ОПТИЧЕСКАЯ СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА 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 тепловизионных устройств.

Известно оптико-механическое сканирующее устройство, содержащее два приемника с разной спектральной чувствительностью, два объектива и сканирующий зеркальный барабан [1].

Это устройство сложное по составу, так как представляет из себя две самостоятельные оптические системы, объединенные общим сканером и двухсторонним зеркалом. Кроме того, два входных окна существенно ослабляют механическую прочность корпуса носителя, на котором устанавливают такое устройство.

Известно устройство для развертки и записи изображения, содержащее сканирующий зеркальный барабан, объектив и светоделительную призму, разделяющую световой поток в направлении плоскости развертки и плоскости визуализации [2].

Наиболее близким к заявляемому решению является оптико-сканирующее устройство, содержащее последовательно расположенные зеркальный сканирующий барабан, выполненный с возможностью вращения, многокомпонентный объектив, между компонентами которого размещена светоделительная призма, и два приемника излучения [3].

Это устройство имеет недостаточную чувствительность при одновременном приеме сигналов двух различных спектральных диапазонов, например диапазона 3-5 и 8-14 мкм, широко используемых в тепловидении, так как уровень техники не позволяет на входную оптику (до светоделительной призмы) нанести просветляющее покрытие, одинаково хорошо пропускающее излучение двух достаточно далеко расположенных друг от друга спектральных диапазонов. А непросветленная оптика ведет к большим потерям воспринимаемой энергии, особенно в случаях применения для изготовления линз материалов, например германия, с высоким показателем преломления (потери составляют до 50-60%).

Целью изобретения является повышение чувствительности системы при одновременном приеме сигналов двух различных спектральных диапазонов.

Указанная цель достигается тем, что в известной оптической сканирующей системе, содержащей последовательно расположенные зеркальный сканирующий барабан, выполненный с возможностью вращения, первый компонент объектива, зеркальную светоделительную призму, два вторых компонента объектива и два приемника излучения, первый компонент объектива выполнен с просветляющим покрытием спектрально различных пропусканий, причем граница покрытий проходит в направлении диаметра, перпендикулярного оси вращения барабана и оптически сопряженного с ребром светоделительной призмы, а вторые компоненты объектива просветлены в диапазонах принимаемого излучения соответствующим приемником. Однако, многолинзовые компоненты объектива до призмы ведут к увеличению потерь не только за счет дополнительных поверхностей, но и за счет потерь вблизи границы просветленных зон из-за перекрестных ходов лучей. Поэтому при использовании материалов с высоким показателем преломления представляется возможным первый компонент объектива выполнить однолинзовым и тем самым уменьшить потери энергии в оптике.

На фиг.1 изображен общий вид сканирующей системы; на фиг.2 - первый компонент объектива (разной штриховкой условно обозначены просветляющие покрытия разного пропускания).

Оптическая сканирующая система содержит зеркальный барабан 1, выполненный с возможностью вращения вокруг оси 2, первый компонент 3 объектива, зеркальную светоделительную призму 4, два вторых компонента объектива: второй компонент 5, оптически сопряженный с приемником 6 излучения, и второй компонент 7, оптически сопряженный с приемником 8 излучения. На наружные поверхности первого компонента 3 нанесены два различных по спектральным характеристикам пропускания просветляющие покрытия, граница которых проходит в направлении диаметра 9, перпендикулярного оси 2 вращения барабана 1 и оптически сопряженного с ребром 10 призмы 4. На наружные поверхности вторых компонентов 5 и 7 нанесены просветляющие покрытия с максимумом спектрального пропускания в области чувствительности соответствующих приемников 6 и 8 излучения.

Разработана оптическая сканирующая система для одновременного приема сигналов в диапазонах 3-5 и 8-14 мкм. В качестве сканирующего барабана использована правильная четырехгранная призма с наружными зеркальными поверхностями. Первый компонент объектива однолинзовый из германия, просветленного с обеих сторон по технологической инструкции АБ.25.000.900.50 (покрытие[(29ИЭ. К₁) (16ИЭ.К₂)(29ИЭ.К₃)(37ИЭ.К₄)]200) с разным количеством слоев в зависимости от требуемого диапазона пропускания излучения. Граница разных просветляющих покрытий проходит по диаметру линзы, которая в собранном первом компоненте проходит в направлении, перпендикулярном оси вращения сканирующей призмы, и параллельно ребру светоделительной призмы.

Сканирующая система работает следующим образом.

Со сканирующего барабана 1 на первый компонент 3 объектива падает все излучение, испускаемое объектом, и фильтруется просветляющими покрытиями: через одну часть компонента 3 проходит с максимумом пропускания излучение одного диапазона, а через другую его часть - излучение второго диапазона. Прошедшее излучение светоделительной призмой делится на два канала и воспринимается приемником соответствующей чувствительности, отсекающим излучение другого диапазона. В случае применения приемника, чувствительного к обоим диапазонам, перед приемником может быть установлен дополнительный оптический фильтр. При этом вторые компоненты просветлены по всей площади на максимум одного пропускания, что позволяет пропустить излучение одного диапазона и значительно ослабить пропускание другого диапазона.

Использование: изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке сканирующих тепловизионных устройств. Сущность изобретения: система содержит зеркальный барабан 1, выполненный с возможностью вращения вокруг оси 2, первый компонент 3 объектива, зеркальную светоделительную призму 4, два вторых компонента объектива: второй компонент 5, оптически сопряженный с приемником 6 излучения, и второй компонент 7, оптически сопряженный с приемником 8. На наружные поверхности линз компонента 3 нанесены два различных по спектральным характеристикам пропускания просветляющие покрытия, граница которых проходит в направлении диаметра, перпендикулярного оси 2 вращения барабана 1 и оптически сопряженного с ребром 10 призмы 4. На наружные поверхности линз компонентов 5 и 7 нанесены просветляющие покрытия с максимумом спектрального пропускания в области чувствительности соответствующих приемников 6 и 8 излучения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ОПТИЧЕСКАЯ СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая последовательно установленные зеркальный барабан, размещенный с возможностью вращения, первый компонент объектива, зеркальную светоделительную призму, два вторых компонента объектива и два приемника, отличающаяся тем, что первый компонент объектива выполнен с просветляющими покрытиями с различными спектральными диапазонами, граница которых проходит по диаметру объектива и перпендикулярна к оси вращения барабана и, кроме того, оптически сопряжена с ребром светоделительной призмы, а вторые компоненты объектива просветлены в диапазоне излучения, принимаемого соответствующим приемником. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что первый компонент объектива выполнен однолинзовым.