ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА НАБЛЮДЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ Российский патент 1996 года по МПК G01C11/02 G03B37/00 

Изобретение относится к приборостроению, в частности, к средствам исследования природных ресурсов Земли /ИПРЗ/, экологии и картографирования земной поверхности путем аэро- и космосъемок.

Известно устройство для регистрации информации [1]
Это устройство с модульной конструкцией, в котором каждый спектральный канал представляет отдельный модуль, включающий отдельную оптическую систему и матрицу детекторов, расположенную в ее фокальной плоскости.

Для обеспечения возможности проведения стереоскопических /конвергентных/ и многозональных съемок на Земле компануется система, состоящая из спектральных модулей, предназначенных для обеспечения съемки в каждом из требуемых режимов, модуля управления и регистрации.

В целях устранения пропусков участков местности при съемке, вследствие разрывов между чувствительными поверхностями линеек ПЗС при их соединении оптическая система модуля состоит из двух объективов.

Электронный сканер, например, SТЕРЕО-МОМ имеет сравнительно невысокое пространственное разрешение /10 12,5 м при стереосъемке и 20 25 м при многозональной/ и полосу захвата /82 130 км соответственно/.

Технический результат, получаемый при использовании данного изобретения, заключается в повышений пространственного разрешения /до 2,5 3 м/ одновременно с расширением полосы захвата /до 600 км/, в обеспечении возможности осуществления одновременно или в сочетании различных видов съемок /многозональной, конвергентной с одного маршрута, панорамной, причем в отличие от известного, изменение вида съемок может производиться в полете/, обеспечении возможности изменения в полете угла конвергентности в зависимости от рельефа местности с целью установки оптимального, снижении требований к точности стабилизации летательного аппарата при проведении съемок и упрощении оптической системы сканерного устройства.

Результат достигается тем, что оптическая система согласно изобретению имеет один длиннофокусный высокоразрешающий широкоугольный апохроматический объектив cо сферической поверхностью изображения. Линейки фотоприемников закреплены в шахматном порядке на соединенных между собой несущей рамой дугообразных держателях /далее дуг/ каждая из которых используется при проведении определенного вида съемок, таким образом, что фоточувствительные поверхности фотоприемников располагаются по фокальной поверхности объектива. Несущая рама имеет возможность перемещения вокруг оптического центра объектива no крену и тангажу для локальной стабилизации оптико-электронной системы, не нарушая юстировки фотоприемников. При этом дуги с фотоприемниками, предназначенные для конвергентной системы, каждая из которых обеспечивает получение изображения под определенным углом засечки, располагаются в плоскостях, параллельных плоскости сечения проходящей через оптическую ось объектива и перпендикуляра направлению полета летательного аппарата.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано расположение отдельных узлов оптико-электронной системы наблюдения и регистрации, а на фиг. 2 размещение по по поверхности изображения и их проекции на Землю.

Газонаполненный объектив 1 /фиг. I/ со встроенным термостатом 2, обеспечивающим температурную стабилизацию оптических элементов, размещается в заполненной инертным газом камере 3, изолированной от внешнего воздействия защитной оболочкой 4 и иллюминатором из кварцевого стекла 5. В состав камеры входят корпус 6 из композита кварцевых и углеродных волокон, термостат 7 и несущая рама 8, имеющая возможность перемещения /в небольших пределах/ для стабилизации оптико-электронной системы в процессе съемки вокруг оптического центра объектива. На раме закреплены дуги 9, 10, 11 используемые при многозональной съемке, а также пакеты 12, 13, состоящие из n дуг, используемых при конвергентной съемке. Каждая i-я дуга, находящаяся в пакете, обеспечивает в сечении, проходящим через центральные фотоприемники, получение угла засечки α_i равного
α_i= arcsinLi/f
где L_i расстояние от плоскости проходящей через 1-ю дугу, до центральной плоскости, проходящей через ось объектива,
f фокусные расстояния объектива.

На каждой из дуг в шахматном порядке в два ряда размещены линейки фотоприемников 14, фоточувствительные поверхности которых 15 находятся на фокальной поверхности 16 объектива, для обеспечения функционирования оптико-электронной системы имеется бортовая микро-ЭВМ 17, управляющая всеми узлами оптико-электронной системы и системой регистрации, а для защиты от наклонных лучей бленда 18.

Дуги, предназначенные для многозональных съемок располагаются в центре поля объектива, причем центральная плоскость сечения, проходящая через центральную дугу, проходит через оптическую ось объектива и перпендикулярна направлению полета летательного аппарата.

В процессе полета ЛА при работе устройства излучение, отраженное от объектов съемки, фокусируется объективом на фоточувствительные поверхности фотоприемников. Сигналы с фотоприемников усиливаются, обрабатываются и регистрируются.

В целях ликвидации отклонения вектора скорости бега местности от направления накопления зарядов на линейке фотоприемников дуги, предназначенные для конвергентных съемок,располагаются таким образом, чтобы плоскости, через них проходящие, были параллельны центральной. В этом случае, как видно из фиг. 2, центральная дуга будет проектироваться на местность в виде прямой линии, а дуги для конвергентных съемок в виде кривых.

В случае возникновения колебаний ЛА по крену и тангажу сигналы, характеризующие отклонения, полученные от системы датчиков ЛА отрабатываются по командам бортовой микро-ЭВМ путем соответствующето перемещения несущей рамы, возвращая ось, проходящую через центр центральной дуги и оптический центр объектива в надир.

При необходимости изменения вида съемки, или установки оптимального угла засечки бортовая микро-ЭВМ выдает команды на включение или выключение фотоприемников на отдельных дугах как по всей их длине, так и в различных зонах.

Использование: приборостроение, в частности средства исследования природных ресурсов Земли (ИПРЗ) путем аэро- и киносъемок. Сущность изобретения: оптико-электронная система содержит оптическую систему, блок фотоприемников и систему, обеспечивающую управление системой и регистрацию полученной информации. Оптическая система выполнена в виде длиннофокусного широкоугольного апохроматического объектива cо сферической поверхностью изображения, при этом фоточувствительные поверхности фотоприемников располагаются по фокальной поверхности объектива. В центральной зоне поля изображения объектива установлены фотоприемники для проведения многозональной съемки, причем центральная плоскость, проходящая через центральную дугу, на которой расположены фотоприемники и оптический центр объектива, перпендикулярна направлению движения летательного аппарата, а по краям поля по обе стороны от центральной дуги в плоскостях, ей параллельных, расположены дуги, предназначенные для проведения конвергентной съемки, каждая из которых обеспечивает съемку под углом, определяемым ее положением, при этом несущая рама установлена с возможностью перемещения вокруг оптического центра объектива, не нарушая юстировки фотоприемников. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Оптико-электронная система наблюдения и регистрации, содержащая оптическую систему, блок фотоприемников, систему управления и регистрации, отличающаяся тем, что оптическая система выполнена в виде объектива со сферической фокальной поверхностью, при этом фотоприемники расположены на данной поверхности. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что фотоприемники размещаются на дополнительно введенных рамах, при этом рамы выполнены в виде дуг, полученных от сечения сферической фокальной поверхности объектива плоскостями, параллельными между собой, а центральная плоскость проходит через оптическую ось объектива.