RU2420769C2 - Laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices (versions) - Google Patents

Laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2420769C2
RU2420769C2 RU2008152919/28A RU2008152919A RU2420769C2 RU 2420769 C2 RU2420769 C2 RU 2420769C2 RU 2008152919/28 A RU2008152919/28 A RU 2008152919/28A RU 2008152919 A RU2008152919 A RU 2008152919A RU 2420769 C2 RU2420769 C2 RU 2420769C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
lens
channel
positive meniscus
mirror
positive
Prior art date
Application number
RU2008152919/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008152919A (en
Inventor
Татьяна Николаевна Хацевич (RU)
Татьяна Николаевна Хацевич
Геннадий Иванович Косолапов (RU)
Геннадий Иванович Косолапов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН
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 Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН
Priority to RU2008152919/28A priority Critical patent/RU2420769C2/en
Publication of RU2008152919A publication Critical patent/RU2008152919A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2420769C2 publication Critical patent/RU2420769C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: illuminator comprises a semiconductor laser and a three-channel optical system. The first channel is a mirror-lens, the second and third channels are lenses lying in the central shielding zone of the first channel. The following relationships are satisfied: f'1 > f'2 > f'3 , where f'1, f'2, f'3 are focal distances of the first, second and third channels of the optical system.
EFFECT: high rate of detecting objects owing to simultaneous provision of three illumination fields and simple design due to absence of moving elements in the optical system.
2 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к активно-импульсным (АИ) оптико-электронным приборам (ОЭП) с регистрацией изображений на базе импульсных ЭОП или телевизионных камер, и может быть использовано в них в качестве осветителя, использующего полупроводниковый лазер с большим углом расходимости излучения, обеспечивающего импульсную подсветку объектов, в том числе на выносных наблюдательных пунктах.The invention relates to the field of optical instrumentation, namely to active-pulse (AI) optoelectronic devices (OED) with registration of images based on pulsed image intensifier tubes or television cameras, and can be used as a illuminator using a high-angle semiconductor laser divergences of radiation providing pulsed illumination of objects, including at remote observation points.

Известны оптические схемы осветителей, предназначенные для уменьшения расходимости излучения полупроводниковых лазеров, в том числе и для АИ ОЭП, содержащие различное число оптических компонентов (от 1 до 4 линз и(или) зеркал, содержащих в том числе асферические поверхности), обеспечивающие различные значения фокусных расстояний (от 3 до 400 мм) и углы подсветки (от 0°15' до 3°), определяемые размером светящегося тела полупроводникового лазера и фокусным расстоянием оптической системы (Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - 286 с. Таблица 17, с.136-138, объективы №1-29, рис.63-70). При этом оптические системы имеют постоянное фокусное расстояние в пределах всей апертуры осветителя, а их относительное отверстие определяется угловой расходимостью полупроводникового лазера, при этом последняя достигает величины 40°±3°. Основной недостаток таких систем заключается в том, что осветитель формирует одно поле подсветки, что приводит к тому, что облученность близкорасположенных объектов получается избыточной, а облученность объектов, расположенных на значительных расстояниях от осветителя, недостаточной для уверенного обнаружения, распознавания и идентификации объектов при их наблюдении в АИ ОЭП.Known optical circuits for illuminators designed to reduce the divergence of radiation from semiconductor lasers, including for AI OEP, containing a different number of optical components (from 1 to 4 lenses and (or) mirrors containing, including aspherical surfaces), providing different focal values distances (from 3 to 400 mm) and backlight angles (from 0 ° 15 'to 3 °), determined by the size of the luminous body of a semiconductor laser and the focal length of the optical system (Geikhman I.L., Volkov V.G. Basics of improving visibility in complex x conditions -. M .: OOO "Nedra-business centers", 1999. - 286 Table 17, s.136-138, lenses №1-29, ris.63-70).. Moreover, optical systems have a constant focal length within the entire aperture of the illuminator, and their relative aperture is determined by the angular divergence of the semiconductor laser, while the latter reaches 40 ° ± 3 °. The main disadvantage of such systems is that the illuminator forms one illumination field, which leads to the fact that the irradiation of nearby objects is excessive, and the irradiation of objects located at significant distances from the illuminator is insufficient for reliable detection, recognition and identification of objects when they are observed in AI OEP.

Наиболее близким по технической сущности, принятым за прототип, является лазерный осветитель для АИ ОЭП, обеспечивающий различные углы подсветки пространства предметов, содержащий полупроводниковый лазер и оптическую систему (Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - 286 с. Таблица 17, с.138, объективы №30-31, рис.71), в котором смена углов подсветки обеспечивается изменением фокусного расстояния оптической системы путем перемещения линз вдоль оптической оси (или ввода/вывода их из оптической системы). Например, осветитель (Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - 286 с. Таблица 17, с.138, объектив №30, рис.71) состоит из 7 линз и имеет следующие параметры: переменное фокусное расстояние от 60 до 240 мм, относительное отверстие 1:1,4, габаритные размеры 180×354,5 мм. При изменении фокусного расстояния с 60 мм до 240 мм соответственно угол подсветки меняется с 6° до 1°30'.The closest in technical essence adopted for the prototype is a laser illuminator for AI OEP, providing various angles of illumination of the space of objects, containing a semiconductor laser and an optical system (Geikhman I.L., Volkov V.G. Basics of improving visibility in difficult conditions. - M .: Nedra-Business Center LLC, 1999. - 286 pp. Table 17, p.138, lenses No. 30-31, Fig. 71), in which the change in the illumination angles is provided by changing the focal length of the optical system by moving the lenses along the optical axis (or input / output them from about cal system). For example, the illuminator (Geykhman I.L., Volkov V.G. Fundamentals of improving visibility in difficult conditions. - M .: Nedra-Business Center LLC, 1999. - 286 p. Table 17, p.138, lens No. 30, Fig. 71) consists of 7 lenses and has the following parameters: variable focal length from 60 to 240 mm, relative aperture 1: 1.4, overall dimensions 180 × 354.5 mm. When changing the focal length from 60 mm to 240 mm, respectively, the backlight angle changes from 6 ° to 1 ° 30 '.

Основными недостатками прототипа является снижение скорости обнаружения объектов, находящихся на различных дальностях от АИ ОЭП, из-за необходимости выполнения действий по смене фокусного расстояния оптической системы и соответственно угла подсветки, а также усложнение конструкции из-за наличия механизма перемещения оптических компонентов.The main disadvantages of the prototype is the reduction in the speed of detection of objects located at different distances from the AI OEP, due to the need to perform actions to change the focal length of the optical system and, accordingly, the illumination angle, as well as the complexity of the design due to the presence of a mechanism for moving optical components.

В предлагаемом лазерном осветителе для активно-импульсных оптико-электронных приборов решаются следующие задачи: повышение скорости обнаружения объектов за счет одновременного обеспечения трех полей подсветки, упрощение конструкции в силу отсутствия в оптической системе перемещающихся элементов. Повышение скорости обнаружения объектов особенно важно при наблюдении перемещающихся объектов, а отсутствие перемещающихся элементов и упрощение конструкции существенно для АИ ОЭП, размещенных на выносных наблюдательных пунктах.The proposed laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices solves the following problems: increasing the detection speed of objects by simultaneously providing three illumination fields, simplifying the design due to the absence of moving elements in the optical system. Increasing the speed of detection of objects is especially important when observing moving objects, and the absence of moving elements and simplification of the design is essential for AI EIAs located at remote observation posts.

Задача решается следующим образом: в лазерном осветителе для активно-импульсных оптико-электронных приборов, обеспечивающем различные углы подсветки пространства предметов, содержащем полупроводниковый лазер и оптическую систему, оптическая система выполнена трехканальной с различными фокусными расстояниями каналов, при этом выполняются следующие соотношенияThe problem is solved as follows: in a laser illuminator for active-pulsed optoelectronic devices, providing various angles of illumination of the space of objects, containing a semiconductor laser and an optical system, the optical system is made of three-channel with different focal lengths of the channels, with the following relations

Figure 00000001
Figure 00000001

где

Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- фокусные расстояния первого, второго и третьего каналов оптической системы;Where
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
- focal lengths of the first, second and third channels of the optical system;

Figure 00000005
- минимальная числовая апертура первого канала;
Figure 00000005
- the minimum numerical aperture of the first channel;

Figure 00000006
,
Figure 00000007
- минимальная и максимальная числовые апертуры второго канала;
Figure 00000006
,
Figure 00000007
- minimum and maximum numerical apertures of the second channel;

Figure 00000008
- числовая апертура третьего канала.
Figure 00000008
- numerical aperture of the third channel.

В предлагаемом устройстве первый канал выполнен зеркально-линзовым, второй и третий - линзовыми, при этом второй и третий каналы размещены в зоне центрального экранирования первого канала.In the proposed device, the first channel is made of mirror-lens, the second and third are lens, while the second and third channels are located in the zone of the central screening of the first channel.

Первый зеркально-линзовый канал выполнен в виде двояковыпуклой положительной линзы, кольцевого сферического зеркала и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к полупроводниковому лазеру, при этом на преломляющей поверхности двояковыпуклой линзы, обращенной к сферическому зеркалу, нанесено кольцевое зеркальное покрытие и наклеены с двух сторон по ходу лучей от лазера второй положительный мениск, диаметр которого не превышает диаметр зоны центрального экранирования первого зеркально-линзового канала, и двояковогнутая линза, диаметр которой определяет числовую апертуру третьего канала, а на положительный мениск, в его центральной зоне, наклеен третий положительный мениск, диаметр которого определяет максимальную числовую апертуру второго канала, при этом двояковыпуклая положительная линза с наклеенным вторым положительным мениском и положительный мениск образуют второй линзовый канал с кольцевой формой входного зрачка, а двояковыпуклая положительная линза с наклеенными на нее вторым положительным мениском и двояковогнутой линзой и положительный мениск с третьим положительным мениском образуют третий линзовый канал.The first mirror-lens channel is made in the form of a biconvex positive lens, an annular spherical mirror and a positive meniscus facing a semiconductor laser with a concave surface, and an annular mirror coating is applied on the refracting surface of the biconvex lens and glued on both sides along the second positive meniscus, the diameter of which does not exceed the diameter of the central shielding zone of the first mirror-lens channel, and is biconcave a third lens whose diameter determines the numerical aperture of the third channel, and the third positive meniscus is pasted on the positive meniscus in its central zone, the diameter of which determines the maximum numerical aperture of the second channel, while the biconvex positive lens with the second positive meniscus pasted and the positive meniscus form the second a lens channel with a ring shape of the entrance pupil, and a biconvex positive lens with a second positive meniscus and a biconcave lens and a positive ny meniscus with the third positive meniscus lens constitute a third channel.

Вместо приклеенной на двояковыпуклую линзу двояковогнутой линзы возможно иное конструктивное исполнение, а именно: в центральной части двояковыпуклой линзы выполнен сферический сегмент с меньшим радиусом кривизны, чем радиус кривизны сферической поверхности двояковыпуклой линзы, при этом диаметр сферического сегмента определяет числовую апертуру третьего канала.Instead of a biconvex lens glued to a biconvex lens, another design is possible, namely: in the central part of the biconvex lens, a spherical segment with a smaller radius of curvature is made than the radius of curvature of the spherical surface of the biconvex lens, while the diameter of the spherical segment determines the numerical aperture of the third channel.

Более высокие технические характеристики лазерного осветителя для активно-импульсных оптико-электронных приборов по сравнению с прототипом обеспечиваются новой совокупностью отличительных признаков:Higher technical characteristics of the laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices compared to the prototype are provided by a new set of distinctive features:

- оптическая система выполнена трехканальной с различными фокусными расстояниями каналов, при этом выполняются соотношения (1);- the optical system is made of a three-channel with different focal lengths of the channels, while the relationship (1);

- первый канал выполнен зеркально-линзовым, второй и третий - линзовыми, при этом второй и третий каналы размещены в зоне центрального экранирования первого канала;- the first channel is made of a mirror-lens, the second and third - lens, while the second and third channels are placed in the central screening area of the first channel;

- первый зеркально-линзовый канал выполнен в виде двояковыпуклой положительной линзы кольцевого сферического зеркала и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к полупроводниковому лазеру, при этом на преломляющей поверхности двояковыпуклой линзы, обращенной к сферическому зеркалу, нанесено кольцевое зеркальное покрытие и наклеены с двух сторон по ходу лучей от лазера второй положительный мениск, диаметр которого не превышает диаметр зоны центрального экранирования первого зеркально-линзового канала, и двояковогнутая линза, диаметр которой определяет числовую апертуру третьего канала, а на положительный мениск, в его центральной зоне, наклеен третий положительный мениск, диаметр которого определяет максимальную числовую апертуру второго канала, при этом двояковыпуклая положительная линза с наклеенным вторым положительным мениском и положительный мениск образуют второй линзовый канал с кольцевой формой входного зрачка, а двояковыпуклая положительная линза с наклеенными на нее вторым положительным мениском и двояковогнутой линзой и положительный мениск с третьим положительным мениском образуют третий линзовый канал;- the first mirror-lens channel is made in the form of a biconvex positive lens of an annular spherical mirror and a positive meniscus facing a concave surface to a semiconductor laser, while on the refracting surface of the biconvex lens facing a spherical mirror, an annular mirror coating is applied and glued on both sides along the second positive meniscus, the diameter of which does not exceed the diameter of the central screening zone of the first mirror-lens channel, and is biconcave a third lens whose diameter determines the numerical aperture of the third channel, and the third positive meniscus is pasted on the positive meniscus in its central zone, the diameter of which determines the maximum numerical aperture of the second channel, while the biconvex positive lens with the second positive meniscus pasted and the positive meniscus form the second a lens channel with a ring shape of the entrance pupil, and a biconvex positive lens with a second positive meniscus and a biconcave lens and a positive the meniscus with the third positive meniscus form the third lens channel;

- на двояковыпуклую положительную линзу наклеен по ходу лучей от лазера второй положительный мениск, диаметр которого не превышает диаметр зоны центрального экранирования первого зеркально-линзового канала, а в центральной части двояковыпуклой линзы выполнен сферический сегмент с меньшим радиусом кривизны, чем радиус кривизны сферической поверхности двояковыпуклой линзы, при этом диаметр сферического сегмента определяет числовую апертуру третьего канала.- on the biconvex positive lens, a second positive meniscus is glued along the rays from the laser, the diameter of which does not exceed the diameter of the central screening zone of the first mirror-lens channel, and a spherical segment with a smaller radius of curvature than the radius of curvature of the spherical surface of the biconvex lens is made in the central part of the biconvex lens while the diameter of the spherical segment determines the numerical aperture of the third channel.

Выполнение оптической системы трехканальной с различными фокусными расстояниями каналов позволяет отказаться от использования в лазерном осветителе оптической системы с переменным фокусным расстоянием и соответственно от механизмов перемещения оптических элементов, что упрощает конструкцию. Вместе с тем обеспечивается повышение скорости обнаружения объектов за счет одновременного обеспечения трех полей подсветки.The implementation of a three-channel optical system with different focal lengths of the channels eliminates the use of an optical system with a variable focal length in the laser illuminator and, accordingly, the mechanisms for moving optical elements, which simplifies the design. At the same time, an increase in the speed of detection of objects is ensured by simultaneously providing three backlight fields.

Выполнение соотношений (1) позволяет обеспечить высокие значения эффективных относительных отверстий каналов осветителя и осуществить рациональное распределение мощности полупроводникового лазера между каналами оптической системы в лазерном осветителе.The fulfillment of relations (1) allows us to ensure high values of the effective relative openings of the channels of the illuminator and to rationally distribute the power of the semiconductor laser between the channels of the optical system in the laser illuminator.

Выполнение первого канала зеркально-линзовым, второго и третьего - линзовыми с размещением второго и третьего каналов в зоне центрального экранирования первого канала позволяет упростить конструкцию и одновременно уменьшить ее продольные габаритные размеры.The implementation of the first channel mirror-lens, the second and third lenses with the placement of the second and third channels in the area of the central shielding of the first channel allows you to simplify the design and at the same time reduce its longitudinal overall dimensions.

Выполнение каналов выше описанным образом позволяет осуществить трехпольную подсветку пространства предметов с заданными соотношениями (1).The implementation of the channels described above allows for three-field illumination of the space of objects with the given relations (1).

Совокупность всех введенных признаков в предлагаемом лазерном осветителе для АИ ОЭП позволяет решить задачи повышения скорости обнаружения объектов за счет одновременного обеспечения трех полей подсветки и упрощение конструкции в силу отсутствия в оптической системе перемещающихся элементов.The combination of all the introduced features in the proposed laser illuminator for AI OEP allows to solve the problem of increasing the speed of detection of objects by simultaneously providing three backlight fields and simplifying the design due to the absence of moving elements in the optical system.

Указанное решение, на наш взгляд, обладает новизной и изобретательским уровнем. Авторам не известны лазерные осветители для активно-импульсных оптико-электронных приборов, в которых были бы реализованы указанные признаки.The specified solution, in our opinion, has novelty and inventive step. The authors are not aware of laser illuminators for active-pulsed optoelectronic devices in which these features would be implemented.

Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:The proposed invention is illustrated by the following graphic materials:

фиг.1а - принципиальная схема получения в осветителе трех зон с различными фокусными расстояниями;figa is a schematic diagram of the receipt in the illuminator of three zones with different focal lengths;

фиг.1б - принципиальная схема получения в лазерном осветителе трех зон с различными углами подсветки;figb is a schematic diagram of the receipt in the laser illuminator of three zones with different angles of illumination;

фиг.2 - оптическая схема лазерного осветителя для АИ ОЭП;figure 2 is an optical diagram of a laser illuminator for AI OEP;

фиг.3 - оптическая схема лазерного осветителя для АИ ОЭП (вариант).figure 3 is an optical diagram of a laser illuminator for AI OEP (option).

На фиг.1а показана принципиальная схема получения в лазерном осветителе для АИ ОЭП трех зон с различными фокусными расстояниями, состоящая из каналов 1, 2 и 3 и полупроводникового лазера 4. Первый и второй каналы имеют кольцевые, третий - круглую формы выходных зрачков, при этом между фокусными расстояниями и апертурами каналов соблюдаются соотношения (1). В результате лазерный осветитель, показанный схематично на фиг.1б и состоящий из полупроводникового лазера 4 и оптической системы 5, обеспечивает три зоны с различными углами подсветки пространства объектов, обозначенные на фиг.1б, как ближняя, средняя и дальняя.On figa shows a schematic diagram of obtaining in the laser illuminator for AI OEP three zones with different focal lengths, consisting of channels 1, 2 and 3 and a semiconductor laser 4. The first and second channels have annular, third - round shape of the exit pupils, while between the focal lengths and apertures of the channels, the relationships (1) are observed. As a result, the laser illuminator, shown schematically in FIG. 1b and consisting of a semiconductor laser 4 and an optical system 5, provides three zones with different angles of illumination of the object space, indicated in FIG. 1b as near, middle and far.

На фиг.2 показана оптическая схема лазерного осветителя для АИ ОЭП. Оптическая система содержит полупроводниковый лазер 4 и трехфокальную оптическую систему 5 с различными фокусными расстояниями каналов. Первый зеркально-линзовый канал выполнен в виде двояковыпуклой положительной линзы 6, кольцевого сферического зеркала 7 и положительного мениска 8, обращенного вогнутой поверхностью к полупроводниковому лазеру. На преломляющей поверхности двояковыпуклой линзы 6, обращенной к сферическому зеркалу, нанесено кольцевое зеркальное покрытие и наклеены с двух сторон по ходу лучей от лазера второй положительный мениск 9, диаметр которого не превышает диаметр зоны центрального экранирования первого зеркально-линзового канала, и отрицательный мениск 10, диаметр которого определяет числовую апертуру третьего канала. На положительный мениск 8 в его центральной зоне наклеен третий положительный мениск 11, диаметр которого определяет максимальную числовую апертуру второго канала. Двояковыпуклая положительная линза 6 с наклеенным вторым положительным мениском 9 и положительный мениск 8 образуют второй линзовый канал с кольцевой формой входного зрачка. Двояковыпуклая положительная линза 6 с наклеенными на нее вторым положительным мениском 9 и двояковогнутой линзой 10 и положительный мениск 8 с третьим положительным мениском 11 образуют третий линзовый канал.Figure 2 shows the optical scheme of the laser illuminator for AI OEP. The optical system comprises a semiconductor laser 4 and a three-focal optical system 5 with different focal lengths of the channels. The first mirror-lens channel is made in the form of a biconvex positive lens 6, an annular spherical mirror 7, and a positive meniscus 8 facing a semiconductor laser with a concave surface. An annular mirror coating is applied to the refracting surface of the biconvex lens 6, facing the spherical mirror, and a second positive meniscus 9, the diameter of which does not exceed the diameter of the central screening zone of the first mirror-lens channel, and a negative meniscus 10, are glued on both sides along the rays from the laser. whose diameter determines the numerical aperture of the third channel. A third positive meniscus 11 is pasted onto the positive meniscus 8 in its central zone, the diameter of which determines the maximum numerical aperture of the second channel. A biconvex positive lens 6 with a second positive meniscus glued on 9 and a positive meniscus 8 form a second lens channel with a ring shape of the entrance pupil. A biconvex positive lens 6 with a second positive meniscus 9 and a biconcave lens 10 glued onto it and a positive meniscus 8 with a third positive meniscus 11 form a third lens channel.

Вместо двояковогнутой линзы 10, наклеенной на двояковыпуклую линзу 6, в центральной части последней может быть выполнен сферический сегмент с меньшим радиусом кривизны, чем радиус кривизны сферической поверхности двояковыпуклой линзы, при этом диаметр сферического сегмента определяет числовую апертуру третьего канала. Такой вариант исполнения показан на фиг.3.Instead of a biconcave lens 10 glued to a biconvex lens 6, a spherical segment with a smaller radius of curvature than the radius of curvature of the spherical surface of the biconvex lens can be made in the central part of the latter, and the diameter of the spherical segment determines the numerical aperture of the third channel. Such an embodiment is shown in FIG.

Устройство работает следующим образом. Излучение, идущее от полупроводникового лазера 4, имеющего расходимость более 40°, проходя оптическую систему 5, делится входящими в нее элементами на три части. Первая часть излучения проходит через первый зеркально-линзовый канал: последовательно проходит через мениск 8, отражается от кольцевого зеркального покрытия, нанесенного на линзе 6, и, отразившись от зеркала 7, направляется в пространство объектов, при этом максимальная числовая апертура первого канала определяется наружным диаметром сферического зеркала, минимальная - диаметром мениска 9 и размером кольцевого зеркального покрытия на двояковыпуклой линзе 6. Вторая часть излучения проходит через второй линзовый канал, а именно: через мениски 8, 9 и линзу 6, при этом максимальная апертура второго канала определяется диаметром мениска 9, минимальная - диаметром мениска 11. Третья часть излучения проходит через третий линзовый канал, а именно: через мениски 8, 11, 9, линзу 6, двояковогнутую линзу 10, при этом апертура третьего канала определяется диаметром линзы 10. Каналы имеют фокусные расстояния, удовлетворяющие соотношению (1), и формируют различные углы подсветки в пространстве объектов: первый канал - наименьший угол подсветки, соответствующий дальней зоне наблюдения, второй - средний, соответствующий средней зоне наблюдения, а третий - наибольший угол подсветки, соответствующий ближней зоне наблюдения.The device operates as follows. The radiation coming from a semiconductor laser 4, having a divergence of more than 40 °, passing through the optical system 5, is divided into three parts by its constituent elements. The first part of the radiation passes through the first mirror-lens channel: sequentially passes through the meniscus 8, is reflected from the annular mirror coating deposited on the lens 6, and, reflected from the mirror 7, is directed into the space of objects, while the maximum numerical aperture of the first channel is determined by the outer diameter spherical mirror, the minimum - with a meniscus diameter of 9 and the size of the annular mirror coating on the biconvex lens 6. The second part of the radiation passes through the second lens channel, namely: claims 8, 9 and lens 6, while the maximum aperture of the second channel is determined by the diameter of the meniscus 9, the minimum by the diameter of the meniscus 11. The third part of the radiation passes through the third lens channel, namely: through menisci 8, 11, 9, lens 6, a biconcave lens 10, while the aperture of the third channel is determined by the diameter of the lens 10. The channels have focal lengths satisfying relation (1) and form different illumination angles in the space of objects: the first channel is the smallest angle of illumination corresponding to the far viewing zone, the second Nij corresponding to the middle area of observation, and the third - the highest illumination angle corresponding to the near zone of observation.

В конкретном примере исполнения параметры каналов в лазерном осветителе для АИ ОЭП имеют значения, приведенные в таблице.In a specific example of execution, the channel parameters in the laser illuminator for AI OEP have the values given in the table.

Параметры каналов в лазерном осветителе для АИ ОЭПChannel parameters in a laser illuminator for AI OEP КаналChannel f', ммf 'mm Amax A max Amin A min Dэфф:f'D eff : f ' первыйthe first 183183 0,350.35 0,220.22 1:1,71: 1.7 второйsecond 106106 0,210.21 0,100.10 1:2,51: 2.5 третийthird 5454 0,100.10 1:51: 5

Диаметр линзы 6 равен 136 мм, геометрическое относительное отверстие первого канала 1:1,37, длина осветителя вдоль оптической оси составляет 156 мм, в т.ч. задний фокальный отрезок оптической системы равен 42,3 мм.The diameter of the lens 6 is 136 mm, the geometric relative aperture of the first channel 1: 1.37, the length of the illuminator along the optical axis is 156 mm, including the back focal segment of the optical system is 42.3 mm.

Как следует из данных таблицы, в лазерном осветителе для АИ ОЭП выполняются соотношения (1).As follows from the data in the table, in the laser illuminator for AI OEP, relations (1) are satisfied.

Распределение мощности полупроводникового лазера по каналам оптической системы в конкретном примере исполнения соответствует пропорции 1:0,48:0,12, т.е. в дальнюю зону направляется 60% мощности лазера, в среднюю - 30%, в ближнюю - 10%. Указанное деление мощности на три части обуславливается конкретным характером задач, решаемых с помощью комплекса АИ ОЭП, в составе которого работает лазерный осветитель. В общем случае распределение мощности лазерного излучения по каналам оптической системы может быть другим.The power distribution of the semiconductor laser over the channels of the optical system in a specific embodiment corresponds to a proportion of 1: 0.48: 0.12, i.e. 60% of the laser power is directed to the far zone, 30% to the middle, and 10% to the near. The indicated division of power into three parts is determined by the specific nature of the problems solved by the AI OEP complex, which includes a laser illuminator. In the general case, the distribution of the laser radiation power over the channels of the optical system may be different.

Использование данного лазерного осветителя в составе активно-импульсного ОЭП позволяет вести наблюдение объектов как в ближней зоне, так и средней и дальней, в режиме автоматического сканирования по глубине пространства, создавая на экране монитора приемной части ОЭП более полное представление о просматриваемом пространстве.Using this laser illuminator as part of an active-pulse OED allows observing objects both in the near zone and in the middle and far ones, in the automatic scanning mode along the depth of space, creating a more complete picture of the viewing space on the monitor screen of the receiving part of the OES.

Кроме того, при работе АИ ОЭП и с предлагаемым лазерным осветителем можно автоматизировать процесс поиска объектов по габаритам и яркости отражения на различных расстояниях. Это можно реализовать на недорогих микропроцессорах, которые будут фиксировать появление ярких объектов и указывать величину дальности в цифровом виде.In addition, during the operation of AI OEP and with the proposed laser illuminator, it is possible to automate the process of searching for objects by dimensions and brightness of reflection at various distances. This can be implemented on inexpensive microprocessors that will record the appearance of bright objects and indicate the magnitude of the range in digital form.

Таким образом, реализация технических преимуществ предлагаемого изобретения, обладающего совокупностью указанных отличительных признаков, в сравнении с прототипом позволяет повысить скорость обнаружения объектов за счет одновременного обеспечения трех полей подсветки и упростить конструкцию в силу отсутствия в оптической системе перемещающихся элементов.Thus, the implementation of the technical advantages of the present invention, which has a combination of these distinguishing features, in comparison with the prototype allows to increase the speed of detection of objects by simultaneously providing three backlight fields and simplify the design due to the absence of moving elements in the optical system.

ЛитератураLiterature

1. Гейхман И.Л., Волков В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999. - 286 с.1. Geykhman I.L., Volkov V.G. The basics of improving visibility in difficult conditions. - M.: Nedra-Business Center LLC, 1999. - 286 p.

Claims (2)

1. Лазерный осветитель для активно-импульсных оптико-электронных приборов, обеспечивающий различные углы подсветки пространства предметов, содержащий полупроводниковый лазер и оптическую систему, отличающийся тем, что оптическая система выполнена трехканальной, первый канал выполнен зеркально-линзовым, второй и третий - линзовыми, размещенными в зоне центрального экранирования первого канала, при этом первый зеркально-линзовый канал выполнен в виде двояковыпуклой положительной линзы, кольцевого сферического зеркала и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к полупроводниковому лазеру, на преломляющей поверхности двояковыпуклой линзы, обращенной к сферическому зеркалу, нанесено кольцевое зеркальное покрытие и наклеены с двух сторон по ходу лучей от лазера второй положительный мениск, диаметр которого не превышает диаметр зоны центрального экранирования первого зеркально-линзового канала, и двояковогнутая линза, диаметр которой определяет числовую апертуру третьего канала, а на положительный мениск, в его центральной зоне, наклеен третий положительный мениск, диаметр которого определяет максимальную числовую апертуру второго канала, при этом двояковыпуклая положительная линза с наклеенным вторым положительным мениском и положительный мениск образуют второй линзовый канал с кольцевой формой выходного зрачка, а двояковыпуклая положительная линза с наклеенными на нее вторым положительным мениском и двояковогнутой линзой и положительный мениск с третьим положительным мениском образуют третий линзовый канал, при этом выполняются следующие соотношения:
Figure 00000009
,
где
Figure 00000011
Figure 00000004
- фокусные расстояния первого, второго и третьего каналов оптической системы.
1. A laser illuminator for active-pulsed optoelectronic devices, providing various angles of illumination of the space of objects, containing a semiconductor laser and an optical system, characterized in that the optical system is made of three-channel, the first channel is made of mirror-lens, the second and third are lens, placed in the zone of central shielding of the first channel, while the first mirror-lens channel is made in the form of a biconvex positive lens, an annular spherical mirror and a positive a meniscus facing a concave surface to a semiconductor laser, an annular mirror coating is applied on the refracting surface of a biconvex lens facing a spherical mirror, and a second positive meniscus is glued on both sides along the rays from the laser, the diameter of which does not exceed the diameter of the central screening zone of the first mirror-lens channel, and a biconcave lens, the diameter of which determines the numerical aperture of the third channel, and the third polo is pasted onto the positive meniscus in its central zone The body meniscus, the diameter of which determines the maximum numerical aperture of the second channel, with a biconvex positive lens with a second positive meniscus adhered and a positive meniscus form a second lens channel with an annular exit pupil shape, and a biconvex positive lens with a second positive meniscus and biconcave lens glued onto it the positive meniscus with the third positive meniscus form the third lens channel, while the following relationships are true:
Figure 00000009
,
Where
Figure 00000011
Figure 00000004
- focal lengths of the first, second and third channels of the optical system.
2. Лазерный осветитель для активно-импульсных оптико-электронных приборов, обеспечивающий различные углы подсветки пространства предметов, содержащий полупроводниковый лазер и оптическую систему, отличающийся тем, что оптическая система выполнена трехканальной, первый канал выполнен зеркально-линзовым, второй и третий - линзовыми, размещенными в зоне центрального экранирования первого канала, при этом первый зеркально-линзовый канал выполнен в виде двояковыпуклой положительной линзы, кольцевого сферического зеркала и положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к полупроводниковому лазеру, при этом на преломляющей поверхности двояковыпуклой линзы, обращенной к сферическому зеркалу, нанесено кольцевое зеркальное покрытие и наклеены с двух сторон по ходу лучей от лазера второй положительный мениск, диаметр которого не превышает диаметр зоны центрального экранирования первого зеркально-линзового канала, а в центральной части двояковыпуклой линзы выполнен сферический сегмент с меньшим радиусом кривизны, чем радиус кривизны сферической поверхности двояковыпуклой линзы, при этом диаметр сферического сегмента определяет числовую апертуру третьего канала, а на положительный мениск в его центральной зоне наклеен третий положительный мениск, диаметр которого определяет максимальную числовую апертуру второго канала, при этом двояковыпуклая положительная линза с наклеенным вторым положительным мениском и положительный мениск образуют второй линзовый канал с кольцевой формой выходного зрачка, а центральная часть двояковыпуклой линзы с наклеенным на нее вторым положительным мениском и положительный мениск с третьим положительным мениском образуют третий линзовый канал, при этом выполняются следующие соотношения:
Figure 00000009
,
где
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000004
- фокусные расстояния первого, второго и третьего каналов оптической системы.
2. A laser illuminator for active-pulsed optoelectronic devices, providing various angles of illumination of the space of objects, containing a semiconductor laser and an optical system, characterized in that the optical system is made of three-channel, the first channel is made of mirror-lens, the second and third are lens, placed in the zone of central shielding of the first channel, while the first mirror-lens channel is made in the form of a biconvex positive lens, an annular spherical mirror and a positive a meniscus facing a concave surface to a semiconductor laser, while on the refracting surface of a biconvex lens facing a spherical mirror, an annular mirror coating is applied and a second positive meniscus is glued on both sides along the rays from the laser, the diameter of which does not exceed the diameter of the central screening zone of the first mirror the lens channel, and in the central part of the biconvex lens, a spherical segment is made with a smaller radius of curvature than the radius of curvature of the spherical surface a convex-convex lens, while the diameter of the spherical segment determines the numerical aperture of the third channel, and the third positive meniscus is pasted on the positive meniscus in its central zone, the diameter of which determines the maximum numerical aperture of the second channel, while the biconvex positive lens with the second positive meniscus pasted and the positive meniscus form the second lens channel with the annular shape of the exit pupil, and the central part of the biconvex lens with the second positive meniscus glued on it and the positive meniscus with the third positive meniscus form the third lens channel, and the following relationships are true:
Figure 00000009
,
Where
Figure 00000012
Figure 00000013
Figure 00000004
- focal lengths of the first, second and third channels of the optical system.
RU2008152919/28A 2008-12-31 2008-12-31 Laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices (versions) RU2420769C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008152919/28A RU2420769C2 (en) 2008-12-31 2008-12-31 Laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008152919/28A RU2420769C2 (en) 2008-12-31 2008-12-31 Laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008152919A RU2008152919A (en) 2010-07-10
RU2420769C2 true RU2420769C2 (en) 2011-06-10

Family

ID=42684348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008152919/28A RU2420769C2 (en) 2008-12-31 2008-12-31 Laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2420769C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200925U1 (en) * 2020-08-13 2020-11-19 Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" Three-channel pulsed laser illuminator

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ГЕЙХМАН И.Л., ВОЛКОВ В.Г. Основы улучшения видимости в сложных условиях. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999, с.138, табл.17, объективы № 30-31, рис.71. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU200925U1 (en) * 2020-08-13 2020-11-19 Акционерное общество "Московский завод "САПФИР" Three-channel pulsed laser illuminator

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008152919A (en) 2010-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10133050B2 (en) Sample observation device and sample observation method
CN106681082B (en) Lens devices and image pick-up device including lens devices
JP7448609B2 (en) Optical inspection equipment, methods and programs
EP3355049A1 (en) Inspection illumination device and inspection system
CN110709749B (en) Combined bright field and phase contrast microscope system and image processing apparatus equipped therewith
CN103959046A (en) Illumination device for inspections
CN204925500U (en) Confocal optical scanner
CN110140071B (en) Light source device, light source control method and image acquisition system
RU2420769C2 (en) Laser illuminator for active-pulse optoelectronic devices (versions)
CN105204151A (en) Lighting device and method
CN104204771A (en) A digital imaging system for biopsy inspection
EP2502114B1 (en) Illumination of an object
CN211348000U (en) Inner hole side wall surface defect collecting device and detecting system
CN106980151A (en) Lens devices and the image pick-up device including lens devices
CN210005784U (en) digital pathological imaging equipment
TW201122599A (en) Camera module
RU2718149C2 (en) Scanning illumination for digital pathology
CN111610003B (en) Device and method for testing stray light of lens
JP2000295639A (en) Lighting device for inspecting solid-state image pickup element and adjustment tool used for the same
RU2335790C2 (en) Two-channel coaxial catadioptric lens
US20230103509A1 (en) Confocal microscopy system
US20220000363A1 (en) Wide field of view eye imaging and/or measuring apparatus
US11533392B1 (en) Solid-state illumination system for compact microscopy
JP2003057192A (en) Image acquiring apparatus
RU153037U1 (en) INFRARED MIRROR LENS LENS

Legal Events

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

Effective date: 20130101

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20131020

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190101