УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАСТРОЙКИ И КОНТРОЛЯ ЛАЗЕРНОГО ДАЛЬНОМЕРА

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована для настройки и контроля параметров дальномеров на основе импульсных полупроводниковых лазеров, а именно параллельности оптических осей излучающего, визирного и приемного каналов, пространственного положения фотоприемника и лазера, а также для проверки функционирования лазерного дальномера в режиме измерения расстояния.
Известно устройство для контроля лазерного дальномера, патент РФ на изобретение №2246710, МПК G01M 11/02, G01B 11/26, опубликованный 20.02.2005 г. Устройство содержит приемный оптический модуль, устройство задержки оптического сигнала и модуль излучения; оси приемного оптического модуля и модуля излучения параллельны между собой. В приемном оптическом модуле установлена сетка, по которой производится наведение прицельной марки визирного канала дальномера. Это устройство обеспечивает проверку функционирования лазерного дальномера, а также контроль непараллельности визирной оси и осей излучающего и приемного каналов собранного дальномера, но не позволяет наблюдать и регулировать эти параметры в процессе настройки устройства.
Наиболее близким аналогом заявляемого технического решения является устройство для настройки и контроля лазерного дальномера, описанное в патенте РФ на полезную модель №159203, МПК G01B 11/26, G02B 27/62, опубликованном 10.02.2015 г. Устройство содержит два объектива, два осветителя, сетку со штрихами, два спектроделителя, два светофильтра и электронную систему наблюдения с матрицей фотоприемников с выходом для подключения к монитору. Оба объектива состоят из трех оптических компонентов. Первый и второй оптические компоненты первого объектива являются одновременно первым и вторым оптическими компонентами второго объектива. Первый осветитель выполнен в виде источника видимого излучения, подсвечивающего сетку со штрихами, расположенную по ходу излучения, а второй - в виде источника инфракрасного излучения, оптически связанного через отражающую грань первого спектроделителя, расположенного за сеткой со штрихами, с первым оптическим компонентом первого объектива, установленным за спектроделительной гранью первого спектроделителя. Второй спектроделитель установлен за первым оптическим компонентом первого объектива, электронная система наблюдения, содержащая матрицу фотоприемников, оптически связанную с первым объективом, установлена на оптической оси первого объектива за вторым оптическим компонентом первого объектива, установленным за первым спектроделителем. Третий оптический компонент первого объектива установлен на выходе приемного канала лазерного дальномера, а третий оптический компонент второго объектива установлен на выходе излучающего канала лазерного дальномера. Первый светофильтр установлен между вторым спектроделителем и электронной системой наблюдения, второй светофильтр расположен на выходе излучающего канала лазерного дальномера перед третьим оптическим компонентом лазерного дальномера.
Это устройство позволяет контролировать параллельность оптических осей излучающего, визирного и приемного каналов, расходимость излучения на выходе лазерного дальномера, пространственное положение фотоприемника и лазера. Однако это устройство не обеспечивает проверку функционирования лазерного дальномера в режиме измерения расстояния, т.е. для такой проверки требуется дополнительное оборудование. Кроме того, не обеспечивается проверка параллельности оптических осей излучающего, визирного и приемного каналов при концентричном расположении входной и выходной оптических систем, т.е. когда оптические оси излучающего, визирного и приемного каналов совпадают.
В предлагаемой полезной модели решается техническая проблема повышения технико-экономических характеристик оборудования для настройки и контроля лазерных дальномеров, в том числе сокращения номенклатуры оборудования, при этом достигается технический результат, заключающийся в создании устройства, обеспечивающего настройку и контроль основных оптических параметров, а также проверку функционирования лазерного дальномера в режиме измерения расстояния, в том числе при концентричном расположении входной и выходной оптических систем.
Это достигается тем, что в устройстве для настройки и контроля лазерного дальномера, содержащем два объектива, два спектроделителя, два осветителя, первый из которых выполнен в виде источника видимого излучения, подсвечивающего сетку со штрихами, расположенную по ходу излучения и оптически связанную через отражающую грань первого спектроделителя, расположенного перед сеткой со штрихами, с первым объективом, второй осветитель выполнен в виде источника инфракрасного излучения, оптически связанного с первым объективом, два светофильтра, а также электронную систему наблюдения, установленную на оптической оси первого объектива за первым спектроделителем, содержащую матрицу фотоприемников с выходом для подключения к монитору, оптически связанную с первым объективом, в отличие от известного, первый объектив расположен на входе приемного и выходе излучающего каналов лазерного дальномера, второй объектив расположен между электронной системой наблюдения и первым спектроделителем, первый светофильтр установлен между вторым осветителем и вторым спектроделителем, дополнительно введен окуляр, расположенный между первым объективом и вторым объективом, оптически связанный с первым объективом, введены светоделитель, установленный между вторым объективом и окуляром, и приемник лазерного излучения, оптически связанный через отражающую грань светоделителя и через второй светофильтр, расположенный между светоделителем и приемником лазерного излучения, с первым объективом, также введены схема задержки электрических импульсов, генератор электрических импульсов и переключатель, работающий в двух положениях, расположенные так, что вход схемы задержки электрических импульсов связан с выходом приемника лазерного излучения, выход ее подключен к первому входу переключателя, второй вход переключателя связан с выходом генератора электрических импульсов, а выход переключателя связан с электрическим входом второго осветителя.
На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства для настройки и контроля лазерного дальномера.
Устройство для настройки и контроля лазерного дальномера (фиг. 1) содержит первый объектив 1, первый осветитель 2, первый спектроделитель 3, сетку 4 со штрихами, второй осветитель 5, второй спектроделитель 6,.первый светофильтр 7, окуляр 8, светоделитель 9, второй светофильтр 10, приемник лазерного излучения 11, второй объектив 12, электронную систему наблюдения 13, схему задержки электрических импульсов 14, генератор электрических импульсов 15 и переключатель 16.
Первый объектив 1 расположен на входе приемного и выходе излучающего каналов лазерного дальномера и оптически связан с первым осветителем 2, выполненным в виде источника видимого излучения (светодиода, или лампы накаливания), через отражающую грань первого спектроделителя 3, установленного на оптической оси первого объектива, за которым установлена сетка 4 со штрихами. Второй осветитель 5 выполнен в виде источника инфракрасного излучения (излучающего диода или полупроводникового лазера), последовательно с ним установлен второй спектроделитель 6, отражающая грань которого оптически связывает второй осветитель 5 с первым объективом 1 через первый светофильтр 7, установленный между вторым осветителем 5 и вторым спектроделителем 6. Перед первым спектроделителем 3 установлен окуляр 8, перед которым, в свою очередь, установлен светоделитель 9, за отражающей гранью которого расположен второй светофильтр 10 и приемник лазерного излучения 11, оптически связанный через второй светофильтр 10 и отражающую грань светоделителя 9 с окуляром 8. Второй объектив 12 установлен после светоделителя 9, электронная система наблюдения 13, содержащая матрицу фотоприемников с выходом для подключения к монитору (на фиг. 1 не указан), установлена после второго объектива 12. Схема задержки электрических импульсов 14 установлена так, что ее вход связан с электрическим выходом приемника излучения 11, генератор электрических импульсов 15, расположен так, что его выход связан с первым входом переключателя 16, установленного перед вторым осветителем 5, второй вход переключателя 16 электрически связан через схему задержки электрических импульсов 14 с электрическим выходом приемника лазерного излучения 11, а выход переключателя 16 электрически связан со вторым осветителем 5, причем переключатель 16 имеет два рабочих положения -внутренний запуск и внешний запуск.
Устройство для настройки и контроля лазерного дальномера работает следующим образом. Поток видимого излучения от первого осветителя 2 подсвечивает сетку 4 со штрихами. Изображение сетки 4 со штрихами, сформированное первым объективом 1, наблюдается в визирный канал лазерного дальномера, причем визирный и приемный каналы лазерного дальномера совмещены, и это изображение совмещается с прицельной маркой лазерного дальномера. Включается генератор электрических импульсов 15, при нахождении электрического переключателя 16 в положении внутренний запуск электрические импульсы с генератора электрических импульсов 15 поступают на электрический вход второго осветителя 5. Инфракрасное излучение от второго осветителя 5, отразившись от отражающей грани второго спектроделителя 6 и пройдя через первый объектив 1, направляется в приемный канал лазерного дальномера. Спектральный диапазон второго осветителя 5 согласован по длине волны с излучением лазерного дальномера. Отраженный от чувствительной площадки фотоприемника лазерного дальномера, поток инфракрасного излучения снова проходит через первый объектив 1, далее через второй спектроделитель 6, сетку 4 со штрихами, первый спектроделитель 3, окуляр 8, светоделитель 9, второй объектив 12, и на матрице фотоприемников электронной системы наблюдения 13 создается изображение чувствительной площадки фотоприемника на фоне изображения сетки 4 со штрихами. Второй спектроделитель 6 пропускает видимое и часть инфракрасного излучения, отражает часть инфракрасного излучения, первый спектроделитель 3 пропускает инфракрасное излучение и отражает видимое излучение. Светоделитель 9 разделяет пучок проходящего инфракрасного излучения на две компоненты, например равные по интенсивности.
Полученное изображение преобразуется электронной системой наблюдения 13 в стандартный телевизионный сигнал и наблюдается на экране монитора. Затем в контролируемом лазерном дальномере включается лазер излучающего канала, лазерное излучение проходит через первый объектив 1, второй спектроделитель 6, сетку 4 со штрихами, первый спектроделитель 3, окуляр 8, светоделитель 9, второй объектив 12 и на матрице фотоприемников электронной системы наблюдения 13 создается изображение сечения пучка лазерного излучения на фоне сетки 4 со штрихами, которое может наблюдаться на мониторе одновременно, или поочередно с изображением чувствительной площадки фотоприемника лазерного дальномера.
Если чувствительная поверхность матрицы фотоприемников размещена в фокальной плоскости первого объектива 1, то линейный размер сечения пучка оптического излучения d в этой плоскости определяется по формуле:
где F - фокусное расстояние первого объектива 1;
α - расходимость излучения излучающего канала лазерного дальномера.
Таким образом, по линейному размеру пятна оптического излучения можно вычислить (или настроить под требуемый размер) расходимость излучения лазерного дальномера.
Путем смещения фотоприемника или лазера лазерного дальномера наблюдаемое изображение сечения пучка лазерного излучения дальномера совмещается с центром изображения площадки фотоприемника. В результате, при этой операции совмещаются оси излучающего, приемного и визирного каналов лазерного дальномера, а при проверке определяется рассогласование между указанными осями.
Для проверки контролируемого лазерного дальномера в режиме измерения расстояния, в лазерном дальномере нажимается кнопка ИЗМЕРЕНИЕ и на выходе лазерного дальномера формируется пучок лазерного излучения. В этом случае лазерное излучение частично отражается от отражающей грани светоделителя 9 и, пройдя через второй светофильтр 10, попадает на чувствительную площадку приемника лазерного излучения 11, на выходе которого формируются электрические импульсы. Эти импульсы задерживаются на определенное время в схеме задержки электрических импульсов 14, после чего поступают на второй вход переключателя 16. При нахождении электрического переключателя 16 в положении внешний запуск, эти импульсы поступают на электрический вход второго осветителя 5. Оптические импульсы с выхода второго осветителя 5, отразившись от отражающей грани второго спектроделителя 6 и, пройдя через первый объектив 1, поступают в приемный канал лазерного дальномера. В результате на индикаторе контролируемого лазерного дальномера отображается результат измерения расстояния, зависящий от времени задержки импульсов в схеме задержки электрических импульсов 14 и в электрических цепях приемника оптического излучения 11 и второго осветителя 5. При установке первого светофильтра 7 и второго светофильтра 10 с разными значениями коэффициента пропускания лазерного излучения, можно определить условия, при которых заведомо исправный дальномер, например проверенный на трассе, будет функционировать на рассматриваемом устройстве при данном наборе светофильтров, и не будет функционировать при незначительном снижении коэффициента пропускания любого из светофильтров. После этой операции с помощью предлагаемого устройства можно определить работоспособность другого образца лазерного дальномера без проверки его на трассе.
Все элементы рассматриваемого устройства являются известными. В качестве генератора электрических импульсов 15 и схемы задержки электрических импульсов 14 можно использовать генератор импульсов типа Г5-54.
Таким образом, в результате предложенного решения обеспечено получение технического результата: создано устройство с повышенной технологичностью с возможностью контроля всех основных оптических параметров, как собранного изделия, так и изделия в процессе настройки, а также проверки функционирования лазерного дальномера в режиме измерения расстояния, в том числе при концентричном расположении входной и выходной оптических систем, при сокращенном времени настройки и проверки лазерного дальномера, поскольку все операции выполняются на одной установке.