Прожектор лазерного растрового підсвічування об’єктів спостереження

Реферат: Лазерний прожектор для підсвічування об'єктів спостереження приладами нічного бачення, що містить джерело світла з лазерів ІЧ-випромінювання та базовий вузол для їх установки, який виконаний у вигляді блока з пружного матеріалу, оснащеного механізмом управління його геометричними розмірами, а джерело світла виконане у вигляді набору напівпровідникових лазерів ІЧ-випромінювання, розміщених в об'ємі пружного блока в трубчатих контейнерах, розташованих декількома горизонтальними рядами. UA 80376 U (12) UA 80376 U UA 80376 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області світлотехніки, зокрема до приладів підсвічування. Для спостереження за об'єктами в умовах недостатньої освітленості видимим діапазоном світла або при її повній відсутності використовують прилади нічного бачення. Ці прилади реагують на інфрачервоне (теплове) випромінювання (ІЧ-випромінювання), тому їх іноді називають тепловізорами. Існує два типи приладів нічного бачення - активні, які потребують додаткового підсвічування джерелами ІЧ-випромінювання і пасивні, яким достатньо фонової підсвітки об'єктів спостереження, що існує завдяки космічному ІЧ-випромінюванню або випромінюванню більш нагрітих предметів у порівнянні з навколишніми. Для прихованого спостереження більш придатні пасивні прилади нічного бачення, тому що вони не видають свого місця знаходження потужним ІЧ-випромінюванням прожектора, яким укомплектований активний прилад нічного бачення, і це випромінювання може спостерігатись іншими приладами нічного бачення з дуже великих відстаней. В основі конструкції цих потужних прожекторів ІЧ-випромінювання є випромінювачі з великою площею та температурою випромінюючого елементу, що створює потужний світловий потік з широким кутом розбіжного світлового пучка у десятки градусів (від 60° до 120°). Спостерігати віддалені об'єкти, розташовані на відстані декількох кілометрів і далі, можна у пасивні прилади нічного бачення, але зображення на екрані приладу має невелику яскравість і слабку контрастність, що пояснюється дуже малим світовим потоком фонового ІЧвипромінювання, яке потрапляє на чутливий елемент приладу нічного бачення. Тому в основу конструктивних рішень корисної моделі, поставлено задачу збільшення яскравості та контрастності зображення на екрані пасивного приладу нічного бачення підсвічуванням об'єктів, які знаходяться на великих відстанях малоінтенсивним вузьким променем ІЧ-напівпровідникового лазера, що сканує об'єкт спостереження. Тобто, необхідно створити пристрій, який, керуючи променем лазера або лазерів на відстані у декілька кілометрів і більше, відтворював би растр з розмірами від десятків до сотень метрів із можливістю регулювання розмірів растру і світлового потоку, що формує цей растр. Сьогодні існують прилади, в яких випромінювачем є лазер, а для створення растру використовуються призми, що обертаються, або дзеркала, які коливаються. Недоліками цих систем створення растру є присутність рухомих вузлів, складність механічних пристроїв, їх тендітність. Ці конструкції досить непогано працюють у стаціонарному варіанті, наприклад, у проекційному телевізорі, але не надійні при їх використанні в умовах сильної вібрації, ударних навантажень, тобто, коли вони розташовані на рухомих транспортних об'єктах. Поставлена задача досягається тим, що замість потужного прожектора з широким кутом розбіжності ІЧ-світлового пучка, у лазерному прожекторі містяться джерела світла з малопотужних напівпровідникових ІЧ-лазерів з кутом розбіжності світового пучка не більше 0,5º. Для установки лазерів базовий вузол виконаний у вигляді блока (1) з пружного матеріалу (наприклад, з пористої гуми). В об'ємі пружного блока, в трубчатих контейнерах (2), розташованих декількома горизонтальними рядами, знаходяться напівпровідникові ІЧ-лазери (див. креслення). Модульна конструкція розміщення лазерів у трубчатих контейнерах дозволяє замінити лазер, що вийшов з ладу на робочий, вийнявши його з контейнера та замінивши його іншим. Блок (3) з пружного матеріалу оснащений механізмами управління його геометричними розмірами. Регулюючи за допомогою механізмів управління ширину передньої або задньої частини блока з пружного матеріалу, в якому розташовані трубчаті контейнери з лазерами, змінюється положення оптичних вісей кожного з лазерів, що призводить до розширення або звуження растру по горизонталі. Якщо використовувати лазери з кутом розбіжності світового пучка в 0,5°, то на відстані трьох кілометрів буде освітлена площа діаметром ≈ 26 м. Для того, щоб створити растр шириною 200 м на відстані трьох кілометрів від прожектора лазерного растрового підсвічування, необхідно у блоці з пружного матеріалу розмістити 10 лазерів у горизонтальному ряду за умови, що світлові пучки будуть розташовані розбіжним віялом з ≈ 25-відсотковим перекриттям світлових пучків від окремих лазерів. Якщо 10 трубчатих контейнерів з лазерами розмістити горизонтально, у пружному блоці розмірами 100×100 мм, то для створення розбіжного віяла світлових пучків лазерів, що забезпечать ширину растру по горизонталі у 200 м на відстані трьох кілометрів, необхідно механізмом управління геометричними розмірами пружного блока стиснути задню частину блока на 8,7 мм. Відповідно для створення растру шириною у 100 м на відстані трьох кілометрів задню частину блока необхідно стиснути на 4,3 мм. Якщо пружний блок з лазерами не деформований, то буде освітлюватися на тій самій відстані площа діаметром ≈ 26 м усіма лазерами. Це пояснює наскільки простий та надійний механізм управління растром по горизонталі. 1 UA 80376 U 5 10 Регулювання розмірів растру по вертикалі відбувається за рахунок відключення або підключення додаткових рядів лазерів. Для зменшення загального світлового потоку і з метою максимального унеможливлення виявлення місця положення прожектор лазерного растрового підсвічування, лазери комутовані таким чином, що вмикаються по черзі короткими електричними імпульсами послідовно у ряду, після чого починають вмикатися лазери наступного ряду, завдяки цьому відбувається сканування тонким лазерним променем об'єктів спостереження, які розташовані в межах заданого растру. Для зменшення світлового потоку кожного з лазерів, їх довжини хвиль випромінювання узгоджуються з вікнами прозорості атмосфери в інфрачервоній області спектру з метою мінімізації їх поглинання атмосферою та частинками диму, туману, які можуть в ній знаходитися. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Лазерний прожектор для підсвічування об'єктів спостереження приладами нічного бачення, що містить джерело світла з лазерів ІЧ-випромінювання та базовий вузол для їх установки, який відрізняється тим, що базовий вузол виконаний у вигляді блока з пружного матеріалу, оснащеного механізмом управління його геометричними розмірами, а джерело світла виконане у вигляді набору напівпровідникових лазерів ІЧ-випромінювання, розміщених в об'ємі пружного блока в трубчатих контейнерах, розташованих декількома горизонтальними рядами. 2. Лазерний прожектор за п. 1, який відрізняється тим, що, регулюючи за допомогою механізму управління ширину передньої або задньої частини блока з пружного матеріалу, в якому розташовані трубчаті контейнери з лазерами, змінюється положення оптичних осей кожного з лазерів, що призводить до розширення або звуження растру по горизонталі. 3. Лазерний прожектор за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що регулювання розмірів растру по вертикалі відбувається за рахунок відключення або підключення додаткових рядів лазерів. 4. Лазерний прожектор за одним з пп. 1-3, який відрізняється тим, що для зменшення загального світлового потоку лазери комутовані таким чином, що вмикаються короткими електричними імпульсами по черзі та послідовно у ряду, після чого починають вмикатись лазери наступного ряду, внаслідок цього відбувається растрове сканування тонким лазерним променем об'єкту спостереження, який необхідно підсвітити. 2 UA 80376 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3