RU2746089C1 - Detection device for optical and optoelectronic devices - Google Patents

Detection device for optical and optoelectronic devices Download PDF

Info

Publication number
RU2746089C1
RU2746089C1 RU2020112119A RU2020112119A RU2746089C1 RU 2746089 C1 RU2746089 C1 RU 2746089C1 RU 2020112119 A RU2020112119 A RU 2020112119A RU 2020112119 A RU2020112119 A RU 2020112119A RU 2746089 C1 RU2746089 C1 RU 2746089C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
photodetector
polarization
images
channel
zones
Prior art date
Application number
RU2020112119A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Гюзель Абдулловна Богатова
Александр Валерьевич Горобинский
Константин Владимирович Митин
Борис Викторович Прилепский
Original Assignee
Акционерное общество "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 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха" filed Critical Акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Полюс" им. М.Ф. Стельмаха"
Priority to RU2020112119A priority Critical patent/RU2746089C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2746089C1 publication Critical patent/RU2746089C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target

Landscapes

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

Abstract

FIELD: optoelectronic instrumentation.
SUBSTANCE: invention relates to the field of optoelectronic instrumentation and relates to a device for detecting optical and optoelectronic devices. The device contains a surveillance device, a rangefinder device and a detection device. The detection device contains a transmitting unit with a laser emitter and a telescope and a receiving unit made in the form of a two-channel imaging system with separate registration of s- and p-polarization with the same angular fields. The receiving unit contains a lens, a polarizing divider, a compensator for beams with p-polarization, a polarizer and a photodetector for separate registration of images with s- and p-polarizations. The polarizing divider is made in the form of a prism with a polarizing coating and a plate. The compensator is made in the form of a spherical lens or several lenses. The sensitive area of ​​the photodetector is divided into unequal zones, the interband boundary is shifted by Δ, the boundary of the second channel is shifted by 2Δ where Δ is the area of ​​overlapping images of the two channels at the border of the zones. The focal length of the second channel is reduced while maintaining the angular field.
EFFECT: technical result consists in eliminating the imposition of images at the border between the channels, improving the quality of the images and increasing the accuracy of determining the coordinates of the detected targets.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению и может использоваться в обзорно поисковых оптико-электронных системах лазерной локации, использующих принцип отражения излучения от исследуемого объекта.The invention relates to optoelectronic instrumentation and can be used in survey search optoelectronic laser ranging systems using the principle of reflection of radiation from the object under study.

Известно устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, описанное в патенте RU №2129287, МПК G01S 17/00, опубликованном в 1999 г. Устройство содержит последовательно соединенные объектив, электронно-оптический преобразователь, блок затворных импульсов, выход которого подключен к входу ЭОП, фотоприемное устройство и видеоконтрольное устройство (монитор), частотно-импульсный лазер, модулятор и делитель кадровой частоты, синхрогенератор, блок обработки видеосигнала.There is a known device for detecting optoelectronic objects, described in patent RU No. 2129287, IPC G01S 17/00, published in 1999. The device contains a series-connected lens, an electro-optical converter, a gate pulse unit, the output of which is connected to the input of an image intensifier, a photodetector and a video control device (monitor), pulse-frequency laser, modulator and divider of frame frequency, sync generator, video signal processing unit.

Известно устройство обнаружения оптико-электронных объектов, описанное в патенте RU №2349929, МПК G01S 17/00, опубликованном в 2009 г. Устройство содержит объектив, электронно-оптический преобразователь, фотоприемник, телевизионный блок обработки, видеоконтрольный блок, синхрогенератор, делитель кадровой частоты, модулятор, импульсный лазер, объектив, блок затворных импульсов, пульт управления, лазер с "ножевой" диаграммой излучения. Недостатком данных устройства является использование ЭОП, обладающих высокой чувствительностью к локальным световым помехам (яркие вспышки света, свет фар автомобиля, открытого огня, другие яркие вспышки света), в результате снижается дальность наблюдения. Также "обратная" засветка ПНВ излучением ИК-прожектора, рассеянным на неоднородностях атмосферы, большие габариты и масса ограничивают область применения данного устройства.Known is a device for detecting optoelectronic objects, described in patent RU No. 2349929, IPC G01S 17/00, published in 2009. The device contains a lens, an electro-optical converter, a photodetector, a television processing unit, a video control unit, a sync generator, a frame rate divider, modulator, pulsed laser, objective, block of gate pulses, control panel, laser with "knife" radiation pattern. The disadvantage of these devices is the use of image intensifier tubes, which are highly sensitive to local light interference (bright flashes of light, headlights of a car, open fire, other bright flashes of light), as a result, the observation range is reduced. Also, the "back" illumination of the night vision device by the radiation of an IR illuminator, scattered by atmospheric inhomogeneities, large dimensions and weight limit the scope of this device.

Превышение видеосигналом заданного порога приравнивается в данных устройствах к факту появления в зоне облучения оптического прибора. Известные устройства имеют существенные недостатки, особенно при обнаружении ОП на маскирующем фоне диффузно-отражающих объектов: стены домов, горы, лес, кусты, грунт (при обнаружении ОП с летательных аппаратов). Поскольку в этом случае общая площадь диффузного объекта, освещаемая лазерным лучом, существенно превышает апертуру ОП, уровень сигнала, отраженного от ОП, становится сравнимым с уровнем сигнала, отраженного от диффузного объекта. При установке порога на низком уровне увеличивается вероятность "ложного" срабатывания за счет сигнала от диффузного объекта, при установке порога на высоком уровне увеличивается вероятность пропуска сигнала от ОП.Exceeding the specified threshold by the video signal is equated in these devices to the fact that an optical device appears in the irradiation zone. The known devices have significant drawbacks, especially when detecting OP against a masking background of diffusely reflecting objects: walls of houses, mountains, forest, bushes, soil (when detecting OP from aircraft). Since in this case the total area of the diffuse object illuminated by the laser beam significantly exceeds the OP aperture, the level of the signal reflected from the OP becomes comparable to the level of the signal reflected from the diffuse object. When the threshold is set to a low level, the probability of a "false" triggering due to a signal from a diffuse object increases; when the threshold is set to a high level, the probability of the signal passing from the OP increases.

Наиболее близким к заявляемому, выбранным за прототип, является устройство обнаружения оптических и оптико-электронных приборов (патент РФ №2568336 от 1.11.13, МПК G01S 17/06).Closest to the claimed, selected for the prototype, is a device for detecting optical and optoelectronic devices (RF patent No. 2568336 from 1.11.13, IPC G01S 17/06).

Устройство для обнаружения оптических и оптико-электронных приборов посредством сканирования лоцируемого пространства, содержит устройство наблюдения для отображения лоцируемого пространства; устройство обнаружения, содержащее блок передающий, выполненный в виде канала подсветки с лазерным излучателем, оптически сопряженным с формирующим лазерное излучение телескопом, и блок приемный в виде двухканальной системы построения изображений с s- и р-поляризаций с одинаковыми угловыми полями, содержащий объектив, поляризационный делитель и фотоприемное устройство с двухзонной чувствительной площадкой для раздельной регистрации изображений с s- и р-поляризаций, поляризационный делитель в виде склейки из призмы АР-90° или призмы БС-0° с нанесенным поляризационным покрытием и пластины, компенсатор, установленный за поляризационным делителем для лучей с р-поляризацией, поляризатор - перед фотоприемным устройством, толщина пластины поляризационного делителя равна

Figure 00000001
где b - межосевое расстояние между зонами на чувствительной площадке фотоприемного устройства; устройство дальномерное, содержащее блоки передающий и приемный; электронный блок управления и обработки.A device for detecting optical and optoelectronic devices by scanning the positioned space, contains an observation device for displaying the positioned space; a detection device containing a transmitting unit made in the form of an illumination channel with a laser emitter, optically coupled with a telescope forming laser radiation, and a receiving unit in the form of a two-channel imaging system with s- and p-polarizations with the same angular fields, containing a lens, a polarization divider and a photodetector with a two-zone sensitive area for separate registration of images with s- and p-polarizations, a polarization divider in the form of gluing from an AR-90 ° prism or a BS-0 ° prism with an applied polarization coating and a plate, a compensator installed behind the polarization divider for rays with p-polarization, the polarizer is in front of the photodetector, the thickness of the polarization divider plate is
Figure 00000001
where b is the center distance between the zones on the sensitive area of the photodetector; a rangefinder device containing transmitting and receiving units; electronic control and processing unit.

В известном устройстве используется двухканальная система построения изображений с раздельной регистрацией отраженного излучения зарегистрированных в различных состояниях поляризации на двухзонной чувствительной площадке фотоприемного устройства.The known device uses a two-channel imaging system with separate registration of reflected radiation recorded in different states of polarization on a two-zone sensitive area of the photodetector.

Фокусные расстояния, угловые поля и соответственно линейные поля каналов равны. Из-за небольших расстояний между каналами, которое определяется размером приемника, происходит виньетирование наклонных пучков на границе между двумя каналами и изображения накладываются друг на друга, что уменьшает угловые поля в каналах, затрудняет обработку результатов. При наложении изображений уровень сигнала, отраженного от ОП уменьшается, и становится сравнимым с уровнем сигнала, отраженного от диффузного объекта. При установке порога на низком уровне увеличивается вероятность "ложного" срабатывания за счет сигнала от диффузного объекта, при установке порога на высоком уровне увеличивается вероятность пропуска сигнала от ОП.The focal lengths, angular fields and, accordingly, the linear fields of the channels are equal. Due to the small distances between the channels, which is determined by the size of the receiver, vignetting of oblique beams occurs at the border between the two channels and the images are superimposed on each other, which reduces the angular fields in the channels, complicates the processing of the results. When images are superimposed, the level of the signal reflected from the OP decreases and becomes comparable to the level of the signal reflected from the diffuse object. When the threshold is set to a low level, the probability of a "false" triggering due to a signal from a diffuse object increases; when the threshold is set to a high level, the probability of the signal passing from the OP increases.

Задачей изобретения является создание устройства обнаружения ОП с повышенными эксплуатационными характеристиками за счет построения в двухканальной системе качественной картины изображений без наложения на границе между каналами.The objective of the invention is to create a device for detecting OP with increased operational characteristics due to the construction in a two-channel system of a high-quality picture of images without overlapping at the border between the channels.

С помощью предлагаемого изобретения достигается технический результат, заключающийся в построении в двухканальной системе качественной картины изображений без наложения на границе между каналами, в повышении точности определения координат обнаруженных целей на границе между каналами, увеличении стабильности параметров, повышении эффективности обнаружения оптических и оптико-электронных приборов на границе между каналами, улучшении эксплуатационных характеристик.With the help of the proposed invention, the technical result is achieved, which consists in building a high-quality picture of images in a two-channel system without overlapping at the border between channels, in increasing the accuracy of determining the coordinates of detected targets at the border between channels, increasing the stability of parameters, increasing the detection efficiency of optical and optoelectronic devices on border between channels, improving performance.

Поставленная задача решается тем, что в известном устройстве обнаружения оптических и оптико-электронных приборов посредством сканирования лоцируемого пространства, содержащем устройство наблюдения для отображения лоцируемого пространства; устройство обнаружения, содержащее блок передающий, выполненный в виде канала подсветки с лазерным излучателем, оптически сопряженным с формирующим лазерное излучение телескопом, и блок приемный в виде двухканальной системы построения изображений с раздельной регистрацией s- и р-поляризаций с одинаковыми угловыми полями, содержащий объектив, поляризационный делитель и фотоприемное устройство с двухзонной чувствительной площадкой для раздельной регистрации изображений с s- и р-поляризаций, поляризационный делитель в виде склейки из призмы АР-90° или призмы БС-0° с нанесенным поляризационным покрытием и пластины, компенсатор, установленный за поляризационным делителем для лучей с р-поляризацией, поляризатор - перед фотоприемным устройством, толщина пластины поляризационного делителя равна

Figure 00000002
где b - межосевое расстояние между зонами на чувствительной площадке фотоприемного устройства; устройство дальномерное, содержащее блоки передающий и приемный; электронный блок управления и обработки, отличающееся тем, что компенсатор выполнен в виде одной сферической линзы или нескольких линз, чувствительная площадка фотоприемного устройства разделена на неравные зоны, межзонная граница смещена на Δ, граница второго канала - на 2Δ, фокусное расстояние второго канала уменьшено при сохранении углового поля, где Δ - область наложения изображений двух каналов на границе зон.The problem is solved in that the known device for detecting optical and optoelectronic devices by scanning the positioned space, containing an observation device for displaying the positioned space; a detection device containing a transmitting unit made in the form of an illumination channel with a laser emitter, optically coupled with a telescope generating laser radiation, and a receiving unit in the form of a two-channel imaging system with separate registration of s- and p-polarizations with the same angular fields, containing a lens, polarization divider and a photodetector with a two-zone sensitive area for separate registration of images with s- and p-polarizations, a polarization divider in the form of gluing from an AR-90 ° prism or BS-0 ° prism with an applied polarizing coating and a plate, a compensator installed behind the polarization a divider for beams with p-polarization, the polarizer is in front of the photodetector, the thickness of the polarization divider plate is
Figure 00000002
where b is the center distance between the zones on the sensitive area of the photodetector; a rangefinder device containing transmitting and receiving units; electronic control and processing unit, characterized in that the compensator is made in the form of one spherical lens or several lenses, the sensitive area of the photodetector is divided into unequal zones, the interband boundary is shifted by Δ, the border of the second channel - by 2Δ, the focal length of the second channel is reduced while maintaining angular field, where Δ is the area of overlapping images of two channels at the border of the zones.

На фиг. 1 приведена чувствительная площадка фотоприемного устройства: а) прототипа и б) предложенного устройства обнаружения, где I - первая и II - вторая зоны чувствительной площадки, Δ - область наложения изображений двух каналов на границе зон прототипа, 2а - линейное поле первой и второй зон прототипа, (2а+Δ) и (2а-Δ) - линейное поле соответственно первой и второй зон предложенного устройства, f1 - фокусное расстояние первой и второй зон прототипа и первой зоны предложенного устройства, f2 - фокусное расстояние второй зоны предложенного устройства. Из фиг. 1 видно, что у прототипа присутствует наложение изображений на границе между двумя каналами, а в предложенном устройстве это наложение устранено.FIG. 1 shows the sensitive area of the photodetector: a) the prototype and b) the proposed detection device, where I is the first and II are the second zones of the sensitive area, Δ is the area of overlapping images of the two channels at the border of the prototype zones, 2a is the linear field of the first and second zones of the prototype , (2a + Δ) and (2a-Δ) is the linear field, respectively, of the first and second zones of the proposed device, f 1 is the focal length of the first and second zones of the prototype and the first zone of the proposed device, f 2 is the focal length of the second zone of the proposed device. From FIG. 1 shows that the prototype has an overlap of images at the border between the two channels, and in the proposed device this overlap is eliminated.

Размеры зон чувствительной площадки могут быть разные в зависимости от выбранного размера фотоприемного устройства и заданного углового поля. Для варианта, когда максимальное угловое поле для каждой зоны устанавливается описанным кругом в зоне, и радиус круга равен произведению углового поля Ωмак на фокусное расстояние зоны f1, фокусное расстояние второй зоны предложенного устройства f2 равно:The sizes of the zones of the sensitive area can be different depending on the selected size of the photodetector and the specified angular field. For the variant when the maximum angular field for each zone is set by the described circle in the zone, and the radius of the circle is equal to the product of the angular field Ω max by the focal length of the zone f 1 , the focal length of the second zone of the proposed device f 2 is equal to:

f2=(a-Δ/2)/(Ωмак-Δ/2f1).f 2 = (a-Δ / 2) / (Ω poppy -Δ / 2f 1).

Рассмотрим обнаружение оптических и оптико-электронных приборов с помощью предложенного устройства. На фиг. 2 показана блок-схема предложенного устройства, где:Consider the detection of optical and optoelectronic devices using the proposed device. FIG. 2 shows a block diagram of the proposed device, where:

1 - устройство наблюдения:1 - surveillance device:

1.1 - интерференционный светофильтр;1.1 - interference filter;

1.2 - объектив;1.2 - lens;

1.3 - камера телевизионная;1.3 - television camera;

1.4 - микродисплей;1.4 - microdisplay;

1.5 - электронный визир;1.5 - electronic vizier;

2 - устройство обнаружения:2 - detection device:

2.1 - блок передающий:2.1 - transmitting unit:

2.1.1 - излучатель лазерный;2.1.1 - laser emitter;

2.1.2 - телескоп излучателя лазерного;2.1.2 - telescope of the laser emitter;

2.2 - блок приемный:2.2 - receiving unit:

2.2.1 - интерференционный светофильтр;2.2.1 - interference filter;

2.2.2 - объектив;2.2.2 - lens;

2.2.3 - поляризационный делитель:2.2.3 - polarization divider:

2.2.3.1 - призма АР-90°;2.2.3.1 - AR-90 ° prism;

2.2.3.2 - пластина;2.2.3.2 - plate;

2.2.4 - компенсатор в виде двух линз;2.2.4 - compensator in the form of two lenses;

2.2.5 - поляризатор;2.2.5 - polarizer;

2.2.6 - фотоприемное устройство;2.2.6 - photodetector;

3 - устройство дальномера:3 - rangefinder device:

3.1 - блок передающий:3.1 - transmitting unit:

3.1.1 - излучатель лазерный;3.1.1 - laser emitter;

3.1.2 - телескоп;3.1.2 - telescope;

3.2 - блок приемный:3.2 - receiving unit:

3.2.1 - интерференционный светофильтр;3.2.1 - interference filter;

3.2.2 - объектив;3.2.2 - lens;

3.2.3 - устройство фотоприемное;3.2.3 - photodetector device;

4 - электронный блок управления и обработки.4 - electronic control and processing unit.

Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных приборов состоит из устройства наблюдения 1; устройства обнаружения 2; устройства дальномера 3 и электронного блока управления и обработки 4.The detection device for optical and optoelectronic devices consists of a surveillance device 1; detection devices 2; rangefinder device 3 and electronic control and processing unit 4.

Устройство наблюдения 1 предназначено для визуального обзора окружающей местности. Устройство наблюдения состоит из интерференционного светофильтра 1.1, объектива 1.2, камеры телевизионной 1.3, микродисплея 1.4 и электронного визира 1.5.Surveillance device 1 is intended for a visual survey of the surrounding area. The observation device consists of an interference filter 1.1, a lens 1.2, a television camera 1.3, a microdisplay 1.4 and an electronic sight 1.5.

Блок передающий 2.1 устройства обнаружения предназначен для облучения выбранного объема пространства и облучения оптических и оптико-электронных приборов.Transmitting unit 2.1 of the detection device is designed to irradiate a selected volume of space and irradiate optical and optoelectronic devices.

Блок передающий 2.1 устройства обнаружения состоит из излучателя лазерного 2.1.1 и телескопа излучателя лазерного 2.1.2.The transmitting unit 2.1 of the detection device consists of a laser emitter 2.1.1 and a telescope of a laser emitter 2.1.2.

Телескоп устройства обнаружения 2.1.2 предназначен для формирования необходимой диаграммы направленности зондирующего лазера в пространстве целей.The telescope of the detection device 2.1.2 is designed to form the required directional pattern of the probing laser in the target space.

Блок приемный 2.2 устройства обнаружения предназначен для получения изображений бликующих объектов в плоскости чувствительной площадки фотоприемного устройства. Конструктивно блок приемный выполнен в виде двухканальной системы построения изображений с возможностью осуществлять раздельную регистрацию изображений с s- и р-поляризаций.Receiving unit 2.2 of the detection device is designed to obtain images of glaring objects in the plane of the sensitive area of the photodetector. Structurally, the receiving unit is made in the form of a two-channel imaging system with the ability to carry out separate registration of images with s- and p-polarizations.

Блок приемный 2.2 устройства обнаружения состоит из интерференционного светофильтра 2.2.1, объектива 2.2.2, поляризационного делителя 2.2.3, состоящего из призмы АР-90° 2.2.3.1 и пластины 2.2.3.2, компенсатора 2.2.4 в виде двух линз, поляризатора 2.2.5 и фотоприемного устройства 2.2.6.Receiving unit 2.2 of the detection device consists of an interference filter 2.2.1, a lens 2.2.2, a polarization divider 2.2.3, consisting of an AR-90 ° prism 2.2.3.1 and a plate 2.2.3.2, a compensator 2.2.4 in the form of two lenses, a polarizer 2.2.5 and photodetector 2.2.6.

Интерференционный светофильтр 2.2.1 состоит из светофильтра, отрезающего коротковолновую часть спектра фонового излучения, и специального светофильтра, отрезающего длинноволновую часть спектра.Interference filter 2.2.1 consists of a filter that cuts off the short-wavelength part of the background radiation spectrum, and a special filter that cuts off the long-wavelength part of the spectrum.

Объектив 2.2.2 блока приемного предназначен для построения и получения изображений удаленных бликующих объектов в плоскости чувствительной площадки фотоприемного устройства.Lens 2.2.2 of the receiving unit is designed to build and acquire images of distant glaring objects in the plane of the sensitive area of the photodetector.

Поляризационный делитель 2.2.3 и компенсатор 2.2.4 используются для выделения объектов, бликующих под действием зондирующего излучения, из других объектов, наблюдаемых через устройство наблюдения. Выделение объектов, засвечиваемых зондирующим излучением, обусловлено преимущественным состоянием поляризации отраженного от этих объектов излучения, в отличие от преимущественно неполяризованного излучения, приходящего от других наблюдаемых объектов.Polarization divider 2.2.3 and compensator 2.2.4 are used to distinguish objects that glare under the influence of probing radiation from other objects observed through the observation device. The selection of objects illuminated by the probe radiation is due to the predominant state of polarization of the radiation reflected from these objects, in contrast to the predominantly unpolarized radiation coming from other observed objects.

Компенсатор 2.2.4 предназначен для совмещения плоскостей фокусировки излучения с разными составляющими поляризации, уменьшения фокусного расстояния во второй зоне и уменьшения размеров второй зоны чувствительной площадки фотоприемного устройства. Компенсатор выполнен в виде одной сферической линзы или нескольких линз из стекла, например, ТФ5 с большим показателем преломления.Compensator 2.2.4 is designed to align the focusing planes of radiation with different polarization components, reduce the focal length in the second zone and reduce the size of the second zone of the sensitive area of the photodetector. The compensator is made in the form of one spherical lens or several glass lenses, for example, TF5 with a high refractive index.

Конструктивно поляризационный делитель 2.2.2 представляет из себя склейку из призмы АР-90° 2.2.3.1 с нанесенным поляризационным покрытием и пластины 2.2.3.2. Толщина пластины поляризационного делителя равна

Figure 00000003
где b - межосевое расстояние между зонами на чувствительной площадке фотоприемного устройства. Изменением толщины пластины поляризационного делителя можно варьировать межосевое расстояние между каналами в плоскости изображения.Structurally, the polarization divider 2.2.2 is a gluing of the AR-90 ° prism 2.2.3.1 with the applied polarizing coating and the plate 2.2.3.2. The thickness of the polarizing splitter plate is
Figure 00000003
where b is the center-to-center distance between the zones on the sensitive area of the photodetector. By varying the thickness of the polarizing splitter plate, the center distance between the channels in the image plane can be varied.

Вместо призмы в поляризационном делителе можно использовать призму БС-0°. В этом случае оптическая ось объектива блока приемного устройства обнаружения и нормаль к чувствительной площадке фотоприемного устройства параллельны. Поляризационный делитель будет представлять из себя склейку из призмы БС-0° с нанесенным поляризационным покрытием и пластины. Толщина пластины поляризационного делителя также будет равна

Figure 00000004
Предложенное устройство приведено на фиг. 3. Обозначения на фиг. 3 идентичны принятым на фиг. 2.Instead of a prism in a polarization divider, you can use a BS-0 ° prism. In this case, the optical axis of the lens of the detector receiving unit and the normal to the sensitive area of the photodetector are parallel. The polarizing divider will be a gluing of a BS-0 ° prism with a polarizing coating applied and a plate. The thickness of the polarizing splitter plate will also be equal to
Figure 00000004
The proposed device is shown in FIG. 3. The designations in FIG. 3 are identical to those adopted in FIG. 2.

Поляризатор 2.2.5 устанавливается перед фотоприемным устройством 2.2.6 и предназначен для подавления помех.Polarizer 2.2.5 is installed in front of the photodetector 2.2.6 and is designed to suppress interference.

Чувствительная площадка фотоприемного устройства 2.2.6 разделена на две неравные зоны для раздельной регистрации изображений с s- и р-поляризаций.The sensitive area of the photodetector 2.2.6 is divided into two unequal zones for separate registration of images with s- and p-polarizations.

Устройство дальномера 3 предназначено для определения дальности до оптических и оптико-электронных приборов и состоит из блока передающего 3.1 и блока приемного 3.2.Rangefinder device 3 is designed to determine the range to optical and optoelectronic devices and consists of a transmitting unit 3.1 and a receiving unit 3.2.

Блок передающий устройства дальномера 3 состоит из излучателя лазерного 3.1.1 и телескопа 3.1.2. Блок передающий устройства дальномера предназначен для облучения обнаруженных целей.The transmitting unit of the rangefinder 3 consists of a laser emitter 3.1.1 and a telescope 3.1.2. The transmitting unit of the rangefinder device is designed to irradiate detected targets.

Телескоп 3.1.2 блока передающего предназначен для формирования необходимой диаграммы направленности лазерного излучателя в пространстве целей.Telescope 3.1.2 of the transmitting unit is designed to form the required radiation pattern of the laser emitter in the target space.

Блок приемный 3.2 состоит из интерференционного светофильтра 3.2.1, объектива 3.2.2, устройства фотоприемногоЗ.2.3.Receiving unit 3.2 consists of interference filter 3.2.1, lens 3.2.2, photodetector device Z.2.3.

Блок приемный 3.2 устройства дальномера предназначен для приема отраженного излучения от целей и определения дальности до обнаруженных целей.The receiving unit 3.2 of the rangefinder device is designed to receive reflected radiation from targets and determine the range to detected targets.

Обнаружение ОП осуществляется следующим образом.OP detection is carried out as follows.

Посредством устройства наблюдения 1 осуществляется визуальный обзор окружающей местности. При осмотре местности определяется зона предполагаемого нахождения оптических и оптико-электронных приборов.By means of the observation device 1, a visual survey of the surrounding area is carried out. When inspecting the area, the area of the proposed location of optical and optoelectronic devices is determined.

Обнаружение оптических и оптико-электронных объектов осуществляется путем лоцироваия выбранного объема пространства лазерным плоскополяризованным излучением. Лазерное излучение блока передающего 2.1 обнаружителя 2 формирует необходимую диаграмму направленности зондирующего лазера в пространстве объектов. Производят лоцирование выбранного объема пространства, где находится предполагаемый оптический и оптико-электронный прибор. Отраженное излучение от объектов принимается приемным блоком 2.2 обнаружителя 2 и делится его поляризационным делителем 2.2.1 на две ортогонально поляризованные составляющие, первая из которых - s-поляризация отражается от первого элемента поляризационного делителя, проходит через поляризатор 2.2.5 и фокусируется на первой зоне чувствительной площадки фотоприемного устройства 2.2.6 в зоне s-поляризации, а вторая составляющая - р-поляризация - проходит первый элемент поляризационного делителя, отражается от второго элемента поляризационного делителя, проходит через компенсатор 2.2.4 и дополнительно фокусируется при компенсации оптического пути, производится уменьшение его фокусного расстояния, проходит поляризатор 2.2.5 и фокусируется во вторую зону чувствительной площадки фотоприемного устройства 2.2.6 в зоне р-поляризации. За счет дополнительной фокусировки второй составляющей в компенсаторе при компенсации оптического пути производится уменьшение его фокусного расстояния, и как следствие линейное поле этого канала и размер второй зоны чувствительной площадки фотоприемного устройства, куда она фокусируется, уменьшаются. И не происходит наложения изображений на границе между каналами.Detection of optical and optoelectronic objects is carried out by locating a selected volume of space with plane-polarized laser radiation. The laser radiation of the transmitting unit 2.1 of the detector 2 forms the required directional pattern of the probing laser in the object space. Locate the selected volume of space where the proposed optical and optoelectronic device is located. The reflected radiation from objects is received by the receiving unit 2.2 of the detector 2 and is divided by its polarization divider 2.2.1 into two orthogonally polarized components, the first of which, the s-polarization, is reflected from the first element of the polarization divider, passes through the polarizer 2.2.5 and is focused on the first sensitive zone. 6 in the area of s-polarization, and the second component - p-polarization - passes the first element of the polarization divider, is reflected from the second element of the polarization divider, passes through the compensator 2.2.4 and is additionally focused when compensating the optical path, it is reduced focal length, passes the polarizer 2.2.5 and focuses into the second zone of the sensitive area of the photodetector 2.2.6 in the p-polarization zone. Due to the additional focusing of the second component in the compensator when compensating for the optical path, its focal length is reduced, and as a consequence, the linear field of this channel and the size of the second zone of the sensitive area of the photodetector, where it is focused, decrease. And there is no overlap of images at the border between the channels.

Сигналы с первой и второй зон чувствительной площадки фотоприемного устройства 2.2.6 поступают в электронный блок управления и обработки 4, в котором формируется сигнал, пропорциональный отношению интенсивности отраженного излучения с плоскостью поляризации, ортогональной плоскости поляризации облучающего излучения к интенсивности отраженного излучения с плоскостью поляризации, совпадающей с плоскостью поляризации облучающего излучения. Обработка результатов производится с учетом масштаба изображений в первой и второй зонах, размера пикселя и количества пикселей в зонах. При отражении от оптических и оптико-электронных приборов поляризация не изменяется. По величине формируемого сигнала в электронном блоке управления и обработки 4 осуществляют обнаружение в поле зрения системы оптических и оптико-электронных приборов. В устройстве управления и обработки 4 производят измерение координат обнаруженных целей. На мониторе устройства наблюдения 1 производится индикация соответствующей зоны обнаруженных целей. Цель подводится в центральную зону поля зрения устройства наблюдения 1.The signals from the first and second zones of the sensitive area of the photodetector 2.2.6 enter the electronic control and processing unit 4, in which a signal is generated proportional to the ratio of the intensity of the reflected radiation with the polarization plane, orthogonal to the polarization plane of the irradiating radiation to the reflected radiation intensity with the polarization plane coinciding with the plane of polarization of the irradiating radiation. The processing of the results is carried out taking into account the scale of images in the first and second zones, the pixel size and the number of pixels in the zones. When reflected from optical and optoelectronic devices, the polarization does not change. By the value of the generated signal in the electronic control and processing unit 4, a system of optical and optoelectronic devices is detected in the field of view. In the control and processing device 4, the coordinates of the detected targets are measured. On the monitor of the surveillance device 1, the corresponding zone of the detected targets is indicated. The target is brought into the central zone of the field of view of the observation device 1.

Подается командный сигнал с электронного блока управления и обработки 4 на включение и функционирование устройства дальномерного 3. Лазерное излучение блока передающего 3.1 дальномера 3 с необходимой диаграммой направленностью, направляется на обнаруженные цели. Отраженное излучение от целей поступает в блок приемный дальномера. Производят измерение дальности до оптических и оптико-электронных приборов. Результаты измерений координат целей и дальности выводятся на экран монитора устройства наблюдения 1.A command signal is given from the electronic control and processing unit 4 to turn on and operate the rangefinder device 3. The laser radiation of the transmitting unit 3.1 rangefinder 3 with the required directional pattern is directed to the detected targets. Reflected radiation from targets enters the receiving rangefinder unit. Measure the range to optical and optoelectronic devices. The results of measurements of the coordinates of targets and range are displayed on the monitor screen of the surveillance device 1.

Изменением толщины t пластины 2.2.3.2 поляризационного делителя 2.2.3 можно варьировать межосевое расстояние между каналами в плоскости изображения, что позволяет использовать любое фотоприемное устройство как в виде ПЗС матрицы, так и в виде многоэлементных линейных ПЗС-приемников с любым числом элементов.By changing the thickness t of the plate 2.2.3.2 of the polarization divider 2.2.3, it is possible to vary the center-to-center distance between the channels in the image plane, which makes it possible to use any photodetector both in the form of a CCD matrix and in the form of multi-element linear CCD receivers with any number of elements.

Использование призмы БС-0° или призмы АР-90° в поляризационном делителе делает возможным выполнять оптическую ось объектива и нормаль к чувствительной площадке фотоприемного устройства параллельно или перпендикулярно. Такая возможность позволяет варьировать компоновку прибора с целью уменьшения масса-габаритных размеров прибора.The use of a BS-0 ° prism or an AR-90 ° prism in a polarization divider makes it possible to perform the optical axis of the objective and the normal to the sensitive area of the photodetector parallel or perpendicularly. This possibility allows you to vary the layout of the device in order to reduce the weight and overall dimensions of the device.

Использование дополнительной фокусировки в компенсаторе при компенсации оптического пути позволяет уменьшить фокусное расстояние и линейное поле второго канала, за счет этого уменьшается размер второй зоны площадки фотоприемного устройства и не происходит наложение изображений на границе между каналами.The use of additional focusing in the compensator when compensating for the optical path makes it possible to reduce the focal length and the linear field of the second channel; due to this, the size of the second zone of the photodetector platform decreases and there is no overlapping of images at the border between the channels.

Таким образом, предложено устройство наблюдения оптических и оптико-электронных приборов, в котором приемный блок устройства обнаружения выполнен в виде двухканальной системы построения изображений с одинаковыми угловыми полями с возможностью: осуществлять раздельную регистрацию изображений с s- и р-поляризаций с различными фокусными расстояниями каналов и линейными полями фотоприемного устройства.Thus, a device for observing optical and optoelectronic devices is proposed, in which the receiving unit of the detection device is made in the form of a two-channel imaging system with the same angular fields with the ability to: carry out separate registration of images with s- and p-polarizations with different focal lengths of the channels and linear fields of the photodetector.

Использование предложенного устройства позволяет построить в двухканальной системе качественную картину изображений без наложения на границе между каналами, повысить эффективность обнаружения оптических и оптико-электронных приборов за счет повышения помехозащищенности, и точность определения координат обнаруженных целей на границе между каналами.The use of the proposed device makes it possible to build a high-quality picture of images in a two-channel system without overlapping at the border between channels, to increase the detection efficiency of optical and optoelectronic devices by increasing noise immunity, and the accuracy of determining the coordinates of detected targets at the border between channels.

Claims (1)

Устройство обнаружения оптических и оптико-электронных приборов посредством сканирования лоцируемого пространства, содержащее устройство наблюдения для отображения лоцируемого пространства; устройство обнаружения, содержащее блок передающий, выполненный в виде канала подсветки с лазерным излучателем, оптически сопряженным с формирующим лазерное излучение телескопом, и блок приемный в виде двухканальной системы построения изображений с раздельной регистрацией s- и р-поляризаций с одинаковыми угловыми полями, содержащий объектив, поляризационный делитель и фотоприемное устройство с двухзонной чувствительной площадкой для раздельной регистрации изображений с s- и р-поляризаций, поляризационный делитель в виде склейки из призмы АР-90° или призмы БС-0° с нанесенным поляризационным покрытием и пластины, компенсатор, установленный за поляризационным делителем для лучей с р-поляризацией, поляризатор - перед фотоприемным устройством, толщина пластины поляризационного делителя равна
Figure 00000005
где b - межосевое расстояние между зонами на чувствительной площадке фотоприемного устройства; устройство дальномерное, содержащее блоки передающий и приемный; электронный блок управления и обработки, отличающееся тем, что компенсатор выполнен в виде одной сферической линзы или нескольких линз, чувствительная площадка фотоприемного устройства разделена на неравные зоны, межзонная граница смещена на Δ, граница второго канала - на 2Δ, фокусное расстояние второго канала уменьшено при сохранении углового поля, где Δ - область наложения изображений двух каналов на границе зон.
A device for detecting optical and optoelectronic devices by scanning the positioned space, comprising an observation device for displaying the positioned space; a detection device containing a transmitting unit made in the form of an illumination channel with a laser emitter, optically coupled with a telescope generating laser radiation, and a receiving unit in the form of a two-channel imaging system with separate registration of s- and p-polarizations with the same angular fields, containing a lens, polarization divider and a photodetector with a two-zone sensitive area for separate registration of images with s- and p-polarizations, a polarization divider in the form of gluing from an AR-90 ° prism or BS-0 ° prism with an applied polarizing coating and a plate, a compensator installed behind the polarization a divider for beams with p-polarization, the polarizer is in front of the photodetector, the thickness of the polarization divider plate is
Figure 00000005
where b is the center distance between the zones on the sensitive area of the photodetector; a rangefinder device containing transmitting and receiving units; electronic control and processing unit, characterized in that the compensator is made in the form of one spherical lens or several lenses, the sensitive area of the photodetector is divided into unequal zones, the interband boundary is shifted by Δ, the border of the second channel - by 2Δ, the focal length of the second channel is reduced while maintaining angular field, where Δ is the area of overlapping images of two channels at the border of the zones.
RU2020112119A 2020-03-25 2020-03-25 Detection device for optical and optoelectronic devices RU2746089C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020112119A RU2746089C1 (en) 2020-03-25 2020-03-25 Detection device for optical and optoelectronic devices

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020112119A RU2746089C1 (en) 2020-03-25 2020-03-25 Detection device for optical and optoelectronic devices

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2746089C1 true RU2746089C1 (en) 2021-04-06

Family

ID=75353393

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020112119A RU2746089C1 (en) 2020-03-25 2020-03-25 Detection device for optical and optoelectronic devices

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2746089C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155357C1 (en) * 1999-06-15 2000-08-27 Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Method for detection of optical and optoelectronic instruments
RU2568336C2 (en) * 2013-11-01 2015-11-20 Акционерное общество "Швабе-Исследования" Method of detecting optical and optoelectronic devices and device therefor
WO2017106875A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Gerard Dirk Smits Real time position sensing of objects
US9791272B2 (en) * 2013-04-12 2017-10-17 Hexagon Technology Center Gmbh Surveying device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2155357C1 (en) * 1999-06-15 2000-08-27 Государственное унитарное предприятие "НПО Астрофизика" Method for detection of optical and optoelectronic instruments
US9791272B2 (en) * 2013-04-12 2017-10-17 Hexagon Technology Center Gmbh Surveying device
RU2568336C2 (en) * 2013-11-01 2015-11-20 Акционерное общество "Швабе-Исследования" Method of detecting optical and optoelectronic devices and device therefor
WO2017106875A1 (en) * 2015-12-18 2017-06-22 Gerard Dirk Smits Real time position sensing of objects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109100876B (en) Multi-optical-axis parallel adjusting device and multi-optical-axis parallel adjusting method
RU2538418C2 (en) Optical rangefinder
US20170074650A1 (en) Binocular with integrated laser rangefinder
CN107643055A (en) Self-reference collimated light path system and calculating tested angle method based on light beam
CN111208496A (en) Calibration device and calibration method for laser radar
RU2568336C2 (en) Method of detecting optical and optoelectronic devices and device therefor
EP1515162B1 (en) Device for detecting optical and optoelectronic objects
CN110133677A (en) A kind of integration navigation sensor
RU2746089C1 (en) Detection device for optical and optoelectronic devices
RU2540154C2 (en) Apparatus for detecting optical and optoelectronic
RU2307322C2 (en) Laser range-finder
RU2313116C1 (en) Combined sight with laser range-finder
USH220H (en) Optical performance comparator
RU191986U1 (en) SMALL SIZE RANGE
RU2742139C1 (en) Method for detecting optical and optoelectronic devices
RU2664788C1 (en) Optical-electronic target search and tracking system
RU2155323C1 (en) Optoelectronic target search and tracking system
US20140246536A1 (en) Optical Device
FI108367B (en) An elliptical spacer designed to be arranged in a night vision device
US3581089A (en) Catadioptric reflex radiation detection conversion, location and display device
RU2280963C1 (en) Laser localizer for x-ray emitter
RU2193789C2 (en) Day and night observation device
RU2310219C1 (en) Instrument for daytime and night observation and aiming
US20150009486A1 (en) Imaging System
RU2104484C1 (en) Laser transceiver