ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЗОННОГО СКАНИРОВАНИЯ Российский патент 1994 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптико-электронным приборам, и может быть использовано при разработке и модернизации тепловизионных систем.

Известна сканирующая система, содержащая многогранную прозрачную призму, на стыке граней имеется полоса из поглощающего лака или отражающего материала, используемая в качестве нерегулируемого источника сравнения.

Известна оптическая система зонного сканирования, содержащая зеркальный барабан в виде двух усеченных конических пирамид, соединенных меньшими основаниями, двугранные углы, образованные гранями разных пирамид, отличаются друг от друга на одинаковую угловую величину.

Наиболее близка к предлагаемой оптическая система зонного сканирования камеры IR-18, содержащая зеркальный многогранный барабан, объектив приемника и регулируемый вручную имитатор черного тела, предназначенный для установки уровня сигнала, соответствующего среднему уровню сигнала от фона и объектов сканируемого поля.

В этой системе недостаточно высокое качество изображения из-за низкой точности воспроизведения контрастов элементов изображения, так как ручная регулировка температуры имитатора черного тела и его высокая инерционность не позволяют оперативно отслеживать средний уровень фона, относительно которого вырабатывается в изображении тепловизионный сигнал от объектов по кадру.

Целью изобретения является повышение качества изображения путем повышения точности воспроизведения контрастов его элементов в процессе сканирования.

Указанная цель достигается тем, что в известной оптической системе зонного сканирования, содержащей зеркальный многогранный барабан и объектив приемника, в гранях зеркального барабана выполнено по крайней мере одно отверстие по форме, совпадающей с гранью, в котором внутри барабана установлены дополнительно введенные зеркала с объективом, оптически сопряженные с приемником, при этом выходной зрачок канала, содержащего грань многогранника, расположен между объективом приемника и приемником, а выходной зрачок системы, размещенной в отверстии многогранного барабана, совмещен с плоскостью чувствительных элементов приемника.

На фиг. 1-3 показана общая схема оптической системы зонного сканирования; на фиг.4-6 - варианты выполнения сканирующего устройства.

Оптическая система содержит зеркальный барабан 1, имеющий группы граней для сканирования, например, трех зон по высоте кадра за счет разного наклона граней 1-1, 1-2 и 1-3 к оси 2 вращения барабана 1. В барабане имеется по крайней мере вторая группа таких же граней для сканирования тех же зон в кадре. Между кадровыми группами граней в барабане может быть одно или несколько отверстий 3 (см.фиг.2, 4,6). Внутри барабана 1 размещены зеркала 4, оптически сопряженные с отверстием 3 и объективом 5 приемника 6. Между зеркалами 4 введен дополнительный объектив 7. При этом выходной зрачок 9 системы, размещенной в отверстии 3 многогранного барабана 1, совмещен с плоскостью чувствительных элементов приемника 6 (см.фиг.1), а выходной зрачок 10 канала, содержащего грань многогранника 1, расположен между объективом 5 приемника и приемником 6.

Оптическая система зонного сканирования работает следующим образом.

При вращении барабана 1 в различные моменты времени лучи 8 от объектов и фона поступают или в отверстие 3, или на грань барабана 1. В момент прохождения лучей 8 через отверстие 3 в барабане энергия от объектов и фона в пределах всего поля зрения при помощи зеркал 4, объектива 7 и объектива 5 приемника 6 фиксируется приемником 6 как средний уровень сигнала по кадру, так как в выходном зрачке 9, совмещенном с плоскостью чувствительных элементов приемника 6, эта энергия достаточно равномерно распределяется по всей его площади, в результате чего обеспечивается засветка всех чувствительных элементов приемника и после дополнительного вычисления вводится в систему обработки средний уровень сигнала от элементов кадра в качестве опорного сигнала.

В момент поступления лучей 8 на грани (последовательно 1-1, 1-2, 1-3) барабана 1 происходит позонное и поэлементное сканирование поля зрения. Выходной зрачок 10 объектива 5 приемника 6 в этом случае размещен между объективом 5 приемника и приемником 6. Потоки излучения от различных элементов кадра фокусируются в плоскости чувствительных элементов приемника 6, неся информацию в каждый момент времени от различных точек в поле зрения оптической системы.

Таким образом, при работе сканирующей системы тепловизора последовательно фиксируются средний уровень сигнала в его поле зрения и сигналы от каждого элемента кадра. Разностный сигнал и составляет фиксируемый прибором тепловизионный сигнал в виде различных контрастов всех элементов кадра. Учитывая, что опорный сигнал зависит только от суммарной яркости объектов (в том числе и объектов фона), находящихся в данный момент в поле зрения оптической системы, он автоматически вычисляется как средний уровень сигнала, и в данный момент времени вводится в систему обработки в качестве опорного сигнала, что способствует более четкому выделению объектов обнаружения на фоне других элементов развертки.

Использование: при разработке и модернизации тепловизионных систем. Сущность изобретения: система содержит многогранный зеркальный барабан, имеющий группу граней для сканирования кадра по зонам в вертикальной плоскости, эти грани объединены в кадровые группы, между которыми выполнено отверстие, оптически сопряженное с зеркалами, расположенными внутри барабана, формирователем излучения и объективом приемника, при этом выходной зрачок объектива приемника канала сканирования размещен между объективом и приемником, а выходной зрачок оптической системы канала регистрации среднего уровня сигналов по кадру размещен в плоскости приемника. Повышение качества изображения происходит за счет отслеживания в процессе сканирования среднего уровня фона местности, на которой размещаются объективы наблюдения. 6 ил.

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ЗОННОГО СКАНИРОВАНИЯ, содержащая многогранный барабан и объектив приемника, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изображения путем повышения точности воспроизведения контраста его элементов, в гранях барабана выполнено по крайней мере одно отверстие по форме, совпадающей с гранью, в котором внутри барабана установлены дополнительно введенные зеркала с объективом, при этом выходной зрачок канала, содержащего грань многогранного барабана, расположен между объективом приемника и приемником, а выходной зрачок системы, размещенной в отверстии многогранного барабана, совмещен с плоскостью чувствительных элементов приемника.