RU43963U1 - OPTICAL DIRECTOR - Google Patents
OPTICAL DIRECTOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU43963U1 RU43963U1 RU2004129822/22U RU2004129822U RU43963U1 RU 43963 U1 RU43963 U1 RU 43963U1 RU 2004129822/22 U RU2004129822/22 U RU 2004129822/22U RU 2004129822 U RU2004129822 U RU 2004129822U RU 43963 U1 RU43963 U1 RU 43963U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- wedge
- photodetector
- divider
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к оптической технике и может быть использована для определения угловых координат различных объектов, например, в сельском хозяйстве при разметке земельных участков, прокладке дренажных систем и так далее.The utility model relates to optical technology and can be used to determine the angular coordinates of various objects, for example, in agriculture when marking land, laying drainage systems and so on.
Задачей полезной модели является повышение потребительских свойств путем повышения быстродействия, путем обеспечения возможности приема моноимпульсных сигналов и путем одновременного определения двух координат сфокусированного пятна принимаемого оптического излучения на фокальной плоскости приемной оптической системы.The objective of the utility model is to increase consumer properties by increasing speed, by providing the possibility of receiving monopulse signals and by simultaneously determining the two coordinates of the focused spot of the received optical radiation on the focal plane of the receiving optical system.
Сущность полезной модели заключается в использовании последовательно расположенных на оптической оси поглощающего клина и ротационного клина, при этом градиент пропускания поглощающего клина параллелен оси Х фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы, а градиент угла поворота плоскости поляризации ротационного клина параллелен оси Y фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы.The essence of the utility model consists in the use of an absorbing wedge and a rotary wedge sequentially located on the optical axis, while the transmission wedge of the absorbing wedge is parallel to the X axis of the focal plane of the focusing receiving optical system, and the gradient of the angle of rotation of the polarization plane of the rotating wedge is parallel to the Y axis of the focal plane of the focusing receiving optical system .
Description
Полезная модель относится к оптической технике и может быть использована для определения угловых координат различных объектов, например, в сельском хозяйстве при разметке земельных участков, прокладке дренажных систем и так далее.The utility model relates to optical technology and can be used to determine the angular coordinates of various objects, for example, in agriculture when marking land, laying drainage systems and so on.
Известен угломерный инструмент, называемый астрономическим посохом [1], представляющий собой трость с визиром и с нанесенной вдоль трости шкалой. На трости укреплена с возможностью перемещения вдоль трости поперечная планка с двумя визирами на ее концах. Передвигая поперечную планку вдоль трости, необходимо совместить визир, находящийся на трости у глаза наблюдателя, и визир на левом конце поперечной планки таким образом, чтобы они совпали с направлением на первую звезду, а визир, находящийся у глаза наблюдателя, и визир на правом конце поперечной планки необходимо совместить таким образом, чтобы они совпали с направлением на вторую звезду. Отсчет положения поперечной планки по шкале, нанесенной на трость, дает угловое расстояние между звездами. Недостаток известного технического решения заключается в низкой точности измерений.Known goniometer tool, called the astronomical staff [1], which is a cane with a sight and with a scale applied along the cane. A transverse bar with two viziers at its ends is fixed on the cane with the ability to move along the cane. Moving the transverse bar along the cane, it is necessary to combine the sight on the cane at the eye of the observer and the sight on the left end of the cross in such a way that they coincide with the direction to the first star, and the sight on the right of the observer and the sight on the right end of the The planks must be combined so that they coincide with the direction to the second star. Counting the position of the transverse bar on a scale printed on a cane gives the angular distance between the stars. A disadvantage of the known technical solution is the low accuracy of the measurements.
Известны также многочисленные варианты угломерных устройств, например, теодолиты [2], гониометры [3], секстанты [4], в которых измерение углов осуществляется с помощью угловой шкалы или ее части. Недостатком таких устройств является низкая точность измерений.Numerous variants of goniometric devices are also known, for example, theodolites [2], goniometers [3], sextants [4], in which angles are measured using an angular scale or part thereof. The disadvantage of such devices is the low accuracy of the measurements.
Известны различные варианты оптических пеленгаторов, например, описанное в [5] техническое решение, в котором малое зеркало телескопа, приводимое в движение электродвигателем, осуществляет круговое движение сфокусированного пятна по матрице фотоприемников. Подсветка объекта осуществляется импульсным лазером. Система обработки осуществляет подсчет числа импульсов на выходе каждого элемента матрицы фотоприемников и рассчитывает угловые координаты объекта. Недостатки Various variants of optical direction finders are known, for example, the technical solution described in [5], in which a small telescope mirror, driven by an electric motor, performs circular motion of the focused spot along the photodetector array. The object is illuminated by a pulsed laser. The processing system calculates the number of pulses at the output of each element of the photodetector array and calculates the angular coordinates of the object. disadvantages
описанного пеленгатора заключаются в низком быстродействии, обусловленном необходимостью механического движения малого зеркала телескопа и в сложности обработки сигналов с матрицы фотоприемников.the direction finder described are low speed due to the need for mechanical motion of a small telescope mirror and the complexity of processing signals from a photodetector array.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому оптическому пеленгатору является техническое решение, описанное в [6] и содержащее последовательно расположенные на оптической оси приемную оптическую систему, приводимый в движение электродвигателем полудисковый модулятор, выполненный в форме вращающейся вокруг оптической оси непрозрачной пластины, имеющей форму полукруга, и фотоприемник, а также последовательно соединенные фильтр и измеритель разности фаз, причем выход фотоприемника соединен со входом фильтра, синхронизующий выход электродвигателя соединен со вторым входом измерителя разности фаз, середина прямого края полудиска совмещена с оптической осью, а фильтр настроен на пропускание гармонического сигнала с частотой, равной частоте вращения полудиска. На фиг.1 приведены эпюры сигнала Uф на выходе фотоприемника, получающиеся при трех различных положениях сфокусированного пятна в фокальной плоскости, то есть при трех различных направлениях прихода оптического излучения. На фиг.1 приняты следующие обозначения: ω- угловая скорость вращения полудиска, t -время, Ф - угол отклонения сфокусированного пятна от вертикального направления по направлению вращения полудиска. Из фиг.1 видно, что в зависимости от направления отклонения изменяется фаза переменной составляющей сигнала Uф. За начальную фазу можно принять ту. которая получается при отклонении сфокусированного пятна вверх. Тогда фаза переменной составляющей сигнала 11ф при отклонении сфокусированного пятна от вертикали под углом по направлению вращения полудиска тоже равна Ф. Фаза переменного сигнала на выходе фотоприемника Uф соответствует направлению отклонения сфокусированного пятна на фокальной плоскости от оптической оси и, следовательно, направление отклонения волнового вектора принимаемого оптического излучения от оптической оси, и, следовательно, направлению отклонения волнового вектора принимаемого оптического излучения от оптической оси. Фаза Ф определяется измерителем The closest in technical essence to the claimed optical direction finder is the technical solution described in [6] and containing a receiving optical system sequentially located on the optical axis, driven by an electric motor semi-disk modulator, made in the form of an opaque plate rotating around the optical axis, having the shape of a semicircle, and a photodetector, as well as a series-connected filter and a phase difference meter, the output of the photodetector connected to the input of the filter, synchronizing the motor output is connected to the second input of the phase difference meter, the middle of the straight edge of the half-disk is aligned with the optical axis, and the filter is configured to transmit a harmonic signal with a frequency equal to the frequency of rotation of the half-disk. Figure 1 shows the plot of the signal U f at the output of the photodetector obtained at three different positions of the focused spot in the focal plane, that is, at three different directions of arrival of optical radiation. In Fig. 1, the following notation is adopted: ω is the angular speed of rotation of the half-disk, t is the time, Ф is the angle of deviation of the focused spot from the vertical direction in the direction of rotation of the half-disk. From figure 1 it is seen that depending on the direction of the deviation changes the phase of the variable component of the signal U f . For the initial phase, you can take one. which is obtained by deflecting the focused spot up. Then the phase of the variable component of the signal 11f when the focused spot deviates from the vertical at an angle in the direction of rotation of the half-disk is also equal to F. The phase of the alternating signal at the output of the photodetector U f corresponds to the direction of the defocused spot on the focal plane from the optical axis and, therefore, the direction of deviation of the wave vector optical radiation from the optical axis, and therefore the direction of deviation of the wave vector of the received optical radiation from the optical axis. Phase F is determined by the meter
разности фаз путем сравнения сигнала с выхода фильтра с сигналом, формируемым синхронизирующим выходом электродвигателя. Полученное значение фазы может быть далее использовано для получения данных о направлении прихода оптического излучения, а в автоматических системах -для выработки управляющих сигналов, с помощью которых производится поворот оси оптической системы до совпадения с направлением на удаленный объект.phase difference by comparing the signal from the output of the filter with the signal generated by the synchronizing output of the motor. The obtained phase value can be further used to obtain data on the direction of arrival of optical radiation, and in automatic systems, to generate control signals by which the axis of the optical system is rotated to coincide with the direction to the remote object.
Недостатком известного технического решения является низкое быстродействие, обусловленное необходимостью механического вращения полудиска. Кроме того, известный оптический пеленгатор в том виде, как это описано в [6], позволяет определить только угловую полярную координату положения сфокусированного пятна на фокальной плоскости приемной оптической системы, то есть направление отклонения волнового вектора принимаемого оптического излучения от оптической оси приемной оптической системы, а для однозначного определения направления прихода оптического излучения необходимо определять также и радиальную полярную координату положения сфокусированного пятна на фокальной плоскости, то есть величину отклонения волнового вектора принимаемого оптического излучения от оптической оси приемной оптической системы.A disadvantage of the known technical solution is the low speed due to the need for mechanical rotation of the half-disk. In addition, the known optical direction finder in the form as described in [6] allows one to determine only the angular polar coordinate of the position of the focused spot on the focal plane of the receiving optical system, that is, the direction of deviation of the wave vector of the received optical radiation from the optical axis of the receiving optical system, and to uniquely determine the direction of arrival of optical radiation, it is also necessary to determine the radial polar coordinate of the position of the focused spot on the focal plane spine, i.e. the deviation of the wave vector of the received optical radiation from the optical axis of the receiving optical system.
Задачей полезной модели является повышение потребительских свойств путем повышения быстродействия и путем обеспечения возможности приема моноимпульсных сигналов и за счет одновременного определения двух координат сфокусированного пятна принимаемого оптического излучения на фокальной плоскости приемной оптической системы.The objective of the utility model is to increase consumer properties by increasing speed and by providing the possibility of receiving monopulse signals and by simultaneously determining the two coordinates of the focused spot of the received optical radiation on the focal plane of the receiving optical system.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в известный оптический пеленгатор, содержащий последовательно расположенные фокусирующую приемную оптическую систему и первый фотоприемник, внесены следующие усовершенствования: он дополнительно содержит первый поляризатор, первый светоделитель, поглощающий клин, ротационный клин, второй светоделитель, второй поляризатор, первый усилитель, первый делитель, преобразователь, второй фотоприемник, третий фотоприемник, второй усилитель, второй делитель и вычислительный блок, при этом The solution to this problem is provided by the fact that the well-known optical direction finder containing the focusing receiving optical system in series and the first photodetector have the following improvements: it further comprises a first polarizer, a first beam splitter, an absorbing wedge, a rotary wedge, a second beam splitter, a second polarizer, and a first amplifier , a first divider, a converter, a second photodetector, a third photodetector, a second amplifier, a second divider and a computing unit, wherein
поляризатор, первый светоделитель, поглощающий клин, ротационный клин, второй светоделитель и второй поляризатор последовательно расположены между фокусирующей приемной оптической системой и первым фотоприемником, второй фотоприемник расположен на пути отраженного от первого светоделителя оптического излучения, третий фотоприемник расположен на пути отраженного от второго светоделителя оптического излучения, выход первого фотоприемника соединен со входом первого усилителя, выход первого усилителя соединен с первым входом первого делителя, выход первого делителя соединен со входом преобразователя, выход третьего фотоприемника соединен со входом второго усилителя, выход второго усилителя соединен с первым входом второго делителя и вторым входом первого делителя, выход второго фотоприемника соединен со вторым входом второго делителя, градиент пропускания поглощающего клина параллелен оси Х фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы, градиент угла поворота ротационного клина параллелен оси Y фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы, выход второго делителя соединен с первым входом регистрирующего блока, а выход преобразователя соединен со вторым входом регистрирующего блока блока.a polarizer, a first beam splitter, an absorbing wedge, a rotary beam, a second beam splitter and a second polarizer are successively arranged between the focusing receiving optical system and the first photodetector, the second photodetector is located in the path of the optical radiation reflected from the first beam splitter, the third photodetector is in the path of the optical radiation reflected from the second beam splitter , the output of the first photodetector is connected to the input of the first amplifier, the output of the first amplifier is connected to the first input of the first a divider, the output of the first divider is connected to the input of the converter, the output of the third photodetector is connected to the input of the second amplifier, the output of the second amplifier is connected to the first input of the second divider and the second input of the first divider, the output of the second photodetector is connected to the second input of the second divider, the transmission gradient of the absorbing wedge is parallel to the axis X of the focal plane of the focusing receiving optical system, the gradient of the rotation angle of the rotary wedge is parallel to the Y axis of the focal plane of the focusing receiving optical Coy system, output of the second divider is connected to the first input of the recording unit and the inverter output is connected to the second input of the recording unit block.
Такое построение заявляемого оптического пеленгатора обеспечивает значительно более высокое быстродействие за счет отсутствия механически вращающихся деталей (которые есть в прототипе). Быстродействие прототипа ограничивается скоростью механического вращения полудиска, а в заявляемом оптическом пеленгаторе отсутствуют движущиеся детали. Заявляемый оптический пеленгатор может определять угловые координаты даже моноимпульсного источника оптического излучения (или отражающего объекта при лоцировании его моноимпульсным оптическим сигналом), что принципиально недостижимо оптическим пеленгатором - прототипом. Кроме того, заявляемый оптический пеленгатор позволяет определять не одну, как в прототипе, а две координаты положения сфокусированного пятна на фокальной плоскости приемной оптической системы. Эти свойства This construction of the inventive optical direction finder provides significantly higher performance due to the absence of mechanically rotating parts (which are in the prototype). The speed of the prototype is limited by the speed of the mechanical rotation of the half-disk, and in the inventive optical direction finder there are no moving parts. The inventive optical direction finder can determine the angular coordinates of even a single-pulse source of optical radiation (or a reflecting object when locating it with a single-pulse optical signal), which is fundamentally unattainable by an optical direction finder - a prototype. In addition, the inventive optical direction finder allows you to determine not one, as in the prototype, but two coordinates of the position of the focused spot on the focal plane of the receiving optical system. These properties
заявляемого технического решения повышают потребительские свойства описываемого оптического пеленгатора по сравнению с прототипом.The claimed technical solution improves the consumer properties of the described optical direction finder in comparison with the prototype.
В частном случае (п. 2 формулы полезной модели) в качестве регистрирующего блока применена приемная телевизионная трубка. Применение приемной телевизионной трубки в качестве регистрирующего блока позволяет визуально определять угловые координаты локируемого объекта:In the particular case (Section 2 of the utility model formula), a receiving television tube is used as a recording unit. The use of a receiving television tube as a recording unit allows you to visually determine the angular coordinates of a locked object:
положение по горизонтали сфокусированного пятна на экране приемной телевизионной трубки соответствует Х-координате локируемого объекта, а положение по по вертикали сфокусированного пятна на экране приемной телевизионной трубки соответствует Y-координате локируемого объекта.The horizontal position of the focused spot on the screen of the receiving television tube corresponds to the X-coordinate of the locked object, and the vertical position of the focused spot on the screen of the receiving television tube corresponds to the Y-coordinate of the locked object.
В частном случае (п.3 формулы полезной модели) в качестве регистрирующего блока применена совокупность последовательно соединенных аналого-цифрового преобразователя и компьютера. Такое построение оптического пеленгатора позволяет перевести полученные аналоговые сигналы в цифровую форму и передать их в компьютер, который осуществляет вычисление угловых координат локируемого объекта.In the particular case (claim 3 of the utility model formula), as a recording unit, a combination of a series-connected analog-to-digital converter and a computer is used. This construction of the optical direction finder allows you to translate the received analog signals into digital form and transfer them to a computer that calculates the angular coordinates of the locked object.
Сущность заявляемого оптического пеленгатора поясняется описанием конкретного, но не ограничивающего заявляемое техническое решение, варианта конструктивного выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:The essence of the claimed optical direction finder is illustrated by a description of a specific, but not limiting, claimed technical solution, an embodiment, and the accompanying drawings, in which:
- на фиг.1 приведен рисунок, поясняющий принцип действия прототипа;- figure 1 is a drawing explaining the principle of operation of the prototype;
- на фиг.2 приведена функциональная схема заявляемого оптического пеленгатора.- figure 2 shows the functional diagram of the inventive optical direction finder.
На фиг.2 приняты следующие обозначения: 1 - фокусирующая приемная оптическая система, 2 - первый поляризатор, 3 - первый светоделитель, 4 - поглощающий клин, 5 - ротационный клин, 6 - второй светоделитель, 7 - второй поляризатор, 8 - первый фотоприемник, 9 - первый усилитель, 10 - первый делитель, 11 - преобразователь, 12 - второй фотоприемник, 13 - третий фотоприемник, 14 -второй усилитель, 15 - второй делитель, 16 - приемная телевизионная трубка.In Fig. 2, the following notation is adopted: 1 — focusing receiving optical system, 2 — first polarizer, 3 — first beam splitter, 4 — absorption wedge, 5 — rotation wedge, 6 — second beam splitter, 7 — second polarizer, 8 — first photodetector, 9 - the first amplifier, 10 - the first divider, 11 - the converter, 12 - the second photodetector, 13 - the third photodetector, 14 - the second amplifier, 15 - the second divider, 16 - the receiving television receiver.
Фокусирующая приемная оптическая система 1, первый поляризатор 2, первый светоделитель 3, поглощающий клин 4, ротационный клин 5, второй светоделитель 6, второй поляризатор 7, первый фотоприемник 8 расположены последовательно друг за другом на пути принятого оптического излучения, поглощающий клин 4 и ротационный клин 5 расположены вблизи фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Поглощающий клин 4 и ротационный клин 5 ориентированы в пространстве таким образом, что градиент пропускания поглощающего клина 4 параллелен оси X, а градиент угла поворота ротационного клина параллелен оси Y. Второй фотоприемник 12 расположен на пути отраженного от первого светоделителя 3 оптического излучения. Третий фотоприемник 13 расположен на пути отраженного от второго светоделителя 6 оптического излучения. Выход первого фотоприемника 8 соединен со входом первого усилителя 9, выход первого усилителя 9 соединен с первым входом первого делителя 10, выход первого делителя 10 соединен со входом преобразователя 11. Выход третьего фотоприемника 13 соединен со входом второго усилителя 14. Выход второго усилителя 14 соединен с первым входом второго делителя 15, а выход второго фотоприемника 12 соединен со вторым входом первого делителя 10 и вторым входом второго делителя 15. Выход второго делителя 15 соединен с первым входом приемной телевизионной трубки 16, а выход преобразователя 11 соединен со вторым входом приемной телевизионной трубки 16.Focusing receiving optical system 1, first polarizer 2, first beam splitter 3, absorbing wedge 4, rotary wedge 5, second beam splitter 6, second polarizer 7, first photodetector 8 are arranged sequentially one after another in the path of received optical radiation, absorbing wedge 4 and rotary wedge 5 are located near the focal plane of the focusing receiving optical system 1. The absorbing wedge 4 and the rotary wedge 5 are oriented in space so that the transmission gradient of the absorbing wedge 4 is parallel to and X, and the gradient angle of rotation of the rotary wedge is parallel to the axis Y. The second photodetector 12 is positioned on the path reflected from the first beam splitter 3 of the optical radiation. The third photodetector 13 is located on the path of the optical radiation reflected from the second beam splitter 6. The output of the first photodetector 8 is connected to the input of the first amplifier 9, the output of the first amplifier 9 is connected to the first input of the first divider 10, the output of the first divider 10 is connected to the input of the converter 11. The output of the third photodetector 13 is connected to the input of the second amplifier 14. The output of the second amplifier 14 is connected to the first input of the second divider 15, and the output of the second photodetector 12 is connected to the second input of the first divider 10 and the second input of the second divider 15. The output of the second divider 15 is connected to the first input of the receiving television tube 16, and you the stroke of the Converter 11 is connected to the second input of the receiving television tube 16.
Чем ближе к фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1 расположен поглощающий клин 4, то есть чем меньше размер сфокусированного пятна оптического излучения, тем выше крутизна зависимости мощности прошедшего через поглощающий клин 4 оптического излучения от координаты Х фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Кроме того, чем ближе к фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1 расположен ротационный клин 5, тем выше крутизна зависимости мощности прошедшего через ротационный клин 5 оптического излучения от координаты Y фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Таким образом, The closer to the focal plane of the focusing receiving optical system 1 the absorbing wedge 4 is located, that is, the smaller the size of the focused spot of optical radiation, the greater the steepness of the dependence of the power of the optical radiation transmitted through the absorbing wedge 4 on the X coordinate of the focal plane of the focusing receiving optical system 1. In addition the closer to the focal plane of the focusing receiving optical system 1 the rotational wedge 5 is located, the higher the steepness of the dependence of the power transmitted through the rotational wedge 5 of the optical radiation from the Y coordinates of the focal plane of the focusing optical receiver system 1. Thus,
оптимальным является положение поглощающего клина 4 перед фокальной плоскостью фокусирующей приемной оптической системы 1 вплотную к фокальной плоскости, а положение ротационного клина 5 является оптимальным при его установке за фокальной плоскостью фокусирующей оптической приемной системы 1 вплотную к фокальной плоскости.The optimal position is the absorbing wedge 4 in front of the focal plane of the focusing receiving optical system 1 close to the focal plane, and the position of the rotating wedge 5 is optimal when it is installed behind the focal plane of the focusing optical receiving system 1 close to the focal plane.
Устройство работает следующим образом. Оптическое излучение от удаленного объекта принимается фокусирующей приемной оптической системой 1 и проходит через поляризатор 2, в результате чего оно становится линейно поляризованным. Пусть мощность принятого оптического излучения равна J, тогда после прохождения через первый поляризатор 2 его мощность становится равной K1J, где K1 - коэффициент пропускания первого поляризатора 2. Мощность прошедшего через первый светоделитель 3 оптического излучения равна K1J, где К1 - коэффициент пропускания первого светоделителя 3, а мощность отраженного от первого светоделителя 3 оптического излучения равна K1(1-K2)J. Электрический сигнал U2фп на выходе второго фотоприемника 12 будет равен α2k1(1-К2)J, где α2- крутизна характеристики второго фотоприемника 12. Оптическое излучение, прошедшее через первый светоделитель 3, проходит через поглощающий клин 4, градиент пропускания которого направлен вдоль координаты Х фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Пусть коэффициент пропускания К3 поглощающего клина 4 можно записать в виде К3=К3 1X, где K3 1- постоянный коэффициент. Тогда мощность оптического излучения на выходе поглощающего клина 4 будет равна K1K2K3 1XJ. Мощность прошедшего через ротационный клин 5 оптического излучения будет равна K1K2K3 1XJ, где К4 - коэффициент пропускания ротационного клина 5. Ротационный клин 5 осуществляет поворот плоскости поляризации прошедшего через него оптического излучения на угол φ, причем градиент угла поворота φ направлен вдоль оси Y фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1. Пусть угол поворота φ плоскости поляризации оптического излучения можно записать в виде φ=K5Y, где K5 - постоянный коэффициент. Мощность оптического излучения, прошедшего через второй светоделитель 6, будет равна K1K2K3 1К4K6XJ, где K6 - коэффициент The device operates as follows. Optical radiation from a distant object is received by a focusing receiving optical system 1 and passes through a polarizer 2, as a result of which it becomes linearly polarized. Let the power of the received optical radiation be equal to J, then after passing through the first polarizer 2, its power becomes equal to K 1 J, where K 1 is the transmittance of the first polarizer 2. The power of the optical radiation transmitted through the first beam splitter 3 is K 1 J, where K 1 - the transmittance of the first beam splitter 3, and the power of the optical radiation reflected from the first beam splitter 3 is K 1 (1-K 2 ) J. The electric signal U 2 fp at the output of the second photodetector 12 will be equal to α 2 k 1 (1-К 2 ) J, where α 2 is the slope of the characteristics of the second photodetector 12. The optical radiation transmitted through the first beam splitter 3 passes through an absorbing wedge 4, the transmission gradient which is directed along the X coordinate of the focal plane of the focusing receiving optical system 1. Let the transmittance K 3 of the absorbing wedge 4 can be written as K 3 = K 3 1 X, where K 3 1 is a constant coefficient. Then the power of the optical radiation at the output of the absorbing wedge 4 will be equal to K 1 K 2 K 3 1 XJ. The power of the optical radiation transmitted through the rotary wedge 5 will be equal to K 1 K 2 K 3 1 XJ, where K 4 is the transmission coefficient of the rotary wedge 5. Rotary wedge 5 rotates the plane of polarization of the optical radiation transmitted through it by an angle φ, and the gradient of the rotation angle φ directed along the Y axis of the focal plane of the focusing receiving optical system 1. Let the rotation angle φ of the plane of polarization of optical radiation be written in the form φ = K 5 Y, where K 5 is a constant coefficient. The power of the optical radiation transmitted through the second beam splitter 6 will be equal to K 1 K 2 K 3 1 K 4 K 6 XJ, where K 6 is the coefficient
пропускания второго светоделителя 6, а мощность отраженного от второго светоделителя 6 оптического излучения будет равна К1К2К3 1K4(1-K6)XJ. Электрический сигнал Uзфп на выходе третьего фотоприемника 13 будет равен α3К1К2K3 1(1-K6)XJ, где α3- крутизна характеристики третьего фотоприемника 13. После прохождения через второй светоделитель 6 оптическое излучение проходит через второй поляризатор 7. Пусть ось максимального пропускания второго поляризатора 7 параллельна оси максимального пропускания первого поляризатора 2. Тогда в соответствии с законом Малюса [7] мощность прошедшего через второй поляризатор 7 оптического излучения будет равна K1K2K3 1K4K6XJcos2(K5Y), где К7- коэффициент пропускания второго поляризатора 7. Электрический сигнал U1фп на выходе первого фотоприемника 8 будет равен α1К1K2К31К4К6K7ХJcоs2(К5Y), где а.1 - крутизна характеристики первого фотоприемника 8.transmittance of the second beam splitter 6, and the power of the optical radiation reflected from the second beam splitter 6 will be equal to K 1 K 2 K 3 1 K 4 (1-K 6 ) XJ. The electrical signal U zfp at the output of the third photodetector 13 will be equal to α 3 K 1 K 2 K 3 1 (1-K 6 ) XJ, where α 3 is the steepness of the characteristics of the third photodetector 13. After passing through the second beam splitter 6, the optical radiation passes through the second polarizer 7. Let the axis of maximum transmission of the second polarizer 7 be parallel to the axis of maximum transmission of the first polarizer 2. Then, in accordance with the Malus law [7], the power of the optical radiation transmitted through the second polarizer 7 will be K 1 K 2 K 3 1 K 4 K 6 XJcos 2 ( K 5 Y), where K 7 - coefficient nt transmission of the second polarizer 7. The electric signal U 1pf at the output of the first photodetector 8 will be equal to α1K1K2K31K4K6K 7 XJcos 2 (K 5 Y), where a.1 is the slope of the characteristic of the first photodetector 8.
Электрический сигнал Uзфп с выхода третьего фотоприемника 13 поступает на вход второго усилителя 14, коэффициент усиления К9 которого имеет видThe electric signal U sfp from the output of the third photodetector 13 is fed to the input of the second amplifier 14, the gain K 9 of which has the form
Поэтому сигнал U2yc на выходе второго усилителя 14 будет иметь видTherefore, the signal U 2yc at the output of the second amplifier 14 will have the form
Сигнал U2yc с выхода второго усилителя 14 поступает на первый вход второго Uзфп с делителя 15, а на второй вход второго делителя 15 поступает сигнал с выхода второго фотоприемника 12. В соответствии с этим сигнал U2д на выходе второго делителя 15 будет равен отношению сигнала на первом его входе к сигналу на втором его входе, а именно:The signal U 2yc from the output of the second amplifier 14 is fed to the first input of the second U sfp from the divider 15, and the second input of the second divider 15 receives the signal from the output of the second photodetector 12. In accordance with this, the signal U 2e at the output of the second divider 15 will be equal to the signal ratio at its first input to a signal at its second input, namely:
Электрический сигнал U1фп с выхода первого фотоприемника 8 попадает на вход первого усилителя 9, коэффициент усиления которого К8 имеет вид The electrical signal U 1 fp from the output of the first photodetector 8 falls on the input of the first amplifier 9, the gain of which K 8 has the form
Поэтому сигнал U1ус на выходе первого усилителя 9 будет иметь вид Therefore, the signal U 1us at the output of the first amplifier 9 will have the form
Сигнал U1yc с выхода первого усилителя 9 поступает на первый вход первого делителя 10, а на второй вход первого делителя 10 поступает сигнал U2yс с выхода второго усилителя 14. В соответствии с этим сигнал и1д на выходе первого делителя 10 будет равен отношению сигнала на его входе к сигналу на втором его входе, а именно:The signal U 1yc from the output of the first amplifier 9 is fed to the first input of the first divider 10, and the second input of the first divider 10 receives the signal U 2yс from the output of the second amplifier 14. In accordance with this, the signal u1d at the output of the first divider 10 will be equal to the ratio of the signal to it input to the signal at its second input, namely:
Сигнал U1д с выхода первого делителя 10 поступает на вход преобразователя 11, который последовательно проводит следующие операции: извлечение квадратного корня, взятие арккосинуса и усиление с коэффициентом усиления, равным (K5)-1. Таким образом, сигнал на выходе преобразователя 11 будет равным Y.The signal U 1d from the output of the first divider 10 is fed to the input of the converter 11, which sequentially performs the following operations: extracting the square root, taking the arccosine and gain with a gain equal to (K 5 ) -1 . Thus, the signal at the output of the converter 11 will be equal to Y.
Принимая значения координаты Х сфокусированного пятна на фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1 на первый вход приемной телевизионной трубки 16 и значения координаты Y сфокусированного пятна на фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1 на второй вход приемной телевизионной трубки 16, приемная телевизионная трубка 16 показывает на своем экране угловое положение сфокусированного сигнала от лоцированного объекта с учетом характеристик фокусирующей приемной оптической системы 1.Taking the values of the coordinate X of the focused spot on the focal plane of the focusing receiving optical system 1 to the first input of the receiving television tube 16 and the value of the coordinate Y of the focused spot on the focal plane of the focusing receiving optical system 1 to the second input of the receiving television tube 16, the receiving television tube 16 shows on its screen the angular position of the focused signal from the localized object, taking into account the characteristics of the focusing receiving optical system 1.
Реализация заявляемого оптического пеленгатора не вызывает затруднений, так как все его блоки, узлы и элементы широко применяются в оптике и электронике. Так, поглощающий клин 4 может быть выполнен из однородного поглощающего материала, толщина которого линейно изменяется вдоль оси Х либо в виде плоско-параллельной пластины, концентрация The implementation of the inventive optical direction finder does not cause difficulties, since all its blocks, nodes and elements are widely used in optics and electronics. So, the absorbing wedge 4 can be made of a uniform absorbing material, the thickness of which varies linearly along the X axis or in the form of a plane-parallel plate, the concentration
поглощающих частиц в которой линейно изменяется вдоль оси X. Ротационный клин 5 может быть выполнен из однородного материала, обладающего оптической активностью [7] в форме клина, толщина которого линейно изменяется вдоль оси Y либо в виде плоско-параллелльной пластины, концентрация оптически активных частиц в которой линейно изменяется вдоль оси Y. Ротационный клин 5 может быть также выполнен из материала, обладающего электрооптическим эффектом (эффект Керра [8] или эффект Поккельса [9]) либо магнитооптическим эффектом (эффект Фарадея [10] или эффект Коттона-Мутона [11]). Следует отметить, что линейность зависимости К3от Х и φ от Y не является обязательным требованием, эти зависимости могут иметь более сложный вид, тогда выражения для коэффициентов усиления К9 первого усилителя 9 и К9 второго усилителя 14 будут иметь более сложный вид, чем указано выше.which absorbs particles linearly along the X axis. Rotary wedge 5 can be made of a homogeneous material with optical activity [7] in the form of a wedge whose thickness varies linearly along the Y axis or in the form of a plane-parallel plate, the concentration of optically active particles in which varies linearly along the Y axis. Rotary wedge 5 can also be made of a material with an electro-optical effect (Kerr effect [8] or Pockels effect [9]) or a magneto-optical effect (Faraday effect [10] or Cotton-Mouton effect [11]). It should be noted that the linear dependence of K 3 on X and φ on Y is not a mandatory requirement, these dependencies can have a more complex form, then the expressions for the gain K 9 of the first amplifier 9 and K 9 of the second amplifier 14 will have a more complex form than indicated above.
Таким образом, по сравнению с прототипом заявляемый оптический пеленгатор обладает более высоким быстродействием. Быстродействие прототипа ограничивается необходимостью механического вращения полудиска, а в описанном техническом решении отсутствуют движущиеся детали. Заявляемый оптический пеленгатор может определить угловые координаты даже моноимпульсного источника оптического излучения (или отраженного объекта при лоцировании его моноимпульсным оптическим сигналом), что принципиально недостижимо оптическим пеленгатором - прототипом. Кроме того, заявляемым оптический пеленгатором определяет две координаты положения сфокусированного пятна на фокальной плоскости фокусирующей оптической приемной системы 1, в то время как прототип определяет только одну координату положения сфокусированного пятна на фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1, то есть заявляемый оптический пеленгатор формирует информацию, достаточную для однозначного определения угловых координат исследуемого объекта. Таким образом, заявляемый оптический пеленгатор обладает повышенными потребительскими свойствами по сравнению с оптическим пеленгатором - прототипом.Thus, compared with the prototype of the inventive optical direction finder has a higher speed. The speed of the prototype is limited by the need for mechanical rotation of the half-disk, and in the described technical solution there are no moving parts. The inventive optical direction finder can determine the angular coordinates of even a single-pulse source of optical radiation (or a reflected object when locating it with a single-pulse optical signal), which is fundamentally unattainable by an optical direction finder - a prototype. In addition, the claimed optical direction finder determines two coordinates of the position of the focused spot on the focal plane of the focusing optical receiving system 1, while the prototype determines only one coordinate of the position of the focused spot on the focal plane of the focusing receiving optical system 1, that is, the claimed optical direction finder generates information, sufficient to uniquely determine the angular coordinates of the investigated object. Thus, the inventive optical direction finder has improved consumer properties compared to an optical direction finder - prototype.
Как показано ранее, в частном случае (п. 2 формулы полезной модели) приемная телевизионная трубка позволяет определить угловые координаты лоцируемого объекта за счет того, что положение сфокусированного пятна на экране приемной телевизионной трубки несет информацию в реальном масштабе времени о координатах Х и Y положения сфокусированного пятна от лоцируемого объекта на фокальной плоскости фокусирующей приемной оптической системы 1.As shown earlier, in the particular case (Section 2 of the utility model formula), the receiving television tube allows you to determine the angular coordinates of the target object due to the fact that the position of the focused spot on the screen of the receiving television tube carries real-time information about the X and Y coordinates of the focused position spots from the located object on the focal plane of the focusing receiving optical system 1.
В частном случае (п. 3 формулы полезной модели) поступающие на первый вход регистрирующего блока 16 сигналы с выхода второго делителя 15 и поступающие на второй вход регистрирующего блока 16 сигналы с выхода преобразователя 11, несущие информацию о координатах Х- и Y- сфокусированного пятна лоцируемого объекта превращаются в аналогово-цифровом преобразователе в цифровые сигналы, обрабатываемые компьютером, в результате чего на экране компьютера формируются сигналы, соответствующие угловым координатам лоцируемого объекта.In the particular case (Clause 3 of the utility model formula), the signals arriving at the first input of the recording block 16 from the output of the second divider 15 and the signals arriving at the second input of the recording block 16 from the output of the transducer 11, carrying information about the coordinates of the X- and Y- focused spot of the location of the object are converted in an analog-to-digital converter into digital signals processed by a computer, as a result of which signals corresponding to the angular coordinates of the located object are generated on the computer screen.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИSOURCES OF INFORMATION
1. Зигель Ф.Ю. Астрономы наблюдают. М.: Наука, 1985. С. 7-8 (рис.2).1. Siegel F.Yu. Astronomers are watching. M .: Nauka, 1985.S. 7-8 (Fig. 2).
2. Соловьев В.А., Яхонтов В.Е. Основы измерительной техники. Л.: зд-во Ленингр. Ун-та, 1980. С.78-82.2. Soloviev V.A., Yakhontov V.E. Fundamentals of measuring technology. L .: health Leningrad. Univ., 1980. P.78-82.
3. Соловьев В.А., Яхонтов В.Е. Основы измерительной техники. Л.: Изд-во Ленингр. Ун-та. 1980. С. 73-77.3. Soloviev V.A., Yakhontov V.E. Fundamentals of measuring technology. L .: Publishing house Leningra. University. 1980.S. 73-77.
4. Советский энциклопедический словарь/ Научно - редакционный совет; А.М.Прохоров (пред.). М.: Сов. энциклопедия, 1981. С. 1201.4. Soviet Encyclopedic Dictionary / Scientific - Editorial Council; A.M. Prokhorov (previous). M .: Sov. Encyclopedia, 1981.P. 1201.
5. Патент Великобритании №1426745, МПК G 01 S 3/78.5. UK patent No. 1426745, IPC G 01 S 3/78.
6. Фукс-Рабинович Л.И., Епифанцев М.В. Оптико - электронные приборы. Л.: Машиностроение, 1979. С.90 -92.6. Fuchs-Rabinovich L.I., Epifantsev M.V. Optical - electronic devices. L .: Engineering, 1979. P.90 -92.
7. Яворский В.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М.: Наука, 1971. С. 671-673.7. Yavorsky V.M., Detlaf A.A. Handbook of Physics. M .: Nauka, 1971.P. 671-673.
8. Физический энциклопедический словарь./Гл. ред. А.М.Прохоров. М.: Сов. энциклопедия, 1984. С. 280 - 281.8. Physical encyclopedic dictionary. / Ch. ed. A.M. Prokhorov. M .: Sov. Encyclopedia, 1984.P. 280 - 281.
9. Там же. С. 560.9. Ibid. S. 560.
10. Там же. С. 802-803.10. In the same place. S. 802-803.
11. Там же. С. 317.11. Ibid. S. 317.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129822/22U RU43963U1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | OPTICAL DIRECTOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004129822/22U RU43963U1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | OPTICAL DIRECTOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU43963U1 true RU43963U1 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35209570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004129822/22U RU43963U1 (en) | 2004-10-11 | 2004-10-11 | OPTICAL DIRECTOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU43963U1 (en) |
-
2004
- 2004-10-11 RU RU2004129822/22U patent/RU43963U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1034142C (en) | Device for measuring distance | |
| US20240248177A1 (en) | Techniques to use convolution to reduce measured error in coherent lidar systems | |
| CN109556593B (en) | Angular velocity measuring device, method and carrier thereof | |
| CN201589659U (en) | Optical structure of simultaneous polarization imaging detection system | |
| CN113484876A (en) | Laser three-dimensional staring imaging system | |
| Atalar et al. | Time-of-flight imaging based on resonant photoelastic modulation | |
| RU43963U1 (en) | OPTICAL DIRECTOR | |
| US3813169A (en) | Device for determining position and focus of an optical member | |
| RU2231080C1 (en) | Optical direction finder | |
| US4595287A (en) | Doppler effect laser velocity measuring system | |
| RU2357271C1 (en) | Optical range bearing finder | |
| US3164725A (en) | Optical range finder | |
| RU2359288C1 (en) | Optical device for measuring angular coordinates | |
| KR20230088809A (en) | Techniques for Correlating Peaks in Multi-Target Scenarios of Coherent LIDAR Systems | |
| RU2357270C1 (en) | Angular coordinate optical metre | |
| US3787118A (en) | Compensation means for polarized light electro-optical modulator | |
| US4381149A (en) | Range responsive apparatus | |
| US3242795A (en) | Star angle sensor | |
| US3833302A (en) | Method and apparatus for the automatic photoelectric trapping of local changes of optically effective object structures | |
| RU2569072C2 (en) | Angle of rotation sensor | |
| RU83328U1 (en) | PASSIVE OPTICAL DIRECTOR | |
| RU2537384C1 (en) | Polarisation-modulation method of radar measurement of roll angle of airborne vehicle, and device for its implementation | |
| RU2590311C1 (en) | Laser range finder | |
| US3383512A (en) | Space velocity meter utilizing the aberration of starlight | |
| JP3096795B2 (en) | Tracking ranging system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20051012 |