RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP 1801 (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:.11.0 080762.2 (1) Int. Cl. G01S11/12 (06.01) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej 23.04.08 Europejski Biuletyn Patentowy 08/17 EP 1801 B1 (4) Tytuł wynalazku: Wyznaczanie odległości do źródła światła spójnego z wykorzystaniem obrazu plamki laserowej (30) Pierwszeństwo: IL04016167 11.11.04 (43) Zgłoszenie ogłoszono: 2.07.07 Europejski Biuletyn Patentowy 07/30 (4) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: 28.11.08 Wiadomości Urzędu Patentowego 11/08 (73) Uprawniony z patentu: ELBIT SYSTEMS LTD., Haifa, IL PL/EP 1801 T3 (72) Twórca (y) wynalazku: DAVID Ofer, Haifa, IL HORNSTEIN David, Azor, IL (74) Pełnomocnik: WTS Rzecznicy Patentowi rzecz. pat. Witek Rafał 3-114 Wrocław ul. R. Weigla 12 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).
2 Wyznaczanie odległości do źródła światła spójnego z wykorzystaniem obrazu plamki laserowej Opis Zakres przedmiotowy ujawnionej techniki [0001] Ujawniona technika dotyczy ogólnie wyznaczania odległości z wykorzystaniem lasera oraz w szczególności sposobów i układów stosowanych do wyznaczania odległości do źródła lasera bezpośrednio z samego źródła lasera. Stan techniki [0002] Dalmierze laserowe (oznaczone w tym opisie skrótem LRF) są urządzeniami, które mogą wyznaczać odległość od urządzenia LRF do elementu docelowego, bez konieczności fizycznego pomiaru odległości pomiędzy nimi dwoma. W ten sposób, urządzenia LRF dostarczają szybkie środki, rzędu 1 nanosekund, do wyznaczania odległości pomiędzy układem, wyposażonym w urządzenie LRF, i elementem docelowym. Znając odległość pomiędzy układem i elementem docelowym, szybko można wspomóc czołgi oraz samoloty myśliwskie w niszczeniu elementów docelowych wroga przez pomiary odległości do elementu docelowego, które dokładnie określają rodzaj broni, jakiej należy użyć w celu osiągnięcia elementu docelowego oraz jej kąt wyrzutu. [0003] Znaną w dziedzinie metodą wyznaczania odległości z wykorzystaniem lasera jest metoda pomiaru czasu przelotu. 2 Metoda ta jest powszechnie stosowana w urządzeniach LRF do wyznaczania odległości pomiędzy układem, wyposażonym w urządzenie LRF, i elementem docelowym. Zasady metody pomiaru czasu przelotu są następujące. System, wyposażony w
3 urządzenie LRF, emituje promieniowanie laserowe w kierunku elementu docelowego. Część promieniowania po uderzeniu w element docelowy ulegnie odbiciu z powrotem w kierunku systemu. Mierzy się czas, w którym wyemitowane promieniowanie laserowe uderza w element docelowy oraz ulega odbiciu z powrotem w kierunku systemu. Szybkość, z jaką wyemitowane promieniowanie laserowe propaguje się w kierunku elementu docelowego i ulega odbiciu z powrotem do systemu jest znana, ponieważ promieniowanie laserowe jest formą promieniowania elektromagnetycznego i jak każde promieniowanie elektromagnetyczne, zasadniczo porusza się z szybkością światła. Znając szybkość propagacji wyemitowanego promieniowania laserowego, oraz ilość czasu, w jakim wyemitowane promieniowanie laserowe przebywa drogę od systemu 1 do elementu docelowego i z powrotem do systemu, można wyznaczyć odległość pomiędzy systemem i elementem docelowym, sposobem znanym w dziedzinie. [0004] Należy zwrócić uwagę, że metoda pomiaru czasu przelotu wymaga stosowania układu, który wykorzystując metodę, wysyła impuls światła laserowego w kierunku elementu docelowego i przyjmuje odbicia impulsu światła laserowego od elementu docelowego. Dlatego też, systemy wykorzystujące metodę pomiaru czas przelotu są podatne na wykrywanie przez systemy detektorów laserowych. 2 [000] Systemy LRF i sposoby wykorzystujące metodę pomiaru czasu przelotu są powszechnie stosowane w dziedzinie. W opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr US,870,180, złożonym przez Wanglera i zatytułowanym Time measurement
4 device and method useful in laser range camera ( Urządzenie i metoda do pomiarów czasu, użyteczna w kamerze do laserowego pomiaru odległości ) ujawniono urządzenie oraz sposób wyznaczania odległości, w jakiej znajduje się element docelowy. Urządzenie zawiera transmiter światła służący do transmitowania światła w mierzonym przedziale czasu, oraz odbiornik światła służący do odbierania transmitowanego światła. Transmiter światła zawiera diodę emitującą światło, zasilaną prądem elektrycznym w celu wytwarzania stałego źródła światła wyjściowego dla transmitera światła. Transmiter światła odpowiada również na sygnały startu i stopu. Odbiornik światła zawiera urządzenia ze sprzężonym ładunkiem (CCD), każde charakteryzujące się liniową funkcją odpowiedzi na wielkość ekspozycji na światło odebrane od 1 transmitera światła. [0006] Odległość, w jakiej znajduje się element docelowy, jest wyznaczana za pomocą światła transmitowanego w kierunku elementu docelowego, z wykorzystaniem transmitera światła. Światło jest transmitowane przez okres czasu pomiędzy sygnałami startu i stopu. Światło transmitowane w kierunku elementu docelowego ulega odbiciu od elementu docelowego i jest zawracane do odbiornika. Odbiornik otrzymuje światło odbite od elementu docelowego i dostarcza sygnał wyjściowy, zależny od wielkości ekspozycji na światło 2 odbite w okresie czasu pomiędzy sygnałami startu i stopu, do transmitera. W ten sposób, sygnał wyjściowy umożliwia pomiar długości okresu czasu pomiędzy sygnałami startu i stopu.
Okres czasu może być stosowany do wyznaczania odległości w jakiej znajduje się element docelowy. [0007] W opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr US 6,023,322 złożonym przez Bambergera i zatytułowanym "Laser range finder with target quality display and scan mode" ("Dalmierz laserowy z wyświetlaczem rodzaju elementu docelowego i pracujący w trybie skanowania"), ujawniono urządzenie do wyznaczania odległości w jakiej znajduje się element docelowy. Urządzenie zawiera część transmitującą światło laserowe, część odbierającą światło laserowe oraz mikrokontroler. Urządzenie zawiera również pole widzenia o kształcie koła, które obejmuje powiększony "obraz TV" docelowego obszaru. Powyżej i poniżej obrazu TV znajdują się wskaźniki, które zawierają czujnik rodzaju elementu 1 docelowego, wyświetlacz odległości elementu docelowego oraz wskaźnik trybu czułości. Na obrazie TV znajduje się wspomagająca siatka przyrządu, która w przybliżeniu wskazuje ślady impulsów światła laserowego, emitowanych przez urządzenie dla badanego obszaru, w taki sposób, że można wiarygodnie wybrać element docelowy. [0008] Urządzenie emituje serie impulsów światła laserowego z części transmitującej światło laserowe. Urządzenie odmierza czas przelotu każdego impulsu od urządzenia do elementu docelowego i z powrotem do jego części 2 odbierającej. Oblicza się uśredniony czas przelotu dla serii impulsów w celu wyznaczenia odległości do elementu docelowego. Mikrokontroler wykorzystuje gromadzenie impulsów i układ porównujący w celu wykrycia i zidentyfikowania
6 poprawnych powrotów impulsów oraz liczby powrotów impulsów. Ustawiając urządzenie na różne elementy docelowe z wykorzystaniem siatki przyrządu, użytkownik może przesuwać urządzenie wokół elementu docelowego w celu znalezienia powierzchni zbliżonej do elementu docelowego o właściwościach odblaskowych, wystarczających do uzyskania dokładnego odczytu. [0009] W opisie patentowym St. Zjedn. Ameryki nr US,969,676 złożonym przez Trana i in. i zatytułowanym "Radio frequency interferometer and laser range-finder/designator base targeting system" ("System do namierzania celu wykorzystujący interferometr o częstotliwości radiowej oraz dalmierz laserowy/laserowy wskaźnik celu"), ujawniono urządzenie do pasywnego wykrywania i lokalizowania źródeł 1 sygnałów o częstotliwościach radiowych (RF) z pojazdu będącego w ruchu i do wyznaczania odległości od poruszającego się pojazdu do źródeł sygnałów RF. Urządzenie działa w następujący sposób. Sygnały RF wyemitowane ze źródła sygnałów RF są odbierane przez dwa liniowe systemy interferometrów o częstotliwości radiowej (RFI), umieszczone na wspólnej płaszczyźnie geometrycznej na poruszającym się pojeździe. Każdy system RFI wytwarza sygnał, wskazujący na kąt przybycia sygnałów RF emitowanych ze źródła, w odniesieniu do poszczególnego systemu. Sygnały z systemów RFI są stosowane 2 do generowania sygnału wyjściowego reprezentującego położenie, wyrażone jako szerokość, długość oraz wysokość względem źródła sygnałów RF. Stosując dwa liniowe systemy RFI, można wyznaczyć wektor linii widzenia, po czym tą
7 informację można przekazać do innych systemów, takich jak cyfrowa terenowa wysokościowa baza danych (DTED) lub dalmierz laserowy/laserowy wskaźnik celu (LARD) w celu dostarczenia dalszych szczegółów dotyczących położenia źródła sygnałów RF. [00] LARD wyznacza odległość do źródła sygnałów RF, kierując wiązkę laserową do źródła sygnałów RF. Wiązki odbite od źródła sygnałów RF są odbierane i analizowane przez LARD. Wynik analizy jest wykorzystywany do określenia dokładnej odległości do źródła sygnałów RF. Odległość obliczona przez LARD może być stosowana do późniejszego korelowania położenia źródła sygnałów RF z wektorem linii widzenia, wyznaczonym przez dwa liniowe systemy RFI oraz przez inne systemy, takie jak DTED. Istota wynalazku 1 [0011] Celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie nowej metody i systemu do wyznaczania odległości pomiędzy dalmierzem laserowym i źródłem lasera, w wyniku przetwarzania zapisanego obrazu czoła fali emitowanej przez źródło lasera. [0012] Według ujawnionej techniki, przedmiotem wynalazku jest urządzenie do wyznaczania odległości do źródła światła spójnego emitującego wiązkę światła spójnego. Urządzenie zawiera czujnik obrazu oraz procesor sprzężony z czujnikiem obrazu. Czujnik obrazu zawiera płaszczyznę do zobrazowywania służącą do zapisywania obrazu czoła fali wiązki światła 2 spójnego. Obraz czoła fali zawiera co najmniej jedną plamkę światła. Procesor identyfikuje plamkę światła na zapisanym obrazie i wyznacza charakterystyczną średnicę zidentyfikowanej plamki światła. Procesor wyznacza odległość
8 poprzez podnoszenie do kwadratu wymiaru charakterystycznej średnicy i dzielenie uzyskanego wyniku potęgowania przez długość fali wiązki światła spójnego oraz przez współczynnik proporcjonalności. [0013] Według kolejnego aspektu ujawnionej techniki, przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania odległości do źródła światła spójnego emitującego wiązkę światła spójnego. Sposób obejmuje procedurę zapisywania obrazu czoła fali wiązki światła spójnego na płaszczyźnie, przy czym zapisany obraz charakteryzuje się tym, że posiada co najmniej jedną plamkę światła. Następnie, metoda obejmuje procedury identyfikacji plamki światła na zapisanym obrazie, określające charakterystyczną średnicę zidentyfikowanej plamki światła i wyznaczające odległość poprzez podnoszenie 1 do kwadratu wymiaru charakterystycznej średnicy i dzielenie wyniku potęgowania przez długość fali wiązki światła spójnego i przez współczynnik proporcjonalności. Zwięzły opis rysunków [0014] Ujawniona technika będzie bardziej zrozumiała i doceniona w oparciu o poniższy szczegółowy opis połączony z rysunkami, na których: Na rysunku 1 przedstawiono schematyczną ilustrację obrazu plamek, skonstruowanego i działającego w oparciu o rozwiązanie według ujawnionej techniki; 2 Na rysunku 2 przedstawiono schematyczną ilustrację układu, skonstruowanego i działającego w oparciu o rozwiązanie według ujawnionej techniki; i
9 Na rysunku 3 zilustrowano schemat blokowy opisujący metodę, działającą w oparciu o rozwiązanie według ujawnionej techniki. Szczegółowy opis rozwiązań [001] Ujawniona technika przezwycięża wady rozwiązań znanych ze stanu techniki, dostarczając układ i sposób wyznaczania odległości pomiędzy dalmierzem laserowym (oznaczonym w tym opisie skrótem LRD) i źródłem lasera, w wyniku przetwarzania zapisanego obrazu czoła fali emitowanej przez źródło lasera. Według ujawnionej techniki, system LRD jest zdolny do wyznaczania odległości pomiędzy układem, wyposażonym w LRD, oraz źródłem lasera, bez konieczności wysyłania impulsu światła laserowego w kierunku źródła lasera i odbierania odbicia impulsu ze źródła lasera. Dzięki temu, 1 ujawniona technika dostarcza pasywny układ i metodę wyznaczania odległości do źródła lasera, które są zasadniczo niewykrywalne przez systemy detekcji laserowej. [0016] Lasery dostarczają światło, które jest spójne. Gdy spójne światło pada na płaszczyznę, obserwatorowi ukazuje się prążkowy obraz światła. Ten prążkowy obraz jest nieoczekiwany, jako że spójne światło wyłaniające się z lasera, pojawia się zasadniczo w postaci doskonale prostej linii. Obraz prążkowy jest spowodowany przez zjawisko interferencji na płaszczyźnie rzutowania, takiej jak 2 siatkówka oka lub płaszczyzna obrazowania kamery, w wyniku interferowania spójnego światła z cząstkami znajdującymi się w ośrodku, przez który przechodzi światło. W nawiązaniu do rysunku 1, na którym przedstawiono schematyczną ilustrację
obrazu plamek, skonstruowanego i działającego w oparciu o rozwiązanie według ujawnionej techniki. Na ilustracji według rysunku 1 przedstawiono płaszczyznę rzutowania 0, którą może być płaszczyzna obrazowania kamery. Płaszczyzna rzutowania 0 jest skonstruowana w celu tworzenia obrazu, gdy światło pada na jej powierzchnię, w podobny sposób, jak siatkówka oka tworzy obraz, gdy na jej powierzchnię pada światło. Płaszczyzna rzutowania 0 przedstawia obraz plamek zapisanych w wyniku padania światła laserowego na jej powierzchnię. Płaszczyzna rzutowania 0 zawiera plamki 2, które stanowią odbicia interferencji pomiędzy spójnym światłem i cząstkami znajdującymi się w ośrodku, przez który przechodzi światło. Plamki 2 mają różne wymiary, lecz można je scharakteryzować przez ich średnią średnicę 4. 1 [0017] Średnia średnica plamki zapisanej na płaszczyźnie obrazowania, oznaczona jako D s, jest proporcjonalna do odległości pomiędzy płaszczyzną obrazowania, na której zmierzono średnicę plamki i źródłem światła laserowego, który dał obraz plamek na płaszczyźnie obrazowania, oznaczonej jako R. Wielkość D s można w przybliżeniu powiązać z wielkością R, z wykorzystaniem następującego równania: w którym λ oznacza długość fali światła laserowego. Równanie (1) jest znane w dziedzinie. Wielkość D s można 2 dokładnie powiązać z wielkością R, wprowadzając do równania współczynnik proporcjonalności k, dzięki czemu równanie (1) można zapisać następująco:
11 gdzie k 1 może być zależny od co najmniej jednego z następujących czynników: wilgotność względna RH, temperatura T, transmitancja atmosferyczna γ oraz strukturalny współczynnik załamania światła C 2 n (parametr stosowany do opisu natężenia turbulencji atmosferycznej) ośrodka, przez który przechodzi światło, jak również wysokość nad poziomem morza, na jakiej przechodzi światło. Wartość k 1 można wyznaczyć doświadczalnie. Równanie (2) można równoważnie zapisać jako: gdzie k 2 jest równy kwadratowi wartości k 1. Równanie (3) wyraża, że R, odległość pomiędzy płaszczyzną obrazowania i źródłem światła laserowego, może być wyznaczona poprzez podniesienie do kwadratu średniej średnicy plamek zapisanych 1 na płaszczyźnie obrazowania i podzielenie uzyskanego wyniku przez λ, długość fali światła laserowego, oraz współczynnik proporcjonalności, k 2. [0018] W nawiązaniu do rysunku 2, na którym przedstawiono schematyczną ilustrację układu, ogólnie oznaczonego numerem 1, skonstruowanego i działającego w oparciu o rozwiązanie według ujawnionej techniki. System 1 zawiera elementy, takie jak kamera 122, jednostka pamięci 124, procesor 126, filtr 128, detektor długości fali 130 i obudowa 134. Kamera 122 może stanowić czujnik obrazu. 2 Jednostka pamięci 124 jest sprzężona z kamerą 122, detektorem długości fali 130 i procesorem 126. Zarówno filtr 128, jak i detektor długości fali 130 są umieszczone z przodu kamery
12 122, wycentrowane względem apertury kamery 122 (nie pokazana). Kamera 122, jednostka pamięci 124, procesor 126, filtr 128 i detektor długości fali 130 są umieszczone wewnątrz obudowy 134. Filtrem 128 może być polaryzator światła, filtr długości fali itp. Filtr 128 selektywnie przepuszcza światło o określonych długościach fali do kamery 122. Według innego rozwiązania, system 1 zawiera włókno światłowodowe (nie pokazane), umieszczone z przodu kamery 122, które prowadzi światło padające na system 1 w kierunku kamery 122. [0019] Światło 132 przybywające ze źródła światła spójnego 136 wchodzi do systemu 1 i pada na filtr 128. Należy zwrócić uwagę, że źródłem światła spójnego 136 może być, na przykład, laser. Filtr 128 selektywnie przepuszcza 1 światło 132 wchodzące do systemu 1. Na przykład, filtr 128 może być tak skonstruowany, ażeby przepuścić w celu wejścia do systemu 1, tylko światło o długościach fali typowych dla źródeł laserów związanych z pojazdami wojskowymi. Światło, które wchodzi do systemu 1 przez filtr 128 jest kierowane do detektora długości fali 130. Detektor długości fali 130 wykrywa długość fali światła 132 i wielkość wykrytej długości fali przekazuje do jednostki pamięci 124. Następnie, detektor długości fali 130 kieruje światło 132 do kamery 122. W rozwiązaniu ujawnionej techniki, kamera 122 zapisuje obraz 2 czoła fali światła 132 padającego bezpośrednio na jej płaszczyznę obrazowania. Z powodu cząstek obecnych w ośrodku, przez który przechodzi światło, zapisany obraz czoła fali światła 132 będzie zawierał układ plamek. Według innego
13 rozwiązania ujawnionej techniki, płaszczyzna do zobrazowywania (nie pokazana) umieszczona pomiędzy systemem 1 i źródłem światła spójnego 136 pozwala na uwidocznienie układu plamek, i kamera 122 zapisuje obraz układu plamek, fotografując z przodu płaszczyznę do zobrazowywania. W kolejnym rozwiązaniu ujawnionej techniki, półprzeźroczysta płaszczyzna do zobrazowywania (nie pokazana) umiejscowiona pomiędzy systemem 1 i źródłem światła spójnego 136 umożliwia uwidocznienie układu plamek z tyłu płaszczyzny do zobrazowywania, i kamera 122 zapisuje obraz układu plamek, fotografując z tyłu płaszczyznę do zobrazowywania. Kamera 122 dostarcza zapisany obraz do jednostki pamięci 124. Jednostka pamięci 124 przekazuje wykrytą długość fali i zapisany obraz do procesora 126. Procesor 126 wykrywa i identyfikuje plamki 1 na zapisanym obrazie. Po wykryciu i zidentyfikowaniu plamek, procesor 126 dokonuje pomiaru wielkości średnic wszystkich wykrytych i zidentyfikowanych plamek. Następnie, procesor 126 wyznacza charakterystyczną średnicę dla wykrytych i zidentyfikowanych plamek na zapisanym obrazie, na przykład poprzez uśrednianie statystyczne lub, wybierając plamki, które odpowiadają uprzednio określonym kryteriom. Procesor 126 wyznacza również wartość współczynnika proporcjonalności stosowanego w równaniu (3). Wreszcie, procesor 126 wykorzystuje równanie (3), wykrytą długość fali, współczynnik 2 proporcjonalności i charakterystyczną średnicę otrzymaną z zapisanego obrazu, do wyznaczenia odległości pomiędzy systemem 1 i źródłem światła spójnego 136.
14 [00] W nawiązaniu do rysunku 3, na którym przedstawiono schematyczną ilustrację metody wykorzystującej rozwiązanie według ujawnionej techniki. Według procedury 16, wejściowe spójne światło jest odbierane ze źródła światła spójnego, na przykład, lasera. W odniesieniu do rysunku 2, filtr 128 selektywnie przepuszcza światło 132 wchodzące do systemu 1, i włókno światłowodowe (nie pokazane) prowadzi światło 132 do kamery 122. [0021] Według procedury 18, długość fali wejściowego światła jest wykrywana i zapisywana. W odniesieniu do rysunku 2, włókno światłowodowe (nie pokazane) prowadzi światło 132 do detektora długości fali 130. Detektor długości fali 130 wykrywa długość fali światła 132, i przekazuje wykrytą długość fali do jednostki pamięci 124. Procedura 18 może być 1 przeprowadzana równocześnie z procedurami 160 do 168. [0022] Według procedury 160, obraz czoła fali wejściowego światła jest zapisywany na płaszczyźnie obrazowania. Ponieważ światło wejściowe jest spójne i propaguje przez ośrodek zawierający cząstki (chyba, że ośrodek stanowi czysta próżnia), na zapisanym obrazie pojawi się układ plamek. W odniesieniu do rysunku 2, kamera 122 zapisuje obraz czoła fali światła 132 podającego na jej płaszczyznę obrazowania. [0023] Według procedury 162, plamki światła są wykrywane 2 i identyfikowane na zapisanym obrazie. W odniesieniu do rysunku 2, kamera 122 dostarcza zapisany obraz do jednostki pamięci 124. Jednostka pamięci 124 przekazuje zapisany obraz
1 do procesora 126. Procesor 126 wykrywa i identyfikuje plamki na zapisanym obrazie. [0024] Według procedury 164, wielkości średnic wykrytych i zidentyfikowanych plamek są mierzone i rejestrowane. W odniesieniu do rysunku 2, procesor 126 dokonuje pomiaru wielkości średnic wykrytych i zidentyfikowanych plamek. [002] Według procedury 166, charakterystyczna średnica wykrytych i zidentyfikowanych plamek jest wyznaczana poprzez pomiar wielkości średnic plamek, którego wynik jest zapisywany w pamięci. Wyznaczanie charakterystycznej średnicy można przeprowadzić, stosując na przykład uśrednianie statystyczne lub wybierając plamki, które odpowiadają uprzednio określonym kryteriom. W odniesieniu do rysunku 2, procesor 126 wyznacza charakterystyczną średnicę dla 1 wykrytych i zidentyfikowanych plamek na zapisanym obrazie. [0026] Według procedury 168, wyznaczany jest współczynnik proporcjonalności równania (3). Współczynnik proporcjonalności może być zależny od co najmniej jednego z następujących czynników: wilgotność względna RH, temperatura T, transmitancja atmosferyczna γ oraz strukturalny współczynnik załamania światła C 2 n (parametr stosowany do opisu natężenia turbulencji atmosferycznej) ośrodka, przez który przechodzi światło, jak również wysokość nad poziomem morza, na jakiej przechodzi światło. Wartość współczynnika 2 proporcjonalności może być wyznaczona doświadczalnie. W odniesieniu do rysunku 2, procesor 126 wyznacza wartość współczynnika proporcjonalności stosowanego w równaniu (3).
16 [0027] Według procedury 170, odległość od źródło lasera do płaszczyzny obrazowania jest obliczana poprzez podnoszenie do kwadratu wyznaczonej charakterystycznej średnicy plamki i dzielenie uzyskanego wyniku przez długość fali wejściowego światła oraz wyznaczony współczynnik proporcjonalności. W odniesieniu do rysunku 2, procesor 126 wykorzystuje równanie (3), wykrytą długość fali, współczynnik proporcjonalności i charakterystyczną średnicę uzyskaną z zapisanego obrazu, do wyznaczenia odległości pomiędzy systemem 1 i źródłem światła spójnego 136. Zastrzeżenia patentowe 1 1. Urządzenie do wyznaczania odległości do źródła światła spójnego emitującego wiązkę światła spójnego, znamienne tym, że zawiera: czujnik obrazu, obejmujący płaszczyznę do zobrazowywania, służącą do zapisywania obrazu czoła fali wymienionej wiązki światła spójnego, wymienionego obrazu zawierającego co najmniej jedną plamkę światła; i procesor, sprzężony z wymienionym czujnikiem obrazu, w którym wymieniony procesor identyfikuje wymienioną co najmniej jedną plamkę światła na wymienionym zapisanym 2 obrazie, w którym wymieniony procesor wyznacza charakterystyczną średnicę wymienionej zidentyfikowanej co najmniej jednej plamki światła, oraz
17 w którym wymieniony procesor wyznacza wymienioną odległość poprzez podnoszenie do kwadratu wymienionej charakterystycznej średnicy i dzielenie uzyskanego wyniku wymienionego potęgowania do kwadratu przez długość fali wymienionej wiązki światła spójnego i przez współczynnik proporcjonalności. 2. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera ponadto detektor długości fali, przy czym wymieniony detektor długości fali wykrywa długość fali wymienionej wiązki światła spójnego. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że zawiera ponadto jednostkę pamięci, przy czym wymieniona jednostka pamięci jest sprzężona z wymienionym czujnikiem obrazu i wymienionym detektorem długości fali, jak również 1 wymieniona jednostka pamięci rejestruje wymienioną wykrytą długość fali i wymieniony zapisany obraz. 4. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera ponadto filtr, optycznie sprzężony pomiędzy wymienionym źródłem światła spójnego i wymienionym czujnikiem obrazu, przy czym wymieniony filtr selektywnie przepuszcza wymienione spójne światło do wymienionego urządzenia.. Urządzenie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera ponadto włókno światłowodowe, przy czym wymienione włókno światłowodowe prowadzi wymienione spójne światło od 2 punktu wejścia do wymienionego urządzenia w kierunku wymienionego czujnika obrazu. 6. Urządzenie według zastrz. 1, w którym wymieniony procesor wyznacza charakterystyczną średnicę wymienionej
18 zidentyfikowanej co najmniej jednej plamki światła poprzez uśrednianie statystyczne. 7. Urządzenie według zastrz. 1, w którym wymieniony procesor wyznacza wymieniony współczynnik proporcjonalności. 8. Sposób wyznaczania odległości do źródła światła spójnego emitującego wiązkę światła spójnego, znamienny tym, że obejmuje następujące procedury: zapisywanie obrazu czoła fali wymienionej wiązki światła spójnego na płaszczyźnie, przy czym wymieniony zapisany obraz charakteryzuje się tym, że posiada co najmniej jedną plamkę światła; identyfikowanie wymienionej co najmniej jednej plamki światła na wymienionym zapisanym obrazie; wyznaczanie charakterystycznej średnicy wymienionej co 1 najmniej jednej zidentyfikowanej plamki światła; i wyznaczanie wymienionej odległości poprzez podnoszenie do kwadratu wymienionej charakterystycznej średnicy i dzielenie wyniku wymienionego potęgowania do kwadratu przez długość fali wymienionej wiązki światła spójnego i przez współczynnik proporcjonalności. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera ponadto procedurę wykrywania długości fali wymienionej wiązki światła spójnego.. Sposób według zastrz. 9, znamienny tym, że zawiera 2 ponadto procedurę zapisywania wymienionej wykrytej długości fali i wymienionego zapisanego obraz w jednostce pamięci. 11. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera ponadto procedurę filtrowania wymienionej wiązki światła
19 spójnego, przy czym wymienione filtrowanie pozwala na selektywne zapisywanie wymienionej wiązki światła spójnego na wymienionym obrazie. 12. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera ponadto procedurę prowadzenia wymienionej wiązki światła spójnego. 13. Metoda według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera wymienioną procedurę wyznaczania wymienionej charakterystycznej średnicy, które jest uzyskiwane poprzez uśrednianie statystyczne. 14. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zawiera ponadto procedurę wyznaczania wymienionego współczynnika proporcjonalności.
Rysunek 1
21 źródło światła spójnego kamera urządzenie pamięciowe procesor Rysunek 2
22 ODBIERANIE ŚWIATŁA SPÓJNEGO OD ŹRÓDŁA ŚWIATŁA SPÓJNEGO ZAPISYWANIE OBRAZU CZOŁA FALI ODEBRANEGO ŚWIATŁA IDENTYFIKOWANIE PLAMEK ŚWIATŁA NA OBRAZIE WYKRYWANIE DŁUGOŚCI FALI ODBIERANEGO ŚWIATŁA WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA PROPORCJONALNOŚCI POMIAR ŚREDNICY ZIDENTYFIKOWANYCH PLAMEK NA OBRAZIE WYZNACZANIE CHARAKTERYSTYCZNEJ ŚREDNICY ZIDENTYFIKOWANYCH PLAMEK WYZNACZANIE ODLEGŁOŚCI ŹRÓDŁA LASERA POPRZEZ PODNOSZENIE DO KWADRATU CHARAKTERYSTYCZNEJ ŚREDNICY I DZIELENIE UZYSKANEGO WYNIKU PRZEZ WYKRYTĄ DŁUGOŚĆ FALI I WSPÓŁCZYNNIK PROPORCJONALNOŚCI Rysunek 3