Вращающееся сканирующее устройство

 

Вращающееся сканирующее устройство содержит носитель, а также расположенные последовательно в ходе лучей плоское зеркало, угловое зеркало, объектив, оптико-электронный преобразователь. На носитель установлен гироскопический блок, содержащий рамку, на которую установлены объектив, угловое зеркало и оптико-электронный преобразователь. Плоское зеркало установлено жестко на носитель под углом к его оси вращения. Технический результат - обеспечение независимости траектории сканирования. 1 ил.

Вращающееся сканирующее устройство предназначено для использования в оптических системах обзора местности и обнаружения объектов, в частности в системах ввода в ЭВМ изображений и других пространственных распределений светового потока.

Известны сканирующие устройства, содержащие подвижный носитель, объектив и оптико-электронный преобразователь, закрепленные на подвижном носителе неподвижно друг относительно друга таким образом, что оптико-электронный преобразователь установлен за объективом на пути распространения светового потока (Катыс Г.П. Оптические информационные системы роботов-манипуляторов. - М.: Машиностроение, 1977. - Рис.5, с.36; рис.9, с.41, рис.13, с.58).

Известно также сканирующее устройство, содержащее подвижный носитель, объектив, оптико-электронный преобразователь и конический отражатель, закрепленные на подвижном носителе неподвижно друг относительно друга таким образом, что на пути распространения светового потока установлены последовательно конический отражатель, объектив и оптико-электронный преобразователь (Катыс Г. П. Оптические информационные системы роботов-манипуляторов. - М.: Машиностроение, 1977. - Рис.15. с.65).

К недостаткам известного устройства можно отнести круговой закон сканирования, формируемый устройством, что не позволяет использовать его в системах обзора местности и автоматического обнаружения объектов, требующих линейного закона сканирования.

Из известных устройств наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является сканирующее устройство, содержащее плоское зеркало, установленное на носителе с возможностью вращения вокруг оси, составляющей с нормалью к плоскости зеркала острый угол, объектив и угловое зеркало, установленные неподвижно на носителе в параллельном ходе лучей за плоским зеркалом (а.с. 932447 (СССР), МПК6 G 02 В 27/17, б.и. 20, 1982 г.).

К недостаткам известного устройства относится зависимость траектории сканирования от закона перемещения носителя, в частности, если носитель является вращающимся, то линия сканирования описывает в пространстве сложные траектории, формируемые при несовпадении угловых скоростей вращения носителя и зеркала.

Задача изобретения - обеспечение независимости траектории сканирования от закона перемещения носителя.

Указанная задача решается тем, что во вращающееся сканирующее устройство, содержащее носитель, а также расположенные последовательно в ходе лучей плоское зеркало, угловое зеркало и объектив, введены оптико-электронный преобразователь и установленный на носитель гироскопический блок, содержащий рамку, на которую установлены объектив, угловое зеркало и оптико-электронный преобразователь, а плоское зеркало установлено жестко на носитель под углом к его оси вращения.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена схема подвижного сканирующего устройства.

В состав устройства, приведенного на чертеже, входят подвижный носитель 1 с установленными на нем гироскопическим блоком 2, содержащим гироскоп 3 и рамку 4, и плоским зеркалом 5; на рамку 4 гироскопического блока 2 установлены угловое зеркало 6, объектив 7 и оптико-электронный преобразователь 8. Пунктирной линией 9 на чертеже показан ход лучей.

Устройство работает следующим образом. Луч света 9 от наблюдаемого объекта (не показан) последовательно отражается от плоского зеркала 5, углового зеркала 6, снова плоского зеркала 5, после чего с помощью объектива 7 фокусируется на оптическом входе оптико-электронного преобразователя 8. Объектив 7 фокусирует параллельный пучок лучей в точку, которая при вращении носителя 1 и установленного на нем плоского зеркала 5 движется в фокальной плоскости объектива 7 по прямолинейной траектории, параллельной ребру углового зеркала.

Для доказательства того, что на выходе системы зеркал 5 и 6 параллельный пучок света 9 отклоняется строго в одной плоскости, параллельной ребру углового зеркала 6, достаточно показать, что пучок 9 не отклоняется в плоскости, перпендикулярной ребру углового зеркала 6.

Эквивалентную схему из четырех зеркал можно представить как два эквивалентных угловых зеркала: первое - с углом между отражающими поверхностями 1, образованное плоским зеркалом 5 и первым по ходу пучка зеркалом углового зеркала 6; второе - с углом между отражающими поверхностями 2, образованное вторым по ходу пучка зеркалом углового зеркала 6 и плоским зеркалом 5.

Реальный угол между зеркалами углового зеркала 6 может быть обозначен . Из треугольника, образованного зеркалами 5 и 6, можно определить 2 = -1-. Известно, что угловое зеркало отклоняет падающий луч от своего первоначального направления на двойной угол. Тогда после первого эквивалентного углового зеркала пучок распространяется под углом 21, а после второго эквивалентного зеркала - под углом 21+22 = 21+2(-1-) = 2-2 = -2. При вращении плоского зеркала 5 углы 1 и 2 меняются, однако конечный результат от них не зависит. При вращении гироскопа 3 вокруг оси Z нормаль к плоскости зеркала 5 описывает в пространстве коническую поверхность. Следовательно, параллельный пучок света при вращении зеркала 5, не отклоняясь в плоскости, перпендикулярной ребру углового зеркала 6, отклоняется в плоскости, параллельной ребру углового зеркала 6.

При вращении носителя 1 относительно оси Z гироскопический блок 2 при быстром вращении гироскопа 3 функционирует таким образом, что система координат XYZ, связанная с рамкой 4 гироскопического блока 2 сохраняет свою угловую ориентацию в пространстве. Это приводит к вращению плоского зеркала 5, жестко связанного с вращающимся носителем 1, при стабилизации ориентации углового зеркала 6, объектива 7 и оптико-электронного преобразователя 8 относительно наблюдаемого объекта (не показан). При этом за счет установки плоского зеркала 5 под углом к оси вращения носителя 1 обеспечивается линейный закон сканирования наблюдаемого объекта.

Предлагаемое устройство позволяет получать линейную траекторию сканирования при вращении носителя, что позволяет применять его в оптических системах обзора местности и обнаружения объектов, стыкуемых с обычными системами отображения информации с прямоугольными растрами.

Формула изобретения

Вращающееся сканирующее устройство, содержащее носитель, а также расположенные последовательно в ходе лучей плоское зеркало, угловое зеркало и объектив, отличающееся тем, что в состав устройства введены оптико-электронный преобразователь и установленный на носитель гироскопический блок, содержащий рамку, на которую установлены объектив, угловое зеркало и оптико-электронный преобразователь, а плоское зеркало установлено жестко на носитель под углом к его оси вращения.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области информационной техники и может быть использовано при построении экранов коллективного пользования, формируемых из дискретных модулей

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для компенсации эффекта дрожания рук и стабилизации изображения, применяемым в видеокамерах

Изобретение относится к оптическому приборостроению, связано со стабилизацией изображения наблюдаемых объектов в оптических приборах, работающих на подвижном основании, и предназначено для создания телескопических наблюдательных систем типа бинокля

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к гиростабилизирующим устройствам, размещаемым на подвижных объектах для обеспечения поля зрения и управления линией визирования оптических приборов в вертикальной и горизонтальной плоскостях

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к устройствам, обеспечивающим стабилизацию изображения в оптическом приборе путем компенсации углового смещения изображения в поле зрения этого прибора, вызванного угловым перемещением последнего в пространстве

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к аппаратуре для съемки объектов при установке съемочной камеры на колеблющемся основании или при удержании ее в руках оператора

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к системам получения изображения с использованием оптических элементов для стабилизации горизонтального и углового положения изображения

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в лазерной технике, в частности при юстировке сложных оптических систем

Изобретение относится к области инфракрасной техники и предназначено для использования как прибор ночного видения

Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, а именно к приборам, служащим для пространственного перемещения светового луча, при котором последовательно "просматривается" заданная зона, и предназначенным для использования в тепловизионных системах

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено для получения тепловых изображений поверхности Земли из космоса и авиационных носителей различного класса

Изобретение относится к технической физике, в частности к исследованиям внутренней структуры объектов оптическими средствами, и может быть использовано в медицинской диагностике состояния отдельных органов и систем человека in vivo, а также в технической диагностике, например, для контроля технологических процессов

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может найти применение в телевидении и тепловидении, например, при разработке системы телевидения высокой четкости с широкоформатным или стереоцветным изображениями
Изобретение относится к технике разведки оптическими средствами

Изобретение относится к оптико-электронной технике и может найти применение в тепловидении

Изобретение относится к лазерной технологии и может быть использовано для воспроизведения схем печатных плат на фотографических материалах

Изобретение относится к сканирующим оптическим системам с преломляющими элементами и может быть использовано в лазерных медицинских аппаратах для абляции и коагуляции биотканей, в лазерных технологических установках для поверхностной обработки и клеймения изделий

Вращающееся сканирующее устройство

Наверх