RU2475702C1 - Лазерный дальномер (варианты) - Google Patents

Лазерный дальномер (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2475702C1
RU2475702C1 RU2011140188/28A RU2011140188A RU2475702C1 RU 2475702 C1 RU2475702 C1 RU 2475702C1 RU 2011140188/28 A RU2011140188/28 A RU 2011140188/28A RU 2011140188 A RU2011140188 A RU 2011140188A RU 2475702 C1 RU2475702 C1 RU 2475702C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiving
transmitting
range
channel
target
Prior art date
Application number
RU2011140188/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Валерий Григорьевич Вильнер
Владимир Георгиевич Волобуев
Николай Александрович Лицарев
Александр Аполлонович Казаков
Валерий Львович Почтарев
Артем Сергеевич Рябокуль
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
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 "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority to RU2011140188/28A priority Critical patent/RU2475702C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2475702C1 publication Critical patent/RU2475702C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

Лазерный дальномер содержит передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему. Параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала включает фотоприемное устройство и приемный объектив. На выходе передающего канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R0 до R1, и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего. R0<R1 - заданная минимальная измеряемая дальность. R1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются. Технический результат - уменьшение минимальной измеряемой дальности путем сокращения теневой зоны аппаратной функции. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии.
Известны лазерные дальномеры, содержащие приемный канал, включающий объектив и фотоприемное устройство, и параллельный ему излучающий канал, включающий оптическую систему и лазерный излучатель [1].
Подобные устройства характеризуются наличием аппаратной функции (геометрического фактора) [2], характеризующей неполное перекрытие полей зрения приемного и передающего каналов. На малых дальностях эти поля не перекрываются, в результате чего образуется теневая зона, в пределах которой измерения дальности невозможны.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является техническое решение, направленное на сокращение теневой зоны [3]. Этот лазерный дальномер содержит передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, причем передающий канал включает лазерный излучатель и передающую оптическую систему, приемный канал включает фотоприемное устройство и приемный объектив, а поля зрения передающего и приемного каналов перекрываются на дальности R1, соответствующей протяженности теневой зоны, определяемой взаимным расположением передающего и приемного каналов. В этом измерителе дальности расстояние между передающим и приемным каналами сокращено, благодаря чему и обеспечивается укорочение теневой зоны.
Недостатком этого устройства является принципиальная невозможность сокращения теневой зоны до расстояний порядка нескольких сантиметров вследствие наличия элементов конструкции (оправы, бленды, светозащитные шторки и т.п), препятствующих дальнейшему сближению передающего и приемного каналов.
Задачей изобретения является уменьшение минимальной измеряемой дальности за счет сокращения теневой зоны лазерного измерителя дальности.
Поставленная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, на выходе передающего канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R0 до R1, и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где
R0<R1 - заданная минимальная измеряемая дальность;
R1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.
В другом варианте поставленная задача решается за счет того, что в известном лазерном дальномере, содержащем передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, на входе приемногого канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R0 до R1, и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где
R0<R1 - заданная минимальная измеряемая дальность;
R1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.
На фиг.1 представлена блок-схема лазерного измерителя расстояний. На фиг.2 - его функциональная схема. Фиг.3 поясняет характер аппаратной функции и ее теневой зоны.
Лазерный измеритель дальности (фиг.1) включает три оптических канала. Передающий канал 1 для формирования пучка зондирующего излучения включает лазерный излучатель 2 и передающую оптическую систему 3. Параллельный передающему приемный канал 4 для приема отраженного целью сигнала включает фотоприемное устройство 5 и приемный объектив 6. Третий оптический канал образован полупрозрачным диффузным рассеивателем 7, оптически связанным по выходу с фотоприемным устройством 5 и установленным так, чтобы на свой вход принимать излучение, отраженное от целей на дальностях от R0 до R1.
На фиг.2 показана функциональная схема устройства. На фиг.2а) представлен вариант с полупрозрачным диффузным рассеивателем 7, установленным в передающем канале 1 на выходе передающей оптической системы 3, а на фиг.2б) - в приемном канале 4 на входе приемного объектива 6.
В обоих вариантах полупрозрачный диффузный рассеиватель представляет собой плоскопараллельную пластинку, выполненную из частично рассеивающего материала (например, из молочного или матового стекла).
Устройство работает следующим образом.
При излучении зондирующего импульса лазерным излучателем 2 на выходе передающей оптической системы формируется расходящийся пучок излучения, образующий поле передающего канала (фиг.3). Отраженное целью излучение попадает в поле приемного канала и с помощью приемного объектива 6 фокусируется на чувствительной площадке фотоприемного устройства 5. Дальность до цели R определяют по известной зависимости [1] R=ct/2, где с - скорость света, t - время между моментом излучения зондирующего импульса и моментом срабатывания фотоприемного устройства от излучения, отраженного целью.
В дальней зоне при расстоянии до цели R>R2 поля излучающего и приемного каналов полностью перекрываются, обеспечивая попадание на фотоприемное устройство достаточной для его срабатывания энергии излучения, отраженного целью.
На малых расстояниях до цели поля излучающего и приемного каналов перекрываются не полностью из-за существования аппаратной функции приемного и передающего каналов A1 (R), а в теневой зоне аппаратной функции при R<R1 (фиг.3) они вообще не перекрываются, что делает невозможным измерение при расстояниях до цели R<R1. Полупрозрачный диффузный рассеиватель 7 в первом варианте рассеивает часть излучаемой энергии, расширяя тем самым поле передающего канала в ближней зоне дальномера и формируя дополнительную аппаратную функцию A0 (R), показанная на фиг.3 пунктиром.
Результирующая аппаратная функция A(R)=A0(R)+A1(R) предлагаемого устройства обеспечивает возможность измерения дальностей при расстояниях до цели R0<R, причем R0<R1. Введение полупрозрачного диффузного рассеивателя 7 позволяет сократить теневую зону и, соответственно, минимальную измеряемую дальность с 5-30 м до 0,05-0,2 м.
Таким образом, предлагаемый лазерный дальномер обеспечивает решение поставленной задачи - уменьшение минимальной измеряемой дальности путем сокращения теневой зоны аппаратной функции.
Данный вывод подтвержден положительными результатами изготовления и испытаний макетного образца. После корректировки документации по результатам испытаний лазерный дальномер будет запущен в производство.
Источники информации
1. Ермаков Б.А., Возницкий М.В. Получение и обработка информации в импульсных лазерных дальномерах // Оптический журнал №10 (1993), - с.15-32.
2. С.А.Даничкин. Границы действия геометрического фактора лидара. IV Всесоюзный симпозиум по лазерному зондированию атмосферы. Тезисы докладов. Томск, 1976, с.79-82.
3. Патент США №4737624 - прототип.

Claims (2)

1. Лазерный дальномер, содержащий передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, отличающийся тем, что на выходе передающего канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R0 до R1, и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где
R0<R1 - заданная минимальная измеряемая дальность;
R1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.
2. Лазерный дальномер, содержащий передающий канал для формирования пучка зондирующего излучения и направления его на цель, включающий лазерный излучатель и передающую оптическую систему, параллельный ему приемный канал для приема отраженного целью сигнала, включающий фотоприемное устройство и приемный объектив, отличающийся тем, что на входе приемного канала введен полупрозрачный диффузный рассеиватель, коэффициент рассеяния которого выбран таким, чтобы энергия излучения, отраженного от целей, расположенных в диапазоне дальностей от R0 до R1, и поступающего на чувствительную площадку фотоприемного устройства, соответствовала порогу срабатывания последнего, где
R0<R1 - заданная минимальная измеряемая дальность;
R1 - протяженность теневой зоны, образуемой в диапазоне дальностей, где поля зрения передающего и приемного каналов не перекрываются.
RU2011140188/28A 2011-10-04 2011-10-04 Лазерный дальномер (варианты) RU2475702C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140188/28A RU2475702C1 (ru) 2011-10-04 2011-10-04 Лазерный дальномер (варианты)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011140188/28A RU2475702C1 (ru) 2011-10-04 2011-10-04 Лазерный дальномер (варианты)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2475702C1 true RU2475702C1 (ru) 2013-02-20

Family

ID=49121063

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011140188/28A RU2475702C1 (ru) 2011-10-04 2011-10-04 Лазерный дальномер (варианты)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475702C1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4737624A (en) * 1984-05-24 1988-04-12 Rudolf Schwarte Optoelectric distance measuring apparatus with an optical measuring probe with shared optics
RU2362120C1 (ru) * 2007-12-12 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "Скат-Р" Лазерный дальномер
RU106759U1 (ru) * 2011-02-14 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Устройство подавления помехи обратного рассеяния в ближней зоне поляризационного лидара

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4737624A (en) * 1984-05-24 1988-04-12 Rudolf Schwarte Optoelectric distance measuring apparatus with an optical measuring probe with shared optics
RU2362120C1 (ru) * 2007-12-12 2009-07-20 Закрытое акционерное общество "Скат-Р" Лазерный дальномер
RU106759U1 (ru) * 2011-02-14 2011-07-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет (ТГУ) Устройство подавления помехи обратного рассеяния в ближней зоне поляризационного лидара

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108828616B (zh) 可实现单脉冲测距的光子计数激光雷达及恒虚警控制方法
TWI432768B (zh) 藉由光電影像感測器判定距離之方法與裝置
US9958546B2 (en) Laser rangefinder and method of measuring distance and direction
US20070211329A1 (en) Device and Method for Optical Distance Measurement
EP2960673B1 (en) Electronic distance meter
CA2716980C (en) Light-integrating rangefinding device and method
JP2014029318A (ja) レーザ装置の光軸調整装置及び光軸調整方法
US10514447B2 (en) Method for propagation time calibration of a LIDAR sensor
CN111208496A (zh) 一种激光雷达的校准装置及校准方法
CN106226782A (zh) 一种大气风速分布探测的装置和方法
KR20140102452A (ko) 레이저 거리 측정기 및 그 동작 방법
EP3271749B1 (en) Multiple-beam triangulation-based range finder and method
EP3709052A1 (en) Object detector
RU2475702C1 (ru) Лазерный дальномер (варианты)
RU2471203C1 (ru) Лазерный измеритель расстояний
RU2745579C1 (ru) Способ и система контроля точности лазерного дальномера
RU2183841C1 (ru) Способ лазерной локации и лазерное локационное устройство для его осуществления
RU2408842C1 (ru) Способ измерения расстояния и устройство для его осуществления (варианты)
RU2473046C1 (ru) Лазерный измеритель дальности (варианты)
KR20100134351A (ko) 격자판을 이용한 빔의 폭 측정 장치 및 그 방법
CN212749236U (zh) 一种二维扫描远距离激光雷达
CN104457689B (zh) 一种用于近距离激光测距仪的光学接发结构
CN103308029A (zh) 一种猫眼效应目标自动测距方法
RU2511620C2 (ru) Устройство измерения заданного расстояния между объектами
JP7483548B2 (ja) 電磁波検出装置