ИНФРАКРАСНОЕ ЛАЗЕРНОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к телевизионным устройствам с оптико-механическим сканированием и может быть использована в авиационной лазерной аппаратуре воздушной съемки местности.
Известно инфракрасное лазерное сканирующее устройство, в котором с целью увеличения разрешающей способности, путем увеличения частоты сканирования, введено второе фотоприемное устройство, а фокусное расстояние внеосевых параболических зеркал меньше их расстояния от оси приемного сканера. Уменьшение в 2-4 раза фокусного расстояния параболических зеркал позволяет увеличить в 2 - 4 раза частоту сканирования и тем самым увеличить разрешающую способность устройства (патент Российской Федерации 2027202).
В прототипе предполагалось, что в фокальных плоскостях параболических зеркал расположены фоточувствительные области лавинных фотодиодов, а фокусное расстояние внеосевых параболических зеркал равно 1,5 - 4,0 ширинам граней приемной четырехгранной призмы.
Использование в прототипе лавинных фотодиодов ФД - 115Л (Б), с фокусирующим конусом (фоконом) приводит к увеличению фокусного расстояния параболических зеркал. Апертурный угол входа оптического излучения в фокон около 30°, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик устройства.
Целью полезной модели является уменьшение массогабаритных характеристик устройства. В полезной модели достигается значительное уменьшение массогабаритных характеристик за счет того, что оптическая ось внеосевых параболических зеркал расположена ближе к входному оптическому люку устройства, чем ось приемопередающего сканера.
Инфракрасное лазерное санирующее устройство содержит последовательно расположенные инфракрасный лазер 1, коллиматор 2, первое зеркало 3, второе зеркало 4, передающий сканер 5 в виде четырехгранной призмы с отражающими гранями, двигатель 6, приемный сканер 7 в виде четырехгранной призмы с отражающими гранями, первое внеосевое параболическое зеркало 8, второе внеосевое параболическое зеркало 9, первый лавинный фотодиод 10, второй лавинный фотодиод 11, аналоговый сумматор 12, блок обработки сигналов 13, а также передающий защитный люк 14 и приемный защитный люк 15, защищающие устройство от внешних воздействий. Первый и второй лавинные фотодиоды установлены соответственно в фокусах первого и второго внеосевых параболических зеркал. Лавинные фотодиоды являются компонентами первого и второго фотоприемных устройств, выходы которых соединены с входами аналогового сумматора 12, выход которого соединен с блоком 13 обработки сигналов. На Фиг. 1 показаны только основные компоненты приемной части инфракрасного лазерного сканирующего устройства, показывающие, как достигается поставленная цель - уменьшение массогабаритных характеристик устройства.
Поставленная цель достигается за счет того, что оптическая ось внеосевых параболических зеркал 8, 9 расположена ближе к входному оптическому люку устройства 15, чем ось приемопередающего сканера, при этом расстояние между параболическими зеркалами 8-9 чуть больше их фокусного расстояния.
Данное техническое решение позволяет использовать параболические зеркала с фокусным расстоянием 3,5-4,0 ширины граней приемной четырехгранной призмы и расположить первый лавинный фотодиод 10 рядом с вторым параболическим зеркалом 9, а второй лавинный фотодиод 11 рядом с первым параболическим зеркалом 8. На фиг. 1 приведена оптическая блок-схема приемной части устройства, когда фокусное расстояние внеосевых параболических зеркал равно 150 мм.
1
2
скан
В таблице 1 приведены эффективные площади первого S и второго S внеосевых параболических зеркал 8, 9 при различных углах сканирования Ф.
В таблице приведена S - суммарная эффективная площадь приемного сканера длиной L=90 мм и шириной граней приемной четырехгранной призмы а=40 мм.
В качестве фотоприемного устройства может быть использовано ФПУ, описанное в статье Н.Н. Евтихиев, А.Е. Соколов. Фотоприемное устройство на двух лавинных фотодиодах, ж. Радиопромышленность. Вып. 2 Москва - 1996. В ФПУ обеспечивается сбалансированность чувствительности двух каналов на основе ЛФД ФД - 115Л (Б), путем сравнения сигналов в середине строки, когда равны оптические сигналы, поступающие с внеосевых парабол.
ш
c
Реперная мощность сигнала, при которой должно обеспечиваться отношение сигнал/шум не менее 10, равна 0,5 нВт. Во многом величина принимаемого оптического сигнала определяется характеристиками приемного сканера. Когда в устройстве шумы сигнала равны шумам предусилителей - в устройстве обеспечивается оптимальный коэффициент умножения ЛФД. В статье, опубликованной в 1996 г. сказано, что при мощности сигнала 0,5 нВт в ФПУ на выходе V=60 мВ, V=620 мВ.
Как видно на Фиг. 1 - реализация отличительной части формулы полезной модели позволяет достичь поставленной цели - уменьшить массогабаритные характеристики устройства. Поставленная цель достигается при использовании лавинных фотодиодов с фоконом, апертурный угол входа оптического излучения в который около 30°. В первую очередь поставленная цель достигается благодаря тому, что оптическая ось внеосевых параболических зеркал расположена ближе к входному оптическому люку, чем ось приемопередающего сканера. При фокусном расстоянии внеосевых параболических зеркал 150 мм обеспечивается эффективная суммарная площадь параболических зеркал около 50 кв. см. На Фиг. 1 расстояние между параболическими зеркалами (их вершинами) чуть больше их фокусного расстояния - 180 мм. Суммарная ширина приемного сканера (габарит по горизонтали, перпендикулярный оси сканера) около 190 мм - существенно меньше, чем в случае когда приемный сканер сконструирован по оптической схеме прототипа. В прототипе сходящееся принимаемое излучение проходит над приемным сканером - в результате внеосевые параболические зеркала необходимо располагать на расстоянии 1,5-1,7 их фокусного расстояния друг от друга, то есть при фокусном расстоянии зеркал 150 мм примерно на расстоянии 240 мм. В прототипе суммарная ширина приемного сканера около 250 мм. Кроме того больше габариты прототипа и в перпендикулярном направлении (по вертикали), так как принимаемое оптическое излучение должно сфокусироваться над приемным сканером. В приведенной оценке габаритов устройства - суммарная ширина приемного сканера уменьшается с 250 мм до 190 мм. По вертикали габариты устройства уменьшаются менее значительно.