БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЙ ТЕПЛОВИЗОР Российский патент 1998 года по МПК H04N5/33 G02B27/18 

Изобретение относится к технике сканирующих тепловизионных приборов. Известны быстродействующие тепловизиооные системы [1], где конструктивное исполнение строчного сканера вызывает определенные трудности: необходимо устранение вибраций; обеспечение минимального ослабления; уменьшение аббераций.

Эти трудности в значительной мере могут быть устранены при использовании строчного сканера в виде вращающейся зеркальной призмы. Однако недостатком этих тепловизоров является низкий коэффициент использования из-за эффекта удвоения угла отражения от отворачивающейся грани призмы.

Известны тепловизионные системы ведущих тепловизионных производителей Англии, Швеции и др., где для увеличения коэффициента использования вводятся согласующие вогнутые зеркала [2, 3].

Сканирующая система [2] выбрана в качестве прототипа.

Принцип работы тепловизионной системы изображен на фиг.1.

Здесь параллельный пучок после окуляра 1 телескопа 2, отразившись от плоского зеркала 3 кадрового сканера, попадает на поверхность согласующего сферического зеркала 4, проходит через компенсатор 5, после чего попадает на зеркальный барабан 6, который расположен в плоскости, сопряженной с плоскостью плоского зеркала кадрового сканера. Отраженный пучок от зеркальной грани призмы проекционным объективом 7 направляется на фотоприемник (ФП) 8.

Таким образом, вогнутое зеркало 4 позволяет согласовать широкий угол α (фиг.1) строчного сканера с угловым полем зрения β оптической системы. Согласующее зеркало существенно увеличивает коэффициент использования строчного сканера, из-за чего увеличиваются полезный тепловизионный сигнал и чувствительность тепловизионной камеры [1]. Однако введение в камеру согласующего сферического зеркала вызывает ряд недостатков: увеличение габаритов камеры; увеличение аберраций. Использование специальных компенсаторов, работающих на пропускание и уменьшающих аберрации, приводит к уменьшению сигнала и снижению температурной чувствительности камеры.

Цель изобретения - усовершенствование тепловизионной системы, т.е. уменьшение габаритов тепловизионной камеры, улучшение качества изображения и повышение четкости тепловизионного изображения за счет уменьшения аберраций.

Цель достигается тем, что в оптическую систему быстродействующего тепловизора со строчным сканером в виде зеркальной призмы и вогнутого фокусирующего сферического зеркала вводится выпуклое сферическое зеркало, обеспечивающее два отражения.

Введение дополнительного сферического зеркала, работающего с двумя отражениями, позволяет скорректировать аберрации, так как двойное отражение повышает коррекционные возможности зеркала, а также позволяет уменьшить габариты тепловизионной системы при сохранении требуемого коэффициента использования путем помещения выпуклого сферического зеркала перед согласующим зеркалом.

На фиг. 1 изображена оптическая система тепловизора. Параллельный пучок после окуляра 1 телескопа 2, отразившись от плоского зеркала 3, попадает на сферическое выпуклое зеркало 9 и расходящимся пучком направляется на согласующее зеркало 4, после которого сфокусированный пучок, вторично отразившись от сферического выпуклого зеркала 9, попадает на призму 6 и далее проекционным объективом 7 направляется на фотоприемник 8.

Уменьшение габаритов является важным моментом при эксплуатации тепловизора. Уменьшение аберраций обеспечивает более качественное воспроизведение тепловизионного изображения и позволяет реализовать увеличение числа строк, что повышает четкость тепловизионного изображения и эксплутационные характеристики работы тепловизора.

Изложенные принципы построения оптической системы положены в основу создания тепловизионной системы, которая может использоваться в народном хозяйстве и медицине. Введение зеркального компенсатора в виде выпуклого сферического зеркала обеспечило тепловизионной системе малые габариты (90x140x250), высокую четкость (265 строк) и высокую температурную чувствительность (0,07^oC).

Источники информации.

1. Жуков А. Г. , Горюнов А.Н., Кальфа А.А. Тепловизионные приборы и их применение. М.: Радио и связь, 1983, 168 с.

2. Патент N 1586099 British Company of Caxton Street
3. Проспект фирмы AGEMA, публикация N 556556875, изд.2.- AGEMA Infared Systems AB 1988.

Изобретение относится к технике сканирующих тепловизионных приборов. Цель изобретения - усовершенствование тепловизионной системы, повышение четкости тепловизионного изображения за счет уменьшения аберраций. Цель достигается тем, что в оптическую систему быстродействующего тепловизора со строчным сканером в виде зеркальной призмы вводится выпуклое сферическое зеркало, обеспечивающее два отражения. 2 ил.

Быстродействующий тепловизор со строчным сканером в виде зеркальной призмы и вогнутым сферическим зеркалом, отличающийся тем, что перед вогнутым сферическим зеркалом введено рассеивающее выпуклое сферическое зеркало, расположенное таким образом, что оно обеспечивает два отражения: одно - до вогнутого сферического зеркала, другое - после него, причем рассеивающее сферическое зеркало расположено перед вогнутым сферическим зеркалом и оптически связано с ним зеркальной призмой.