СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к оптическим приборам и может найти применение в тепловизорах.

Известны различные сканирующие системы, в том числе с вращающимися линзовыми объективами. К их недостаткам относится громоздкость и низкий коэффициент использования развертки.

Известны сканирующие системы с менее громоздкими зеркальными объективами. К их недостаткам относится ограничение по быстродействию и обнаружительной способности Q Первое связано с тем, что схема не позволяет располагать объективы вплотную друг к другу, а это ограничивает их число, от которого зависит число оборотов сканера, которое в этом случае может принять значение, недопустимое с точки зрения прочности конструкции и жесткости оптических элементов. Второе связано с виньетированием потока корпусом приемника, что влияет на пропускание оптической системы τ а отсюда и на обнаружительную способность.

Известна также сканирующая система с плоским качающимся зеркалом, помещенным в коллимированный пучок лучей, образованный телескопической системой.

Наиболее близким техническим решением является сканирующее устройство [3] содержащее вогнутые зеркала, размещенные на внутренней стороне барабана, установленного с возможностью вращения вокруг оси, наклонно к которой установлено плоское зеркало и фотоприемник.

Целью изобретения является повышение обнаружительной способности.

Поставленная цель достигается тем, что плоское зеркало выполнено двусторонним с центральным окном, совмещенным с осью вращения барабана, при этом число вогнутых зеркал выбрано четным.

Кроме того, поставленная цель достигается за счет того, что на обратной стороне плоского зеркала выполнен конденсор.

Повышение эффективности сканирования достигается за счет того, что плоское зеркало установлено с возможностью совместного вращения с барабаном, при этом плоское зеркало может быть выполнено из двух прозрачных пластин с зеркальным покрытием в плоскости их совмещения.

Цель сокращение габаритов барабана и повышение быстродействия достигается за счет того, что перед плоским зеркалом установлен объектив.

Цель расширение поля обзора достигается за счет выполнения объектива концентрическим с центром, совмещенным с точкой пересечения осей вогнутых зеркал.

Цель расширение функциональных возможностей и стабилизация пространственного положения визирного луча достигается тем, что плоское зеркало установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной первой оси поворота.

Уменьшение воздушного сопротивления и повышение быстродействия достигается тем, что наружная поверхность барабана выполнена гладкой.

На фиг. 1 показана система с установкой фотоприемника на оси вращения в отверстии плоского зеркала; на фиг.2 система с конденсором; на фиг.3 система с четным числом объективов, расположенных в коллимированном пучке лучей; на фиг.4 система с конденсором, выполненным на обратной стороне плоского зеркала; на фиг. 5 система с установленным на оси вращения плоским зеркалом; на фиг.6 система с концентрическим объективом.

На фиг.1 2N объективов 1 (N нечетное число) расположены вплотную на внутренней стороне цилиндрического корпуса; они способны вращаться вокруг оси, направленной через отверстие в зеркале 2, в котором расположена часть корпуса фотоприемника 3.

На фиг.2 фотоприемник вынесен из отверстия благодаря использованию конденсора 4. Это сокращает отверстие, а следовательно, и виньетирование потока, направленного от предмета. Зеркало установлено с возможностью качания вокруг оси, направленной перпендикулярно к оси вращения объективов.

На фиг.3 зеркало 2 имеет двустороннее отражающее покрытие и расположено в сжатом (коллимированном) пучке лучей, что сокращает размеры зеркала и сканера, повышает его быстродействие. Сочетание с телескопической системой повышает разрешающую способность и функциональные возможности системы.

На фиг.4 выполнение конденсора 4 с обратной стороны плоского зеркала обеспечивает сокращение габаритов системы и расширение ее спектрального пропускания, так как зеркальные поверхности неселективны.

На фиг. 5 плоское зеркало 2 жестко соединено с корпусом, установленным в подшипниках, и способно вместе с ним вращаться вокруг общей оси. Двустороннее отражающее покрытие 5 нанесено на прозрачную пластинку, совмещенную с другой прозрачной пластинкой. Этим достигается образование кругового растра, симметричного относительно оси вращения. Такая развертка обеспечивает наивысшую эффективность сканирования η_sc, за счет чего повышается обнаружительная способность системы.

На фиг.6 приводится схема, которая содержит концентрический объектив 6, плоское зеркало 2 с отверстием, зеркальные объективы 1, расположенные в цилиндрическом корпусе так, что их оптические оси пересекаются в точке, находящейся на оси вращения О-О₁ корпуса, с которым связан двигатель 7 полусферическую линзу 4, выполняющую роль конденсора (коллектива), фотоприемник 3.

Сканирующая система действует следующим образом (фиг.1).

Поток излучения от предмета проходит к объективу 1, отразившись от зеркала 2 он фокусируется на линейке чувствительных элементов приемника 3, которая совмещена с осью вращения. За один оборот сканера здесь совершается 2N циклов сканирования (N число объективов в прототипе), а в прототипе не более N циклов, что указывает на более высокое быстродействие предложенной системы.

Действие системы (фиг.2) отличается от предыдущей тем, что излучение на приемник 3 проходит через конденсор 4. Помимо сокращения виньетирования потока, повышению обнаружительной способности помогает здесь и уменьшение размеров чувствительных элементов благодаря наличию конденсора.

На фиг. 3 система расположена между телескопической системой (не показана) и конденсором. При вращении объективов 1 поток от неподвижного зеркала 2 отражается дважды. Из построения хода лучей следует, что оптические оси падающего и отраженного потоков смещены относительно оси вращения, что однако отрицательно не влияет на работу устройства, создающего прямострочный растр. Такой же характер работы имеет место и в устройстве фиг.4, габариты которого сокращены, благодаря совмещению конденсатора с плоским зеркалом.

На фиг.5 поток излучения от предмета проходит к фотоприемнику 3 по элементам 1 2 2 1 5. При вращении сканера образуется круговой растр, так как одновременно вращается плоское зеркало 2.

На фиг.6 поток излучения от предмета проходит к приемнику 3 по цепи 1 2 3 4. При вращении корпуса происходит периодическое перемещение визирного луча в пределах угла обзора с частотой, определяемой числом оборотов двигателя и числом объективов 1. При необходимости зеркало 2 может быть установлено на оси вращения и использоваться для кадровой развертки изображения или для стабилизации начального положения оси объектива в пространстве. Для этого зеркало можно установить в кордановом подвесе для перемещения в двух или трех плоскостях.

Использование: изобретение относится к оптическим приборам и может найти применение в тепловизорах. Сущность изобретения заключается в том, что в сканирующей системе, содержащей вогнутые зеркала, размещенные на внутренней стороне барабана, установленного с возможностью вращения вокруг оси, наклонно к которой установлено плоское зеркало и фотоприемник, плоское зеркало выполнено двусторонним с центральным окном, совмещенным с осью вращения барабана, при этом число вогнутых зеркал выбрано четным. На обратной стороне плоского зеркала может быть размещен конденсор, а перед плоским зеркалом может быть установлен объектив, например, концентрический. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая вогнутые зеркала, размещенные на внутренней стороне барабана, установленного с возможностью вращения вокруг оси, наклонно к которой установлено плоское зеркало и фотоприемник, отличающаяся тем, что, с целью повышения обнаружительной способности, плоское зеркало выполнено двусторонним с центральным окном, совмещенным с осью вращения барабана, при этом число вогнутых зеркал выбрано четным. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что на обратной стороне плоского зеркала размещен конденсор. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности сканирования, плоское зеркало установлено с возможностью совместного вращения с барабаном. 4. Система по п.3, отличающаяся тем, что плоское зеркало выполнено из двух прозрачных пластин с зеркальным покрытием в плоскости их совмещения. 5. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью сокращения габаритов барабана и повышения быстродействия, перед плоским зеркалом установлен объектив. 6. Система по п.5, отличающаяся тем, что, с целью расширения поля обзора, объектив выполнен концентрическим с центром, совмещенным с точкой пересечения осей вогнутых зеркал. 7. Система по пп. 1, 5 и 6, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и стабилизации пространственного положения визирного луча, плоское зеркало установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной первой оси поворота. 8. Система по пп. 1 7, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения воздушного сопротивления и повышения быстродействия, наружная поверхность барабана выполнена гладкой.