Лазерний далекомір

Лазерний далекомір, що містить коліматор з об'єктивом і напівпровідниковим лазером, блок живлення, приймальний об'єктив, оптична вісь якого паралельна оптичній осі коліматора, фотоприймач і електрично з'єднаний з ним блок обробки сигналів, який відрізняється тим, що в нього додатково введений набір коліматорів, діаметри об'єктивів яких, а також їх фокусні відстані не менше ніж в три рази менші діаметра і фокусної відстані приймального об'єктива, при цьому всі коліматори розташовані навколо приймального об'єктива таким чином, що їхні оптичні осі паралельні між собою, а входи всіх коліматорів електрично з'єднані з виходом єдиного блока живлення лазерів. (19) (21) a200806054 (22) 12.05.2008 (24) 10.12.2009 (46) 10.12.2009, Бюл.№ 23, 2009 р. (72) БРУХ ГЕОРГІЙ АНДРІЙОВИЧ, ГРИНЮК ІГОР ЄВГЕНОВИЧ, ПАСЬКО ІГОР МАТВІЙОВИЧ, ТИТАРЕНКО ІВАН ТИТОВИЧ (73) КАЗЕННЕ ПІДПРИЄМСТВО СПЕЦІАЛЬНОГО ПРИЛАДОБУДУВАННЯ "АРСЕНАЛ" (56) US 6918538 B2, G06K7/10, публ. 19.07.2005. JP 11223510 A, G01B11/00, G01B11/24, G01C3/06, публ. 17.08.1999. RU 2164005 C2, G01C3/08, публ. 27.02.2000. RU 2135954 C1, G01C3/00, G01S17/08, G02B23/08, публ. 27.08.1999. 3 До складу цього далекоміру входить коліматор, який містить об'єктив і напівпровідниковий лазер, блок живлення лазера, приймальний об'єктив, оптична вісь якого паралельна оптичній осі коліматора, поворотна призма з виконуючим механізмом, пристрій порівняння, фотоприймач і електрично з'єднаний з ним блок обробки сигналів. Блок обробки сигналів складається з підсилювача, інвертора і частотоміра. Після вмикання блока живлення напівпровідниковий лазер починає випромінювати світло. Випромінювання лазера колімується об'єктивом і направляється на об'єкт. Після відбиття від об'єкта випромінювання, з деякою затримкою, яка пропорційна відстані, попадає на приймальний об'єктив, який фокусує відбите світло на фотоприймач. Далі сигнал підсилюється, інвертується і надходить на вхід блока живлення, де вимикає лазер. Після вимикання лазера сигнал з фотоприймача зникає і лазер знову вмикається і починає світити. При появі сигналу на фотоприймачі лазер знову вимикається. Це повторюється багато разів. Таким чином на частотомір надходить послідовність імпульсів, частота яких залежить від відстані до об'єкта. Для проведення калібровки перед кожним виміром за допомогою виконуючого механізму перед об'єктивом коліматора вводиться призма і випромінювання з коліматора безпосередньо направляється на приймальний об'єктив. Аналогічним чином лазер буде поперемінно світити з частотою, яка буде пропорційна каліброваній відомій відстані. Шляхом обчислення знаходиться відстань до об'єкта. Габарити напівпровідникових лазерів невеликі, але їх потужність не дозволяє забезпечити вимірювання великих відстаней до об'єктів з дифузновідбиваючою поверхнею. В основу винаходу поставлено завдання створити малогабаритний далекомір, який буде забезпечувати вимірювання великих відстаней до об'єктів з дифузновідбиваючою поверхнею. Для вирішення поставленого завдання в лазерний далекомір, який містить коліматор з об'єктивом і напівпровідниковим лазером, блок живлення, приймальний об'єктив, оптична вісь якого паралельна оптичній осі коліматора, фотоприймач і електрично з'єднаний з ним блок обробки сигналів, додатково введено набір коліматорів. Діаметри об'єктивів коліматорів, а також їх фокусні відстані менші, ніж в три рази діаметра і фокусної відстані приймального об'єктива. Всі коліматори розташовані навколо приймального об'єктива таким чином, що їх оптичні оci паралельні між собою, а входи всіх коліматорів електрично з'єднані з виходом єдиного блока живлення. Таке виконання далекоміра дозволяє проводити вимірювання при великій відстані до об'єкта. Суть винаходу пояснюється малюнком (Фіг.1), 88987 4 на якому зображено об'єкт 1, далекомір 2, коліматори 3, об'єктив коліматора 4, напівпровідниковий лазер 5 (лазерний діод), приймальний об'єктив 6, блок живлення 7, фотоприймач 8 і електрично з'єднаний з ним блок обробки сигналів 9. Коліматор 3 складається з об'єктива 4 і напівпровідникового лазера 5. Діаметри об'єктивів 4, а також їх фокусні відстані менші ніж в три рази діаметра і фокусної відстані приймального об'єктива 6. Всі коліматори 3 розташовані навколо приймального об'єктиву 6 таким чином, що їх оптичні осі паралельні між собою і паралельні оптичній осі приймального об'єктива (кількість коліматорів може бути будь-яка). Входи всіх коліматорів електрично з'єднані з виходом їх єдиного блоку живлення 7. Після вмикання приладу блок живлення лазерів формує сигнали у вигляді імпульсів, або промодульованого з деякою частотою току. Після спрямування цих сигналів на напівпровідниковий лазер вони починають одночасно випромінювати світло. З кожного об'єктива 4 виходить паралельний пучок світла. Набори паралельних пучків світла попадають на об'єкт 1, і відбившись від нього, попадають на приймальний об'єктив 6 і на фотоприймач 8 з запізненням, пропорційним відстані між об'єктом 1 і далекоміром 2. Після фотоприймача 8 сигнал надходить на блок обробки сигналів 9, де вимірюється час затримки відбитого сигналу (коли формуються імпульси випромінювання), або фаза чи частота (коли формується модульований сигнал). Величина виміряного сигналу буде пропорційна відстані між об'єктом 1 і далекоміром 2. Відомо, що габарити напівпровідникового лазера невеликі і його випромінювальна поверхня (торець р-n переходу) має товщину біля 1мкм, а також велику щільність енергії, яку вона випромінює. Розходження променів після коліматорів залежить від відношення розміру випромінювальної поверхні до фокусної відстані, а для одержання мінімального розходження променів, сумірного з розходженням променів в системі телескоп-твердотільний лазер (газовий лазер), можна використати об'єктив з малою фокусною відстанню і відповідно з малим діаметром (3-5мм). Це дозволяє одержати велику щільність енергії в паралельному пучці світла. Набір коліматорів дозволяє створити в пучці світла сумірного з діаметром великого об'єктива більшу щільність енергії, тобто посилати до об'єкту 1 сигнал з більшою амплітудою. Це дозволяє забезпечити вимірювання великих відстаней до об'єктів з дифузно-відбиваючою поверхнею. Використання малогабаритних коліматорів з напівпровідниковим лазером, який має високий коефіцієнт корисної дії, дозволяє забезпечити велику щільність при розміщенні блоків в далекомірі і практично не збільшувати габарити джерела живлення і світлодалекоміра в цілому. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 88987 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601