СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК G02B26/10 

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

Известны различные сканирующие системы, из которых простейшие содержат одно сканирующее плоское зеркало [1]
Известен концентрический объектив [2] обладающий некоторыми преимуществами перед другими объективами, в состав которого входит шаровая линза.

В случае расположения плоского зеркала в сходящемся пучке лучей габариты сканера сокращаются, а быстродействие увеличивается, что относится к системе [3] принятой за прототип.

Недостатком этой схемы является неудовлетворительное качество изображения, вызванное повышенными аберрациями и расфокусировкой луча. Кроме того, здесь возможно сканирование только по одной координате, что требует использования как минимум линейки приемников, удорожающей все устройство.

Целью изобретения является повышение качества изображения и получение возможности сканирования по двум координатам.

Для этого в сканирующей системе, содержащей фотоприемник и объектив, между которыми установлено наклонно к оптической оси способное вращаться плоское зеркало, объектив выполнен концентрическим с центром, совпадающим с осью вращения плоского зеркала, имеющего отверстие, при этом перед плоским зеркалом установлена вогнутая зеркальная поверхность, а за зеркалом фотоприемник. Плоское зеркало выполнено на основании полусферической линзы, а вогнутая поверхность на полусферической линзе.

Сканирующая система может быть снабжена установленными на собственной оси вращения N вогнутыми зеркальными поверхностями.

На фиг.1 изображена сканирующая система со сканированием по одной координате; на фиг.2 система со сканированием по двум координатам.

На фиг. 1 показаны неподвижные компоненты концентрического объектива 1, полушаровая линза 2, установленная на оси вращения 0, пересекающей центр объектива, зеркало 3 в виде нанесенного на основание линзы отражающего покрытия, вогнутая зеркальная поверхность (объектив) 4, выполненная на части поверхности линзы, объектив 5 фотоприемника 6, примерная траектория сканирования с изображением линеек приемника в предметной плоскости 7.

На фиг.2 показаны плоское зеркало 3 с отверстием, имеющее ось вращения, пересекающую центр концентрического объектива, установленные в корпусе, связанном для вращения с двигателем 7, вогнутые зеркальные поверхности (объективы) 4 и объектив 5 фотоприемника 6.

На фиг. 1 поток излучения от предметной плоскости 7 направляется к фотоприемнику 6 по элементам 1-2-3-2-4-5. При колебаниях элемента 2 вокруг оси происходит сканирование, в результате которого изображение приемной линейки перемещается в предметной плоскости по прямолинейной траектории. Поскольку колебания (вращения) элемента 2 осуществляются относительно центра кривизны объекта 1, длина оптического пути сохраняется постоянной и расфокусировки не происходит. Это гарантирует получение более высокого качества изображения по сравнению с прототипом.

На фиг. 2 поток излучения направляется к фотоприемнику 6 по элементам: 1-3-4-5, при этом в фотоприемнике происходит преобразование оптических сигналов в электрические. При вращении элементов 4 вокруг оси, совпадающей с оптической осью и с фокусом объектива, производится строчная развертка изображения линейки чувствительных элементов в предметной плоскости. В результате периодических (медленных) колебаний зеркала 3 вокруг центра кривизны этого же объектива производится кадровая развертка изображения. В результате образуется растр, по форме близкий к прямоугольному. Это дает возможность использования одноэлементных (малоэлементных), а следовательно, и более дешевых фотоприемников. Следует отметить, что зеркала 4 не обязательно концентрические. Их оптимальная форма определяется аберрационным расчетом объектива.

Таким образом, технико-экономическая эффективность изобретения сводится к повышению качества изображения и к расширению функциональных возможностей системы.

Использование: изобретение относится к оптическим приборам и может найти применение, например, в тепловизорах. Сущность изобрения: в сканирующей системе, содержащей фотоприемник, объектив, между которыми размещено наклонно к оптической оси плоское зеркало, установленное с возможностью вращения, объектив выполнен концентрическим с центром, совпадающим с осью вращения плоского зеркала, размещенного на основании полусферической линзы и выполненного с осевым отверстием, а на полусферической линзе выполнено вогнутое зеркало. Для сканирования по второй координате устройство может быть снабжено N вогнутыми зеркалами, установленными с возможностью вращения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая фотоприемник, объектив, между которыми размещено наклонно к оптической оси плоское зеркало, установленное с возможностью вращения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества изображения, объектив выполнен концентрическим с центром, совпадающим с осью вращения плоского зеркала, размещенного на основании полусферической линзы и выполненного с осевым отверстием, а на полусферической линзе установлено вогнутое зеркало с кривизной, равной кривизне полусферической линзы, при этом приемник размещен за плоским зеркалом. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения сканирования по второй координате, в нее введено N вогнутых зеркал, которые установлены с возможностью вращения относительно оси, перпендикулярной первой оси.