RU2399063C1 - Optical source angular position sensor - Google Patents

Optical source angular position sensor Download PDF

Info

Publication number
RU2399063C1
RU2399063C1 RU2008149286/28A RU2008149286A RU2399063C1 RU 2399063 C1 RU2399063 C1 RU 2399063C1 RU 2008149286/28 A RU2008149286/28 A RU 2008149286/28A RU 2008149286 A RU2008149286 A RU 2008149286A RU 2399063 C1 RU2399063 C1 RU 2399063C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical source
computing unit
angle
angular position
detector
Prior art date
Application number
RU2008149286/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008149286A (en
Inventor
Сергей Николаевич Башкиров (RU)
Сергей Николаевич БАШКИРОВ
Original Assignee
Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
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 Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." filed Critical Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority to RU2008149286/28A priority Critical patent/RU2399063C1/en
Publication of RU2008149286A publication Critical patent/RU2008149286A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2399063C1 publication Critical patent/RU2399063C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: detector has a computing unit, at least two photodetectors connected to the computing unit and at least two transparent scattering plates illuminated by radiation flux from an optical source and lying in different planes at an angle to each other. Brightness of the surface of the plate far from the optical source depends on the angle of incidence of the radiation flux on the plate. Each plate is placed in front of the corresponding photodetector which is made with possibility of recording brightness of the rear surface of the plate and transmitting the brightness signal to the computing unit which is made with possibility of calculating the angular position of the optical source based on the brightness signals received from the photodetectors.
EFFECT: higher accuracy and wider direction finding sector.
8 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к детекторам углового положения (пеленгации) оптического источника и может применяться в устройствах определения положения источников контрастного излучения (не только видимого диапазона, но также и близких к нему диапазонов), например источников инфракрасного излучения, таких как инфракрасный пульт дистанционного управления.The invention relates to detectors of the angular position (direction finding) of an optical source and can be used in devices for determining the position of sources of contrast radiation (not only the visible range, but also close to it ranges), for example, infrared radiation sources such as infrared remote control.

Известные детекторы излучения обычно основаны на множестве фотодетекторов, с искусственно ограниченным сектором обзора каждого, которые довольно грубо определяют угловое положение оптического источника.Known radiation detectors are usually based on a variety of photodetectors, with an artificially limited field of view of each, which rather roughly determine the angular position of the optical source.

В патенте США №7319228 [1] представлен пассивный инфракрасный детектор, содержащий, по меньшей мере, три субдетектора, предназначенных для приема инфракрасного (ИК) излучения из соответствующего, по меньше мере, одного из трех, подсекторов обзора, причем каждый подсектор обзора охватывается одним оптическим элементом, который не захватывает каких-либо других секторов обзора, а подсекторы обзора расположены под углом друг к другу с интервалом между соседними секторами не более 30 градусов.US Pat. No. 7,319,228 [1] discloses a passive infrared detector comprising at least three sub-detectors for receiving infrared (IR) radiation from the corresponding at least one of the three viewing subsectors, each viewing subsector being covered by one an optical element that does not capture any other viewing sectors, and the viewing subsectors are located at an angle to each other with an interval between adjacent sectors of not more than 30 degrees.

Основной недостаток данного детектора, чувствительного к угловому положению ИК источника, состоит в том, что он имеет малую точностью определения углового положения, которая может быть увеличена только путем использования большого числа отдельных ИК детекторов, что усложняет конструкцию детектора и увеличит его стоимость.The main disadvantage of this detector, which is sensitive to the angular position of the IR source, is that it has a low accuracy in determining the angular position, which can only be increased by using a large number of separate IR detectors, which complicates the design of the detector and increases its cost.

Наиболее близким к заявленному изобретению является ИК детектор для определения положения инфракрасного пульта дистанционного управления видеокамерой, предложенный в патенте Японии №1109872 [2], который содержит три ИК фотодетектора (ФД) с отражателями для формирования трех узких лучей чувствительности в азимутальной плоскости. Данный детектор выбран в качестве прототипа заявляемого изобретения.Closest to the claimed invention is an IR detector for determining the position of an infrared remote control for a video camera, proposed in Japanese patent No. 1109872 [2], which contains three IR photodetectors (PD) with reflectors for the formation of three narrow sensitivity rays in the azimuthal plane. This detector is selected as a prototype of the claimed invention.

Как и в других известных из уровня техники решениях, недостатком детектора-прототипа является то, что он функционирует на базе трех фотодетекторов с узкими углами обзора и, следовательно, имеет весьма ограниченный угловой сектор приблизительной пеленгации и работает только в одной плоскости (двумерный случай).As in other solutions known from the prior art, the disadvantage of the prototype detector is that it operates on the basis of three photodetectors with narrow viewing angles and, therefore, has a very limited angular sector of approximate direction finding and works only in one plane (two-dimensional case).

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в создании простого в изготовлении детектора углового положения (пеленгации) оптического источника, который при минимальном количестве используемых ФД обладает хорошей точностью и относительно широким сектором пеленгации.The problem to which the invention is directed is to create an optical source, which is easy to manufacture, of a detector of angular position (direction finding), which with a minimum number of PDs has good accuracy and a relatively wide direction finding sector.

Технический результат достигается путем создания детектора углового положения (пеленгации) оптического источника, содержащего вычислительный блок, по меньшей мере, два фотодетектора, соединенных с вычислительным блоком, и, по меньшей мере, две прозрачные рассеивающие пластины, освещаемые потоком излучения от оптического источника и расположенные в разных плоскостях под углом друг к другу, при этом яркость задней (дальней от оптического источника) поверхности пластины находится в зависимости от угла падения потока излучения на пластину, при этом каждая пластина размещена перед соответствующим фотодетектором, выполненным с возможностью регистрации яркости задней поверхности пластины и передачи сигнала яркости в вычислительный блок, выполненный с возможностью вычисления углового положения оптического источника на основе сигналов яркости, полученных от фотодетекторов.The technical result is achieved by creating a detector of the angular position (direction finding) of an optical source containing a computing unit, at least two photodetectors connected to the computing unit, and at least two transparent scattering plates illuminated by the radiation flux from the optical source and located in different planes at an angle to each other, while the brightness of the back (farthest from the optical source) surface of the plate depends on the angle of incidence of the radiation flux on the plates , Each plate is placed before the corresponding photodetector arranged to the rear registration plate and the surface brightness of the transmission luminance signal computing unit configured to calculate the angular position of the optical source based on brightness signals obtained from the photodetectors.

В предпочтительном варианте реализации заявляемого детектора его конструкция включала в себя основание, два фотодетектора и две рассеивающие пластины, образующие с основанием призму с сечением в форме равнобедренного треугольника с равными углами, прилегающими к основанию, при этом вычислительный блок был выполнен с возможностью вычисления углового положения оптического источника в одной плоскости (например, азимутальной или угломестной) на основе сигналов яркости задних поверхностей пластин, получаемых от двух фотодетекторов.In a preferred embodiment of the inventive detector, its design included a base, two photodetectors and two scattering plates forming a prism with a base with a section in the shape of an isosceles triangle with equal angles adjacent to the base, while the computing unit was able to calculate the angular position of the optical source in one plane (for example, azimuthal or elevation) based on the brightness signals of the rear surfaces of the plates received from two photodetectors.

В альтернативной конструкции заявляемого детектора он включал в себя основание, четыре фотодетектора и четыре рассеивающие пластины, образующие с основанием четырехгранную пирамиду с равными углами, прилегающими к основанию, при этом вычислительный блок был выполнен с возможностью вычисления углового положения оптического источника в двух перпендикулярных плоскостях (например, азимутальной и угломестной) на основе сигналов яркости задних поверхностей пластин, получаемых от четырех фотодетекторов.In an alternative design of the inventive detector, it included a base, four photodetectors and four scattering plates forming a tetrahedral pyramid with equal angles adjacent to the base, while the computing unit was able to calculate the angular position of the optical source in two perpendicular planes (for example , azimuthal and elevation) based on the brightness signals of the rear surfaces of the plates obtained from four photodetectors.

Для функционирования детектора имеет смысл, чтобы он дополнительно содержал перегородки, расположенные между парами фотодетектор - рассеивающая пластина и выполненные с возможностью разделения каналов приема излучения.For the detector to function, it makes sense that it additionally contains partitions located between the pairs of the photodetector - scattering plate and configured to separate the radiation receiving channels.

Для функционирования детектора имеет смысл, чтобы ось детектора была расположена в середине его сектора обзора по нормали к основанию, при этом вычислительный блок следует выполнять с возможностью вычисления углового положения оптического источника от оси детектора на основе пеленгационной характеристики.For the detector to function, it makes sense that the axis of the detector is located in the middle of its viewing sector normal to the base, while the computing unit should be able to calculate the angular position of the optical source from the axis of the detector based on the direction-finding characteristic.

Для функционирования детектора имеет смысл, чтобы вычислительный блок был выполнен с возможностью вычисления углового положения (угла φ) оптического источника на основе пеленгационной характеристики в плоскости измерения Р(φ)=(А1-А2)/(А1+А2),For the detector to function, it makes sense that the computing unit is capable of calculating the angular position (angle φ) of the optical source based on the direction-finding characteristic in the measurement plane P (φ) = (A1-A2) / (A1 + A2),

где А1 и А2 - амплитуды сигналов фотодетекторов, а угол φ находится в плоскости измерения, перпендикулярной обеим рассеивающим пластинам.where A1 and A2 are the amplitudes of the photodetector signals, and the angle φ is in the measurement plane perpendicular to both scattering plates.

Для функционирования детектора имеет смысл, чтобы вычислительный блок был выполнен с возможностью вычисления азимутального положения (угла φ) и угломестного положения (угла θ) оптического источника в виде соответственно азимутальной пеленгационной характеристикиFor the detector to function, it makes sense that the computing unit is capable of calculating the azimuthal position (angle φ) and elevation position (angle θ) of the optical source in the form of, respectively, an azimuthal direction-finding characteristic

Р(φ)=(S13-S24)/(S13+S24);P (φ) = (S13-S24) / (S13 + S24);

и угломестной пеленгационной характеристикиand elevation direction finding characteristic

Р(θ)=(S12-S34)/(S12+S34), где S13=А1+A3, S24=А2+А4 - суммы амплитуд левой и правой пар сигналов;P (θ) = (S12-S34) / (S12 + S34), where S13 = A1 + A3, S24 = A2 + A4 are the sums of amplitudes of the left and right pairs of signals;

S12=Al+А2, S34=A3+А4 - суммы амплитуд верхней и нижней пар сигналов;S12 = Al + A2, S34 = A3 + A4 - the sum of the amplitudes of the upper and lower pairs of signals;

А1-А4 - амплитуды сигналов фото детекторов.A1-A4 - the amplitudes of the signals of the photo detectors.

Для функционирования детектора имеет смысл, чтобы рассеивающие пластины были выполнены из матового стекла, выполненного с возможностью диффузного рассеяния проходящего излучения пеленгуемого источника.For the detector to function, it makes sense that the scattering plates are made of frosted glass, made with the possibility of diffuse scattering of transmitted radiation from the direction finding source.

Для лучшего понимания предложенного изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими чертежами.For a better understanding of the proposed invention the following is a detailed description with the corresponding drawings.

Фиг.1. Схема "двумерного" детектора углового положения (пеленгации) оптического источника с двумя фотодетекторами и рассеивающими пластинами из матового стекла, согласно изобретению. Углы между пластинами и основанием детектора равны ±β.Figure 1. Scheme of a "two-dimensional" detector of the angular position (direction finding) of an optical source with two photodetectors and diffusing plates of frosted glass, according to the invention. The angles between the plates and the base of the detector are ± β.

Фиг.2. График пеленгационной характеристики Р(φ) (зависимости Р=DELTA/SIGMA сигнала от измеряемого угла - φ), согласно изобретению.Figure 2. The graph of the direction-finding characteristic P (φ) (dependence of P = DELTA / SIGMA signal on the measured angle - φ), according to the invention.

Фиг.3. График пеленгационной чувствительности (производной пеленгационной характеристики, dP/dφ).Figure 3. Graph of direction-finding sensitivity (derivative of direction-finding characteristic, dP / dφ).

Фиг.4. Схема "трехмерного" детектора углового положения (пеленгации) оптического источника, четыре наклонные рассеивающие пластины которого образуют четырехгранную пирамиду (вид вдоль оси пирамиды), согласно изобретению.Figure 4. Scheme of a "three-dimensional" detector of the angular position (direction finding) of an optical source, the four inclined scattering plates of which form a tetrahedral pyramid (view along the axis of the pyramid), according to the invention.

В заявляемом изобретении реализована идея создания детектора углового положения (пеленгации) оптического источника на основе двух (для "двумерного" детектора) или четырех (для "трехмерного" детектора) освещаемых детектируемым оптическим источником элементов, прозрачных рассеивающих пластин (которые могут быть выполнены из матовых стекол), расположенных не в одной плоскости, что приводит к различной яркости их задних поверхностей, если направление на оптический источник не совпадает с осью детектора. При этом фотодетекторы (ФД), расположенные за рассеивающими пластинами, будут формировать сигналы, отношение которых зависит от углового положения оптического источника, и угол(ы) направления на оптический источник могут быть измерен(ы) после соответствующей обработки сигналов ФД.In the claimed invention, the idea of creating a detector of the angular position (direction finding) of an optical source based on two (for a "two-dimensional" detector) or four (for a "three-dimensional" detector) elements illuminated by the detected optical source, transparent scattering plates (which can be made of frosted glasses) is realized ) located not in one plane, which leads to different brightness of their rear surfaces, if the direction to the optical source does not coincide with the axis of the detector. In this case, photodetectors (PDs) located behind the scattering plates will generate signals whose ratio depends on the angular position of the optical source, and the angle (s) of direction to the optical source can be measured (s) after appropriate processing of the PD signals.

Алгоритм обработки сигналов ФД в вычислительном блоке схож с алгоритмом, который используют в моноимпульсных радарах для определения угла (см. "How The Tracking Radar Points at an Object" - http://ed-thelen.org/ifc_track.html#point) [3].The PD signal processing algorithm in the computing unit is similar to the algorithm used in monopulse radars to determine the angle (see "How The Tracking Radar Points at an Object" - http://ed-thelen.org/ifc_track.html#point) [ 3].

Рассмотрим конструкцию и способ функционирования заявляемого изобретения на примере "двумерного" детектора (Фиг.1). Главными элементами детектора являются две прозрачные пластины 1 с рассеянным пропусканием света (рассеивающие пластины). Свойства прозрачности и рассеивания пластин должны соответствовать диапазону длины волны излучения оптического источника, при этом интенсивность излучения источника должна быть намного больше фонового освещения в том же диапазоне (фоновое излучение других длин волн может быть отфильтровано).Consider the design and method of operation of the claimed invention on the example of a "two-dimensional" detector (Figure 1). The main elements of the detector are two transparent plates 1 with diffused light transmission (scattering plates). The transparency and scattering properties of the plates should correspond to the radiation wavelength range of the optical source, while the radiation intensity of the source should be much greater than the background illumination in the same range (the background radiation of other wavelengths can be filtered out).

Яркость задней поверхности каждой рассеивающей пластины 1 зависит от угла освещения пластины (угла φ между нормалью к пластине и направлением падающего потока излучения) согласно функции косинуса, поскольку эта функция определяет сечение потока излучения, который падает на пластину.The brightness of the back surface of each diffusing plate 1 depends on the angle of illumination of the plate (angle φ between the normal to the plate and the direction of the incident radiation flux) according to the cosine function, since this function determines the cross section of the radiation flux that falls on the plate.

Фотодетектор 2, расположенный за пластиной, генерирует сигнал, пропорциональный яркости излучения, которое исходит от задней поверхности пластины 1. (Детектор должен иметь перегородку 3 между двумя фотодетекторами 2 для предотвращения перекрестного освещения фотодетекторов 2).Photodetector 2, located behind the plate, generates a signal proportional to the brightness of the radiation that emanates from the rear surface of plate 1. (The detector must have a baffle 3 between two photodetectors 2 to prevent cross-illumination of photodetectors 2).

Сигналы фотодетекторов 2 описываются следующими формулами:The signals of the photodetectors 2 are described by the following formulas:

A1~cos(β-φ)A1 ~ cos (β-φ)

A2~cos(β+φ)A2 ~ cos (β + φ)

где:Where:

β - угол между каждой пластиной 1 и основанием 4 детектора;β is the angle between each plate 1 and the base 4 of the detector;

φ - детектируемый угол (угловое положение оптического источника) между осьюφ is the detected angle (angular position of the optical source) between the axis

детектора (нормалью к основанию 4) и направлением потока излучения.detector (normal to base 4) and the direction of the radiation flux.

Угловое положение оптического источника вычисляют в блоке 5 обработки на основе сигналов фото детекторов 2. Для вычисления угла φ используют пеленгационную характеристику, хорошо известную функцию отношения P=DELTA/SIGMAThe angular position of the optical source is calculated in the processing unit 5 based on the signals of the photo detectors 2. To calculate the angle φ, use the direction-finding characteristic, the well-known ratio function P = DELTA / SIGMA

Р(φ)=(А1-А2)/(А1+А2)P (φ) = (A1-A2) / (A1 + A2)

Графики данной функции для нескольких значений угла (3 в качестве параметра (15°, 30°, 45° и 60°) представлены на Фиг.2. Соответствие между вычисляемым значением Р и углом φ, подлежащим определению, показано для фиксированной величины угла β ("пеленгационная характеристика").Graphs of this function for several values of the angle (3 as a parameter (15 °, 30 °, 45 ° and 60 °) are presented in Figure 2. The correspondence between the calculated value of P and the angle φ to be determined is shown for a fixed value of the angle β ( direction finding characteristic).

Подобные способы вычисления применяют в радарах для определения углового положения объектов, в считывающих головках оптических дисков для удержания лазерного луча на дорожке диска, а также в других устройствах.Similar calculation methods are used in radars to determine the angular position of objects, in the reading heads of optical disks to hold the laser beam on the track of the disk, as well as in other devices.

Пеленгационная характеристика Р(φ) однозначно определяет угол φ в секторе 6 измерения (СИ), когда обе рассеивающие пластины 1 освещены, и можно провести измерение угла.The direction-finding characteristic P (φ) uniquely determines the angle φ in the measurement sector (SI) 6, when both scattering plates 1 are illuminated, and the angle can be measured.

Вне данного сектора 6 освещена только одна пластина (другая пластина находится в "затененной" области), и величина функции Р равна "1" или "-1".Outside this sector 6, only one plate is illuminated (the other plate is in the "shaded" area), and the value of the function P is "1" or "-1".

Сектор 6 измерения определяется как:Sector 6 measurement is defined as:

СИ=2х(90-β)SI = 2x (90-β)

Точность измерения угла зависит от пеленгационной чувствительности, которая является производной пеленгационной характеристики. Чем больше чувствительность, тем выше точность.The accuracy of the angle measurement depends on the direction-finding sensitivity, which is a derivative of the direction-finding characteristic. The greater the sensitivity, the higher the accuracy.

На Фиг.3 показан график пеленгационной чувствительности в виде функции угла β.Figure 3 shows a graph of direction-finding sensitivity as a function of angle β.

Таким образом, при возрастании β пеленгационная чувствительность также возрастает (что является положительным фактором), но "сектор измерения" при этом уменьшается (что является отрицательным фактором).Thus, as β increases, direction-finding sensitivity also increases (which is a positive factor), but the “measurement sector” decreases (which is a negative factor).

Для выбора угла β можно наложить дополнительное условие, например на минимальный сигнал (А1 или А2), при направлении потока излучения параллельно основанию 4 детектора (то есть, при отклонении направления на оптический источник от оси детектора на 90°).To select the angle β, an additional condition can be imposed, for example, on the minimum signal (A1 or A2), when the radiation flux is parallel to the base 4 of the detector (that is, when the direction to the optical source deviates from the detector axis by 90 °).

Если положить, например, что минимальный сигнал не должен быть меньше половины его максимального значения, когда освещение направлено по нормали к пластине 1, то должно выполняться неравенство:If we assume, for example, that the minimum signal should not be less than half of its maximum value when the illumination is directed normal to the plate 1, then the following inequality should be fulfilled:

cos(90-β)>0.5 или sin β>0.5cos (90-β)> 0.5 or sin β> 0.5

Это означает, что угол β должен быть не меньше 30°.This means that the angle β must be at least 30 °.

С упомянутым выше набором условий можно рекомендовать величину угла β, равную 30°.With the above set of conditions, it is possible to recommend an angle β of 30 °.

Для этой величины сектор измерения 6 составляет 120°, а пеленгационная чувствительность согласно Фиг.3 равна 0,01, то есть значение пеленгационной характеристики изменяется на 1% при изменении угла φ на 1°.For this value, the measurement sector 6 is 120 °, and the direction-finding sensitivity according to FIG. 3 is 0.01, that is, the value of the direction-finding characteristic changes by 1% when the angle φ is changed by 1 °.

Посредством описанного выше "двумерного" детектора углового положения (пеленгации) оптического источника может быть измерен только один угол (угол в одной плоскости, например азимут).By using the “two-dimensional” detector of the angular position (direction finding) of the optical source described above, only one angle can be measured (an angle in one plane, for example, azimuth).

"Трехмерный" детектор для измерения двух углов может быть выполнен в виде четырехгранной пирамиды (Фиг.4) с гранями, образованными рассеивающими пластинами 1. "Трехмерный" детектор содержит четыре фотодетектора, расположенных под гранями пирамиды, при этом каждая пара "грань и фотодетектор" отделена от других пар перегородками, образующими обособленные каналы приема излучения.The "three-dimensional" detector for measuring two angles can be made in the form of a tetrahedral pyramid (Figure 4) with faces formed by scattering plates 1. The "three-dimensional" detector contains four photodetectors located under the faces of the pyramid, with each pair "face and photodetector" separated from other pairs by partitions forming separate radiation receiving channels.

В случае "трехмерного" детектора сигналы ФД должны быть объединены в пары для получения как "пеленгационной характеристики по азимуту" (левая и правая пары сигналов) так и "пеленгационной характеристики по углу места" (верхняя и нижняя пары сигналов):In the case of a “three-dimensional” detector, the PD signals must be paired to obtain both the “bearing direction bearing in azimuth” (left and right pairs of signals) and the “direction finding characteristic in elevation” (upper and lower pairs of signals):

S13=A1+A3; S24=A2+A4 - левая и правая пары сигналов,S13 = A1 + A3; S24 = A2 + A4 - left and right pairs of signals,

S12=A1+А2; S34=A3+А4 - верхняя и нижняя пары сигналов,S12 = A1 + A2; S34 = A3 + A4 - the upper and lower pairs of signals,

Р(φ)=(S13-S24)/(S13+S24) - азимутальная (φ) пеленгационная характеристика,P (φ) = (S13-S24) / (S13 + S24) - azimuthal (φ) direction-finding characteristic,

Р(θ)=(S12- S34)/(S12+S34) - угломестная (θ) пеленгационная характеристика.P (θ) = (S12- S34) / (S12 + S34) - elevation (θ) direction-finding characteristic.

Хотя указанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, заявленного в прилагаемой формуле изобретения.Although the above embodiment has been set forth to illustrate the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the present invention as claimed in the appended claims.

Claims (8)

1. Детектор углового положения (пеленгации) оптического источника, содержащий вычислительный блок, по меньшей мере, два фотодетектора, соединенных с вычислительным блоком, и, по меньшей мере, две прозрачные рассеивающие пластины, освещаемые потоком излучения от оптического источника и расположенные в разных плоскостях под углом друг к другу, при этом яркость дальней от оптического источника поверхности пластины зависит от угла падения потока излучения на пластину, причем каждая пластина размещена перед соответствующим фотодетектором, выполненным с возможностью регистрации яркости задней поверхности пластины и передачи сигнала яркости в вычислительный блок, выполненный с возможностью вычисления углового положения оптического источника на основе сигналов яркости, полученных от фотодетекторов.1. The detector of the angular position (direction finding) of an optical source, comprising a computing unit, at least two photodetectors connected to the computing unit, and at least two transparent scattering plates illuminated by the radiation flux from the optical source and located in different planes under angle to each other, while the brightness of the plate surface farthest from the optical source depends on the angle of incidence of the radiation flux onto the plate, with each plate placed in front of the corresponding photodetector, in made with the possibility of registering the brightness of the back surface of the plate and transmitting the brightness signal to a computing unit configured to calculate the angular position of the optical source based on the brightness signals received from photodetectors. 2. Детектор по п.1, отличающийся тем, что содержит основание, на котором размещены два фотодетектора и две рассеивающие пластины, образующие с основанием призму с сечением в форме равнобедренного треугольника с равными углами, прилегающими к основанию, при этом вычислительный блок выполнен с возможностью вычисления углового положения оптического источника в одной плоскости на основе сигналов яркости дальних от источника освещения поверхностей пластин, получаемых от двух фотодетекторов.2. The detector according to claim 1, characterized in that it contains a base on which two photodetectors and two scattering plates are placed, forming with a base a prism with a cross section in the shape of an isosceles triangle with equal angles adjacent to the base, while the computing unit is configured to calculating the angular position of the optical source in one plane based on the luminance signals of the wafer surfaces farthest from the light source obtained from two photodetectors. 3. Детектор по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит два фотодетектора и две рассеивающие пластины, образующие с основанием четырехгранную пирамиду с равными углами, прилегающими к основанию, при этом вычислительный блок выполнен с возможностью вычисления углового положения оптического источника в двух перпендикулярных плоскостях на основе сигналов яркости дальних от источника освещения поверхностей пластин, получаемых от четырех фотодетекторов.3. The detector according to claim 1, characterized in that it further comprises two photodetectors and two scattering plates, forming with the base a tetrahedral pyramid with equal angles adjacent to the base, while the computing unit is configured to calculate the angular position of the optical source in two perpendicular planes based on the brightness signals of the wafer surfaces farthest from the light source obtained from four photodetectors. 4. Детектор по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что ось детектора расположена в середине его сектора обзора по нормали к основанию, при этом вычислительный блок выполнен с возможностью вычисления углового положения оптического источника от оси детектора на основе пеленгационной характеристики.4. The detector according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the axis of the detector is located in the middle of its viewing sector normal to the base, while the computing unit is configured to calculate the angular position of the optical source from the axis of the detector based on the direction-finding characteristic. 5. Детектор по любому из пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит перегородки, расположенные между парами фотодетектор - рассеивающая пластина и выполненные с возможностью разделения каналов приема излучения.5. The detector according to any one of claims 1, 2 and 3, characterized in that it further comprises partitions located between the pairs of the photodetector - scattering plate and configured to separate the radiation receiving channels. 6. Детектор по любому из пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что рассеивающие пластины выполнены из матового стекла с возможностью диффузного рассеяния проходящего излучения пеленгуемого источника.6. The detector according to any one of claims 1, 2 and 3, characterized in that the scattering plates are made of frosted glass with the possibility of diffuse scattering of transmitted radiation from the direction finding source. 7. Детектор по п.1, отличающийся тем, что вычислительный блок выполнен с возможностью вычисления углового положения (угла φ) оптического источника на основе пеленгационной характеристики в плоскости измерения Р(φ)=(А1-А2)/(А1+А2), где А1 и А2 - амплитуды сигналов фотодетекторов, а угол φ находится в плоскости измерения, перпендикулярной обеим рассеивающим пластинам.7. The detector according to claim 1, characterized in that the computing unit is configured to calculate the angular position (angle φ) of the optical source based on the direction-finding characteristic in the measurement plane P (φ) = (A1-A2) / (A1 + A2), where A1 and A2 are the amplitudes of the photodetector signals, and the angle φ is in the measurement plane perpendicular to both scattering plates. 8. Детектор по п.1, отличающийся тем, что вычислительный блок выполнен с возможностью вычисления азимутального положения (угла φ) и угломестного положения (угла θ) оптического источника в виде соответственно азимутальной пеленгационной характеристики
P(φ)=(S13-S24)/(S13+S24); и угломестной пеленгационной характеристики
P(θ)=(S12-S34)/(S12+S34),
где S13=A1+A3, S24=A2+A4 - суммы амплитуд левой и правой пар сигналов;
S12=A1+A2, S34=A3+A4 - суммы амплитуд верхней и нижней пар сигналов;
А1-А4 - амплитуды сигналов фотодетекторов.
8. The detector according to claim 1, characterized in that the computing unit is configured to calculate the azimuthal position (angle φ) and elevation position (angle θ) of the optical source in the form of, respectively, azimuthal direction-finding characteristic
P (φ) = (S13-S24) / (S13 + S24); and elevation direction finding characteristic
P (θ) = (S12-S34) / (S12 + S34),
where S13 = A1 + A3, S24 = A2 + A4 - the sum of the amplitudes of the left and right pairs of signals;
S12 = A1 + A2, S34 = A3 + A4 - the sum of the amplitudes of the upper and lower pairs of signals;
A1-A4 are the amplitudes of the photodetector signals.
RU2008149286/28A 2008-12-16 2008-12-16 Optical source angular position sensor RU2399063C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008149286/28A RU2399063C1 (en) 2008-12-16 2008-12-16 Optical source angular position sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008149286/28A RU2399063C1 (en) 2008-12-16 2008-12-16 Optical source angular position sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008149286A RU2008149286A (en) 2010-06-27
RU2399063C1 true RU2399063C1 (en) 2010-09-10

Family

ID=42682979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008149286/28A RU2399063C1 (en) 2008-12-16 2008-12-16 Optical source angular position sensor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2399063C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526218C1 (en) * 2013-03-27 2014-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Glazkov apparatus for determining angular position of light source and glazkov method for operation thereof
RU2603825C2 (en) * 2014-10-02 2016-11-27 Вячеслав Данилович Глазков Detector of position of remote source of radiant flux and method of determination with it
RU2610135C2 (en) * 2016-01-28 2017-02-08 Вячеслав Данилович Глазков Method for synthesis of fixed relative direction-finding characteristic of static amplitude sensor of faceted type of remote radiant flux source and device therefor
RU2631834C2 (en) * 2016-07-25 2017-09-27 Вячеслав Данилович Глазков Method and device for correcting characteristic nonlinearity of photoelectric direction-finder of electromagnetic energy distant source within reviewed straight angle

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2526218C1 (en) * 2013-03-27 2014-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт космических исследований Российской академии наук (ИКИ РАН) Glazkov apparatus for determining angular position of light source and glazkov method for operation thereof
RU2603825C2 (en) * 2014-10-02 2016-11-27 Вячеслав Данилович Глазков Detector of position of remote source of radiant flux and method of determination with it
RU2610135C2 (en) * 2016-01-28 2017-02-08 Вячеслав Данилович Глазков Method for synthesis of fixed relative direction-finding characteristic of static amplitude sensor of faceted type of remote radiant flux source and device therefor
RU2631834C2 (en) * 2016-07-25 2017-09-27 Вячеслав Данилович Глазков Method and device for correcting characteristic nonlinearity of photoelectric direction-finder of electromagnetic energy distant source within reviewed straight angle

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008149286A (en) 2010-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4998011A (en) Flat plate focus sensing apparatus
US8520198B2 (en) Goniophotometer for measuring 3D light intensity distribution of light source
RU2399063C1 (en) Optical source angular position sensor
US20200096610A1 (en) Retroreflector with sensor
CN109443219B (en) Novel displacement sensor with refractive mirror and measuring method thereof
CN111566543A (en) Imaging method and apparatus using circularly polarized light
WO2020039084A1 (en) A measurement head for determining a position of at least one object
CN109579744A (en) Trailing type three-dimensional photoelectric auto-collimation method and apparatus based on grating
WO2018209957A1 (en) Sensor main body and regression reflection type photoelectric sensor
US6583415B2 (en) Method and system for dynamically polarizing electro-optic signals
US9631954B2 (en) Moving platform roll sensor system
EP0577578B1 (en) Optical angle measuring device
RU98596U1 (en) TWO CHANNEL DIGITAL AUTOCollimator
CN113819998A (en) Multidimensional angular vibration sensor based on two-dimensional single-layer grating structure
CN105698698B (en) Single-lens device for detecting two-dimensional morphology and temperature of wafer substrate
CN205027315U (en) Glass thickness detection device
RU2335751C1 (en) Laser device control system
Maekynen et al. Accuracy of lateral displacement sensing in atmospheric turbulence using a retroreflector and a position-sensitive detector
RU2569072C2 (en) Angle of rotation sensor
RU2769305C1 (en) Autocollimator
CN114414837B (en) Non-contact laser speed measurement system based on Taeman-Green interferometer
JP2668948B2 (en) Light sensor
US4492859A (en) Dual axes multiple prism optical system for azimuth and elevation variation detection
CN108444397A (en) New Displacement Transducer and its measurement method
CN109141258B (en) Light path consistent displacement sensor with refractive mirror and measuring method thereof

Legal Events

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

Effective date: 20181217