RU2079157C1 - Оптическая сканирующая система тепловизора - Google Patents
Оптическая сканирующая система тепловизора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2079157C1 RU2079157C1 RU94004140A RU94004140A RU2079157C1 RU 2079157 C1 RU2079157 C1 RU 2079157C1 RU 94004140 A RU94004140 A RU 94004140A RU 94004140 A RU94004140 A RU 94004140A RU 2079157 C1 RU2079157 C1 RU 2079157C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- scanning
- curvature
- spherical
- telescopic system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Telescopes (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к оптико-механическому приборостроению, в частности к сканирующим устройствам и может быть использовано в тепловизорах. Сущность изобретения: оптическая сканирующая система тепловизора содержит телескопическую систему, плоское сканирующее зеркало, первое сферическое зеркало, первый зеркальный многогранный сканирующий барабан с внешним отражением, объектив, фотоприемник и имитатор абсолютно черного тела, второе сферическое зеркало, центр кривизны которого совпадает с центром кривизны первого сферического зеркала, образуя вторую телескопическую систему, второй зеркальный барабан с внутренним отражением с числом граней отличным от первого, установленный на одной с ним оси с возможностью вращения вокруг нее в ту же сторону. Входной зрачок телескопической системы лежит в плоскости, проходящей через центр кривизны сферических зеркал, образующих вторую телескопическую систему, и точку пересечения визирных осей объектива, в фокальной плоскости которого расположены чувствительные площадки фотоприемника, и сканирующих барабанов. 4 ил.
Description
Изобретение относится к оптико-механическому приборостроению, в частности, к сканирующим устройствам и может быть использовано, например, в тепловизорах. Известна сканирующая система тепловизора /1/ с двумя отражающими многогранными барабанами, вращающимися вокруг осей, разнесенных на определенное расстояние. Примеры реализации упомянутого устройства и условия его функционирования, защищенные патентом, справедливы для сканирования излучения сходящихся пучков. Известна также сканирующая система, выполненная в виде двух многогранных зеркальных пирамид с разным количеством граней, установленных на одной оси с возможностью вращения вокруг нее с различными скоростями /2/.
Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является оптическая сканирующая система тепловизионной камеры IR 18 /3/ фирмы Barr and Stroud (Шотландия), содержащая последовательно расположенные по ходу излучения телескопическую систему, плоское зеркало развертки по кадру, сферическое зеркало, зеркальный многогранный сканирующий барабан с внешним отражением, ось вращения которого находится вблизи центра кривизны сферического зеркала, объектив, фотоприемник, а также имитатор абсолютно черного тела. В этом устройстве расфокусировка изображения, возникающего при вращении зеркальной призмы, и низкий коэффициент ее использования снижает пороговую чувствительность и качество изображения. Изобретение свободно от этих недостатков. Это достигается за счет того, что в оптическую сканирующую систему, плоское сканирующее зеркало, первое сферическое зеркало, первый зеркальный многогранный сканирующий барабан с внешним отражением, объектив, фотоприемник и имитатор абсолютно черного тела введены дополнительно второе сферическое зеркало, центр кривизны которого совпадает с центром кривизны первого сферического зеркала, образуя вторую телескопическую систему, а радиус кривизны определяется соотношением
где R1 и R2 радиусы кривизны первого и второго сферических зеркал, и второй зеркальный сканирующий барабан с внутренним отражением с числом граней, отличным от первого, установленный на одной с ним оси с возможностью вращения вокруг нее в ту же сторону, выходной зрачок телескопической системы лежит в плоскости, проходящей через центр кривизны сферических зеркал и точку пересечения визирных осей объектива, в фокальной плоскости которого расположены чувствительные площадки фотоприемника, и сканирующих барабанов.
где R1 и R2 радиусы кривизны первого и второго сферических зеркал, и второй зеркальный сканирующий барабан с внутренним отражением с числом граней, отличным от первого, установленный на одной с ним оси с возможностью вращения вокруг нее в ту же сторону, выходной зрачок телескопической системы лежит в плоскости, проходящей через центр кривизны сферических зеркал и точку пересечения визирных осей объектива, в фокальной плоскости которого расположены чувствительные площадки фотоприемника, и сканирующих барабанов.
На фиг. 1 изображена реализация оптической системы тепловизора с выполнением зеркальных сканирующих барабанов в виде призм; на фиг. 2 вид B; на фиг. 3 сечение A-A; на фиг. 4 реализация оптической системы тепловизора с выполнением зеркальных сканирующих барабанов в виде пирамид.
Оптическая сканирующая система тепловизора содержит телескопическую систему 1 в виде объектива 2 и окуляра 3, плоское сканирующее зеркало 4 развертки по кадру, первое 5 и второе 6, образующие вторую телескопическую систему, сферические зеркала, центры кривизны которых совпадают, а радиус кривизны зеркала 5 в два раза больше радиуса кривизны зеркала 6, зеркальные многогранные сканирующие барабаны 7 (с внутренним отражением) и 8 (с наружным отражением) с различным количеством граней, оси вращения которых совпадают, объектив 9, оптическая ось которого составляет угол θ с осью вращения барабанов 7 и 8, фотоприемник 10, чувствительные площадки которого установлены в фокальной плоскости объектива 9, имитаторы излучения абсолютно черного тела 11, 12, установленные так, что их излучающие площадки расположены на поверхности, совпадающей с поверхностью сферического зеркала 6, но по его краям в направлении траектории сканирования по строке.
Устройство работает следующим образом. Излучение от объектива поступает в телескопическую систему, образованную объективом 2 и окуляром 3 и в виде параллельного пучка попадает на плоское сканирующее зеркало 4 развертки по кадру. Зеркало 4 периодически поворачивается вокруг оси 0, перпендикулярной плоскости чертежа (см. фиг. 1).
Сферическое зеркало 5 фокусирует излучение от объектов на зеркальной поверхности сферического зеркала 6 (см. фиг. 1.3), после отражения от зеркала 6 излучение вновь попадает на зеркало 5 и в виде параллельного пучка попадает на зеркальные грани первого сканирующего барабана 7 с внутренним отражением, а затем на зеркальные грани второго сканирующего барабана 8 с наружным отражением, после чего фокусируется объективом 9 на чувствительных площадках фотоприемника 10. Сканирование по строкам осуществляется за счет вращения многогранных зеркальных барабанов 7 и 8 в одну сторону с угловыми скоростями w1 и ω2, обратно пропорциональными числу граней каждого из них n1 и n2, так что выполняется условие n1ω1= n2ω2. При этом на чувствительные площадки фотоприемника 10 попадает излучение от различных участков объекта в зависимости от взаимного положения зеркальных граней барабанов 7 и 8. Выходной зрачок телескопической системы совпадает с центром кривизны О2 сферических зеркал 5 и 6 и оптически сопряжен с точкой О2, в которой пересекаются оси параллельных пучков, отражающихся от сферического зеркала 5, попадающих на зеркальную грань первого 7 и второго 8 барабанов и фокусирующихся объективом 9 на чувствительных площадках фотоприемника 10.
В каждом цикле сканирования по строкам в начале и конце крайних участков поля обзора на чувствительные площадки фотоприемника 10 попадает излучение от имитаторов излучения абсолютно черного тела 11, 12, сигналы от имитаторов используются для компарирования с сигналами от объектов при измерении распределения по их поверхности радиационной температуры.
Многогранные сканирующие барабаны 7 и 8 могут быть выполнены в виде призм, плоскости зеркал которых параллельны или наклонены к оси вращения (или усеченных пирамид). Барабаны в виде усеченных пирамид однонаправленно расположены по ходу луча.
При использовании барабанов в виде призм, у которых плоскости зеркал 7 и 8 параллельны оси вращения O-O', угол отклонения главного луча в плоскости XOZ определяется соотношением
где Φ1 и Φ2 углы поворота первого и второго барабанов,
θ угол между оптической осью объектива 9 и осью OO' вращения барабанов.
где Φ1 и Φ2 углы поворота первого и второго барабанов,
θ угол между оптической осью объектива 9 и осью OO' вращения барабанов.
Угол отклонения луча, определяющий искривление траектории сканирования, равен
β = arcsin[sin2(Φ1-Φ2)sin2θ]
При использовании барабанов в виде многогранных призм, грани которых наклонены к оси вращения, угол ψ1= ψ2= 45°, те же углы α и β определяются как
Как показал анализ, можно для заданных n1 и n2 подобрать такое сочетание углов ψ1 и ψ2 при вершинах пирамидальных барабанов, когда искривление траектории практически отсутствует, например, этот эффект достигается для n1=5 и n2=7 при ψ1= 43° и ψ2= 47°..
β = arcsin[sin2(Φ1-Φ2)sin2θ]
При использовании барабанов в виде многогранных призм, грани которых наклонены к оси вращения, угол ψ1= ψ2= 45°, те же углы α и β определяются как
Как показал анализ, можно для заданных n1 и n2 подобрать такое сочетание углов ψ1 и ψ2 при вершинах пирамидальных барабанов, когда искривление траектории практически отсутствует, например, этот эффект достигается для n1=5 и n2=7 при ψ1= 43° и ψ2= 47°..
Реализация предлагаемого устройства не требует разработки новых технологий, материалов и элементной базы и поэтому может быть изготовлено на предприятиях оптикомеханической промышленности.
Claims (1)
- Оптическая сканирующая система тепловизора, содержащая телескопическую систему, плоское сканирующее зеркало, сферическое зеркало, зеркальный многогранный сканирующий барабан с внешним отражением, объектив, фотоприемник и имитатор абсолютно черного тела, отличающаяся тем, что в систему введены второе сферическое зеркало, центр кривизны которого совпадает с центром кривизны первого сферического зеркала, образуя вторую телескопическую систему, радиус кривизны определяется соотношением
R1 / R2 1/2,
где R1 и R2 радиусы кривизны второго и первого сферических зеркал,
и второй зеркальный барабан с внутренним отражением с числом граней, отличным от первого, установленный на одной с ним оси с возможностью вращения вокруг нее в ту же сторону, выходной зрачок телескопической системы лежит в плоскости, проходящей через центр кривизны сферических зеркал, образующих вторую телескопическую систему, и точку пересечения оптических осей объектива, в фокальной плоскости которого расположены чувствительные площадки фотоприемника, и оси пучка на входе сканирующего барабана.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94004140A RU2079157C1 (ru) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Оптическая сканирующая система тепловизора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94004140A RU2079157C1 (ru) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Оптическая сканирующая система тепловизора |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94004140A RU94004140A (ru) | 1996-08-20 |
RU2079157C1 true RU2079157C1 (ru) | 1997-05-10 |
Family
ID=20152207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94004140A RU2079157C1 (ru) | 1994-02-08 | 1994-02-08 | Оптическая сканирующая система тепловизора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2079157C1 (ru) |
-
1994
- 1994-02-08 RU RU94004140A patent/RU2079157C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 4082417, кл. G 02В 27/17, 1978. 2. Патент ФРГ N 3135092, кл. G 02В 26/10, 1981. З. Богомолов П.А. и др. Приемные устройства ИК-системы. - М.: Радио и связь, 1987, с. 94-96. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94004140A (ru) | 1996-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1158081A (en) | Scanning mirror arrangement | |
JPH0814619B2 (ja) | 光学影像システム | |
KR850000079A (ko) | 관측장치(Sighting Device)용 광학계 | |
US3277772A (en) | Optical scanning system | |
US5319188A (en) | Collinated light direction sensor system | |
US4411528A (en) | Optical displacement and contour measuring | |
US4202597A (en) | Optical scanning system with compensation for unwanted image rotation during scanning | |
US4787748A (en) | Synchronous optical scanning apparatus | |
US5033845A (en) | Multi-direction distance measuring method and apparatus | |
US3765743A (en) | Optical energy detection system including image plane scanning system | |
US3956586A (en) | Method of optical scanning | |
EP0110937A1 (en) | APPARATUS FOR MEASURING THE DIMENSIONS OF CYLINDRICAL OBJECTS BY MEANS OF A FLOATING LASER BEAM. | |
RU2079157C1 (ru) | Оптическая сканирующая система тепловизора | |
US6097554A (en) | Multiple dove prism assembly | |
US6774366B1 (en) | Image integration and multiple laser source projection | |
EP1410094B1 (en) | Scanning apparatus for forming images in the microwave, mm-wave or infrared spectral range | |
US5039213A (en) | Optical equipment with a semitransparent mirror | |
US4940312A (en) | Scanning prism | |
EP0100354B1 (en) | Method and means of beam apodization | |
US4156142A (en) | Optical-mechanical scanner mirror for an infrared viewing system | |
GB2075789A (en) | Missile mounted scanner | |
RU2091839C1 (ru) | Оптическая система сканирования | |
SU888052A1 (ru) | Сканирующее устройство | |
SU1755245A1 (ru) | Оптическое сканирующее устройство | |
JP7403328B2 (ja) | 測量装置 |