АЭРОФОТОАППАРАТ Российский патент 2017 года по МПК G03B37/00 G01C11/02 

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к аэрофотосъемке, и может быть использовано при создании малогабаритных панорамных аэрофотоаппаратов.

Известен аэрофототелевизионный аппарат, описанный в патенте РФ №2307383, опубликованном 27.09.07 г., МПК G03B 37/00, состоящий из последовательно расположенных в корпусе аппарата зеркала, установленного под углом 45 градусов к оптической оси с возможностью поворота вокруг оптической оси, и линзового объектива, за которым в дополнительном корпусе расположен оптико-электронный блок, фотоприемная площадка которого совмещена с плоскостью наилучшего изображения объектива. Данный аэрофототелевизионный аппарат не обладает возможностью высокоскоростной съемки, а также имеет линзовую оптическую систему, что ведет к увеличению габаритных параметров аппарата.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является аэрофотоаппарат, описанный в патенте РФ №2451316, опубликованном 20.05.2012 г., МПК G03B 37/00, G01C 11/02, состоящий из расположенных по ходу луча на оптической оси зеркальной системы, объектива и дополнительного корпуса. Зеркальная система выполнена в виде плоского зеркала, установленного под углом к оптической оси с возможностью поворота вокруг нее с помощью первого привода зеркала. Внутри дополнительного корпуса расположен приемник оптического излучения с фотоприемной зоной в плоскости наилучшего изображения объектива. Дополнительный корпус установлен с возможностью вращения вокруг оптической оси с помощью привода дополнительного корпуса. Зеркало установлено с дополнительной возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси объектива, с помощью второго привода зеркала. Однако данное устройство имеет линзовый объектив, что увеличивает длину аэрофотоаппарата.

Задачей изобретения является создание малогабаритного панорамного аэрофотоаппарата, с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - возможность производить высокоскоростную широкозахватную и высокоразрешающую узкозахватную съемку, возможность производить съемку на больших скоростях и маленьких высотах полета носителя аэрофотоаппарата, уменьшение длины аэрофотоаппарата и повышение качества получаемых снимков.

Это достигается тем, что в аэрофотоаппарате, содержащем по ходу луча в корпусе аэрофотоаппарата зеркальную систему, под углом к ее оптической оси установлен фокусирующий объектив, а в дополнительном корпусе - приемник оптического излучения, фотоприемная зона которого совмещена с плоскостью наилучшего изображения фокусирующего объектива, зеркальная система установлена с возможностью поворота вокруг оптической оси фокусирующего объектива с помощью привода зеркальной системы, дополнительный корпус установлен с возможностью поворота относительно центра масс аэрофотоаппарата с помощью приводов, все приводы снабжены моментными двигателями, вход каждого моментного двигателя связан с выходами блока системы управления приводами, на оси ротора каждого моментного двигателя закреплен соответствующий одноосный измеритель угловых скоростей, выходы которых связаны с соответствующими входами блока системы управления приводами, в отличие от известного зеркальная система выполнена в виде зеркальной афокальной насадки, оптическая ось которой перпендикулярна поверхности съемки, для чего зеркальная система жестко закреплена в подвижном корпусе, а подвижный корпус установлен с возможностью поворота с помощью привода зеркальной системы, фокусирующий объектив установлен в дополнительном корпусе с оптической связью между зеркальной афокальной насадкой, причем дополнительный корпус жестко закреплен в корпусе аэрофотоаппарата, а фокусирующий объектив выполнен двухзеркальным, в плоскости наилучшего изображения фокусирующего объектива добавлен второй приемник излучения, переключение между приемниками излучения осуществлено за счет поворота вокруг оптической оси поворотного наклонного зеркала, расположенного между фокусирующим объективом и приемниками излучения, а корпус аэрофотоаппарата выполнен с возможностью поворота относительно центра масс дополнительного корпуса за счет привода компенсации изменения тангажа и привода компенсации сдвига изображения, блок системы управления приводами выполнен в виде блока обработки навигационной информации.

Кроме того, зеркальная афокальная насадка может быть выполнена в виде объектива Кассегрена, включающего первое вогнутое зеркало, второе выпуклое зеркало, в плоскость промежуточного изображения которого введено неподвижное плоское зеркало, находящееся в фокусе параболического зеркала, обращенного вогнутостью к фокусирующему объективу, оптическая ось которого перпендикулярна оптической оси зеркальной афокальной насадки. А в фокусирующем объективе первое зеркало может быть выполнено вогнутым, с отверстием в центральной части, обращенным вогнутостью к зеркальной афокальной насадке, а второе зеркало - выпуклым, обращенным выпуклостью к поворотному наклонному зеркалу.

Изобретение поясняется чертежами, где на фигуре представлена оптическая схема аэрофотоаппарата.

Аэрофотоаппарат (фиг.) состоит из корпуса 1 аэрофотоаппарата, в котором размещена зеркальная система 2 в своем подвижном корпусе 3, и дополнительного корпуса 4, в котором размещены фокусирующий объектив 5, поворотное наклонное зеркало 6, высокоскоростной приемник излучения 7 и высокоразрешающий приемник излучения 8. Приемники оптического излучения 7 и 8 расположены по ходу луча в плоскости наилучшего изображения фокусирующего объектива 5, за наклонным поворотным зеркалом 6 и отличаются друг от друга скоростью съемки. Для этого в дополнительном корпусе 4 расположен привод 9 переключения режимов съемки, выход которого подключен к поворотному наклонному зеркалу 6, а, в свою очередь, выход с приемников излучения 7 и 8 передается на входы блока 10 обработки информации. Дополнительный корпус 4 жестко закреплен внутри корпуса 1 аэрофотоаппарата. Зеркальная система 2 выполнена в виде зеркальной афокальной насадки, оптическая ось которой расположена перпендикулярно к оптической оси фокусирующего объектива 5. В подвижном корпусе 3 жестко закреплена зеркальная афокальная насадка, состоящая по ходу луча из защитного стекла 11 и объектива Кассегрена, причем подвижный корпус 3 имеет механическую связь с корпусом 1 аэрофотоаппарата через привод зеркальной системы 18. Объектив Кассегрена состоит из первого вогнутого зеркала 12 и второго выпуклого зеркала 13. При этом в плоскость промежуточного изображения введено неподвижное плоское зеркало 14, которое находится в фокусе параболического зеркала 15, оптическая ось которого перпендикулярна оптической оси зеркальной афокальной насадки. Параболическое зеркало 15 создает параллельный пучок лучей, который попадает на фокусирующий объектив 5. Фокусирующий объектив 5 выполнен из двух зеркал, первое зеркало 16 фокусирующего объектива вогнутое с отверстием в центральной части, обращенное вогнутостью к параболическому зеркалу 15, а второе зеркало 17 фокусирующего объектива выпуклое, обращенное выпуклостью к поворотному наклонному зеркалу 6. Поворот подвижного корпуса 3 вокруг оптической оси фокусирующего объектива 5 осуществляется приводом 18 зеркальной системы 2. Привод 9 переключения режимов съемки связан с приводом 18 электронными связями управления. Привод 19 компенсации изменения тангажа осуществляет поворот корпуса 1 аэрофотоаппарата и при этом крепится к подвесу, закрепленному на приводе 20 компенсации сдвига изображения. Блок 21 обработки навигационной информации находится на борту летательного аппарата, преобразует эту информацию в управляющие сигналы и передает эти сигналы на привод 19 компенсации изменения тангажа, привод 20 компенсации сдвига изображения, привод 18 зеркальной системы и привод 9 переключения режимов съемки. Каждый из этих приводов состоит из моментного двигателя, на оси ротора которых закреплены измерители угловых скоростей (на фигуре не показаны), сигналы от которых также поступают в блок 21 обработки навигационной информации. Корпус 1 аэрофотоаппарата выполнен с возможностью поворота вокруг центра масс аэрофотоаппарата с помощью привода 19 компенсации изменения тангажа и привода 20 компенсации сдвига изображения.

Аэрофотоаппарат работает следующим образом.

Во время съемки подвижный корпус 3 поворачивается приводом 18 зеркальной системы 2, угол поворота и скорость поворота зависят от высоты и скорости полета носителя. Привод 19 компенсации изменения тангажа производит поворот корпуса 1 аэрофотоаппарата в зависимости от изменения тангажа летательного аппарата, в результате чего оптическая ось аэрофотоаппарата все время перпендикулярна поверхности съемки. Обработку сигналов от носителя аэрофотоаппарата, а также от измерителей угловых скоростей производит блок 21 обработки навигационной информации. Аэрофотоаппарат может работать в двух режимах съемки, первый из которых съемка в высоком разрешении, а второй - высокоскоростная съемка.

Съемка в высоком разрешении

Включаются алгоритмы управления приводом 18 зеркальной системы 2, жестко закрепленной в поворотном корпусе 3, и приводом 20 компенсации сдвига изображения, соответствующие съемке в высоком разрешении. Поворотным наклонным зеркалом 6 выбирается высокоразрешающий приемник излучения 8, и производится съемка.

Высокоскоростная съемка

Включаются алгоритмы управления приводом 18 зеркальной системы 2, жестко закрепленной в поворотном корпусе 3, и приводом 19 компенсации изменения тангажа, соответствующие высокоскоростной съемке. Поворотным наклонным зеркалом 6 выбирается высокоскоростной приемник излучения 7, и производится съемка.

Запись информации производится в цифровой форме в блок 10 обработки информации, размещенный в дополнительном корпусе 4 аэрофотоаппарата.

Таким образом, создан аэрофотоаппарат, который обеспечивает высокое качество изображения, с возможностью осуществлять и высокоскоростную и высокоразрешающую съемку. Высокое качество изображения достигается за счет применения привода компенсации сдвига изображения и привода компенсации изменения тангажа. За счет применения разных приемников излучения реализована как высокоскоростная съемка, так и съемка детализированная, режимы съемки обуславливаются скоростью и высотой полета летательного аппарата, на котором установлен аэрофотоаппарат. За счет применения в оптической схеме зеркальных, а не линзовых элементов существенно уменьшена длина аэрофотоаппарата.

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к аэрофотосъемке, и может быть использовано при создании малогабаритных панорамных аэрофотоаппаратов. Заявленный аэрофотоаппарат содержит по ходу луча в корпусе аэрофотоаппарата зеркальную систему, под углом к ее оптической оси установлен фокусирующий объектив, а в дополнительном корпусе - приемник оптического излучения, фотоприемная зона которого совмещена с плоскостью наилучшего изображения фокусирующего объектива. Зеркальная система установлена с возможностью поворота вокруг оптической оси фокусирующего объектива с помощью привода зеркальной системы. Дополнительный корпус установлен с возможностью смещения относительно центра масс с помощью приводов, все приводы снабжены моментными двигателями, вход каждого моментного двигателя связан с выходами блока системы управления приводами, на оси ротора каждого моментного двигателя закреплен соответствующий одноосный измеритель угловых скоростей, выходы которых связаны с соответствующими входами блока системы управления приводами. Зеркальная система выполнена в виде зеркальной афокальной насадки, оптическая ось которой перпендикулярна поверхности съемки, для чего зеркальная система жестко закреплена в подвижном корпусе, а подвижный корпус установлен с возможностью поворота с помощью привода зеркальной системы. Фокусирующий объектив установлен в дополнительном корпусе с оптической связью между зеркальной афокальной насадкой. Дополнительный корпус жестко закреплен в корпусе аэрофотоаппарата, а фокусирующий объектив выполнен двухзеркальным. В плоскости наилучшего изображения фокусирующего объектива добавлен второй приемник излучения. Переключение между приемниками излучения осуществлено за счет поворота вокруг оптической оси поворотного наклонного зеркала, расположенного между фокусирующим объективом и приемниками излучения. А корпус аэрофотоаппарата выполнен с возможностью поворота относительно центра масс аэрофотоаппарата за счет привода компенсации изменения тангажа и привода компенсации сдвига изображения, блок системы управления приводами выполнен в виде блока обработки навигационной информации. Технический результат - возможность производить высокоскоростную широкозахватную и высокоразрешающую узкозахватную съемку, возможность производить съемку на больших скоростях и маленьких высотах полета носителя аэрофотоаппарата, уменьшение длины аэрофотоаппарата и повышение качества получаемых снимков. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Аэрофотоаппарат, содержащий по ходу луча в корпусе аэрофотоаппарата зеркальную систему, под углом к ее оптической оси установлен фокусирующий объектив, а в дополнительном корпусе - приемник оптического излучения, фотоприемная зона которого совмещена с плоскостью наилучшего изображения фокусирующего объектива, зеркальная система установлена с возможностью поворота вокруг оптической оси фокусирующего объектива с помощью привода зеркальной системы, дополнительный корпус установлен с возможностью поворота относительно центра масс аэрофотоаппарата с помощью приводов, все приводы снабжены моментными двигателями, вход каждого моментного двигателя связан с выходами блока системы управления приводами, на оси ротора каждого моментного двигателя закреплен соответствующий одноосный измеритель угловых скоростей, выходы которых связаны с соответствующими входами блока системы управления приводами, отличающийся тем, что зеркальная система выполнена в виде зеркальной афокальной насадки, оптическая ось которой перпендикулярна поверхности съемки, для чего зеркальная система жестко закреплена в подвижном корпусе, а подвижный корпус установлен с возможностью поворота с помощью привода зеркальной системы, фокусирующий объектив установлен в дополнительном корпусе с оптической связью между зеркальной афокальной насадкой, причем дополнительный корпус жестко закреплен в корпусе аэрофотоаппарата, а фокусирующий объектив выполнен двухзеркальным, в плоскости наилучшего изображения фокусирующего объектива добавлен второй приемник излучения, переключение между приемниками излучения осуществлено за счет поворота вокруг оптической оси поворотного наклонного зеркала, расположенного между фокусирующим объективом и приемниками излучения, а корпус аэрофотоаппарата выполнен с возможностью поворота вокруг центра масс аэрофотоаппарата за счет привода компенсации изменения тангажа и привода компенсации сдвига изображения, блок системы управления приводами выполнен в виде блока обработки навигационной информации.

2. Аэрофотоаппарат по п. 1, отличающийся тем, что зеркальная афокальная насадка выполнена в виде объектива Кассегрена, включающего первое вогнутое зеркало, второе выпуклое зеркало, в плоскость промежуточного изображения которого введено плоское зеркало, находящееся в фокусе параболического зеркала, обращенного вогнутостью к фокусирующему объективу, оптическая ось которого перпендикулярна оптической оси зеркальной афокальной насадки.

3. Аэрофотоаппарат по п. 1, отличающийся тем, что в фокусирующем объективе первое зеркало вогнутое, с отверстием в центральной части, обращенное вогнутостью к зеркальной афокальной насадке, а второе зеркало выпуклое, обращенное выпуклостью к поворотному наклонному зеркалу.