ОПТИ́ЧЕСКАЯ ЛОКА́ЦИЯ

ОПТИ́ЧЕСКАЯ ЛОКА́ЦИЯ, оп­ре­де­ле­ние ме­сто­по­ло­же­ния объ­ек­та (из­ме­ре­ние ко­ор­ди­нат), рас­по­зна­ва­ние его фор­мы с по­мо­щью ис­точ­ни­ка и при­ём­ни­ка оп­ти­че­ско­го из­лу­че­ния. О. л. ус­лов­но раз­де­ля­ют на пас­сив­ную и ак­тив­ную. Пас­сив­ной О. л. яв­ля­ет­ся ви­зу­аль­ная (не­во­ору­жён­ным гла­зом или с по­мо­щью при­бо­ров, в т. ч. фо­то­при­ём­ни­ка­ми) ло­ка­ция объ­ек­тов, ос­ве­щён­ных не­на­прав­лен­ным (ес­те­ст­вен­ным или ис­кус­ст­вен­ным) све­том. Рас­смат­ри­вая объ­ект дву­мя гла­за­ми од­но­вре­мен­но, че­ло­век спо­со­бен оп­ре­де­лить рас­стоя­ние до объ­ек­та бла­го­да­ря сте­рео­эф­фек­ту. Имен­но в ре­жи­ме пас­сив­ной О. л. че­ло­век на­блю­да­ет за об­ла­ка­ми, Лу­ной, охот­ник вы­сле­жи­ва­ет до­бы­чу и пр. При ис­поль­зо­ва­нии оп­тич. при­бо­ров (напр., би­нок­ля, те­ле­ско­па или мик­ро­ско­па) уве­ли­чи­ва­ет­ся даль­ность или раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность О. л. Так, М. В. Ло­мо­но­сов, на­блю­дая 26.5(6.6).1761 про­хо­ж­де­ние пла­не­ты Ве­не­ра по дис­ку Солн­ца, от­крыл у неё ат­мо­сфе­ру по све­тя­щей­ся кром­ке во­круг тём­но­го дис­ка пла­не­ты, ос­ве­щён­но­го Солн­цем. Для уве­ли­че­ния даль­но­сти О. л. и т. н. об­на­ру­жи­ваю­щей спо­соб­но­сти (се­лек­ции це­лей) ло­ка­то­ра час­то при­ме­ня­ют све­тоот­ра­жаю­щие по­кры­тия объ­ек­тов (до­рож­ных зна­ков, раз­мет­ки до­ро­ги, ог­раж­де­ний и др.), а так­же пас­сив­ные от­ра­жа­те­ли (ка­та­фо­ты на ав­то­мо­би­лях, ве­ло­си­пе­дах и др.). При­ме­не­ние элек­трон­но-оп­тич. пре­об­ра­зо­ва­те­лей в ка­че­ст­ве уси­ли­те­лей яр­ко­сти рас­ши­ри­ло диа­па­зон О. л. до ИК-об­лас­ти спек­тра, что по­зво­ли­ло про­во­дить О. л. в ноч­ное вре­мя с по­мо­щью ноч­но­го ви­де­ния при­бо­ров.

Схема и принцип действия оптического локатора: 1 – передатчик (лазер); 2 – коллиматор; 3, 4 – зеркала; 5 – передающая система локатора; 6 – лоцируемый объект; 7 – п...

Ак­тив­ной яв­ля­ет­ся О. л., при ко­то­рой осу­ще­ст­в­ля­ет­ся при­ну­ди­тель­ная (т. н. ак­тив­ная) под­свет­ка объ­ек­тов по­сред­ст­вом оп­тич. сиг­на­лов не­ко­ге­рент­ных (напр., про­жек­тор) или ко­ге­рент­ных (ла­зер и др.) ис­точ­ни­ков. В дан­ном ре­жи­ме про­жек­то­ра­ми под­све­чи­ва­ли са­мо­лё­ты во вре­мя 2-й ми­ро­вой вой­ны, фа­ра­ми ос­ве­ща­ют до­ро­гу пе­ред ав­то­мо­би­лем или тро­пу фо­на­ри­ком. Ис­то­рия оп­тич. зон­ди­ро­ва­ния ат­мо­сфе­ры на­ча­лась в 1905, ко­гда рос. учё­ный В. В. Куз­не­цов из­ме­рил но­чью вы­со­ту об­ла­ков с по­мо­щью мощ­но­го про­жек­то­ра. В ос­но­ве ак­тив­ной О. л. ле­жит ме­тод из­ме­ре­ния рас­стоя­ния до объ­ек­та с по­мо­щью оп­тич. из­лу­че­ния, пред­ло­жен­ный в 1934 А. А. Ле­бе­де­вым. Под­свет­ка об­ла­ков ко­рот­ки­ми све­то­вы­ми им­пуль­са­ми про­жек­то­ра в ре­жи­ме О. л. по­зво­ля­ет из­ме­рять их вы­со­ту $h$ по фор­му­ле $h=c\Delta/2$, где $c$ – ско­рость све­та, $\Delta t$ – ин­тер­вал вре­ме­ни, за ко­то­рый им­пульс све­та про­бе­га­ет до об­ла­ка и об­рат­но. В нач. 1960-х гг. поя­ви­лась ла­зер­ная ло­ка­ция. Схе­ма и прин­цип дей­ст­вия оп­тич. ло­ка­то­ра с ис­точ­ни­ком ко­ге­рент­но­го из­лу­че­ния (ла­зе­ра) по­ка­за­ны на ри­сун­ке. Луч ла­зе­ра, прой­дя че­рез кол­ли­ма­тор, сис­те­мой зер­кал на­прав­ля­ет­ся на объ­ект. От­ра­жён­ный от объ­ек­та луч улав­ли­ва­ет­ся пло­ским зер­ка­лом и на­прав­ля­ет­ся на па­ра­бо­ли­че­ское зер­ка­ло, с ко­то­ро­го по­сту­па­ет од­но­вре­мен­но на мат­ри­цу фо­то­при­ём­ни­ка – для оп­ре­де­ле­ния уг­ло­вых ко­ор­ди­нат – и на фо­то­элек­трон­ный ум­но­жи­тель (или иной де­тек­тор) – для оп­ре­де­ле­ния даль­но­сти рас­по­ло­же­ния объ­ек­та. Элек­трич. сиг­на­лы с фо­то­при­ём­ни­ка по­да­ют­ся в сле­дя­щую сис­те­му, ко­то­рая управ­ля­ет по­ло­же­ни­ем пе­ре­даю­щей и при­ём­ной оп­тич. сис­тем ло­ка­то­ра. Наи­бо­лее из­вест­ны­ми оп­тич. ло­ка­то­ра­ми яв­ля­ют­ся ли­да­ры, ла­зер­ные даль­но­ме­ры, ла­зер­ные гео­де­зич. тео­до­ли­ты. Они ши­ро­ко при­ме­ня­ют­ся в разл. об­лас­тях – от изу­че­ния ат­мо­сфе­ры пла­не­ты Марс и сты­ков­ки кос­мич. ап­па­ра­тов до об­ме­ра зда­ний и пре­ду­пре­ж­де­ния столк­но­ве­ния су­дов, ав­то­мо­би­лей и др. Прин­цип ак­тив­ной О. л. ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в сис­те­мах ав­то­ма­тич. кон­тро­ля ско­ро­ст­но­го ре­жи­ма на ав­то­трас­сах. При этом ав­то­мо­биль ос­ве­ща­ет­ся ко­ге­рент­ным пуч­ком ла­зе­ра и из­ме­ря­ет­ся ско­рость дви­же­ния по из­ме­не­нию час­то­ты рас­се­ян­но­го (дви­жу­щим­ся объ­ек­том) сиг­на­ла по срав­не­нию с час­то­той ла­зе­ра (см. До­п­ле­ра эф­фект); од­но­вре­мен­но ре­ги­ст­ри­ру­ет­ся изо­бра­же­ние ав­то­мо­би­ля (в т. ч. бор­то­во­го но­ме­ра).

При О. л. в даль­нем ИК-диа­па­зо­не (с дли­ной вол­ны бо­лее 10 мкм) при­ме­ня­ют вы­со­ко­чув­ст­вит. при­ём­ни­ки ИК-из­лу­че­ния, ко­то­рые по­зво­ля­ют ре­ги­ст­ри­ро­вать те­п­ло­вое из­лу­че­ние (те­п­ло­ви­зо­ры) и обес­пе­чи­ва­ют на­ве­де­ние (напр., ра­кет с са­мо­на­во­дя­щей­ся го­лов­кой) на цель (напр., на­гре­тый ра­бо­таю­щий дви­га­тель са­мо­лё­та).

При О. л. в УФ-диа­па­зо­не (с дли­ной вол­ны из­лу­че­ния ме­нее 400–350 нм) ис­поль­зу­ют яв­ле­ние флуо­рес­цен­ции или лю­ми­нес­цен­ции, при ко­то­ром мн. объ­ек­ты ло­ка­ции пре­об­ра­зу­ют УФ-из­лу­че­ние пуч­ка ло­ка­то­ра в спек­траль­ные по­ло­сы ви­ди­мо­го диа­па­зо­на. Ре­ги­ст­ри­руя изо­бра­же­ние объ­ек­та на ха­рак­те­ри­сти­че­ских дли­нах волн флуо­рес­цен­ции, вы­де­ля­ют не­ко­то­рые де­та­ли, не­ви­ди­мые при О. л. в ви­ди­мом диа­па­зо­не. Это свой­ст­во О. л. ис­поль­зу­ют в кри­ми­на­ли­сти­ке, ми­не­ра­ло­гии, а так­же для за­щи­ты банк­нот от под­де­лок, ран­не­го об­на­ру­же­ния не­ко­то­рых за­бо­ле­ва­ний у рас­те­ний или кож­ных бо­лез­ней че­ло­ве­ка и жи­вот­ных (напр., ли­шай). Па­ци­ен­ту вво­дят лю­ми­но­фо­ры в кровь и об­лу­ча­ют ис­сле­дуе­мый ор­ган УФ- или рент­ге­нов­ским пуч­ком (для по­вы­ше­ния кон­тра­ста его изо­бра­же­ния на опе­ра­ци­он­ном по­ле хи­рур­га или для ди­аг­но­сти­ки и вы­яв­ле­ния за­бо­ле­ва­ний на ран­ней ста­дии и др.).

Су­ще­ст­вен­ный не­дос­та­ток оп­тич. ло­ка­то­ров – эк­ра­ни­ро­ва­ние це­лей, обу­слов­лен­ное уве­ли­че­ни­ем рас­сеи­ва­ния оп­тич. пуч­ков в слож­ных ме­тео­ро­ло­гич. ус­ло­ви­ях (дождь, ту­ман, пы­ле­вая или ды­мо­вая за­ве­са и др.), осо­бен­но при ло­ка­ции объ­ек­тов на да­лё­ких рас­стоя­ни­ях.