RU34260U1 - Приёмная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора (варианты) - Google Patents

Description

2003115853

::l lMplШlllj ,,

Приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора (варианты)

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в приемных оптических системах панорамных оптико-электронных приборов, преобразующих трехмерное панорамное пространство (360 по азимуту и десятки градусов по углу места) в плоское кольцевое изображение на приемнике излучения.

Известна приемная оптическая система панорамного оптикоэлектронного прибора, описанная в пат. US .f 5.473.474, ППК 359-725, опубл. 05.12.1995 г., содержащая последовательно установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с двумя преломляющими и двумя отражающими поверхностями, оптическую систему переноса промежуточного изображения на многоэлементный приемник излучения и многоэлементный приемник излучения.

Однако такая система имеет сложную конструкцию, низкое отношение сигнал/шум и качество изображения.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является приемная оптическая система панорамного оптикоэлектронного прибора, описанная в свид. РФ на полезную модель .№ 25947, МПК G02B13/06, опубл. 27.10.02 г. и содержащая осесимметричные последовательно установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой и второй плоской преломляющими поверхностями, с первой выпуклой и второй вогнутой сферическими отражающими поверхностями, задней фокальной плоскостью, расположенной за плоской преломляющей поверхностью и многоэлементный приемник излучения.

Недостатком такой системы является большой уровень поступающего в нее потока излучения от фона, снижающий отношение сигнал/шум и контраст в изображении различных точек панорамного пространства, что приводит к ухудшению технических характеристик системы.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является улучшение технических характеристик приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора за счет ее защищенности от потока излучения от фона при одновременном повышении относительного отверстия, отношения сигнал/шум системы и качества изображения.

Это достигается тем, что известная приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержащая осесимметричные установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой сферической и второй плоской преломляюпщми поверхностями, первый выпуклой и второй вогнутой сферическими отражающими поверхностями, задней фокальной плоскостью, расположенной за плоской преломляющей поверхностью и многоэлементный приемник излучения, снабжена осесимметричными последовательно установленными вдоль оптической оси между задней фокальной плоскостью оптического панорамного блока и многоэлементным приемником излучения первым объективом, апертурной диафрагмой и вторым объективом, апертурная диафрагма установлена в задней фокальной плоскости первого объектива, при этом передняя фокальная плоскость первого объектива расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, передняя фокальная плоскость второго объектива расположена в задней фокальной плоскости первого объектива, а многоэлементный приемник излучения установлен в задней фокальной плоскости второго объектива.

В другом варианте выполнения известная приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержащая осесимметричные установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой сферической и второй плоской преломляющими поверхностями, первый выпуклой и второй вогнутой сферическими отражающими поверхностями, задней фокальной плоскостью, расположенной за плоской преломляющей поверхностью и многоэлементный приемник излучения, снабжена осесимметричными последовательно установленными вдоль оптической оси между оптическим панорамным блоком и многоэлементным

приемником излучения ноложительной линзой, первым объективом, апертурной диафрагмой и вторым объективом, положительная линза расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, первый объектив и апертурная диафрагма совмещены и установлены в задней фокальной плоскости положительной линзы, при этом передняя фокальная плоскость первого объектива расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, передняя фокальная плоскость второго объектива расположена в задней фокальной плоскости положительной линзы, а многоэлементный приёмник излучения установлен в задней фокальной плоскости второго объектива.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, на фиг.2 показан другой вариант выполнения приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора.

Приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержит осесимметричные последовательно установленные вдоль оптической оси 1 оптический панорамный блок 2, выполненный в виде первой сферической выпуклой преломляющей поверхности 3, на которую направлены иучки лучей информационного потока излучения 4, симметричного относительно главного луча 5 и параллельного ему и потока излучения от фона 6, второй плоской преломляющей поверхности 7, за которой расположена его задняя фокальная плоскость 8, первой сферической выпуклой отражающей поверхности 9, второй сферической вогнутой отражающей поверхности 10, первый объектив 11с задней фокальной плоскостью 12, передняя фокальная плоскость которого расположена в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2, апертурную диафрагму 13, установленную в задней фокальной плоскости 12 первого объектива 11, второй объектив 14, передняя фокальная плоскость которого расположена в задней фокальной плоскости 12 первого объектива 11, и многоэлементный приёмник излучения 15, установленный в задней фокальной плоскости 16 второго объектива 14.

.

в другом варианте выполнения приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, дополнительно содержит осесимметричную положительную линзу 17, установленную в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2. В задней фокальной плоскости 18 положительной линзы 17 расположен первый объектив Ни апертурная диафрагма 13, при этом передняя фокальная плоскость первого объектива 11 совмещена с задней фокальной плоскостью 8 оптического панорамного блока 2. Передняя фокальная плоскость второго объектива 14 расположена в задней фокальной плоскости 18 положительной линзы 17. Многоэлементный приёмник излучения 15 расположен в задней фокальной плоскости 16 второго объектива 14.

Многоэлементный приемник излучения 15 может быть выполнен, например, в виде матрицы или линеек, перекрывающих ширину кольцевого изображения и расположенных по радиусам из точки на оси под углом 90 или 120° друг к другу.

Приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора работает следующим образом.

Параллельный, симметричный относительно главного луча 5 пучок лучей информационного потока излучения 4 от произвольной точки панорамного пространства поступает на первую сферическую выпуклую преломляющую поверхность 3 оптического панорамного блока 2 и после преломления на ней, отражения от первой сферической выпуклой отражающей поверхности 9 и второй сферической вогнутой отражающей поверхности 10, преломления на второй плоской преломляющей поверхности 7 преобразуется в сходящийся пучок и фокусируется в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2, образуя действительное изображение точки. Главный луч 5 после плоской преломляющей поверхности 7 направлен параллельно оптической оси 1. Это позволяет реализовать телецентрический ход главного луча 5 на выходе оптического панорамного блока 2.

панорамного блока 2 поступает пучок лучей излучения от фона 6. Часть пучка лучей этого потока после преломления на первой сферической выпуклой преломляющей поверхности 3, отражения от первой сферической выпуклой отражающей поверхности 9, второй сферической вогнутой отражающей поверхности 10, преломления от второй плоской преломляющей поверхности и другая его часть после преломления на первой сферической выпуклой преломляющей поверхности 3 и второй плоской преломляющей поверхности 7 вместе образуют сходящийся пучок лучей, пересекающийся в одной точке с пучком лучей информационного потока излучения 4 в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2, где поток излучения от фона накладывается на изображение точки панорамного пространства. Далее пучки лучей информационного потока 4 и потока излучения от фона 6 вместе составляют расходящийся пучок лучей, направленный на первый объектив 11.

Первый объектив 11 преобразует падающий на него пучок лучей в наклонный к оптической оси 1, параллельный главному лучу 5 и направляет его на апертурную диафрагму 13. Центральную часть этого пучка занимает пучок лучей информационного потока излучения 4, симметррганый относительно главного луча 5, пересекающего оптическую ось 1 в задней фокальной плоскости 12 первого объектива 11 и проходящего через центр апертурной диафрагмы 13.

Диаметр апертурной диафрагмы 13 выбран равным диаметру сечения пучка лучей информационного потока излучения 4 в плоскости самой диафрагмы, при этом информационный поток излучения 4 полностью заполняет отверстие апертурной диафрагмы 13, которая ограничивает направленный на неё пучок лучей и пропускает на второй объектив 14 только пучок лучей информационного потока излучения 4.

После второго объектива 14 формируется сходящийся, симметричный относительно главного луча 5 пучок лучей, который фокусируется на многоэлементном приемнике излучения 15 в задней фокальной плоскости 16 второго объектива 14, образуя действительное изображение точки только пучком лучей информационного потока излучения 4.

Главный луч 5 после второго объектива 14 направлен параллельно оптической оси 1. Это позволяет реализовать на входе многоэлементного приемника излучения 15 телецентрический ход главного луча 5.

При формировании действительных изображений других точек изображаемого панорамного пространства на многоэлементном приемнике излучения 15 апертурная диафрагма 13 пропускает на второй объектив 14 и многоэлементный приемник излучения 15 только параллельные пучки лучей информационных потоков излучения, диаметры сечения которых в плоскости самой диафрагмы равны диаметру апертурной диафрагмы 13.

В другом варианте выполнения приемной оптической системы панорамный блок 2 идентично преобразует одновременно поступающие на первую сферическую выпуклую преломляющую поверхность 3 пучки лучей информационного потока излучения 4 от произвольной точки, параллельного и симметричного главному лучу 5, и потока излучения от фона 6 в сходящийся после второй плоской преломляющей поверхности 7, пересекающихся в одной точке в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 8, где поток излучения от фона 6 накладывается на действительное изображение точки, и направляет его на положительную линзу 17.

Главный луч 5 после второй плоской преломляющей поверхности 7 направлен параллельно оптической оси 1. Это позволяет реализовать на выходе оптического панорамного блока 2 телецентрический ход главного луча 5.

Положительная линза 17 преобразует направленный на неё пучок лучей информационного потока излучения 4 и потока излучения от фона 6 в расходящийся пучок, одновременно отклоняя его к оптической оси 1, и направляет его на первый объектив 1. При этом главный луч 5 пересекает оптическую ось 1 в задней фокальной плоскости 18 положительной линзы 17 и проходит через центр апертурной диафрагмы 13, совмещенной с первым объективом 11.

относительно главного л)а 5 пучок лучей информационного потока излучения 4, направленный на апертурную диафрагму 13.

Диаметр апертурной диафрагмы 13 выбирается равным диаметру сечения пучка лучей информационного потока излучения 4 в плоскости самой диафрагмы, при этом информационный поток излучения 4 полностью заполняет отверстие апертурной диафрагмы 13.

Апертурная диафрагма 13, второй объектив 14 и многоэлементный приемник излучения 15 в обоих вариантах выполнения приемной оптической системы работают идентично.

Расположение апертурной диафрагмы 13 в задней фокальной плоскости 12 первого объектива, совмещение с передней фокальной плоскостью второго объектива 14, и в другом варианте выполнения системы совмещение первого объектива 11 и апертурной диафрагмы 13 и их расположение в задней фокальной плоскости 18 положительной линзы 17, совмещенной с передней фокальной плоскостью второго объектива 14, обеспечивает реализацию приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора надежно защищенную от попадания пучков лучей потока излучения от фона 6 на многоэлементный приемник излучения 15, где пучками лучей только информационных потоков излучения с телецентрическим ходом главного луча 5 формируется действительное изображение каждой точки изображаемого панорамного пространства.

Реализация телецентрического хода главного луча системы в разных вариантах выполнения системы повышает качество изображения и передачи контраста в изображении различных потоков.

Подбором конструктивных параметров компонентов, входящих в состав разных вариантов выполнения системы можно изменять величину изображения панорамного пространства на многоэлементном приемнике излучения 15, сохраняя значение углового поля системы. Экспериментально доказано, что при сохранении углового поля и одновременном увеличении относительного отверстия системы можно уменьшить диаметр многоэлементного приемника излучения 15, что повышает отношение сигнал/шум системы.

..,U 3//S f J

в другом варианте выполнения системы экспериментально подтверждено, что наличие положительной линзы 17 в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2, приемная оптическая система имеет уменьшенный световой диаметр первого объектива 11, равный диаметру апертурной диафрагмы 13 и уменьшенную на величину, равную фокусному расстоянию первого объектива 11, длину системы вдоль оптической оси 1 при сохранении относительного отверстия, углового и линейного поля системы.

Использование предлагаемого технического решения обеспечивает заш;иш,енность от потока излучения от фона, высокое качество изображения и качество передачи контраста в изображении различных точек, что улучшает технические характеристики системы.

Claims (2)

1. Приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержащая осесимметричные установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой сферической и второй плоской преломляющими поверхностями, первый выпуклой и второй вогнутой сферическими отражающими поверхностями, задней фокальной плоскостью, расположенной за плоской преломляющей поверхностью и многоэлементный приемник излучения, отличающаяся тем, что она снабжена осесимметричными последовательно установленными вдоль оптической оси между задней фокальной плоскостью оптического панорамного блока и многоэлементным приемником излучения первым объективом, апертурной диафрагмой и вторым объективом, апертурная диафрагма установлена в задней фокальной плоскости первого объектива, при этом передняя фокальная плоскость первого объектива расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, передняя фокальная плоскость второго объектива расположена в задней фокальной плоскости первого объектива, а многоэлементный приемник излучения установлен в задней фокальной плоскости второго объектива.

2. Приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержащая осесимметричные установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой сферической и второй плоской преломляющими поверхностями, первый выпуклой и второй вогнутой сферическими отражающими поверхностями, задней фокальной плоскостью, расположенной за плоской преломляющей поверхностью и многоэлементный приемник излучения, отличающаяся тем, что она снабжена осесимметричными последовательно установленными вдоль оптической оси между оптическим панорамным блоком и многоэлементным приемником излучения, положительной линзой, первым объективом, апертурной диафрагмой и вторым объективом, положительная линза расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, первый объектив и апертурная диафрагма совмещены и установлены в задней фокальной плоскости положительной линзы, при этом передняя фокальная плоскость первого объектива расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, передняя фокальная плоскость второго объектива расположена в задней фокальной плоскости положительной линзы, а многоэлементный приемник излучения установлен в задней фокальной плоскости второго объектива.