Оптическая система зонного сканирования Советский патент 1993 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптико-электронным приборам, и может быть использовано при разработке тепловизионных средств.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и увеличение коэффициента сканирования оптической системы.

На фиг. 1 и 2 показана общая схема оптической системы; на фиг. 3 - схема наклона граней верхнего многогранника, на фиг. 4 - кадр развертки.

Оптическая система содержит зеркальный барабан 1 зонного сканирования, выполненный в виде двух усеченных конических многогранников, причем нижний многогранник 2 - правильная пирамида с наклоном каждой грани к оси 3 вращения барабана 1 в 45°, а верхний многогранник 4 имеет неправильную форму, т.к. каждая последующая грань отклонена от предыдущей на угол, равный двум углам поля зрения сканирующего устройства по зоне кадра (2,2/Йз) Оптическая система, например для

00

о о

4.

g

со

-зонного сканирования (), имеет в бараане 1 четыре двугранных угла, образованых одной гранью, например 4-1, верхнего ногогранника и одной гранью, например -1, нижнего многогранника. Если первая рань 4-1 верхнего многогранника наклонена к оси 3 вращения барабана 1 под углом i 45°, то соседняя вторая грань 4-2 имеет наклон уг У1 + 2 /Зз ( 2 - 1 )45° + 4 /Ь ретья грань 4-3 - наклон уз 45° + а етвертая грань 4-4 имеет угол наклона меньший, чем угол наклона первой грани, поэтому в формуле используется знак -, а грань 4-4, расположенная рядом с первой гранью 4-1, также считается второй, и в формуле подставляется в скобках , тогда уз 45° - 4 . Если за первую грань верхнего многогранника принимается грань с наименьшим наклоном, то в формуле для у используется только знак +, с наибольшим наклоном -только знак.-. При известности угла поля зрения зоны (2 Дз) определяется конструкция верхнего многогранника,Объектив приемника 5 выполнен из двух компонентов: первого компонента из двух каналов-6 и 7 и второго компонента 8, между которыми размещено оптическое переключающее устройство 9, например в виде зеркального модулятора, и плоские зеркала 10 и 11. Переключающее устройство 9 выполнено в виде диска с отражающими зеркалами 12 и промежутками 13 между ними, а его привод жестко связан с приводом вращения барабана 1 (на фиг, не показан).-Плоскость зеркал 12 размещена между каналами 6 и 7 первого компонента объектива в плоскости, проходящей через ось 3 вращения барабана 1. Оптические оси 14 и 1-5 каналов 6 и 7 размещены в плоскости оси 3 под углом ,а в плоскости сканирования по строке - под углом 2 - относительно центра 16 входного зрачка объектива.

Оптическая система работает следующим образом..

При вращении барабана 1 оптическая система просматривает местность позонно за счет разных углов наклона граней многогранника 4 к оси 3 вращения барабана 1.. Кроме того, смена зон осуществляется дополнительно и за счет смены каналов 6 и 7 первого компонента объектива при отражении лучей от одной пары граней. В результате.такого размещения оптических элементов приемник 5 фиксирует поочередно все восемьзон сканирования. Например, лучи 17 от первой зоны Ki, сканируя круж- ком 18 по двугранному углу с гранями 4-1 и 2-1, проходят через канал 7 первого компонента объектива в промежуток 13 переключающего устройства 9 на приемник 5, который в изображении кадра фиксирует первую зону KI (см. фиг,4). В это время лучи от кружка 19, находясь в стадии перехода с грани на грань, на приемник 5 не пройдут,

т.к. они не Попадут в его поле зрения. И как только кружок 19 полностью выйдет на грань 4-1, переключающее устройство 9 повернется и зеркальная плоскость 12 войдет в ход лучей 20, идущих через канал 6 от второй зоны К2, приемник в изображении кадра зафиксирует вторую зону. При полном выходе кружка 18 на соседнюю грань

4-2 снова включится в работу канал 7, но теперь за счет изменения угла наклона грани верхнего многогранника приемник 5 зафиксирует третью зону Кз. Таким образом, при наличии четырех двугранных углов в

барабане приемником 5 поочередно в кадре будут фиксироваться все восемь зон: Ki-K2- Кз-К4-К5-Кб-К7-К8-К1 и т.д. .

Использование изобретения по сравнению с прототипом .позволяет повысить коэффициент сканирования до 0,8-1,0 (вместо максимально возможного 0,5 у прототипа); уменьшить габариты системы; при неизменном, угле поля зрения системы по высоте кадра использовать приемник с уменьшенным,вдвое числом чувствительных элементов; при неизменном приемнике увеличить угол 2 /Зк поля зрения системы по высоте кадра.

Формула изобретения

Оптическая система зонного сканирования, содержащая зеркальный барабан в виде двух усеченных конических многогранников с разными двугранными углами для сканирования п зон по высоте кадра и объектив приемника, от л и ч а ю щая с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и увеличения коэффициента Сканирования, объектив приемника выполнен из двух компонентов, между которыми размещено переключающее устройство, причем первый компонент содержит два канала, оптические оси которых размещены в плоскости оси вращения барабана под углом поля зрения зоны 2Дэ,а в перпендикулярной плоскости - под углом поля зрения сканирования по строке, при этом числр двугранных углов в барабане вдвое меньше числа п сканируемых зон, а углы у наклона граней верхнего многогранника выбраны из условия

±2Д} -2 (т -1 ).

где т - номер грани верхнего многогранника, со знаком +, для грани, отстоящей от

ft

первой в сторону увеличения угла наклона, и со знаком - в сторону уменьшения этого угла;

vyi -угол наклона первой грани верхнего многогранника, обеспечивающей скани-2 Дс - угол поля зрения оптической си- рование первой и второй зоны; 5 стемы по высоте кадра.

ft

1

&Д

h

%

К

%

Kg.

-Кг

«8

Использование: изрбретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптико-электронным приборам, и может быть использовано при разработке тепловизионных средств. Сущность изобретения заключается в том, что оптическая система содержит зеркальный барабан для сканирования п зон по высоте кадра, выполненный в виде двух встречно установленных усеченных конических многогранников, один из которых - правильная пирамида, а второй многогранник имеет неправильную форму, т.к. каждая последующая грань отклонена от предыдущей на угол, равный двум углам поля зрения сканирующего устройства по зоне кадра, а число граней в барабане равно числу зон сканирования, уменьшенному вдвое (п/2). Объектив приемника выполнен из двух компонентов: первого компонента из двух каналов и второго компонента, между которыми размещено оптическое переключающее устройство и плоские зеркала. Переключающее устройство выполнено в виде диска с отражающими зеркалами и промежутками между ними, а его привод жестко связан с приводом вращения барабана. Оптические оси каналов размещены в плоскости оси под углом поля зрения зоны, а в плоскости сканирования - относительно центра входного зрачка объектива. 4 ил. ел