RU2523612C1 - Laser pointer - Google Patents
Laser pointer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523612C1 RU2523612C1 RU2012153355/28A RU2012153355A RU2523612C1 RU 2523612 C1 RU2523612 C1 RU 2523612C1 RU 2012153355/28 A RU2012153355/28 A RU 2012153355/28A RU 2012153355 A RU2012153355 A RU 2012153355A RU 2523612 C1 RU2523612 C1 RU 2523612C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- channel
- power
- laser radiation
- energy
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к аппаратуре для лазерного целеуказания и дальнометрии.The invention relates to apparatus for laser target designation and ranging.
Известны лазерные целеуказатели [Волков В.Г. Лазерные осветители и целеуказатели для приборов ночного видения // Специальная техника, 2002. №2. С.2], в которых формируется пучок лазерного излучения, направляемый на объект. Пятно лазерного излучения на фоне объекта наблюдается через прибор ночного видения, с помощью наблюдательного оптического прибора или визуально.Known laser designators [Volkov V.G. Laser illuminators and target indicators for night vision devices // Special equipment, 2002. No. 2. C.2], in which a laser beam is formed, directed to the object. A laser spot on the background of the object is observed through a night vision device, using an observational optical device, or visually.
Разновидностями данного устройства являются лазерные указки [Патент РФ №107867 МКИ G02B 27/20, дата публикации 27.08.2011], лазерные передатчики для стрелкового оружия [Патент РФ №2126125 МКИ F41A 33/02, дата публикации 10.02.1999] и целеуказатели (называемые также подсветчиками) для наведения управляемых устройств [Патент РФ №2269093, МПК G01C 3/00, дата публикации 27.01.2006]. Перечисленные выше устройства обеспечивают формирование в плоскости объекта пятна лазерного излучения, отличия между устройствами заключаются в типах и параметрах используемых лазеров, а также в схемном построении и конструктивном исполнении аппаратуры.Varieties of this device are laser pointers [RF Patent No. 107867 MKI G02B 27/20, publication date 08/27/2011], laser transmitters for small arms [RF Patent No. 2126125 MKI F41A 33/02, publication date 02/10/1999] and target indicators (called also illuminators) for guidance of controlled devices [RF Patent No. 2269093, IPC G01C 3/00, publication date 01/27/2006]. The above devices ensure the formation of laser radiation spots in the plane of the object, the differences between the devices are in the types and parameters of the lasers used, as well as in the circuit construction and design of the equipment.
Наиболее близким аналогом к заявляемому решению является лазерная станция подсвета и дальнометрирования «Причал» [Оружие и технологии России. Энциклопедия. XXI век. Том XI. Оптико-электронные системы и лазерная техника. М.: Издательский дом «Оружие и технологии». 2005. С.323]. Эта станция предназначена для лазерного подсвета целей для наведения управляемых устройств и измерения дальности до целей и имеет каналы: лазерный дальномер и лазерный подсветчик. Понятие «канал» определяет функциональное устройство, обеспечивающее выполнение определенных функций, в данном случае, соответственно, измерение расстояния и целеуказание. В каждый канал входят лазер (он может быть общим для двух каналов), фотоприемник (в канале дальномера), оптические элементы, источники питания и другие узлы.The closest analogue to the claimed solution is a laser wharf illumination and ranging station [Russian Arms and Technologies. Encyclopedia. XXI Century. Volume XI. Optoelectronic systems and laser technology. M .: Arms and Technologies Publishing House. 2005. P.323]. This station is designed for laser illumination of targets for guiding controlled devices and measuring range to targets and has channels: a laser rangefinder and a laser illuminator. The concept of "channel" defines a functional device that provides certain functions, in this case, respectively, distance measurement and target designation. Each channel includes a laser (it can be common to two channels), a photodetector (in the rangefinder channel), optical elements, power supplies, and other nodes.
Известно, что лазерное излучение представляет вредный и опасный для человека фактор [ГОСТ 12.1.040-83. Лазерная безопасность. Общие положения], нормативными документами установлены предельно допустимые уровни (ПДУ) лазерного излучения при воздействии на глаза и кожу человека. В России таким документом являются [Санитарные нормы и правила устройства и эксплуатации лазеров, утвержденные Главным государственным санитарным врачом СССР 31.07.1991, №5804-91]. Значение ПДУ, зависящее от длины волны излучения и режима работы лазера, определяется как плотность мощности (для непрерывного лазерного излучения, либо импульсного лазерного излучения при длительности импульса менее 10-9 с) или плотность энергии (для импульсного лазерного излучения при длительности импульса более 10-9 с) в зоне возможного воздействия лазерного излучения на человека.It is known that laser radiation is a factor harmful and dangerous to humans [GOST 12.1.040-83. Laser safety. General Provisions], regulatory documents set the maximum permissible levels (PDU) of laser radiation when exposed to the eyes and skin of a person. In Russia, such a document is [Sanitary standards and rules for the design and operation of lasers, approved by the Chief State Sanitary Doctor of the USSR 07/31/1991, No. 5804-91]. The value of the remote control, depending on the wavelength of the radiation and the operating mode of the laser, is defined as the power density (for continuous laser radiation or pulsed laser radiation with a pulse duration of less than 10 -9 s) or the energy density (for pulsed laser radiation with a pulse duration of more than 10 - 9 c) in the zone of possible exposure to laser radiation on humans.
При эксплуатации лазерной станции подсвета и дальнометрирования, а также других систем, в которых формируются пучки лазерного излучения, направленные на объекты, не исключена возможность облучения лазерным излучением человека, находящегося в зоне облучаемого объекта.When operating a laser illumination and ranging station, as well as other systems in which laser beams are formed that are aimed at objects, it is possible that the person in the area of the irradiated object can be exposed to laser radiation.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является автоматическая подстройка уровня мощности (энергии) лазерного целеуказателя в зависимости от расстояния до цели, на которую направлен пучок лазерного излучения.The task to which the invention is directed is to automatically adjust the power (energy) level of the laser target indicator depending on the distance to the target at which the laser beam is directed.
Технический результат заключается в поддержании в зоне облучаемого объекта плотности мощности (энергии) лазерного излучения, не превышающей ПДУ, для обеспечения безопасности людей, если они находятся в указанной зоне.The technical result consists in maintaining in the area of the irradiated object a power density (energy) of laser radiation not exceeding the remote control, to ensure the safety of people if they are in the specified area.
Указанный технический результат достигается с помощью лазерного целеуказателя, содержащего канал лазерного целеуказания, электронную аппаратуру управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания и канал лазерного дальнометрирования. Каналы лазерного целеуказания и дальнометрирования конструктивно выполнены таким образом, что оси пучков лазерного излучения параллельны между собой. Выход канала лазерного дальнометрирования соединен с входом электронной аппаратуры управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания. Выход электронной аппаратуры управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания соединен с входом канала лазерного целеуказания. Электронной аппаратурой управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания, при обработке сигнала, поступившего из канала лазерного дальнометрирования, обеспечивается выполнение условий в зоне облучаемого объекта: для непрерывного лазерного излучения либо импульсного лазерного изучения при длительности импульса менее 10-9 с максимальное значение плотности мощности лазерного излучения канала лазерного целеуказания не превышает предельно допустимый уровень плотности мощности лазерного излучения, а для импульсного лазерного изучения при длительности импульса более 10-9 с максимальное значение плотности энергии лазерного излучения канала лазерного целеуказания не превышает предельно допустимый уровень плотности энергии лазерного излучения.The specified technical result is achieved using a laser pointer, containing a laser target designation channel, electronic equipment for controlling the laser power / energy of the laser target designation channel and a laser ranging channel. The channels of laser target designation and ranging are constructed in such a way that the axes of the laser beams are parallel to each other. The output of the laser ranging laser channel is connected to the input of the electronic equipment for controlling the laser power / energy of the laser target designation channel. The output of the electronic equipment for controlling the power / energy of the laser laser target designation channel is connected to the input of the laser target designation channel. When processing the signal received from the laser ranging channel, electronic equipment for controlling the laser power / laser energy of the laser targeting channel ensures that the conditions in the zone of the irradiated object are satisfied: for continuous laser radiation or pulsed laser studies with a pulse duration of less than 10 -9 s, the maximum value of the laser power density radiation channel laser target designation does not exceed the maximum permissible level of power density of laser radiation, and for pulsed laser study at a pulse duration of more than 10 -9 s, the maximum value of the energy density of laser radiation of the laser targeting channel does not exceed the maximum permissible level of laser energy density.
Как известно из уровня техники, в каждый канал входят лазер (он может быть общим для двух каналов), фотоприемник (в канале дальнометрирования), оптические элементы, источники питания и другие узлы.As is known from the prior art, each channel includes a laser (it can be common to two channels), a photodetector (in the ranging channel), optical elements, power supplies and other nodes.
На фиг.1 изображена функциональная схема устройства, фиг.2 поясняет формирование пучка лазерного излучения.Figure 1 shows a functional diagram of the device, figure 2 explains the formation of a beam of laser radiation.
Лазерный целеуказатель (фиг.1) содержит канал лазерного целеуказания 1, электронную аппаратуру 2 управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания и канал лазерного дальнометрирования 3. Каналы лазерного целеуказания 1 и дальнометрирования 3 конструктивно выполнены таким образом, что оси пучков лазерного излучения параллельны между собой. Выход канала лазерного дальнометрирования 3 соединен с входом электронной аппаратуры 2 управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания. Выход электронной аппаратуры 2 управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания, которая обеспечивает необходимую мощность канала лазерного целеуказания 1 на его выходе, в зависимости от расстояния до объекта L, измеренного каналом дальнометрирования 3. Выход электронной аппаратуры 2 управления мощностью / энергией лазера канала лазерного целеуказания соединен с входом канала лазерного целеуказания 1.The laser target indicator (Fig. 1) contains a laser
На фиг.2 пунктиром показаны границы пучка лазерного излучения канала лазерного целеуказания 1, штриховкой - сечения пучка излучения на выходе указанного канала, а также в зоне облучаемого объекта. Под зоной облучаемого объекта подразумевается плоскость, перпендикулярная оси пучка канала лазерного целеуказания и соприкасающаяся с ближайшей к ней точкой объекта.In Fig.2, the dashed lines show the boundaries of the laser beam of the
В качестве примера можно рассмотреть осесимметричное и однородное распределение плотности мощности лазерного излучения по сечению пучка. Обычно линейные размеры сечения пучка лазерного излучения в зоне облучаемого объекта (координаты х', у') существенно превышают размеры сечения пучка на выходе целеуказателя (координаты х, у).As an example, we can consider the axisymmetric and uniform distribution of the power density of laser radiation over the beam cross section. Typically, the linear dimensions of the cross section of the laser beam in the area of the irradiated object (coordinates x ', y') significantly exceed the dimensions of the cross section of the beam at the output of the target (coordinates x, y).
В этом случае:
где
Pц - мощность лазерного излучения на выходе канала лазерного целеуказания;P c - the power of laser radiation at the output of the laser target designation channel;
L - расстояние от целеуказателя до зоны облучаемого объекта;L is the distance from the target to the zone of the irradiated object;
Kатм. - коэффициент ослабления лазерного излучения слоем атмосферы;K atm. - attenuation coefficient of laser radiation by the atmosphere layer;
α - расходимость пучка лазерного излучения.α is the divergence of the laser beam.
Информация о значении параметра kатм. может быть получена путем визуальной оценки, с помощью прибора для измерения видимости, или другим способом [Шаронов В.В. Наблюдение и видимость. М.: Военное издательство Министерства обороны. 1953].Information about the value of the parameter k atm. can be obtained by visual assessment, using a device for measuring visibility, or in another way [VV Sharonov Observation and visibility. M .: Military publishing house of the Ministry of Defense. 1953].
Из формулы (1) очевидно, что при наличии информации o L, α и kатм. может быть однозначно определена плотность мощности лазерного излучения в зоне облучаемого объекта.From the formula (1) it is obvious that in the presence of information o L, α and k atm. the power density of laser radiation in the area of the irradiated object can be uniquely determined.
Распределение плотности мощности лазерного излучения по сечению пучка может быть неосесимметричным и неоднородным, при этом справедлива обобщенная формула:The distribution of the power density of the laser radiation over the beam cross section can be non-axisymmetric and inhomogeneous, while the generalized formula is valid:
где pоб.макс. - максимальная плотность мощности лазерного излучения в зоне облучаемого объекта;where p rev.max. - the maximum power density of laser radiation in the area of the irradiated object;
kн - коэффициент неоднородности плотности мощности лазерного излучения по сечению пучка;k n is the coefficient of heterogeneity of the power density of the laser radiation over the beam cross section;
S(L) - площадь сечения пучка лазерного излучения в зоне облучаемого объекта.S (L) is the cross-sectional area of the laser beam in the area of the irradiated object.
Для конкретного лазерного целеуказателя параметр kн и функциональная зависимость S(L) априорно известны, поэтому можно вычислить параметр p об.макс. For a specific laser designator, the parameter k n and the functional dependence S (L) are a priori known; therefore, the parameter p vol.max can be calculated .
Очевидно, что в формулах (1, 2) параметры Pц,
В электронную аппаратуру управления мощностью (энергией) лазера канала лазерного целеуказания в виде электрических сигналов вводится информация о S(L), kатм., kн, а с канала лазерного дальнометрирования поступает сигнал, пропорциональный L. Указанная аппаратура автоматически обеспечивает вычисление значения параметра Pц, при котором выполняется условиеInformation on S (L), k atm is entered into the electronic equipment for controlling the power (energy) of the laser of the laser target designation channel in the form of electrical signals . , k n , and a signal proportional to L is received from the laser ranging metering channel. The indicated equipment automatically provides the calculation of the value of the parameter P c , at which the condition
где рПДУ - предельно допустимый уровень мощности лазерного излучения, определенный в соответствии с Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров, утвержденными 31.07.1991, №5804-91.where r PDU is the maximum permissible level of laser radiation power, determined in accordance with the Sanitary Standards and Rules for the Design and Operation of Lasers, approved on July 31, 1991, No. 5804-91.
В результате вычисления по формулам (2, 3) в электронной аппаратуре управления мощностью (энергией) лазера канала лазерного целеуказания устанавливается значение Рц, ограничивающее мощность излучения лазера канала лазерного целеуказания.As a result of calculations by formulas (2, 3) in the electronic equipment for controlling the power (energy) of the laser of the laser target designation channel, the value of R c is established , limiting the radiation power of the laser of the laser target designation channel.
Если при вычислении по формулам (2, 3) значение мощности лазерного излучения превысит максимальную величину, определяемую параметрами лазера, то условие (3) примет вид:If, when calculated using formulas (2, 3), the value of the laser radiation power exceeds the maximum value determined by the laser parameters, then condition (3) will take the form:
В качестве канала лазерного целеуказания может быть использован, например, лазерный целеуказатель-дальномер. Канал лазерного дальнометрирования, в котором при эксплуатации плотность энергии лазерного излучения не превышает ПДУ, рассмотрен, например, в статье [Абрамов А.И. и др. Разработка лазерных дальномеров-биноклей на Красногорском заводе им. С.А.Зверева // Оптический журнал, 2009. №8. С.18-19]. Электронная аппаратура управления мощностью (энергией) лазера канала лазерного целеуказания может быть реализована на стандартной электронной элементной базе.As a laser target designation channel, for example, a laser target designator-rangefinder can be used. The laser ranging channel, in which the laser energy density during operation does not exceed the remote control, is considered, for example, in the article [A. Abramov and others. Development of laser rangefinders-binoculars at the Krasnogorsk plant them. S.A. Zvereva // Optical journal, 2009. No. 8. S.18-19]. The electronic equipment for controlling the power (energy) of the laser of the laser target designation channel can be implemented on a standard electronic element base.
Лазерный целеуказатель работает следующим образом. После выбора объекта, на который предполагается направить пучок лазерного излучения, включается канал лазерного дальнометрирования и измеряется расстояние до объекта. Выбор объекта может производиться визуально, либо с помощью оптического наблюдательного прибора. Электрический сигнал с канала лазерного дальнометрирования, поступающий в электронную аппаратуру управления мощностью (энергией) канала лазерного целеуказания, устанавливает уровень максимальной мощности лазерного излучения. После этого включается лазер, входящий в канал лазерного целеуказания, и на объекте формируется пятно лазерного излучения. При этом плотность мощности (энергии) лазерного излучения в зоне облучаемого объекта не превысит уровень, при котором возможно вредное и опасное воздействие на человека лазерного излучения.Laser designator operates as follows. After selecting the object, which is supposed to direct the laser beam, the laser ranging channel is turned on and the distance to the object is measured. The object can be selected visually, or using an optical observing device. The electric signal from the laser ranging channel, which enters the electronic equipment for controlling the power (energy) of the laser target designation channel, sets the level of maximum laser radiation power. After that, the laser included in the laser target designation channel is turned on, and a laser radiation spot is formed on the object. In this case, the power density (energy) of laser radiation in the area of the irradiated object will not exceed the level at which harmful and dangerous effects of laser radiation on a person are possible.
Таким образом, в результате предложенного решения решается задача подстройки уровня мощности лазерного целеуказателя в зависимости от расстояния до объекта, в результате чего достигается технический результат - поддержание в зоне облучаемого объекта плотности мощности (энергии) лазерного излучения, не превышающей ПДУ, при этом обеспечивается безопасность людей, если они находятся в указанном зоне.Thus, as a result of the proposed solution, the task of adjusting the power level of the laser target indicator is solved depending on the distance to the object, which results in a technical result — maintaining in the zone of the irradiated object a laser radiation power (energy) density that does not exceed the remote control, while ensuring the safety of people if they are in the specified zone.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153355/28A RU2523612C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Laser pointer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012153355/28A RU2523612C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Laser pointer |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012153355A RU2012153355A (en) | 2014-06-20 |
RU2523612C1 true RU2523612C1 (en) | 2014-07-20 |
Family
ID=51213553
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012153355/28A RU2523612C1 (en) | 2012-12-10 | 2012-12-10 | Laser pointer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523612C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126125C1 (en) * | 1995-04-03 | 1999-02-10 | Кьюбик Дифенс Системз, Инк. | Laser transmitter for small arms |
RU2176777C2 (en) * | 1999-08-02 | 2001-12-10 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Range measuring method |
RU2269093C1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | Laser-targeting range-finder |
US20100172136A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-07-08 | Williamson Iii Robert S | Compact non-lethal optical disruption device |
-
2012
- 2012-12-10 RU RU2012153355/28A patent/RU2523612C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2126125C1 (en) * | 1995-04-03 | 1999-02-10 | Кьюбик Дифенс Системз, Инк. | Laser transmitter for small arms |
RU2176777C2 (en) * | 1999-08-02 | 2001-12-10 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Range measuring method |
RU2269093C1 (en) * | 2004-07-07 | 2006-01-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха | Laser-targeting range-finder |
US20100172136A1 (en) * | 2008-11-17 | 2010-07-08 | Williamson Iii Robert S | Compact non-lethal optical disruption device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012153355A (en) | 2014-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Dolfi-Bouteyre et al. | Pulsed 1.5-$\mu $ m LIDAR for axial aircraft wake vortex detection based on high-brightness large-core fiber amplifier | |
Kruapech et al. | Laser range finder using Gaussian beam range equation | |
WO2012112597A2 (en) | Laser wind velocimeter with multiple radiation sources | |
Lachinova et al. | Giant irradiance spikes in laser beam propagation in volume turbulence: analysis and impact | |
Iwasaki et al. | A LIDAR technique to measure the filament length generated by a high-peak power femtosecond laser pulse in air | |
RU2523612C1 (en) | Laser pointer | |
RU2439626C2 (en) | Method of determining atmospheric characteristics | |
Shapira et al. | Atmospheric cross-wind and turbulence measurements using turbulence-induced scintillations | |
Li et al. | Asymmetrical-Gaussian-model-based laser echo detection | |
EP1251331A2 (en) | Device for detecting the influence of dispersion on a measurement | |
Gurvich et al. | Impact of pitch angle fluctuations on airborne lidar forward sensing along the flight direction | |
Sliney | Evaluating health hazards from military lasers | |
Gustafsson et al. | Lidar Measurements Supporting the Ocular Hazard Distance Calculation Using Atmospheric Attenuation | |
Bennett et al. | Joint application of Doppler Lidar and differential absorption lidar to estimate the atomic mercury flux from a chlor-alkali plant | |
Shinohara et al. | Optical system design and experimental evaluation of a coherent Doppler wind Lidar system for the predictive control of wind turbine | |
Zeng et al. | A small-size pulsed lidar designed for obstacles detection in natural underwater environment | |
Gorham | Safety aspects in the use of outdoor and surveying lasers | |
Pushkarev et al. | In situ optoacoustic measurement of the pointing stability of femtosecond laser beams | |
Thomas et al. | A survey of the class 3R accessible emission limits relative to bioeffects data | |
Du Bosq et al. | Frequency modulated continuous wave lidar performance model for target detection | |
RU2650797C1 (en) | Method for determining transparency of inhomogeneous atmosphere | |
Murtazin et al. | Short-range energy budget simulator of single photon lidar demonstrator | |
Jacobs et al. | Beam scintillation effects on identification performance with active imaging systems | |
Zilberman et al. | Atmospheric effects on laser eye safety and damage to instrumentation | |
Martirosyan | Generation of flash pulses by laser beams as a way to measure the mean extinction coefficient in inhomogeneous medium |