undesirable, because this inevitably limits the possible working spectral range of the device, as the authors themselves note;

- использование двумерной, полностью заполненной матрицы (авторы рекомендуют матрицу на основе InSb форматом 480×480), считывание сигналов с которой возможно с кадровой частотой не более сотен Гц, что резко ограничивает возможности извлечения из сигналов временной информации, а это особенно нежелательно при работе по импульсным источникам, например лазерным;- the use of a two-dimensional, fully filled matrix (the authors recommend an InSb-based matrix with a format of 480 × 480), the reading of signals with which is possible with a frame frequency of not more than hundreds of Hz, which severely limits the ability to extract time information from signals, and this is especially undesirable when working with pulsed sources, for example laser;

- наличие ФПУ, работающего в спектральном диапазоне до 5 мкм, затрудняет получение информации о спектральных характеристиках источников, что препятствует их диагностике;- the presence of FPU, operating in the spectral range up to 5 μm, makes it difficult to obtain information about the spectral characteristics of sources, which prevents their diagnosis;

Задачей изобретений является упрощение оптического тракта, увеличение рабочего спектрального диапазона, увеличение чувствительности, обеспечение возможности извлечения информации об оптических источниках излучения в угловом поле зрения 360° по горизонту и не менее -5°...+25° по вертикали, обеспечение возможности извлечения из сигналов временной информации и обеспечение диагностики спектральных характеристик источников.The objective of the invention is to simplify the optical path, increase the working spectral range, increase sensitivity, provide the ability to extract information about optical radiation sources in the angular field of view 360 ° horizontally and at least -5 ° ... + 25 ° vertically, provide the ability to extract from signals of temporal information and diagnostics of spectral characteristics of sources.

Технический результат в первом варианте изобретения достигается тем, что устройство для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения содержит объектив, фотоприемное устройство, блок анализа сигналов и дихроичный светоделитель, формирующий плоскости изображения, в которых находятся фотоприемные многоканальные устройства, попарно сопряженные в пространстве предметов, фотоприемные каналы которых выполнены с возможностью обеспечения отличающихся друг от друга монотонных спектральных характеристик, объектив состоит из зеркальных компонентов и имеет числовую апертуру более 0,5, угловое поле зрения 360° по горизонту и не менее -5°...+25° по вертикали, отрицательную дисторсию не менее 50%, блок анализа сигналов осуществляет измерение амплитуд, длительностей и периодов сигналов, излучаемых источниками оптического излучения.The technical result in the first embodiment of the invention is achieved by the fact that the device for detecting and diagnosing optical radiation sources comprises a lens, a photodetector, a signal analysis unit and a dichroic beam splitter forming image planes in which there are photodetector multichannel devices pairwise paired in the space of objects, photodetector channels which are configured to provide different monotonic spectral characteristics, the lens consists of it consists of mirror components and has a numerical aperture of more than 0.5, an angular field of view of 360 ° horizontally and at least -5 ° ... + 25 ° vertically, negative distortion of at least 50%, the signal analysis unit measures amplitudes, durations and periods of signals emitted by optical radiation sources.

Технический результат во втором варианте изобретения достигается тем, что устройство для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения содержит объектив, фотоприемное устройство и блок анализа сигналов, при этом объектив состоит из зеркальных компонентов и имеет числовую апертуру более 0,5, угловое поле зрения 360° по горизонту и не менее -5°...+25° по вертикали, отрицательную дисторсию не менее 50%, многоканальное фотоприемное устройство представляет собой многослойную фоточувствительную структуру, каждый слой которой обладает различной спектральной чувствительностью, блок анализа сигналов выполнен с возможностью осуществления измерения амплитуд, длительностей и периодов сигналов, излучаемых источниками оптического излучения.The technical result in the second embodiment of the invention is achieved by the fact that the device for detecting and diagnosing optical radiation sources comprises a lens, a photodetector and a signal analysis unit, wherein the lens consists of mirror components and has a numerical aperture of more than 0.5, an angular field of view of 360 ° horizon and at least -5 ° ... + 25 ° vertically, negative distortion of at least 50%, a multichannel photodetector is a multilayer photosensitive structure, each layer of which it has different spectral sensitivity, the signal analysis unit is configured to measure the amplitudes, durations and periods of the signals emitted by the optical radiation sources.

Изобретения поясняются чертежами, где:The invention is illustrated by drawings, where:

На фиг.1 изображена схема разделения световых пучков, обеспечивающая возможность установки многоканальных фотоприемных устройств (для первого варианта исполнения устройства для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения).Figure 1 shows the scheme of separation of light beams, providing the ability to install multi-channel photodetectors (for the first embodiment of the device for detecting and diagnosing sources of optical radiation).

На фиг.2 изображена оптическая схема объектива.Figure 2 shows the optical circuit of the lens.

На фиг.3 изображен блок электронного анализа сигналов.Figure 3 shows the block electronic signal analysis.

На фиг.4 изображена конфигурация фоточувствительного элемента для определения горизонтальной координаты источника оптического излучения.Figure 4 shows the configuration of the photosensitive element for determining the horizontal coordinate of the optical radiation source.

На фиг.5 изображена конфигурация фоточувствительного элемента для определения горизонтальной и вертикальной координат источника оптического излучения.Figure 5 shows the configuration of the photosensitive element to determine the horizontal and vertical coordinates of the optical radiation source.

Приложение 1 - данные объектива с тремя зеркалами сферической формы.Appendix 1 - lens data with three spherical mirrors.

Устройство для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения по первому варианту выполнения содержит объектив 1, фотоприемные устройства 2 и 3, дихроичный светоделитель 4 (фиг.1) и блок электронного анализа сигналов (фиг.3). В примере, показанном на фиг.1, дихроичный светоделитель 4 формирует две плоскости изображения, а многоканальные фотоприемные устройства 2 и 3 сопряжены с этими плоскостями.The device for detecting and diagnosing optical radiation sources according to the first embodiment comprises a lens 1, photodetectors 2 and 3, a dichroic beam splitter 4 (Fig. 1) and an electronic signal analysis unit (Fig. 3). In the example shown in FIG. 1, a dichroic beam splitter 4 forms two image planes, and multi-channel photodetectors 2 and 3 are associated with these planes.

Объектив, формирующий изображение сферического пояса, содержит выпуклое первичное зеркало, выпуклое вторичное зеркало и вогнутое третичное зеркало. В частном случае, зеркала могут иметь сферическую форму. Конкретный пример такого частного случая приведен в приложении 1, а соответствующая оптическая схема объектива на (фиг.2). Как следует из приложения 1, относительное отверстие такой оптической системы может быть доведено до такой высокой величины как 1:0,5966.The lens forming the image of the spherical belt contains a convex primary mirror, a convex secondary mirror and a concave tertiary mirror. In the particular case, the mirrors may have a spherical shape. A specific example of such a special case is given in Appendix 1, and the corresponding optical scheme of the lens is shown in (Fig. 2). As follows from Appendix 1, the relative aperture of such an optical system can be brought to such a high value as 1: 0.5966.

Достижение столь значительного относительного отверстия улучшает общие характеристики предлагаемого устройства по двум причинам:The achievement of such a significant relative aperture improves the overall characteristics of the proposed device for two reasons:

- увеличение площади входного зрачка;- an increase in the area of the entrance pupil;

- уменьшение площади фоточувствительных элементов ФПУ и, как следствие, улучшение пороговой чувствительности устройства.- reducing the area of the photosensitive elements of the FPU and, as a result, improving the threshold sensitivity of the device.

Обеспечение требований по максимизации относительного отверстия оптической системы в предлагаемом устройстве особенно важно для обеспечения требуемого потенциала во всем сверхшироком спектральном диапазоне по следующим причинам:The provision of requirements for maximizing the relative aperture of the optical system in the proposed device is especially important to ensure the required potential in the entire ultra-wide spectral range for the following reasons:

- учитывая то, что спектральная чувствительность фотонных фотоприемников растет с увеличением длины волны регистрируемого излучения;- taking into account that the spectral sensitivity of photonic photodetectors increases with increasing wavelength of the detected radiation;

- в силу обеспечения необходимого энергетического потенциала для регистрации излучения в очень широком спектральном диапазоне 0,4...16 мкм из-за падения спектральной чувствительности к коротковолновой границе диапазона.- by virtue of providing the necessary energy potential for detecting radiation in a very wide spectral range of 0.4 ... 16 μm due to a drop in spectral sensitivity to the short-wavelength limit of the range.

Выбор чисто зеркального варианта объектива предлагаемого устройства объясняется отсутствием хроматизма, вносимого линзовыми оптическими элементами, и поэтому предложенный объектив при использовании соответствующих покрытий может формировать изображение практически при почти предельном относительном отверстии, практически во всем оптическом диапазоне.The choice of a purely mirror version of the lens of the proposed device is explained by the absence of chromatism introduced by the lens optical elements, and therefore, the proposed lens, using the appropriate coatings, can form an image at almost the maximum relative aperture, in almost the entire optical range.

Размеры аберрационных пятен, формируемых описываемой оптической системой, зависят от ее относительного отверстия, углового поля зрения по вертикали, масштаба системы, а также от количества и порядка примененных асферических поверхностей. Следует сказать, что оптимальным будет такой уровень форсирования оптических характеристик системы, при котором размеры аберрационных пятен сравнимы с выбранным размером фоточувствительных элементов ФПУ. Именно такой уровень форсирования достигнут в оптической системе, данные о которой приведены в Приложении 1.The dimensions of the aberration spots formed by the described optical system depend on its relative aperture, vertical angular field of view, the scale of the system, and also on the number and order of applied aspherical surfaces. It should be said that such a level of forcing of the optical characteristics of the system will be optimal that the sizes of aberration spots are comparable to the selected size of the photosensitive elements of the FPU. This is precisely the level of forcing achieved in the optical system, the data on which are given in Appendix 1.

Получение изображения расположенной в пространстве предметов зоны, для которой угловое поле зрения превышает 180°, при условии конечного размера фоточувствительной области ФПУ, возможно лишь при наличии отрицательной дисторсии. Величина этой дисторсии должна иметь некое, зависящее от заданных тактико-технических характеристик, оптимальное значение: достаточно большое для возможного уменьшения размера фоточувствительной области ФПУ, но не чрезмерное, поскольку иначе не будет обеспечена точность определения вертикальной угловой координаты обнаруживаемых источников. Четко определить желательные границы отрицательной дисторсии по этой причине затруднительно и авторы приняли значение, которое представляется им разумным компромиссом.Obtaining an image of a zone located in the space of objects for which the angular field of view exceeds 180 °, subject to a finite size of the photosensitive region of the FPU, is possible only in the presence of negative distortion. The magnitude of this distortion should have some optimal value, depending on the given tactical and technical characteristics: large enough to possibly reduce the size of the photosensitive region of the FPU, but not excessive, since otherwise the accuracy of determining the vertical angular coordinate of the detected sources will not be ensured. For this reason, it is difficult to clearly define the desirable boundaries of negative distortion, and the authors have accepted the value that seems to them a reasonable compromise.

Для устройства, регистрирующего информацию от значительной части окружающего его пространства, сферическая система координат является единственной системой, обеспечивающей изотропность пеленгационной характеристики. Проекция сферической системы координат пространства предметов в пространство изображений приводит к естественной полярной конфигурации фоточувствительной зоны ФПУ. В простейшем случае такая конфигурация может иметь вид фоточувствительного кольца, разбитого на трапециевидные "лепестки" (фиг.4). Необходимость определения вертикальной координаты источников приводит к многокольцевой структуре (фиг.5). Принципиальная возможность определения угловых координат источника оптического излучения является необходимым, но недостаточным условием для его обнаружения и, тем более, диагностирования. Полноценное решение задачи обеспечивается получением дополнительной информации о временных параметрах излучения и о его оптическом спектре. Определение временных параметров излучения - комплексная проблема. Для ее решения ФПУ должно обладать достаточной чувствительностью и достаточно широкой полосой пропускания электрических частот. Типичные, представляющие интерес, источники могут излучать импульсы оптического излучения с длительностями от единиц наносекунд до сотен миллисекунд, а также модулированное непрерывное излучение на частотах от сотен Гц до десятков кГц. Дополнительный усложняющий фактор - необходимая очень широкая область спектральной чувствительности ФПУ, приблизительно от 0,4 до 16 мкм. На современном уровне развития фотоэлектроники указанным требованиям в значительной степени удовлетворяют ФПУ на основе CdHgTe, при различных уровнях охлаждения.For a device that registers information from a significant part of the space surrounding it, a spherical coordinate system is the only system providing isotropy of the direction-finding characteristic. The projection of the spherical coordinate system of the space of objects into the space of images leads to the natural polar configuration of the photosensitive zone of the FPU. In the simplest case, such a configuration may take the form of a photosensitive ring, broken into trapezoidal "petals" (figure 4). The need to determine the vertical coordinate of the sources leads to a multi-ring structure (figure 5). The fundamental possibility of determining the angular coordinates of the source of optical radiation is a necessary but not sufficient condition for its detection and, especially, diagnosis. A complete solution to the problem is provided by obtaining additional information about the temporal parameters of the radiation and its optical spectrum. Determining the temporal parameters of radiation is a complex problem. To solve it, the FPU must have sufficient sensitivity and a sufficiently wide bandwidth of electrical frequencies. Typical sources of interest can emit pulses of optical radiation with durations from a few nanoseconds to hundreds of milliseconds, as well as modulated continuous radiation at frequencies from hundreds of Hz to tens of kHz. An additional complicating factor is the necessary very wide range of spectral sensitivity of the FPU, from about 0.4 to 16 microns. At the current level of development of photoelectronics, the CdHgTe-based FPUs at various cooling levels largely satisfy these requirements.

Блок электронного анализа сигналов имеет следующую структуру (смотри фиг.3). N входов соответствуют числу фоточувствительных каналов ФПУ. Каждый из N входов транслирует сигнал в два субблока анализа. Первый субблок содержит параллельную гребенку М фильтров, согласованных с длительностями импульсов, излучаемыми представляющими интерес источниками. За каждым из фильтров установлен измеритель амплитуды импульса. Таким образом, первый субблок обеспечивает оптимальное обнаружение импульсного оптического излучения, измерение длительности, амплитуды и периода импульсов. Второй субблок предназначен для анализа непрерывных сигналов. Он осуществляет измерение их частоты и амплитуды.The electronic signal analysis unit has the following structure (see figure 3). N inputs correspond to the number of photosensitive FPU channels. Each of the N inputs translates the signal into two subunits of analysis. The first subunit contains a parallel comb of M filters, consistent with the pulse durations emitted by the sources of interest. Behind each of the filters there is a pulse amplitude meter. Thus, the first subunit provides optimal detection of pulsed optical radiation, measuring the duration, amplitude and period of the pulses. The second subunit is intended for the analysis of continuous signals. It measures their frequency and amplitude.

Авторы изобретения не конкретизируют методы измерения амплитуд, длительностей и периодов электрических сигналов, которые могут быть использованы в блоке анализа сигналов, т.к. эти методы детально разработаны в рамках классической радиотехники и, сами по себе не имеют элементов существенной новизны.The inventors do not specify methods for measuring amplitudes, durations, and periods of electrical signals that can be used in a signal analysis unit, because these methods are developed in detail in the framework of classical radio engineering and, by themselves, do not have elements of significant novelty.

Оптические спектральные характеристики источников определяются следующим образом: в первом варианте исполнения предлагаемого устройства в каждой из двух плоскостей изображений (пример, показанный на фиг.1) находятся конгруэнтные фоточувствительные структуры, имеющие различные, но обязательно монотонные характеристики спектральной чувствительности. Реализация такого решения давно известна: путем установки оптических фильтров с различной спектральной чувствительностью перед каждым ФПУ или выбором отличающихся спектральной чувствительностью материалами каждого ФПУ и другими способами. В пространстве предметов угловое положение каждого из фоточувствительных каналов находящихся в одной из плоскостей, совпадает с сопряженным каналом, находящимся во второй плоскости. При таком условии, отношение амплитуд с этих попарно-сопряженных каналов будет нести информацию о спектре источника оптического излучения.The optical spectral characteristics of the sources are determined as follows: in the first embodiment of the proposed device, in each of the two image planes (the example shown in Fig. 1) there are congruent photosensitive structures having different, but necessarily monotonic spectral sensitivity characteristics. The implementation of such a solution has long been known: by installing optical filters with different spectral sensitivity in front of each FPU or by choosing materials differing in spectral sensitivity of each FPU and in other ways. In the space of objects, the angular position of each of the photosensitive channels located in one of the planes coincides with the conjugate channel located in the second plane. Under this condition, the ratio of the amplitudes from these pairwise conjugate channels will carry information about the spectrum of the optical radiation source.

Во втором варианте выполнения устройство для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения содержит объектив, многоканальное фотоприемное устройство и блок электронного анализа сигналов (фиг.3). Конструктивное выполнение объектива и блока анализа сигналов для второго варианта устройства аналогично их конструктивному выполнению для первого варианта устройства.In the second embodiment, the device for detecting and diagnosing optical radiation sources comprises a lens, a multichannel photodetector and an electronic signal analysis unit (Fig. 3). The design of the lens and the signal analysis unit for the second embodiment of the device is similar to their design for the first embodiment of the device.

Фотоприемное устройство представляет собой многослойную фоточувствительную структуру, каждый слой которой обладает различной спектральной чувствительностью.The photodetector is a multilayer photosensitive structure, each layer of which has a different spectral sensitivity.

Необходимая для второго варианта предлагаемого устройства многослойная фоточувствительная структура, слои которой имеют отличающиеся спектральные характеристиками, может быть реализована за счет вариации стехиометрического состава соединения CdHgTe, а также создания многослойного фоточувствительного элемента из различных полупроводниковых материалов и другими известными способами.The multilayer photosensitive structure necessary for the second variant of the proposed device, the layers of which have different spectral characteristics, can be realized by varying the stoichiometric composition of the CdHgTe compound, as well as creating a multilayer photosensitive element from various semiconductor materials and other known methods.

Как следует из вышесказанного, предлагаемое устройство позволяет получить об источнике оптического излучения следующую информацию: угловые координаты, оптические спектральные характеристики, амплитуду сигнала, создаваемого на входном зрачке устройства и, тем самым, облученность на входном зрачке, длительности излучаемых импульсов, периоде, в случае непрерывного режима излучения. Все указанные величины предлагается включить в качестве компонентов в вектор признаков цели, что, по мнению авторов, обеспечит существенно более высокую, по сравнению с прототипом, вероятность обнаружения источников оптического излучения, а также достаточную устойчивость устройства к естественным оптическим помехам.As follows from the above, the proposed device allows to obtain the following information about the source of optical radiation: angular coordinates, optical spectral characteristics, the amplitude of the signal generated on the entrance pupil of the device and, thus, the irradiation on the entrance pupil, the duration of the emitted pulses, period, in the case of continuous radiation mode. It is proposed to include all these values as components in the target feature vector, which, according to the authors, will provide a significantly higher probability of detecting sources of optical radiation compared to the prototype, as well as sufficient resistance of the device to natural optical interference.

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000002
Figure 00000003

Claims (2)

1. Устройство для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения, содержащее объектив, фотоприемное многоканальное устройство и блок анализа сигналов, отличающееся тем, что введены второе фотоприемное многоканальное устройство и дихроичный светоделитель, формирующий две плоскости изображения, в каждой из которых находятся фотоприемные многоканальные устройства, попарно сопряженные в пространстве предметов, фотоприемные каналы которых выполнены с возможностью обеспечения отличающихся друг от друга монотонных спектральных характеристик, объектив состоит из зеркальных компонентов и имеет числовую апертуру более 0,5, угловое поле зрения 360° по горизонту и не менее -5°...+25° по вертикали, отрицательную дисторсию не менее 50%, блок анализа сигналов выполнен с возможностью осуществления измерения амплитуд, длительностей и периодов сигналов, излучаемых источниками оптического излучения.1. Device for detecting and diagnosing optical radiation sources, comprising a lens, a photodetector multichannel device and a signal analysis unit, characterized in that a second photodetector multichannel device and a dichroic beam splitter are introduced, forming two image planes, each of which contains photodetector multichannel devices, in pairs space-conjugated objects whose photodetector channels are configured to provide different monotonous specs directional characteristics, the lens consists of mirror components and has a numerical aperture of more than 0.5, an angular field of view of 360 ° horizontally and at least -5 ° ... + 25 ° vertically, negative distortion of at least 50%, the signal analysis unit with the possibility of measuring the amplitudes, durations and periods of the signals emitted by the sources of optical radiation. 2. Устройство для обнаружения и диагностирования источников оптического излучения, содержащее объектив, фотоприемное многоканальное устройство и блок анализа сигналов, отличающееся тем, что объектив состоит из зеркальных компонентов и имеет числовую апертуру более 0,5, угловое поле зрения 360° по горизонту и не менее -5°...+25° по вертикали, отрицательную дисторсию не менее 50%, многоканальное фотоприемное устройство представляет собой многослойную фоточувствительную структуру, каждый слой которой обладает различной спектральной чувствительностью, блок анализа сигналов выполнен с возможностью осуществления измерения амплитуд, длительностей и периодов сигналов, излучаемых источниками оптического излучения.2. A device for detecting and diagnosing optical radiation sources, comprising a lens, a photodetector multichannel device and a signal analysis unit, characterized in that the lens consists of mirror components and has a numerical aperture of more than 0.5, an angular field of view of 360 ° horizontally and not less than -5 ° ... + 25 ° vertically, negative distortion of at least 50%, the multichannel photodetector is a multilayer photosensitive structure, each layer of which has a different spectral sensitivity In fact, the signal analysis unit is configured to measure the amplitudes, durations, and periods of the signals emitted by the optical radiation sources.
RU2005127743/28A 2005-09-05 2005-09-05 Arrangement for detection and diagnostics of the sources of optical radiation RU2312372C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127743/28A RU2312372C2 (en) 2005-09-05 2005-09-05 Arrangement for detection and diagnostics of the sources of optical radiation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005127743/28A RU2312372C2 (en) 2005-09-05 2005-09-05 Arrangement for detection and diagnostics of the sources of optical radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005127743A RU2005127743A (en) 2007-03-10
RU2312372C2 true RU2312372C2 (en) 2007-12-10

Family

ID=37992331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005127743/28A RU2312372C2 (en) 2005-09-05 2005-09-05 Arrangement for detection and diagnostics of the sources of optical radiation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2312372C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005127743A (en) 2007-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3976021B2 (en) Position measurement system
CN101435700A (en) Method and device for testing infrared laser lighting source diverging angle
CN108885099A (en) Image can be obtained and carry out the distance-measuring equipment and mobile object of precision distance measurement
JP6262537B2 (en) Optical monitoring device for imaging system
JP2016186485A (en) Acquisition of spectrum information from moving objects
US9628682B2 (en) High-resolution hyper-spectral orthographic imaging spectrometer
US11172108B2 (en) Imaging device
US3745347A (en) Telescope including an imaging system for radiation in the visible range
CN104501972B (en) Composite shack-Hartmann wavefront sensor
JP6509456B1 (en) Wavefront measurement device, wavefront measurement method, mobile object observation device, mobile object observation method
US9195071B2 (en) Speckle jitter sensor
RU2312372C2 (en) Arrangement for detection and diagnostics of the sources of optical radiation
Rodríguez-Ramos et al. Concepts, laboratory, and telescope test results of the plenoptic camera as a wavefront sensor
RU2616875C2 (en) Optoelectronic system for determining spectral-energy parameters and coordinates of infrared laser radiation source
JP2008070629A (en) Light detection device, camera, focus detection device, and optical characteristic measuring device
RU2183841C1 (en) Method of laser location and laser location device for its implementation
Sjöqvist et al. Target discrimination strategies in optics detection
KR20190062308A (en) Observing instrument including an autocollimator comprising a mirror mounted on a star tracker
McGill et al. Holographic circle-to-point converter with particular applications for lidar work
CN117751306A (en) Laser radar and terminal equipment
Lukin et al. Development of adaptive optics elements for solar telescope
Stubbs Strobed imaging as a method for the determination and diagnosis of local seeing
O'Neill et al. RGB wavefront sensor for turbulence mitigation
RU2622239C1 (en) Device for non-contact measurement of the object temperature
O’Neill et al. Portable COTS RGB wavefront sensor

Legal Events

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

Effective date: 20090906