ОПТИЧЕСКОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1995 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а конкретно к приборам, служащим для получения изображения в инфракрасных лучах, и может быть использовано в тепловизорах.

Известно оптическое сканирующее устройство для получения изображения в инфракрасных лучах с одновременным преобразованием его в видимое изображение [1] содержащее объектив, две системы сканирующих зеркал, выполненных с возможностью вращения относительно общей оси, приемник излучения, расположенный в фокальной плоскости объектива и электрическим связанный со светодиодом.

Пучки инфракрасного излучения проходят через объектив и с помощью первой системы сканирующих зеркал направляются на приемник инфракрасного излучения. Для формирования видимого изображения сигналы с выхода приемника усиливаются и подаются на светодиод, в результате чего видимое излучение светодиода модулируется сигналами инфракрасного излучения объекта наблюдения. С помощью второй системы сканирующих зеркал видимое излучение светодиода направляется в окуляр или на экран. При вращении зеркал происходит сканирование изображения по строке, а сканирование по кадру обеспечивается за счет выполнения сканирующих зеркал в виде многогранника с разнонаклонными зеркальными гранями.

Недостатком известного устройства является технологическая сложность изготовления зеркальных многогранников с разнонаклонными зеркальными гранями.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является оптическое сканирующее устройство [2] содержащее последовательно расположенные объектив, плоское зеркало, сферическое зеркало, расположенное в фокальной плоскости объектива, зеркальный многогранник, выполненный с возможностью вращения и два внеосевых параболических зеркала, фокус первого из которых совмещен с фокальной плоскостью объектива, а в фокусе второго параболического зеркала расположен приемник излучения.

Пучки излучения от объекта наблюдения, проходя через объектив, попадают на плоское зеркало и, отражаясь от него, фокусируются на поверхности сферического зеркала, затем последовательно направляются на зеркальный многогранник, параболические зеркала и приемник излучения. При вращении зеркального многогранника происходит сканирование по строке, а сканирование по кадру обеспечивается путем качания плоского зеркала в плоскости, перпендикулярной направлению строк.

Недостатком известного сканирующего устройства является конструктивная сложность, связанная с необходимостью иметь оптические детали специально для каждой операции сканирования.

Цель изобретения осуществление кадровой развертки фокусирующим внеосевым параболическим зеркалом, что приводит к снижению количества оптических деталей и упрощению конструкции.

Цель достигается тем, что в оптическом сканирующем устройстве, содержащем последовательно расположенные объектив, сферическое зеркало, расположенное в фокальной плоскости объектива, механизм строчной развертки изображения, кинематически связанный с приводом, два параболических зеркала, фокус первого из которых совмещен с фокальной плоскостью объектива, а в фокусе второго параболического зеркала расположен приемник излучения, и привод механизма кадровой развертки изображения, второе параболическое зеркало установлен с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси поворота привода строчной развертки, и кинематически связано с приводом кадровой развертки изображения.

На чертеже показана принципиальная схема оптического сканирующего устройства.

Устройство содержит последовательно расположенные объектив 1, сферическое зеркало 2, расположенное в фокальной плоскости объектива 1, механизм строчной развертки изображения, выполненный, например, в виде зеркального многогранника 3, установленного с возможностью вращения относительно оси 00, и два внеосевых параболических зеркала 4 и 5, фокус первого зеркала 4 из которых совмещен с фокальной плоскостью объектива 1, а в фокусе второго параболического зеркала 5 расположен приемник 6 излучения, чувствительная поверхность которого совмещена с плоскостью изображения 7(71) объекта наблюдения. Второе параболическое зеркало 5 с помощью рычага 8 кинематически связано с кулачковым механизмом 9 привода кадровой развертки изображения и установлено с возможностью поворота относительно оси Р, перпендикулярной оси 00 вращения зеркального многогранника 3, кинематически связанного с приводом 10.

Оптическое сканирующее устройство работает следующим образом.

Пучки излучения от объекта наблюдения, проходя через объектив 1, фокусируются на поверхности сферического зеркала 2, расположенного в фокальной плоскости объектива 1. Затем излучение в виде расходящегося пучка направляется на зеркальный многогранник 3, вращаемый приводом 10 относительно оси 00, и, отражаясь от него, падает на первое параболическое зеркало 4, после чего в виде параллельных пучков направляется на второе параболическое зеркало 5 и фокусируется на чувствительной поверхности приемника 6 излучения. Все пучки излучения вместе, приходящие одновременно из множества расположенных рядом друг с другом точек объекта, формируют изображение 7 объекта, границы которого определяются углом зрения входного объектива 1. При повороте кулачкового механизма 9 привода кадровой развертки изображения в положение, указанное пунктиром, под действием рычага 8 второе параболическое зеркало 5 поворачивается относительно оси Р, расположенной перпендикулярно оси 00 вращения привода 10 зеркального многогранника 3, на угол ϕ, в результате чего формирующие изображение 7 лучи отклоняются на угол 2 ϕ, последовательно проходя через чувствительную площадку приемника 6 излучения, и плоскость изображения занимает положение 7¹. В процессе поворота зеркала 5 на чувствительный элемент приемника 6 излучения попадает излучение последовательно от различных точек объекта наблюдения так, что, когда оптическая ось второго параболического зеркала 5 проходит через центр чувствительного элемента приемника 6 излучения, осматривается центральная часть объекта наблюдения, а при дальнейших поворотах зеркала 5 осматриваются периферийные участки объекта наблюдения. В течение одного оборота кулачкового механизма 9 изображение объекта дважды перемещается через чувствительный элемент приемника 6 излучения в прямом и обратном направлениях с частотой кадровой развертки изображения. Строчная развертка изображения обеспечивается за счет вращения зеркального многогранника 3 относительно оси 00.

В результате выполнения второго параболического зеркала 5 с возможностью поворота относительно оси Р, перпендикулярной оси 00 вращения зеркального многогранника 3, и кинематической связи его с механизмом 9 кадровой развертки изображения, второе параболическое зеркало одновременно выполняет функции фокусировки излучения и развертки изображения по кадру, благодаря чему снижается количество оптических деталей и упрощается конструкция оптического сканирующего устройства.

Использование: получение изображений в инфракрасных лучах. Сущность изобретения: в оптическом сканирующем устройстве, содержащем последовательно расположенные объектив, сферическое зеркало, расположенное в фокальной плоскости объектива, механизм строчной развертки изображения, выполненный в виде зеркального многогранника, установленного с возможностью вращения, два параболических зеркала, фокус первого из которых совмещен с фокальной плоскостью объектива, а в фокусе второго параболического зеркала расположен приемник излучения, и механизм кадровой развертки изображения, второе параболическое зеркало установлено с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси вращения зеркального многогранника, и кинематически связано с механизмом кадровой развертки изображения. Параболическое зеркало одновременно выполняет функции фокусировки излучения и развертки изображения по кадру, благодаря чему снижается количество оптических деталей и упрощается конструкция оптического сканирующего устройства. 1 ил.

ОПТИЧЕСКОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее последовательно расположенные объектив, сферическое зеркало, расположенное в фокальной плоскости объектива, механизм строчной развертки изображения, кинематически связанный с приводом, два параболических зеркала, фокус первого из которых совмещен с фокальной плоскостью объектива, а в фокусе второго параболического зеркала расположен приемник излучения, и привод кадровой развертки изображения, отличающееся тем, что второе параболическое зеркало установлено с возможностью поворота относительно оси, перпендикулярной оси поворота привода строчной развертки, и кинематически связано с приводом кадровой развертки изображения.