RU2660329C1 - Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection - Google Patents

Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection Download PDF

Info

Publication number
RU2660329C1
RU2660329C1 RU2017114190A RU2017114190A RU2660329C1 RU 2660329 C1 RU2660329 C1 RU 2660329C1 RU 2017114190 A RU2017114190 A RU 2017114190A RU 2017114190 A RU2017114190 A RU 2017114190A RU 2660329 C1 RU2660329 C1 RU 2660329C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
module
receiver module
photodiode
lens
output
Prior art date
Application number
RU2017114190A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Павел Александрович Тарасов
Борис Борисович Иванов
Иван Александрович Швецов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
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 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" filed Critical Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева"
Priority to RU2017114190A priority Critical patent/RU2660329C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2660329C1 publication Critical patent/RU2660329C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • G01C3/08—Use of electric radiation detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: invention relates to technical means for measuring the distance to objects with laser radiation sources and can be used in optical observational devices, sight-range finders and other devices. Laser rangefinder contains a laser emitter module, a receiver module, a data acquisition and processing module, and a display module. Laser emitter module consists of a semiconductor laser with a modulator attached to it, the first lens installed in series along the beam path. Receiver module is installed in parallel with the laser emitter module and consists of successively installed on the beam of the second lens, the photodiode of the receiver module with the receiver module connected to it. Data acquisition and processing module and the display module are installed in the laser range finder so that the output of the data acquisition and processing module is connected to the input of the display module. Modulator is located in the laser emitter module such that the first output of the modulator is connected to the input of a semiconductor laser located in front of an optically coupled first lens, the second modulator output is connected to the first input of the data acquisition and processing module. In the receiver module, the second lens is optically coupled to the photodiode of the receiver module located so that the output of the photodiode of the receiver module is connected to the input of the receiver module amplifier, the output of the receiver module amplifier is connected to the second input of the data acquisition and processing module. Receiver module also includes an additional photodiode of the receiver module, an additional amplifier of the receiver module, a first phase plate and a first beam splitter with a reflective face located between the second lens and the photodiode of the receiver module. In the laser emitter module, a photodiode of a laser emitter module, an amplifier of a laser emitter module, a second phase plate and a second beam splitter with a reflective face located between the first lens and the semiconductor laser. First phase plate is installed between the second lens and the first beam splitter, the reflective face of which is optically coupled to an additional photodiode of the receiver module. Output of the additional photodiode of the receiver module is connected to the input of an additional amplifier of the receiver module, whose output is in turn connected to the third input of the data acquisition and processing module. Second phase plate is installed between the first lens and the second beam splitter, the reflective face of which is optically coupled to the photodiode of the laser emitter module. Output of the photodiode of the laser emitter module is connected to the input of the amplifier of the laser emitter module, the output of which is in turn connected with the fourth input of the data acquisition and processing module. In this case, the sensitive area of the additional photodiode of the receiver module is located in the focal plane of the second lens, the sensitive area of the photodiode of the laser emitter module is located in the focal plane of the first lens, the radiation polarization plane of the semiconductor laser is aligned with planes perpendicular to the reflecting faces of the first and second beam splitters, and the optical axes of the first and second phase plates are oriented at an angle of 45° to the plane.
EFFECT: increase the energy potential of the laser range finder.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к техническим средствам измерения расстояния до объектов с источниками лазерного излучения и может быть использовано в оптических наблюдательных приборах, прицелах-дальномерах и других устройствах.The invention relates to technical means for measuring the distance to objects with sources of laser radiation and can be used in optical observation devices, sights, rangefinders and other devices.

Известны дальномеры на основе полупроводниковых лазеров, рассмотренные в книге - Бокшанский В.Б., Бондаренко Д.А., Вязовых М.В. и др. Лазерные приборы и методы измерения дальности. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. Основным назначением лазерных дальномеров является измерение расстояния до различных объектов. Некоторые лазерные дальномеры имеют дополнительные функции: определение скорости движения объекта, индикация координат собственного местоположения и т.п.Known range finders based on semiconductor lasers considered in the book - Bokshansky VB, Bondarenko DA, Vyazovykh MV and other Laser devices and methods for measuring range. - M.: Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 2012. The main purpose of laser rangefinders is to measure the distance to various objects. Some laser rangefinders have additional functions: determining the speed of an object, indicating the coordinates of its own location, etc.

Также известны локаторы для обнаружения оптических и оптико-электронных устройств, рассмотренные, например, в статье Южика И.Б., Малинина В.В., Попова Г.Н. под названием «Приборы для обнаружения и подавления оптических и оптико-электронных средств», издательство Интерэкспо Гео-Сибирь, №1, 2008 г., стр. 148-152.Locators for detecting optical and optoelectronic devices are also known, considered, for example, in the article by Yuzhik IB, Malinin VV, Popova G.N. titled “Instruments for Detecting and Suppressing Optical and Optoelectronic Means,” Interexpo Geo-Siberia Publishing House, No. 1, 2008, pp. 148-152.

Оптические и оптико-электронные устройства, к которым относятся оптические, телевизионные, тепловизионные прицелы и наблюдательные приборы, как правило, имеют объектив, в фокальной плоскости которого расположена чувствительная площадка приемника оптического излучения, прицельная сетка или другой оптический элемент. Такие устройства обладают эффектом световозвращения зондирующего оптического излучения.Optical and optoelectronic devices, which include optical, television, thermal imaging sights and observation devices, as a rule, have a lens in the focal plane of which is a sensitive area of the optical radiation receiver, reticle, or other optical element. Such devices have a retroreflective effect of the probing optical radiation.

В предлагаемом изобретении рассматривается лазерный дальномер, в котором наряду с измерением расстояния реализована функция обнаружения оптических и оптико-электронных устройств.In the present invention, a laser rangefinder is considered, in which, along with distance measurement, a function for detecting optical and optoelectronic devices is implemented.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является лазерный дальномер, описанный в патенте CN №203054222, МПК G01S 17/08, опубликованном 10.07.2013. Лазерный дальномер с функцией измерения угла содержит модуль лазерного излучателя, модуль приемника, модуль сбора и обработки данных и модуль дисплея. Модуль лазерного излучателя состоит из полупроводникового лазера с присоединенным к нему модулятором и первого объектива, установленного последовательно по ходу луча. Модуль приемника установлен параллельно с модулем лазерного излучателя и состоит из последовательно установленных по ходу луча второго объектива, фотодиода модуля приемника с присоединенным к нему усилителем модуля приемника. Выход модуля сбора и обработки данных связан со входом модуля дисплея. Модулятор расположен в модуле лазерного излучателя так, что первый выход модулятора связан со входом полупроводникового лазера, расположенного перед оптически связанным с ним первым объективом. Второй выход модулятора связан с первым входом модуля сбора и обработки данных. В модуле приемника второй объектив оптически связан с фотодиодом модуля приемника, расположенным так, что выход фотодиода модуля приемника связан со входом усилителя модуля приемника, а выход усилителя модуля приемника связан со вторым входом модуля сбора и обработки данных. Устройство обеспечивает измерение расстояния до объекта, а также угла наклона дальномера, с выводом информации на экран дисплея. Однако в данном лазерном дальномере отсутствует возможность обнаружения оптических и оптико-электронных устройств.The closest analogue to the claimed technical solution is a laser rangefinder, described in patent CN No. 203054222, IPC G01S 17/08, published July 10, 2013. The laser range finder with the function of measuring the angle comprises a laser emitter module, a receiver module, a data acquisition and processing module, and a display module. The laser emitter module consists of a semiconductor laser with a modulator attached to it and a first lens mounted in series along the beam. The receiver module is installed in parallel with the laser emitter module and consists of a second lens sequentially installed along the beam, a photodiode of the receiver module with an amplifier for the receiver module connected to it. The output of the data acquisition and processing module is connected to the input of the display module. The modulator is located in the laser emitter module so that the first output of the modulator is connected to the input of a semiconductor laser located in front of the first lens optically connected to it. The second output of the modulator is connected to the first input of the data acquisition and processing module. In the receiver module, the second lens is optically coupled to the photodiode of the receiver module, so that the output of the photodiode of the receiver module is connected to the input of the amplifier of the receiver module, and the output of the amplifier of the receiver module is connected to the second input of the data acquisition and processing module. The device provides a measurement of the distance to the object, as well as the angle of the range finder, with the output of information on the display screen. However, in this laser range finder there is no possibility of detecting optical and optoelectronic devices.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является расширение функциональных возможностей и повышение эксплуатационных характеристик лазерного дальномера.The task to which the claimed technical solution is directed is to expand the functionality and increase the operational characteristics of the laser range finder.

Технический результат заключается в возможности, наряду с измерением расстояния, обнаружения оптических и оптико-электронных устройств, а также в повышении энергетического потенциала лазерного дальномера.The technical result consists in the possibility, along with measuring distance, the detection of optical and optoelectronic devices, as well as in increasing the energy potential of the laser range finder.

Это достигается тем, что в лазерный дальномер, содержащий модуль лазерного излучателя, состоящий из полупроводникового лазера с присоединенным к нему модулятором и первого объектива, установленного последовательно по ходу луча, модуль приемника, установленный параллельно с модулем лазерного излучателя и состоящий из последовательно установленных по ходу луча второго объектива, фотодиода модуля приемника с присоединенным к нему усилителем модуля приемника, а также модуль сбора и обработки данных и модуль дисплея, установленные так, что выход модуля сбора и обработки данных связан со входом модуля дисплея, при этом модулятор расположен в модуле лазерного излучателя так, что первый выход модулятора связан со входом полупроводникового лазера, расположенного перед оптически связанным с ним первым объективом, второй выход модулятора связан с первым входом модуля сбора и обработки данных, в модуле приемника второй объектив оптически связан с фотодиодом модуля приемника, расположенным так, что выход фотодиода модуля приемника связан со входом усилителя модуля приемника, выход усилителя модуля приемника связан со вторым входом модуля сбора и обработки данных, в отличие от известного, в модуль приемника введены дополнительный фотодиод модуля приемника, дополнительный усилитель модуля приемника, первая фазовая пластинка и первый светоделитель с отражающей гранью, установленный между вторым объективом и фотодиодом модуля приемника, а в модуль лазерного излучателя дополнительно введены фотодиод модуля лазерного излучателя, усилитель модуля лазерного излучателя, вторая фазовая пластинка и второй светоделитель с отражающей гранью, установленный между первым объективом и полупроводниковым лазером, при этом первый светоделитель выполнен поляризационным, первая фазовая пластинка выполнена четвертьволновой и установлена между вторым объективом и первым светоделителем, отражающая грань которого оптически связана с дополнительным фотодиодом модуля приемника, выход дополнительного фотодиода модуля приемника связан со входом дополнительного усилителя модуля приемника, выход которого в свою очередь связан с третьим входом модуля сбора и обработки данных, кроме того, второй светоделитель выполнен поляризационным, вторая фазовая пластинка выполнена четвертьволновой и установлена между первым объективом и вторым светоделителем, отражающая грань которого оптически связана с фотодиодом модуля лазерного излучателя, выход фотодиода модуля лазерного излучателя связан со входом усилителя модуля лазерного излучателя, выход которого в свою очередь связан с четвертым входом модуля сбора и обработки данных, при этом чувствительная площадка дополнительного фотодиода модуля приемника расположена в фокальной плоскости второго объектива, чувствительная площадка фотодиода модуля лазерного излучателя расположена в фокальной плоскости первого объектива, плоскость поляризации излучения полупроводникового лазера совмещена с плоскостями, перпендикулярными отражающим граням первого и второго светоделителей, а оптические оси первой и второй фазовых пластинок ориентированы под углом 45° к плоскости поляризации полупроводникового лазера.This is achieved by the fact that in a laser range finder containing a laser emitter module, consisting of a semiconductor laser with a modulator attached to it and a first lens mounted in series along the beam, a receiver module installed in parallel with the laser emitter module and consisting of sequentially installed along the beam the second lens, the photodiode of the receiver module with the amplifier of the receiver module connected to it, as well as the data acquisition and processing module and the display module, installed so that o the output of the data acquisition and processing module is connected to the input of the display module, while the modulator is located in the laser emitter module so that the first output of the modulator is connected to the input of a semiconductor laser located in front of the first lens optically connected to it, the second output of the modulator is connected to the first input of the module collecting and processing data, in the receiver module, the second lens is optically coupled to the photo diode of the receiver module, so that the output of the photo diode of the receiver module is connected to the input of the amplifier of the receiver module, in the output of the amplifier of the receiver module is connected to the second input of the data acquisition and processing module, in contrast to the known one, an additional photo diode of the receiver module, an additional amplifier of the receiver module, the first phase plate and the first beam splitter with a reflective face mounted between the second lens and the photo diode of the module are introduced into the receiver module the receiver, and a photodiode of the laser emitter module, an amplifier of the laser emitter module, a second phase plate and a second beam splitter are additionally introduced into the laser emitter module an amplifier with a reflective face mounted between the first lens and a semiconductor laser, the first beam splitter being polarized, the first phase plate made quarter-wave and installed between the second lens and the first beam splitter, the reflective face of which is optically connected to the additional photodiode of the receiver module, the output of the additional photodiode of the receiver module connected to the input of the additional amplifier of the receiver module, the output of which in turn is connected to the third input of the collection module and about data processing, in addition, the second beam splitter is polarized, the second phase plate is made of a quarter wave and is installed between the first lens and the second beam splitter, the reflecting face of which is optically connected to the photodiode of the laser emitter module, the output of the photodiode of the laser emitter module is connected to the input of the amplifier of the laser emitter module, output which in turn is connected with the fourth input of the data acquisition and processing module, while the sensitive area of the additional module photodiode at The sensor is located in the focal plane of the second lens, the sensitive area of the photodiode of the laser emitter module is located in the focal plane of the first lens, the plane of polarization of the semiconductor laser radiation is aligned with the planes perpendicular to the reflecting faces of the first and second beam splitters, and the optical axes of the first and second phase plates are oriented at an angle of 45 ° to the plane of polarization of a semiconductor laser.

На фиг. изображена функциональная схема лазерного дальномера.In FIG. shows a functional diagram of a laser rangefinder.

Лазерный дальномер (фиг. 1) содержит модуль лазерного излучателя 1, в состав которого входит полупроводниковый лазер 2 с первым объективом 3 и модулятором 4, модуль приемника 5, в состав которого входят первый фотодиод 6 со вторым объективом 7 и усилителем 8 модуля приемника 5, модуль сбора и обработки данных 9, модуль дисплея 10 с экраном (на фиг. экран не указан), первую фазовую пластинку 11 и первый светоделитель 12 с отражающей гранью, установленные в модуле приемника 5, дополнительный фотодиод 13 модуля приемника 5, установленный последовательно с отражающей гранью первого светоделителя 12 с дополнительным усилителем 14 модуля приемника 5, второй светоделитель 15 с отражающей гранью, а также установленные в модуле лазерного излучателя 1 вторую фазовую пластинку 16, фотодиод 17 модуля лазерного излучателя 1 и усилитель 18 модуля лазерного излучателя 1. В модуле лазерного излучателя 1 установлены полупроводниковый лазер 2, первый объектив 3, оптически связанный с полупроводниковым лазером 2 и расположенный последовательно по ходу луча, и модулятор 4, присоединенный к полупроводниковому лазеру 2 так, что первый выход модулятора 4 связан с входом полупроводникового лазера 2. Модуль приемника 5 расположен параллельно с модулем лазерного излучателя 1 и состоит из фотодиода 6 модуля приемника 5, второго объектива 7, оптически связанного с фотодиодом 6 модуля приемника 5 и усилителя 8 модуля приемника 5, присоединенного к фотодиоду 6 модуля приемника 5, установленных так, что выход фотодиода 6 модуля приемника 5 связан со входом усилителя 8 модуля приемника 5. Модуль сбора и обработки данных 9 установлен в лазерном дальномере таким образом, что первый его вход связан со вторым выходом модулятора 4, второй вход модуля сбора и обработки данных 9 связан с выходом усилителя 8 модуля приемника 5. Модуль дисплея 10 установлен в лазерном дальномере так, что вход модуля дисплея 10 связан с выходом модуля сбора и обработки данных 9. Первая фазовая пластинка 11 установлена в модуле приемника 5 между фотодиодом 6 модуля приемника 5 и вторым объективом 7, а первый светоделитель 12, выполненный с отражающей гранью, установлен между фотодиодом 6 модуля приемника 5 и первой фазовой пластинкой 11. Дополнительный фотодиод 13 модуля приемника 5 оптически связан с отражающей гранью первого светоделителя 12, а дополнительный усилитель 14 модуля приемника 5 установлен так, что его вход связан с выходом дополнительного фотодиода 13 модуля приемника 5, при этом выход дополнительного усилителя 14 модуля приемника 5 связан с третьим входом модуля сбора и обработки информации 9. Второй светоделитель 15, выполненный с отражающей гранью, установлен в модуле лазерного излучателя 1 между полупроводниковым лазером 2 и первым объективом 3, а вторая фазовая пластинка 16 установлена между первым объективом 3 и вторым светоделителем 15. Фотодиод 17 модуля лазерного излучателя 1 оптически связан с отражающей гранью второго светоделителя 15, а усилитель 18 модуля лазерного излучателя 1 установлен таким образом, что выход фотодиода 17 модуля лазерного излучателя 1 связан со входом усилителя 18 модуля лазерного излучателя 1, при этом выход усилителя 18 модуля лазерного излучателя 1 связан с четвертым входом модуля сбора и обработки информации 9. Первый светоделитель 12 и второй светоделитель 15 выполнены поляризационными, а первая фазовая пластинка 11 и вторая фазовая пластинка 16 выполнены четвертьволновыми.The laser range finder (Fig. 1) contains a laser emitter module 1, which includes a semiconductor laser 2 with a first lens 3 and a modulator 4, a receiver module 5, which includes a first photodiode 6 with a second lens 7 and an amplifier 8 of the receiver module 5, a data acquisition and processing module 9, a display module 10 with a screen (the screen is not shown in FIG.), a first phase plate 11 and a first beam splitter 12 with a reflective face installed in the receiver module 5, an additional photodiode 13 of the receiver module 5, mounted in series with the tracing face of the first beam splitter 12 with an additional amplifier 14 of the receiver module 5, the second beam splitter 15 with a reflecting face, as well as the second phase plate 16 installed in the laser emitter module 1, the laser emitter module 1 photodiode 17 and the laser emitter module 18 amplifier 1. In the laser module of the emitter 1, a semiconductor laser 2, a first lens 3, optically coupled to the semiconductor laser 2 and arranged sequentially along the beam, and a modulator 4 connected to the semiconductor laser are installed 2 so that the first output of the modulator 4 is connected to the input of the semiconductor laser 2. The receiver module 5 is located in parallel with the laser emitter module 1 and consists of a photodiode 6 of the receiver module 5, a second lens 7, optically coupled to the photodiode 6 of the receiver module 5 and amplifier 8 the receiver module 5 connected to the photodiode 6 of the receiver module 5, mounted so that the output of the photodiode 6 of the receiver module 5 is connected to the input of the amplifier 8 of the receiver module 5. The data acquisition and processing module 9 is installed in the laser rangefinder in such a way its first input is connected to the second output of the modulator 4, the second input of the data acquisition and processing module 9 is connected to the output of the amplifier 8 of the receiver module 5. The display module 10 is installed in the laser rangefinder so that the input of the display module 10 is connected to the output of the data acquisition and processing module 9. The first phase plate 11 is installed in the receiver module 5 between the photodiode 6 of the receiver module 5 and the second lens 7, and the first beam splitter 12, made with a reflective face, is installed between the photodiode 6 of the receiver module 5 and the first phase plate 11. The integral photodiode 13 of the receiver module 5 is optically coupled to the reflecting face of the first beam splitter 12, and the additional amplifier 14 of the receiver module 5 is installed so that its input is connected to the output of the additional photodiode 13 of the receiver module 5, while the output of the additional amplifier 14 of the receiver module 5 is connected to the third the input of the module for collecting and processing information 9. The second beam splitter 15, made with a reflective face, is installed in the module of the laser emitter 1 between the semiconductor laser 2 and the first lens 3, and the second phase face A nca 16 is mounted between the first lens 3 and the second beam splitter 15. The photodiode 17 of the laser emitter 1 module is optically coupled to the reflecting face of the second beam splitter 15, and the amplifier 18 of the laser emitter 1 is mounted so that the output of the photodiode 17 of the laser emitter 1 is connected to the input of the amplifier 18 of the module of the laser emitter 1, while the output of the amplifier 18 of the module of the laser emitter 1 is connected to the fourth input of the module for collecting and processing information 9. The first beam splitter 12 and the second beam splitter 15 are polarized onnymi, and the first phase plate 11 and second phase plate 16 are quarter-wave.

Излучающая область полупроводникового лазера 2 и чувствительная площадка фотодиода 17 модуля лазерного излучателя 1 расположены в фокальной плоскости первого объектива 3. Чувствительные площадки фотодиода 6 модуля приемника 5 и дополнительного фотодиода 13 модуля приемника 5 расположены в фокальной плоскости второго объектива 7. Плоскость поляризации излучения полупроводникового лазера 2 совпадает с плоскостью, перпендикулярной отражающим граням первого светоделителя 12 и второго светоделителя 15. Оптические оси первой фазовой пластинки 11 и второй фазовой пластинки 16 ориентированы под углом 45° к плоскости поляризации излучения полупроводникового лазера 2.The emitting region of the semiconductor laser 2 and the sensitive area of the photodiode 17 of the laser emitter 1 are located in the focal plane of the first lens 3. The sensitive areas of the photodiode 6 of the receiver module 5 and the additional photodiode 13 of the receiver 5 are located in the focal plane of the second lens 7. The plane of polarization of the radiation of the semiconductor laser 2 coincides with the plane perpendicular to the reflecting faces of the first beam splitter 12 and the second beam splitter 15. Optical axes of the first phase plate 11 and the second phase plate 16 are oriented at an angle of 45 ° to the plane of polarization of the radiation of the semiconductor laser 2.

Лазерный дальномер работает следующим образом. По сигналу с кнопки управления (на фиг. не показана) включается модулятор 4, с которого на полупроводниковый лазер 2 подается модулирующий сигнал. Одновременно сигнал поступает на первый вход модуля сбора и обработки данных 9. Линейно поляризованное лазерное излучение полупроводникового лазера 2 проходит практически без потерь через второй светоделитель 15, выполненный поляризованным, далее - через вторую фазовую пластинку 16 и становится циркулярно поляризованным (например, поляризованным по правому кругу). Первый объектив 3 формирует пучок лазерного излучения, направляемый на объект, до которого измеряется расстояние.Laser range finder operates as follows. At the signal from the control button (not shown in FIG.), A modulator 4 is turned on, from which a modulating signal is supplied to the semiconductor laser 2. At the same time, the signal is fed to the first input of the data acquisition and processing module 9. The linearly polarized laser radiation of the semiconductor laser 2 passes almost losslessly through the second beam splitter 15, made polarized, then through the second phase plate 16 and becomes circularly polarized (for example, polarized along the right circle ) The first lens 3 forms a beam of laser radiation directed at the object to which the distance is measured.

Поскольку большинство объектов являются диффузно отражающими, лазерное излучение отражается от объекта в основном диффузно, т.е. рассеивается в полусфере и деполяризуется, но если в облучаемой зоне находится оптическое или оптико-электронное устройство, обладающее эффектом световозвращения, то часть излучения отразится в небольшом телесном угле, причем в нем циркулярная поляризация изменит направление на противоположное (вследствие изменения направления распространения излучения правовинтовая система переходит в левовинтовую).Since most objects are diffusely reflective, laser radiation reflects from the object mainly diffusely, i.e. it is scattered in the hemisphere and depolarized, but if there is an optical or optoelectronic device with a retroreflective effect in the irradiated zone, part of the radiation will be reflected in a small solid angle, and in it the circular polarization will change direction (due to a change in the direction of radiation propagation, the right-handed system goes over left-handed).

Часть рассеянного и отраженного от объекта лазерного излучения проходит через второй объектив 7, первую фазовую пластинку 11 и первый светоделитель 12 и попадет на чувствительные площадки фотодиода 6 модуля приемника 5 и дополнительного фотодиода 13 модуля приемника 5. Излучение, диффузно отраженное от объекта, не поляризовано, поэтому первый светоделитель 12 разделит его на две компоненты, примерно равные по интенсивности. Электрические сигналы с выходов фотодиода 6 модуля приемника 5 и дополнительного фотодиода 13 модуля приемника 5 усилятся соответственно усилителем 8 модуля приемника 5 и дополнительным усилителем 14 модуля приемника 5, и поступят соответственно на второй и третий входы модуля сбора и обработки данных 9. В результате обработки суммы поступивших электрических сигналов от фотодиодов 6 и 13, а также электрического сигнала от модулятора 4, на выходе модуля сбора и обработки данных 9 будет сформирован сигнал, содержащий информацию об измеренном расстоянии. Этот сигнал поступит на модуль дисплея 10, на экране которого отобразится значение измеренного расстояния.A part of the laser radiation scattered and reflected from the object passes through the second lens 7, the first phase plate 11 and the first beam splitter 12 and enters the sensitive areas of the photodiode 6 of the receiver module 5 and the additional photodiode 13 of the receiver module 5. The radiation diffusely reflected from the object is not polarized, therefore, the first beam splitter 12 will divide it into two components, approximately equal in intensity. The electrical signals from the outputs of the photodiode 6 of the receiver module 5 and the additional photodiode 13 of the receiver module 5 are amplified by the amplifier 8 of the receiver module 5 and the additional amplifier 14 of the receiver module 5, respectively, and will be received respectively by the second and third inputs of the data acquisition and processing module 9. As a result of processing the sum the received electrical signals from the photodiodes 6 and 13, as well as the electrical signal from the modulator 4, a signal containing information about the measured Toyan. This signal will be transmitted to the display module 10, on the screen of which the measured distance value will be displayed.

Если в зоне облучения имеется оптическое или оптико-электронное устройство, обладающие эффектом световозвращения, то часть отраженного от объекта лазерного излучения, имеющая циркулярную поляризацию, пройдет через второй объектив 7, после первой фазовой пластинки 11 лазерное излучение станет линейно поляризованным, причем плоскость поляризации будет ортогональна плоскости, перпендикулярной отражающей грани первого светоделителя 12. Излучение с такой поляризацией полностью поступит на чувствительную площадку второго фотодиода 13, в результате чего электрический сигнал с его выхода значительно превысит по интенсивности электрический сигнал с выхода фотодиода 6 модуля приемника 5. Соответственно, электрический сигнал с выхода дополнительного усилителя 14 модуля приемника 5 будет существенно больше сигнала с выхода усилителя 8 модуля приемника 5, на основании чего на выходе модуля сбора и обработки данных 9 может быть сформирован сигнала об обнаружении оптического или оптико-электронного устройства. На экране модуля дисплея 10, наряду со значением измеренного расстояния, отобразится дополнительный условный символ о факте обнаружения оптического или оптико-электронного устройства.If there is an optical or optoelectronic device with a retroreflective effect in the irradiation zone, then a part of the laser radiation reflected from the object having circular polarization will pass through the second lens 7, after the first phase plate 11 the laser radiation will become linearly polarized, and the plane of polarization will be orthogonal a plane perpendicular to the reflecting face of the first beam splitter 12. Radiation with such a polarization will completely arrive at the sensitive area of the second photodiode 13, in ultimately, the electric signal from its output will significantly exceed the intensity of the electric signal from the output of the photodiode 6 of the receiver module 5. Accordingly, the electric signal from the output of the additional amplifier 14 of the receiver module 5 will be significantly larger than the signal from the output of the amplifier 8 of the receiver module 5, based on which the output the data acquisition and processing module 9, a signal can be generated to detect an optical or optoelectronic device. On the screen of the display module 10, along with the value of the measured distance, an additional conditional symbol will be displayed indicating that an optical or optoelectronic device has been detected.

Одновременно часть рассеянного и отраженного от объекта лазерного излучения пройдет через первый объектив 3 и через вторую фазовую пластинку 16, рассеянное и отраженное излучение частично отразится от второго светоделителя 15. Далее излучение попадет на чувствительную площадку фотодиода 17 модуля лазерного излучателя 2, электрический сигнал с выхода которого усилится усилителем 18 модуля лазерного излучателя 2 и поступит на четвертый вход модуля сбора и обработки данных 9, в котором он суммируется с сигналами от усилителя 8 модуля приемника 5 и дополнительного усилителя 14 модуля приемника 5, что приведет к повышению энергетического потенциала лазерного дальномера, т.е. к увеличению максимального измеряемого расстояния, по сравнению с лазерным дальномером с функцией обнаружения оптических и оптико-электронных устройств, в котором светоделитель и фотодиод в модуле лазерного излучателя отсутствуют.At the same time, a part of the laser radiation scattered and reflected from the object will pass through the first lens 3 and through the second phase plate 16, the scattered and reflected radiation will partially be reflected from the second beam splitter 15. Then, the radiation will reach the sensitive area of the photodiode 17 of the laser emitter 2 module, the electric signal from the output of which amplified by the amplifier 18 of the laser emitter module 2 and will go to the fourth input of the data acquisition and processing module 9, in which it is summed with the signals from the amplifier 8 of the receiver module 5 and an additional amplifier 14 of the receiver module 5, which will lead to an increase in the energy potential of the laser range finder, i.e. to increase the maximum measured distance, in comparison with a laser range finder with the function of detecting optical and optoelectronic devices, in which there is no beam splitter and photodiode in the laser emitter module.

Все элементы, входящие в лазерный дальномер, являются известными. В качестве полупроводникового лазера 2 может быть использован лазерный диод, например типа PGEW1S09 фирмы PerkinElmer, в качестве фотодиодов 6, 13 и 17 - фотодиоды С30724 фирмы EG&G Canada. Первый объектив 3 и второй объектив 7 могут быть линзовыми. Четвертьволновые фазовые пластинки 11 и 16 могут быть изготовлены из кристаллического кварца, вырезанного параллельно оптической оси кристалла, первый и второй светоделители 12 и 15 представляют склейки из двух стеклянных призм АР-90°, на гипотенузную грань одной из призм нанесено многослойное поляризационное покрытие. Модулятор 4, усилители 8, 14 и 17 - типовые электронные узлы, модуль сбора и обработки данных 9 может быть выполнен на основе микропроцессора. Алгоритм обработки данных может быть основан на принципах построения как импульсного времяпролетного, так и фазового дальномеров. Модуль дисплея 10 может отображать информацию как на жидкокристаллическом экране, так и на экране другого типа, например светодиодном.All elements included in the laser rangefinder are known. As a semiconductor laser 2, a laser diode can be used, for example, type PGEW1S09 from PerkinElmer, and photodiodes 6, 13 and 17 are photodiodes C30724 from EG&G Canada. The first lens 3 and the second lens 7 may be lens. The quarter-wave phase plates 11 and 16 can be made of crystalline quartz cut parallel to the optical axis of the crystal, the first and second beam splitters 12 and 15 are glues from two AR-90 ° glass prisms, and a multilayer polarizing coating is applied to the hypotenuse face of one of the prisms. Modulator 4, amplifiers 8, 14 and 17 - typical electronic components, the module for collecting and processing data 9 can be performed on the basis of a microprocessor. The data processing algorithm can be based on the principles of building both a pulsed time-of-flight and phase rangefinders. The display module 10 can display information on both a liquid crystal screen and another type of screen, such as an LED.

Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создан лазерный дальномер, в котором наряду с измерением расстояния до объекта обеспечивается обнаружение оптического или оптико-электронного устройства, а также повышен энергетический потенциал дальномера.Thus, as a result of the proposed solution, the technical result is obtained: a laser range finder is created, in which, along with measuring the distance to the object, optical or optoelectronic devices are detected, and the energy potential of the range finder is increased.

Claims (1)

Лазерный дальномер, содержащий модуль лазерного излучателя, состоящий из полупроводникового лазера с присоединенным к нему модулятором и первого объектива, установленного последовательно по ходу луча, модуль приемника, установленный параллельно с модулем лазерного излучателя и состоящий из последовательно установленных по ходу луча второго объектива, фотодиода модуля приемника с присоединенным к нему усилителем модуля приемника, а также модуль сбора и обработки данных и модуль дисплея, установленные так, что выход модуля сбора и обработки данных связан со входом модуля дисплея, при этом модулятор расположен в модуле лазерного излучателя так, что первый выход модулятора связан со входом полупроводникового лазера, расположенного перед оптически связанным с ним первым объективом, второй выход модулятора связан с первым входом модуля сбора и обработки данных, в модуле приемника второй объектив оптически связан с фотодиодом модуля приемника, расположенным так, что выход фотодиода модуля приемника связан со входом усилителя модуля приемника, выход усилителя модуля приемника связан со вторым входом модуля сбора и обработки данных, отличающийся тем, что в модуль приемника введены дополнительный фотодиод модуля приемника, дополнительный усилитель модуля приемника, первая фазовая пластинка и первый светоделитель с отражающей гранью, установленный между вторым объективом и фотодиодом модуля приемника, а в модуль лазерного излучателя дополнительно введены фотодиод модуля лазерного излучателя, усилитель модуля лазерного излучателя, вторая фазовая пластинка и второй светоделитель с отражающей гранью, установленный между первым объективом и полупроводниковым лазером, при этом первый светоделитель выполнен поляризационным, первая фазовая пластинка выполнена четвертьволновой и установлена между вторым объективом и первым светоделителем, отражающая грань которого оптически связана с дополнительным фотодиодом модуля приемника, выход дополнительного фотодиода модуля приемника связан со входом дополнительного усилителя модуля приемника, выход которого в свою очередь связан с третьим входом модуля сбора и обработки данных, кроме того, второй светоделитель выполнен поляризационным, вторая фазовая пластинка выполнена четвертьволновой и установлена между первым объективом и вторым светоделителем, отражающая грань которого оптически связана с фотодиодом модуля лазерного излучателя, выход фотодиода модуля лазерного излучателя связан со входом усилителя модуля лазерного излучателя, выход которого в свою очередь связан с четвертым входом модуля сбора и обработки данных, при этом чувствительная площадка дополнительного фотодиода модуля приемника расположена в фокальной плоскости второго объектива, чувствительная площадка фотодиода модуля лазерного излучателя расположена в фокальной плоскости первого объектива, плоскость поляризации излучения полупроводникового лазера совмещена с плоскостями, перпендикулярными отражающим граням первого и второго светоделителей, а оптические оси первой и второй фазовых пластинок ориентированы под углом 45° к плоскости поляризации полупроводникового лазера.A laser range finder, comprising a laser emitter module, consisting of a semiconductor laser with a modulator attached to it and a first lens mounted in series along the beam, a receiver module installed in parallel with the laser emitter module and consisting of a second lens sequentially installed along the beam, a photodiode of the receiver module with a receiver module amplifier connected to it, as well as a data acquisition and processing module and a display module, installed so that the output of the collection and the data is connected to the input of the display module, the modulator is located in the laser emitter module so that the first output of the modulator is connected to the input of a semiconductor laser located in front of the first lens optically connected to it, the second output of the modulator is connected to the first input of the data acquisition and processing module, in the receiver module, the second lens is optically coupled to the photodiode of the receiver module, located so that the output of the photodiode of the receiver module is connected to the input of the amplifier of the receiver module, the output of the module amplifier at The camera is connected to the second input of the data acquisition and processing module, characterized in that an additional photo diode of the receiver module, an additional amplifier of the receiver module, a first phase plate and a first beam splitter with a reflective face mounted between the second lens and the photo diode of the receiver module are introduced into the receiver module, and laser emitter module additionally introduced a photodiode of a laser emitter module, an amplifier of a laser emitter module, a second phase plate and a second beam splitter with a reflecting face, mounted between the first lens and the semiconductor laser, the first beam splitter being made polarizing, the first phase plate made quarter-wave and installed between the second lens and the first beam splitter, the reflective face of which is optically connected to the additional photo diode of the receiver module, the output of the additional photo diode of the receiver module is connected to the input of the additional amplifier receiver module, the output of which in turn is connected to the third input of the data acquisition and processing module, in addition, the second beam splitter is made polarizing, the second phase plate is made of a quarter wave and is installed between the first lens and the second beam splitter, the reflecting face of which is optically connected to the photodiode of the laser emitter module, the output of the photodiode of the laser emitter module is connected to the input of the amplifier of the laser emitter module, the output of which is in turn connected to the fourth input of the data acquisition and processing module, while the sensitive area of the additional photodiode of the receiver module is located in the focal -th plane of the second lens, the sensitive area of the photodiode of the laser emitter module is located in the focal plane of the first lens, the plane of polarization of the semiconductor laser radiation is aligned with the planes perpendicular to the reflecting faces of the first and second beam splitters, and the optical axes of the first and second phase plates are oriented at an angle of 45 ° to the plane polarization of a semiconductor laser.
RU2017114190A 2017-04-25 2017-04-25 Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection RU2660329C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017114190A RU2660329C1 (en) 2017-04-25 2017-04-25 Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017114190A RU2660329C1 (en) 2017-04-25 2017-04-25 Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2660329C1 true RU2660329C1 (en) 2018-07-05

Family

ID=62815961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017114190A RU2660329C1 (en) 2017-04-25 2017-04-25 Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660329C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4464048A (en) * 1981-03-25 1984-08-07 Barr & Stroud Limited Laser rangefinders
RU22386U1 (en) * 2001-01-25 2002-03-27 Авдеев Олег Иринархович PULSE LASER RANGE
RU100635U1 (en) * 2010-07-09 2010-12-20 Владимир Андреевич Дручевский DEVICE FOR DETECTION OF OPTICAL AND OPTICAL-ELECTRONIC OBJECTS
RU2442959C1 (en) * 2010-08-31 2012-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Laser rangefinder binoculars
RU167276U1 (en) * 2016-08-12 2016-12-27 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" LASER RANGE WITH AN EXTENDED RANGE OF RANGE

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4464048A (en) * 1981-03-25 1984-08-07 Barr & Stroud Limited Laser rangefinders
RU22386U1 (en) * 2001-01-25 2002-03-27 Авдеев Олег Иринархович PULSE LASER RANGE
RU100635U1 (en) * 2010-07-09 2010-12-20 Владимир Андреевич Дручевский DEVICE FOR DETECTION OF OPTICAL AND OPTICAL-ELECTRONIC OBJECTS
RU2442959C1 (en) * 2010-08-31 2012-02-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" Laser rangefinder binoculars
RU167276U1 (en) * 2016-08-12 2016-12-27 Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" LASER RANGE WITH AN EXTENDED RANGE OF RANGE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11073617B2 (en) Integrated illumination and detection for LIDAR based 3-D imaging
RU2442107C2 (en) Device for optical distance measurement
CN108089193B (en) Distance measuring method and module for determining a distance to a target object
US7948610B2 (en) Combined coherent and incoherent imaging LADAR
US20140118718A1 (en) Modulated Laser Range Finder and Method
CN101975953A (en) Hand-held round-the-clock laser imaging distance measurer
JP2009145340A (en) Laser rangefinder
RU2006101972A (en) BEAM SEPARATION DEVICE FOR MONOSTATIC LIDARS
RU167276U1 (en) LASER RANGE WITH AN EXTENDED RANGE OF RANGE
KR20120069487A (en) Active optical radar apparatus
RU2660329C1 (en) Laser range finder with function of optical and optoelectronic device detection
RU2568336C2 (en) Method of detecting optical and optoelectronic devices and device therefor
CN108801465A (en) A kind of laser polarization state measuring device and its measurement method
RU2343413C1 (en) Laser range finder
RU186572U1 (en) TWO-WAVE POLARIZATION LIDAR
JP6850113B2 (en) measuring device
CN110446944A (en) Laser radar system based on SPAD
Markushin et al. A polarimetric scanning LADAR: system development and performance analysis
RU2590311C1 (en) Laser range finder
JPH06289137A (en) Optical range finder
JP3096795B2 (en) Tracking ranging system
RU2742139C1 (en) Method for detecting optical and optoelectronic devices
RU199765U1 (en) Device for detecting optical and optoelectronic devices and measuring the range to them
RU2620768C1 (en) Laser rangefinder with optical radiation totalizer
JPH08105971A (en) Ranging method using multi-pulse and device therefor

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20200619