Способ опознавания объекта в когерентном свете

Изобретение может быть использовано для привязки и ориентации на местности при наведении теплового источника излучения на местности. Способ включает формирование первого и второго световых пучков с длинами волн λ1 и λ2 с помощью первого и второго коллиматоров, оптические оси которых образует угол 90°. Устанавливают зеркало, снабженное отверстием со световым диаметром по его центру и отражающим слоем, обращенным в противоположную сторону от первого коллиматора, за первым коллиматором под углом к его оптической оси с возможностью прохода сквозь отверстие зеркала светового пучка с длиной волны λ1. Оптическую ось второго коллиматора направляют через геометрический центр зеркала с отверстием. Световой диаметр второго коллиматора выбирают равным диаметра отверстия зеркала. Начиная от точки пересечения оптических осей первого и второго коллиматоров их оптические оси совмещают и осуществляют однонаправленное опознавание объекта в когерентных световых пучках с длинами волн λ1 и λ2. Технический результат - возможность однонаправленного опознавания объекта в когерентных световых пучках с двумя разными длинами волн. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области оптического лазерного приборостроения и может быть использовано в различных областях промышленности, в частности, в геодезии для привязки и ориентации на местности, при наведении теплового (инфракрасного) источника излучения на местности.

Известен способ опознавания объекта в когерентном свете (см. www.500mwlaser.ru) формирующего коллимированный световой пучок с длиной волны λ1 коллимированного пучка с длиной волны λ1 при помощи осветительной части, включающей лазер и коллиматор.

Известен также способ опознавания объекта (см. Патент №140575 от 09.04.2014 г. Бюл. №13, 2014 г., авт. Черных В.Т., Черных Г.С.) путем формирования когерентного пучка параллельных световых лучей с длиной волны λ1 посредством коллиматора, состоящего из первого и второго объективов.

Наиболее близким решением является способ опознавания объекта (см. Патент №123136 от 20.12.2012 г. Бюл. №35, 2012 г., авт. Черных В.Т., Черных Г.С., Борисов А.Н., Тукшаитов Р.Х. - прототип) путем формирования коллимированного светового пучка с длиной волны λ1 при помощи осветительной части, содержащей лазер и коллиматор, включающий первый и второй объективы, двух плоскопараллельных пластин, установленных в рабочей зоне, под равными, но противоположно направленными углами к оптической оси.

Недостатком известных способов, по мнению авторов, является узкий спектр технологических возможностей при опознавании объекта в когерентном свете, поскольку при их реализации используют только один спектральный диапазон длин волн видимой области спектра.

Однако на практике имеется целый ряд задач по опознаванию объектов в когерентном свете, для решения которых целесообразно использовать и другие спектральные области, например инфракрасный диапазон длин волн.

Задачей изобретения является разработка способа опознавания объекта в когерентном свете, в котором устранен указанный недостаток аналогов и прототипа.

Техническим результатом изобретения является расширение технологической возможности способа при опознавании объекта в когерентном свете за счет возможности обеспечения однонаправленного опознавания объекта в когерентных световых пучках с длинами волн λ1 и λ2.

Технический результат достигается тем, что в способе опознавания объекта в когерентном свете путем формирования первого светового пучка с длиной волны λ1 с помощью первого коллиматора, включающего первый и второй объективы, согласно настоящему изобретению используют зеркало, снабженное отверстием со световым диаметром ∅0 по его центру и отражающим слоем, обращенным в противоположную сторону от объектива первого коллиматора, причем зеркало устанавливают за вторым объективом под углом к оптической оси первого коллиматора с возможностью прохода сквозь отверстие зеркала светового пучка с длиной волны λ1, формируют второй световой пучок с длиной волны λ2 с помощью второго коллиматора, также включающего первый и второй объективы, оптическую ось которого направляют через геометрический центр зеркала с отверстием, при этом оптическая ось второго коллиматора образует угол 90° с оптической осью первого коллиматора, световой диаметр ∅п второго коллиматора выбирают равным 1,5∅0 диаметра отверстия зеркала, затем, начиная от точки пересечения оптических осей первого и второго коллиматоров, оптическую ось второго коллиматора совмещают с оптической осью первого коллиматора и осуществляют однонаправленное опознавание объекта в когерентных световых пучках с длинами волн λ1 и λ2, причем опознаваемый объект освещают световыми пучками с длинами волн λ1 и λ2 в момент времени t1 и t2 соответственно, разделенными друг от друга интервалом Δt. Опознаваемый объект освещают световыми пучками с длинами волн λ1 и λ2, причем световой пучок с длиной волны λ1 используют в качестве репера на поверхности опознаваемого объекта, а световым пучком с длиной волны λ2 воздействуют в импульсном режиме на указанную репером локальную зону опознаваемого объекта.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), на котором представлена принципиальная схема оптической системы устройства для опознавания объекта в когерентном свете, реализующего предлагаемый способ. На фиг. 2 показано сечение Α-A на фиг. 1.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - первый лазер;

2 - первый объектив (отрицательная линза) первого коллиматора;

3 - второй объектив первого коллиматора;

4 - зеркало с отверстием;

5 - отражающий слой зеркала;

6 - отверстие зеркала;

7 - зона опознавания;

8 - второй лазер;

9 - первый объектив (отрицательная линза) второго коллиматора;

10 - второй объектив второго коллиматора.

Устройство для опознавания объекта в когерентном свете, реализующее предлагаемый способ, содержит оптически связанные первый лазер 1, первый объектив 2 и второй объектив 3 первого коллиматора, формирующие световой пучок с длиной волны λ1 и установленные вдоль оптической оси первого коллиматора. Устройство также содержит зеркало 4 с отражающим покрытием 5, оптически связанные второй лазер 8, первый объектив 9 и второй объектив 10 второго коллиматора, формирующие световой пучок с длиной волны λ2.

Оптическая ось второго коллиматора составляет угол 90° с оптической осью первого коллиматора и проходит через центр зеркала 4.

Зеркало 4 с отражающим покрытием 5 расположено за вторым объективом первого коллиматора под углом к оптической оси.

Отражающее покрытие 5 зеркала 4 обращено в противоположную сторону относительно второго объектива первого коллиматора.

В зеркале 4 выполнено отверстие 6 диаметром ∅0, сквозь которое проходит световой пучок с длиной волны λ1 первого коллиматора. Диаметр ∅0 определяет внутренний диаметр светового пучка второго коллиматора после отражения его от покрытия 5 зеркала 4.

Диаметр ∅п светового пучка на выходе второго коллиматора определяется диаметром отверстия ∅0 зеркала и составляет величину, равную 1,5∅0.

Зеркало 4 и второй коллиматор установлены с возможностью совмещения оптических осей первого и второго коллиматоров, начиная от точки их пересечения, обеспечивая возможность однонаправленного распространения когерентных световых пучков W1 и W2 с длинами волн, соответственно λ1 и λ2, для опознавания объекта в зоне 7.

Сущность предлагаемого способа опознавания объекта в когерентном свете состоит в следующем.

Когерентное излучение от первого лазера 1, излучающего световой поток на длине волны λ1, равной 632 нм (зеленый свет), поступает в первый коллиматор, состоящий из объективов 2 и 3. На выходе первого коллиматора формируется пучок параллельных световых лучей W1 диаметром ∅1. Затем световой пучок W1 пропускают через отверстие 6, выполненное в зеркале 4, и далее световой пучок W1 с длиной волны λ1 достигает зоны 7 опознавания объекта. Зеркало 4 с отверстием 6 устанавливают под углом 45° к оптической оси первого коллиматора.

При диаметре ∅1 светового пучка W1 диаметр ∅0 отверстия 6 зеркала 4, устанавливаемого под углом α, равным 45°, будет определяться формулой ∅0=∅1/cosα, где α - угол наклона зеркала 4 к оптической оси. При нахождении опознаваемого объекта в зоне 7 на его поверхности наблюдают сечение («пятно») пучка W1 диаметром ∅1 зеленого света, соответствующего длине волны λ1.

Далее когерентное излучение второго лазера 8, излучающего на длине волны λ2, направляют во второй коллиматор, состоящий из первого 9 и второго 10 объективов, формирующий световой пучок W2 диаметром ∅п. Затем световой пучок W2 с длиной волны λ2 направляют на отражающее покрытие 5 зеркала 4. После отражения светового пучка W2 от зеркала 4 пучок приобретает форму светящегося кольца. Наружный диаметр светящегося кольца определяется световым диаметром ∅п второго объектива второго коллиматора, а внутренний диаметр - диаметром ∅0 отверстия 6 зеркала 4.

Направление распространения отраженного светового пучка W2 совпадает с направлением распространения пучка W1, так как оптические оси первого и второго коллиматоров совпадают друг с другом, начиная от точки их пересечения. При достижении световым пучком W2 зоны 7 опознавания, на объекте наблюдают сечение пучка в форме светящегося кольца, свет которого соответствует длине волны λ2. Если длину волны λ2 выбрать равной 670 нм, то светящееся кольцо будет красного света.

Поскольку световые пучки W1 с длиной волны λ1 и W2 с длиной волны λ2 имеют однонаправленное распространение, то на опознаваемом объекте в зоне 7 наблюдают сечение светового пучка, показанное на фиг. 2. На фиг.2 внутреннее пятно (горизонтальная штриховка) соответствует зеленой области излучения λ1, наружное сечение - красной области излучения λ2 (вертикальная штриховка). Следовательно, за счет этого достигают возможность однонаправленного опознавания объекта в когерентных световых пучках с длинами волн λ1 и λ2.

С помощью предлагаемого способа имеется возможность проводить опознавание объекта последовательно во времени как на длине волны λ1, так и на длине волны λ2 в зависимости от поставленной задачи.

В предлагаемом способе в качестве первого лазера 1 используют лазер, излучающий в инфракрасной области спектра. В предлагаемом способе используют объективы 2 и 3 первого коллиматора, изготовленные из оптического материала, прозрачного в инфракрасной области длин волн.

Световой пучок W2 с длиной волны λ2 видимой области выполняет роль реперного пучка, по которому осуществляют «привязку» к зоне опознавания, а посредством светового пучка инфракрасного излучения W1 с длиной волны λ1 выполняют опознавание собственно объекта в зоне 7.

Таким образом, создан способ, позволяющий расширить технологические возможности при опознавании объекта в когерентном свете для решения различных практических задач.

Посредством предлагаемого способа появляется возможность проводить опознавание объекта в разных областях видимого диапазона длин волн, а также в сочетании инфракрасной и видимой областей спектра, что существенно расширяет практические возможности способа опознавания объекта.

1. Способ опознавания объекта в когерентном свете путем формирования первого светового пучка с длиной волны λ1 с помощью первого коллиматора, включающего первый и второй объективы, отличающийся тем, что используют зеркало, снабженное отверстием со световым диаметром по его центру и отражающим слоем, обращенным в противоположную сторону от объектива первого коллиматора, причем зеркало устанавливают за вторым объективом под углом к оптической оси первого коллиматора с возможностью прохода сквозь отверстие зеркала светового пучка с длиной волны λ1, формируют второй световой пучок с длиной волны λ2 с помощью второго коллиматора, также включающего первый и второй объективы, оптическую ось которого направляют через геометрический центр зеркала с отверстием, при этом оптическая ось второго коллиматора образует угол 90° с оптической осью первого коллиматора, световой диаметр второго коллиматора выбирают равным диаметра отверстия зеркала, затем, начиная от точки пересечения оптических осей первого и второго коллиматоров, оптическую ось второго коллиматора совмещают с оптической осью первого коллиматора и осуществляют однонаправленное опознавание объекта в когерентных световых пучках с длинами волн λ1 и λ2.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опознаваемый объект освещают световыми пучками с длинами волн λ1 и λ2 в момент времени t1 и t2 соответственно, разделенными друг от друга интервалом Δt.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что опознаваемый объект освещают световыми пучками с длинами волн λ1 и λ2, причем световой пучок с длиной волны λ1 используют в качестве репера на поверхности опознаваемого объекта, а световым пучком с длиной волны λ2 воздействуют в импульсном режиме на указанную репером локальную зону опознаваемого объекта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области светотехники. Техническим результатом является повышение яркости освещения с полным спектром видимого излучения.

Способ измерения перемещений изображения марки в цифровых автоколлиматорах включает в себя формирование изображения марки в виде линейчатого растра в плоскости многоэлементного приёмника излучения.

Двухканальный индикатор на лобовом стекле содержит индикатор с ЭЛТ, двухканальную коллиматорную головку, с установленной в ней механической визирной сеткой, расположенной на общей оптической оси с экраном ЭЛТ индикатора, полупрозрачный отражатель.

Нашлемная широкоугольная коллиматорная дисплейная оптическая система содержит проектор, включающий в себя жидкокристаллический дисплей, линзовую проекционную систему, состоящую из трех компонентов, двухзеркальный компонент и светоделительное коллимирующее вогнутое зеркало, соединяющее изображения от внешнего пространства и от жидкокристаллического дисплея.

Способ создания двухканальных информационных коллиматорных систем включает в себя размещение на оптической оси объектива и двух индикаторов, один из которых является индикатором просветного типа.

Использование: в области оптического приборостроения, в частности в оптических системах авиационных тренажеров, и также для улучшения их технических характеристик.

Комплекс предназначен для контроля и измерения параметров тепловизионных приборов. Комплекс содержит объектив, сменную миру, расположенную в фокальной плоскости объектива, фоновый излучатель, расположенный за мирой и снабженный исполнительным элементом, устройство управления, выход которого подключен к исполнительному элементу фонового излучателя, процессор температурный, выход которого подключен к входу устройства управления, устройство измерения температуры миры, выход которого подключен к первому входу процессора температурного.

Изобретение относится к коллиматорам, которые могут быть использованы для освещения жидкокристаллических экранов. Коллиматор выполнен в виде клиновидного оптического волновода, который имеет первый конец, второй конец, противолежащий первому концу.

Автоколлиматор может использоваться для измерения углов поворота относительно двух осей, ортогональных оптической оси объектива автоколлиматора, с использованием одной ПЗС-линейки.

Изобретение относится к способу (варианты) и системе (варианты) для лазерной сварки и может быть использовано для соединения различных деталей друг с другом. Система содержит источник (1) лазерного луча, коллиматор (2) лазерного луча и фокусирующее устройство (3).

Заявленное изобретение относится к разработкам в области измерительных оптических систем и может применяться в системах контроля качества и других областях оптической промышленности.

Изобретение относится к области проведения измерений деформаций. В графо-проекционном способе проведения измерений объектов на поверхность исследуемого объекта проектором проецируют растр с заданными в установленном на компьютере программном обеспечении параметрами.

В способе определения расстояния до объекта используется видеоизмерительное устройство, включающее первый излучатель света и второй излучатель света, при этом первый излучатель света может испускать свет через отверстие по меньшей мере с одним тенеобразующим элементом.

Изобретение относится к способам измерительного контроля качества поверхности строительных конструкций. Способ бесконтактного определения кривизны поверхности строительной конструкции включает синхронное измерение с помощью системы закрепленных на общем основании датчиков расстояния, расположенных относительно друг друга под неизменяемым углом, расстояний от каждого из датчиков до своей контрольной точки на пересечении оси датчика с поверхностью конструкции, и передачу полученных данных в блок анализа и обработки информации, в котором производится расчет кривизны.

Изобретение относится к способу бесконтактных измерений геометрических параметров объекта в пространстве. При реализации способа на поверхности объекта выделяют одну и/или более обособленную зону, для которой можно заранее составить несколько разных упрощенных математических параметрических моделей на основании заранее известных геометрических закономерностей исследуемого объекта, характеризующих форму, положение, движение, деформацию.

Способ определения остаточной сферичности отражающей поверхности относится к измерительной технике и может быть использован для определения остаточной сферичности плоских зеркал и радиусов кривизны крупногабаритных сферических зеркал.

Изобретение относится к группе контрольно-измерительных приборов, а именно является устройством для определения начальных геометрических несовершенств стенки цилиндрических резервуаров (вмятин, трещин, овальностей и т.д.).

Способ анализа для получения фазовой информации путем анализа периодической структуры муара содержит этапы: подвергания периодической структуры муара оконному преобразованию Фурье с помощью оконной функции; отделения информации о первом спектре, содержащем фазовую информацию, от информации о втором спектре, наложенной на информацию о первом спектре для получения фазовой информации с использованием аппроксимации каждой из форм первого и второго спектров в форму предварительно заданной функции.

Изобретение относится к методу измерения геометрии профиля цилиндрических тел в качестве измеряемых объектов с использованием метода двухмерного светового сечения, при котором с использованием, по меньшей мере, одного лазера проецируется веерообразная лазерная линия в качестве линии светового сечения на поверхность тела и отраженные от поверхности тела лучи воспринимаются, по меньшей мере, одной камерой для съемки поверхностей, причем лазер и камера расположены под углом триангуляции в нормальной плоскости по линии оси цилиндра.

Устройство содержит источник белого света (1) в виде LED-полоски (40), коллимационный блок (4), блок спектрометра для расщепления луча белого света (30) на луч мультихроматического света (31), направляемый на тестируемое изделие (5) под заданным углом падения, и камеру (3) для записи отраженного луча монохроматического света (32), так что информация о высоте поверхности по оси z тестируемого изделия (5) может извлекаться из значения оттенка отраженного луча (32) при относительном перемещении тестируемого изделия (5) по направлению (9) сканирования по оси x.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к диагностическим магнитно-резонансным системам. Система для регулирования содержит устройство регулирования рентгеновской визуализации, которая содержит порт ввода для приема данных трехмерного изображения, полученных с помощью датчика при трехмерном наблюдении объекта, причем принятые таким образом данные трехмерного изображения содержат информацию о пространственной глубине, при этом данные трехмерного изображения описывают геометрическую форму объекта в трех измерениях, анализатор данных трехмерного изображения, выполненный с возможностью вычислять по принятым данным трехмерного изображения данные анатомических ориентиров объекта, причем вычисленные данные управления устройством визуализации включают в себя демаркационные данные, определяющие границу окна коллимирования устройства визуализации для области объекта, представляющей интерес, устанавливать из принятых данных трехмерного изображения данные положения анатомических ориентиров объекта, блок управления, причем функционирование устройства рентгеновской визуализации включает в себя операцию коллимирования для рентгеновского пучка, исходящего из рентгеновского источника. Система регулирования выполняется посредством работы устройства регулирования с использованием машиночитаемого носителя. Использование группы изобретений обеспечивает расширение арсенала средств для персональной и автоматической корректировки рентгеновской системы. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение может быть использовано для привязки и ориентации на местности при наведении теплового источника излучения на местности. Способ включает формирование первого и второго световых пучков с длинами волн λ1 и λ2 с помощью первого и второго коллиматоров, оптические оси которых образует угол 90°. Устанавливают зеркало, снабженное отверстием со световым диаметром по его центру и отражающим слоем, обращенным в противоположную сторону от первого коллиматора, за первым коллиматором под углом к его оптической оси с возможностью прохода сквозь отверстие зеркала светового пучка с длиной волны λ1. Оптическую ось второго коллиматора направляют через геометрический центр зеркала с отверстием. Световой диаметр второго коллиматора выбирают равным диаметра отверстия зеркала. Начиная от точки пересечения оптических осей первого и второго коллиматоров их оптические оси совмещают и осуществляют однонаправленное опознавание объекта в когерентных световых пучках с длинами волн λ1 и λ2. Технический результат - возможность однонаправленного опознавания объекта в когерентных световых пучках с двумя разными длинами волн. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх