Сканирующее устройство Советский патент 1991 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к оптико-электронным приборам со сканированием изображения.

Цель изобретения - уменьшение потерь путем сокращения отражений на гранях.

На фиг, 1 показана принципиальная схема сканирующего устройства; на фиг. 2 - варианты расположения граней зеркальных пирамид и их конструкция в однокоординат- ном сканирующем устройстве при различном взаимном расположении телескопической системы, объектива и пирамид: на фиг. 5 - принципиальное расположение пирамид в устройстве, сканирующем по двум координатам,

На фиг. 1 телескопическая система, состоящая из объектива 1 и окуляра 2, имеет выходной зрачок АО Б, центр которого обозначен точкой О. На пути лучей, выходящих из телескопической системы, расположены зеркальные пирамиды, выполненные в виде двухгранных отражателей, составленных из пар скрепленных между собой зеркал 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10. За пирамидами по ходу луча установлены фокусирующий объектив 11 и приемник 12. Ось 13 телескопической системы пересекается с осью 14 вращения пирамид в точке О. Выходной зрачок АОБ телескопической системы в результате отражения лучей от зеркала 3 строится ими между зеркалами 3 и 4 и обозначен А О Б. Его изображение в зеркале 4, рассматриваемое со стороны объектива 11, обозначено А О Б И расположено так, что центр изображения О совпадает с точкой пересечения оси 18 объектива с осью 14 вращения пира- ,мид. Для обеспечения этого условия ребро 15 отражающих граней пирамиды, состоящей из зеркал 3 и 4, совмещено с линией пересечения плоскости 16, которая перпендикулярна оси 14 и проходит через середину отрезка 00. с плоскостью 17, пересекающейся с осью 14 в точке О и наклоненной к этой оси под углом тч, где аугол между осью 18 фокусирующего объектива и ее отрезком, лежащим между телескопической системой и отражающими гранями пирамид, при расположении его главного сечения параллельно оси 14 вращения пирамид и оси 13 телескопической системы. В однокоординатном сканирующем устройстве этот отрезок совпадает с осью 13 телескопической системы.

Положение ребер двухгранных отражателей, состоящих из зеркал 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, в однокоординатном сканирующем устройстве совпадает с положением ребра 15, эти отражатели занимают место отражателя, состоящего из зеркал 3 и 4.

Каждая из пар зеркал 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10 как единое целое может быть повернута вокруг своего ребра: положение изображения А С Б выходного зрачка

телескопической системы при этом не изменятся.

Когда оси 13 и 18 телескопической системы и объектива 11 наклонены к оси 14 вращения пирамид под разными углами

(фиг. 2) для минимизации габаритов все отражающие грани пирамид, состоящих из зеркал 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, повернуты вокруг своих ребер так, что их ближайшие к объективу грани зеркал 4, 6, 8 и 10 наклонены к оси вращения многогранника на одина- ковый угол /3 . При выполнении этого условия пирамиды имеют осесимметричную форму. Они имеют минимальные габариты, если зеркала 6, 8 и 10, когда они занимают

положение зеркала 4, образуют с биссектрисой 19 угла между осью 18 объектива и осью 14 вращения пирамид углы у 90°.

Конструкция однокоординатного сканирующего устройства упрощается, если телескопическая система, объектив

установлены так, что их оси 13 и 18 образуют

с осью 14 вращения пирамид равные углы

о(фиг. 3). Если при этом углы у одинаковы

и равны 90°, то все зеркала отражателей

образуют с осью 14 равные углы Д а первая

20 и вторая 21 пирамиды одинаковы и их оси

симметрии совмещены с осью 14 вращения.

Минимальные габариты однокоординатное сканирующее устройство имеет при

(D 90° (фиг. 4). Пирамиды 22 и 23 в этом случае одинаковы, а их вершины совмещены.

На фиг. 5 показана конструкция пирамид, позволяющая при минимальных габаритах превратить устройство в сканирующее по двум координатам. На фиг. 5 двухгранные от ражатели 5 и 6, 7 и 8 изображены штрихпунктирной и пунктирной линиями в положении, которое они занимают, занимая

место отражателя 3, 4. Отражатель, состоящий из зеркал 5 и 6, сканирует пространство предметов в плоскости, перпендикулярной оси 14 вращения многогранника и проходящей через ось 13 телескопической системы.

В двухкоординатном сканирующем устрой- стве зеркала 4, 6 и 8 соседних двухгранных отражателей наклонены к оси 14 вращения пирамид на углы, отличающиеся друг от друга на величину, равную половине углового

размера приемника излучения.

Положение изображения О центра О выходного зрачка телескопической системы остается неизменно на оси 14, Положение

ребер всех двугранных отражателей определено линиями пересечения плоскостей 17 с плоскостью 16.

Сканирующее устройство работает следующим образом.

Телескопическая система, состоящая из объектива 1 и окуляра 2, совместно с объективом 11 формирует изображение пространства предметов в плоскости приемника 12. Зеркальные пирамиды, состоящие из двухгранных отражателей, образованных попарно скрепленными зеркалами 3 и 4, 5 и 6, 7 и 8, 9 и 10, при вращении вокруг оси 14 обеспечивают перемещение (сканирование) изображения относительно приемника 12. За один оборот пирамид происходит повторяющееся перемещение изображения, причем число повторений равно числу двухгранных отражателей, из которых составлены пирамиды (в данном случае их четыре). При однокоор- динатном сканировании угол между гранями всех отражателей одинаков и сканирование осуществляется только в плоскости, проходящей через ось 13 телескопической системы перпендикулярно плоскости чертежа (фиг. 1-4).

При сканировании по двум координатам (фиг. 5) отражатель, состоящий из зеркал 5 и 6, осуществляет сканирование в плоскости, проходящей через ось 13 перпендикулярно плоскости чертежа. Соседний отражатель, состоящий из зеркал 3 и 4, осуществляет сканирование в плоскости, повернутой по отношению к предыдущей на угол Д«1, а отражатель, состоящий из зеркал 7 и 8, - в плоскости, повернутой на угол Лад. В зависимости от угловых размеров поля зрения прибора и приемника 12, а также в зависимости от конструкции приемника пирамиды могут содержать то или иное количество двухгранных отражателей, обеспечивающее построение за один оборот целого количества кадров.

Формула изобретения

1. Сканирующее устройство, содержащее телескопическую систему, последовательно установленные за ней пирамиду с возможностью, вращения, объектив и приемник излучения, размещенные так, что точка пересечения оси вращения пирамиды и

оси телескопической системы совмещена с центром выходного зрачка, отличающееся тем, что, с целью уменьшения потерь за счет сокращения отражений на гранях, за

5 пирамидой дополнительно введена вторгя пирамида, при этом линия пересечения граней пирамид совмещена с линией пересечения плоскости перпендикулярной оси вращения пирамид и размещенной на рав0 ном расстоянии от точек пересечения осей телескопической системы и объектива с осью вращения пирамиды, с плоскостью, проходящей через центр выходного зрачка телескопической системы под углом к оси

5 вращения пирамид, равным половине угла между осью объектива и ее отрезком, лежащим между телескопической системой и отражающими гранями пирамид, при расположении его главного сечения парал0 лельно оси вращения пирамид и оси телескопической системы.

2.Устройство поп. 1, отличающее- с я тем, что, с цельюуменьшения габаритов, ближайшие к объективу грани пирамиды ус5 тановлены под одинаковым углом к оси вра- щения пирамид и перпендикулярно биссектрисе угла между осью объектива и осью вращения пирамид,

3.Устройство по пп. 1и2, отличаю- 0 щ е е с я тем, что, с целью упрощения

конструкции, оси телескопической системы и объектива установлены под равным углом с осью вращения пирамид, а пирамиды одинаковы.

5 4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что, с целью уменьшения габаритов, телескопическая система и объектив установлены так, что их оси перпендикулярны оси вращения пирамид, а вершины

0 их совмещены.

5. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности сканирования по второй координате, ближайшие к телескопической сис5 теме грани пирамиды установлены к оси вращения пирамид под углами, отличающимися друг от друга на величину А а), определяемую из соотношения

tg AU) l/2f1, где I - линейный размер приемника;

0 f - фокусное расстояние объектива.

;

Ю

Ю(6)

Изобретение относится к приборам инфракрасной тепловизионной техники. Цель - уменьшение потерь из-за сокращения отражения на гранях. Устройство содержит объектив 1 и окуля р 2 телескоп ической системы, вращающиеся сканирующие изображения пирамиды, объектив 11 и приемник 12. Телескопическая система и пирамиды расположены так, что ось 14 вращения пирамид пересекается с осью 13 системы в центре О ее выходного зрачка. Ось 18 объектива 11 пересекается с осью 14 и лежит в одной плоскости с осью 13. Ребра двухгранных отражателей пирамид лежат в плоскости 16, перпендикулярной оси 14 вращения и деля1 П щей отрезок ОО1 этой оси между точками пересечения с осями 13 и 18 телескопической системы и объектива 11 пополам. Ребро каждого из отражателей совпадает с линией пересечения плоскости 16с плоскостью 17, проходящей через точку О под углом к оси 14 вращения, равным половине угла между осью 18 и ее отрезком, лежащим между телескопической системой и гранями пирамид, при расположении его главного сечения параллельно оси 14 вращения и оси 13. Такое конструктивное решение обеспечивает неподвижность выходного зрачка телескопической системы при вращении пирамид.Если оси телескопической системы и объектива 11 пересекаются с осью 14 под углом 90°, то в однокординатном устройстве пирамиды одинаковы, их вершины совпадают, а оси симметрии совмещены с осью вращения. В двухкоординатном устройстве ближайшие к телескопической системе грани соседних двухгранных отражателей наклонены к оси 14 на углы, отличающиеся друг от друга на половину углового размера приемника излучения. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. п (Л С О 4 N3 Јь CJ О 11 18

1Ъ

фиг. 5

14,47.

сраг. 4

Ьил

VL JL. 6-

(pa г.

. б