СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА Российский патент 1995 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к оптотехнике и может найти применение в оптико-электронных приборах, например в тепловизорах.

Известны различные сканирующие системы, из которых наиболее простые содержат качающееся плоское зеркало, расположенное перед объективом [1, c. 259]
К недостаткам такой системы относится, в частности, малое быстродействие [1, c. 271] Быстродействие повышается с переходом на вращательное движение зеркала, однако, при этом резко снижается эффективность сканирования [1, c. 28] а следовательно, обнаружительная и способность системы Q[1, c. 175] Некоторого увеличения эффективности можно достигнуть в системе, у которой ось вращения совпадает с оптической осью объектива [2] поскольку там угол поворота зеркала равен углу отклонения луча.

Наиболее близкой к изобретению является двухканальная оптическая система, в которой обнаружительную способность удалось повысить за счет увеличения светосилы, но без изменения параметров объектива [3]
Однако к отрицательным свойствам этой системы относятся недостаточно высокое быстродействие и эффективность сканирования, так как система эквивалентна сканеру с одной гранью зеркала, имеющему сравнительно большие габариты и массу, что часто не позволяет достигнуть требуемого числа оборотов и обнаружительной способности. Эти недостатки, равно как и невозможность получения двухмерного изображения, нельзя восполнить даже при помощи использования приемной линейки чувствительных элементов в режиме параллельного сканирования [1, c. 293] так как в прототипе фазы наложенных друг на друга в плоскости чертежа двух изображений не совпадают между собой.

Целью изобретения является получение двухмерных изображений, увеличение быстродействия и эффективности сканирования.

Цель достигается тем, что в сканирующей системе, содержащей линзовый объектив и расположенный в его фокусе приемник излучения, сканер в составе первого и второго с отверстием плоских зеркал, наклоненных к оптической оси с возможностью вращения вокруг нее, а также криволинейное зеркало, последнее выполнено вогнутым и расположенным за отверстием в первом плоском зеркале. При этом введены третье и четвертое плоские зеркала, установленные наклонно с двух сторон оптической оси, а приемник излучения содержит линейку чувствительных элементов, расположенную в плоскости, перпендикулярной к плоскостям наклонных зеркал.

Третье и четвертое плоские зеркала разделены каждое на две ступенчато расположенные части.

На фиг. 1 представлена схема сканирующей системы; на фиг. 2 вариант установки плоских зеркал с обеих его сторон; на фиг. 3 примерный вид растров, образуемых при параллельном разложении картины.

Система включает двухлинзовый объектив 1, фотоприемник 2 с линейкой чувствительных элементов; первое 3 и второе 4 плоские с отверстиями зеркала сканера, установленного в подшипниках 7; вогнутое зеркало 5, второй объектив 6, третье 8 и четвертое 9 плоские зеркала.

На фиг. 2 и 3 8, 9, 11, 12 плоские, наклонные зеркала сокращенных размеров; пунктиром показан ход лучей при повороте сканера на 180^о; 10 растр, образуемый за один оборот сканера.

На фиг. 1 поток излучения от достаточно удаленной предметной плоскости направлен к приемнику 2 по двум параллельным ветвям . При этом на приемнике, благодаря установке вогнутого зеркала 5, вместо выпуклого в прототипе, образуются два наложенных друг на друга, совпадающих по фазе и по размеру изображения предмета. При повороте сканера на пол-оборота, поток на приемник 2 будет следовать через плоское зеркало 9. В данной системе в отличие от прототипа, во-первых, стало возможным получение двухмерного изображения и, во-вторых, за один оборот сканера образуется в два раза большее количество строк, что удваивает скорость получения информации как следствие повышения эффективности сканирования и быстродействия системы.

К недостатку схемы (фиг. 1) следует отнести большие размеры зеркал 8 и 9. Этот недостаток существенно уменьшается при их замене зеркалами 8, 9, 11, 12 (фиг. 2). Порядок работы при этом не нарушается, а массогабаритные характеристики существенно улучшаются. Следует отметить, что так же, как и в прототипе, изображение приемника проектируется в предметную плоскость по двум оптическим каналам сканера с базой между осями этих каналов, а это может явиться причиной параллакса в изображении. Однако, если дистанция визирования достаточно большая (более 100 фокусных расстояний), то влиянием этого параллакса можно пренебречь и считать, что два изображения практически совпадают друг с другом. Поэтому развертка изображения линейки в предметной плоскости будет осуществляться аналогично известному случаю с зеркальной пирамидой с числом граней N 2. За пол-оборота сканера образуется левый растр, а за другую половину оборота правый растр. В результате наложения за один оборот этих растров образуется растр 10, который по форме больше похож на прямоугольный, соответствующий телевизионному стандарту.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в следующем:
1. Становится возможным в оптической системе получать двухмерные изображения, при этом существенно улучшенные по освещенности и яркости благодаря совмещению двух изображений.

2. Повышается эффективность сканирования и быстродействие системы.

3. Улучшается форма растра, характерная для сканирующих систем, у которых плоское зеркало наклонено к оси вращения под углом 45^о, что облегчает согласование данной системы с блоками регистрации изображения, действующими в соответствии с телевизионным стандартом.

Использование: оптотехника, оптико-электронные приборы, например тепловизоры. Сущность изобретения: поток излучения от достаточно удаленной предметной плоскости направлен к приемнику 2 излучения по двум параллельным ветвям 8 - 3 - 1 - 6 / 8 - 4 - 1 - 5 - 1 - 6. При повороте сканера на половину оборота поток на приемник 2 будет следовать через плоское зеркало 9 в том же порядке. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. СКАНИРУЮЩАЯ СИСТЕМА, содержащая линзовый объектив и размещенный в его фокусе приемник излучения, сканер в виде первого и второго с отверстием плоских зеркал, установленных наклонно к оптической оси с возможностью вращения вокруг нее, а также криволинейное зеркало, отличающаяся тем, что криволинейное зеркало выполнено вогнутым, в первом зеркале выполнено отверстие, вогнутое зеркало установлено за ним, при этом введены третье и четвертое плоские зеркала, установленные наклонно с двух сторон оптической оси, а приемник излучения выполнен в виде линейки чувствительных элементов, размещенной в плоскости, перпендикулярной к плоскости дополнительно введенных зеркал. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что третье и четвертое плоские зеркала выполнены каждое из двух ступенчато расположенных частей.