Приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора


 


Владельцы патента RU 2427863:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ (ТУ)") (RU)

Изобретение относится к области оптического приборостроения и позволяет улучшить технические характеристики приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора. Система панорамного оптико-электронного прибора содержит осесимметричные последовательно установленные вдоль оптической оси 1 оптический панорамный блок 2 и многоэлементный приемник излучения 10, установленный в его задней фокальной плоскости 11. Оптический панорамный блок 2 выполнен в виде первой выпуклой преломляющей поверхности 3, на которую направлен информационный поток 4 вдоль главного луча 5, второй выпуклой отражающей поверхности 6, совмещенной с осесимметричной апертурной диафрагмой 7, третьей вогнутой отражающей поверхности 8 и четвертой преломляющей поверхности 9. Первая выпуклая преломляющая 3 и третья вогнутая отражающая 8 поверхности выполнены полупрозрачными с одинаковыми световыми диаметрами и формой поверхностей и полностью совмещены друг с другом. Технический результат - увеличение углового поля, ограничение относительного отверстия, повышение разрешающей способности, а также уменьшение габаритов за счет уменьшения диаметра первой выпуклой преломляющей поверхности. 1 ил.

 

Изобретение относится к области оптического приборостроения и используется в обзорно-панорамных оптико-электронных приборах и системах, преобразующих трехмерное панорамное пространство в угловом поле, близком к полусфере, в плоское изображение на приемнике излучения и работающих как в видимом, так и в ИК-диапазоне спектра.

Известная панорамная система, описанная в патенте RU № 2283506, опубл. 10.09.2006, МПК8 G02B 17/08, содержащая оптический панорамный блок с первой выпуклой и второй вогнутой отражающими поверхностями, многоэлементный приемник излучения и микроканальную пластину с входной и выходной поверхностями, при этом входная поверхность микроканальной пластины расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, а выходная поверхность микроканальной пластины установлена на многоэлементном приемнике излучения.

Недостаток данной панорамной системы заключается в наличии темнового поля (от 70 до 170 градусов) вокруг оптической оси, сложности юстировки зеркал, и использовании микроканальной пластины, что усложняет систему и требует согласования характеристик микроканальной пластины и многоэлементного приемника излучения, что ухудшает технические характеристики системы и ограничивает область ее применения.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобретению является приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, описанная в свидетельстве РФ на полезную модель № 25947, МПК G02B 13/06, опубл. 27.10.2002 г. и содержащая осесимметричные последовательно установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой и второй плоской преломляющими поверхностями, первой выпуклой и второй вогнутой отражающими поверхностями, и многоэлементный приемник излучения, расположенный за плоской преломляющей поверхностью оптического панорамного блока в его задней фокальной плоскости.

Недостатком такой системы является наличие значительного темнового поля (от 70 до 170 градусов) вокруг оптической оси, возможность попадания внеинформационных пучков лучей на многоэлементный приемник излучения, диаметр первой выпуклой преломляющей поверхности, значительно превышающий диаметр приемника излучения, что ухудшает технические характеристики системы и ограничивает область ее применения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение технических характеристик приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора за счет увеличения ее углового поля, ограничения относительного отверстия системы и выделения информационных пучков лучей, обеспечивающих высокую разрешающую способность системы, а также уменьшения диаметра первой выпуклой преломляющей поверхности, что способствует уменьшению габаритов оптического панорамного блока.

Поставленная задача достигается тем, что известная приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержащая последовательно установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой преломляющей, второй выпуклой отражающей, третьей вогнутой отражающей и четвертой преломляющей поверхностями и многоэлементный приемник излучения, расположенный за преломляющей поверхностью в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, снабжена апертурной диафрагмой, совмещенной со второй выпуклой отражающей поверхностью оптического панорамного блока, при этом первая выпуклая преломляющая и третья вогнутая отражающая поверхности оптического панорамного блока выполнены полупрозрачными с одинаковыми световыми диаметрами и формой поверхностей и полностью совмещены друг с другом.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена приемная оптическая система 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 выпуклой преломляющей поверхности 3, на которую направлен информационный поток 4 вдоль главного луча 5, второй выпуклой отражающей поверхности 6, совмещенной с осесимметричной апертурной диафрагмой 7, третьей вогнутой отражающей поверхности 8 и четвертой преломляющей поверхности 9, многоэлементный приемник излучения 10, установленный в задней фокальной плоскости 11 оптического панорамного блока 2. Первая выпуклая преломляющая поверхность 3 и третья вогнутая отражающая поверхность 8 выполнены полупрозрачными с одинаковыми световыми диаметрами и формой поверхностей и полностью совмещены друг с другом. Центры кривизны преломляющих 3, 9 и отражающих 6, 8 поверхностей оптического панорамного блока 2 расположены на оптической оси 1.

Оптический панорамный блок может быть выполнен из оптических материалов с показателем преломления от 1,4 до 4,0, прозрачных в различных спектральных диапазонах от видимого до ИК-диапазона спектра, а его преломляющие и отражающие поверхности могут быть выполнены как поверхности второго, так и более высоких порядков.

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

От произвольной точки полусферы панорамного пространства предметов в оптический панорамный блок 2 вдоль главного луча 5 поступает информационный поток 4 на его первую выпуклую преломляющую поверхность 3, выполненную полупрозрачной, которая собирает 50% потока и направляет его в апертурную диафрагму 7, при этом главный луч 5 направлен в вершину второй выпуклой отражающей поверхности 6 на оптической оси 1. Диаметр апертурной диафрагмы 7 выполнен таким, что она ограничивает сечение информационного потока 4, обеспечивающее необходимые освещенность и разрешающую способность в изображении на многоэлементном приемнике излучения 10.

Совмещенная с апертурной диафрагмой 7 вторая выпуклая отражающая поверхность 6 расходящимся пучком направляет информационный поток 4 на третью вогнутую отражающую поверхность 8, выполненную полупрозрачной и полностью совмещенной с первой преломляющей поверхностью 3. Полезная часть (50%) информационного потока 4 отражается от третьей вогнутой отражающей поверхности 8 и сходящимся пучком направляется на четвертую преломляющую поверхность 9, преломляется на ней и далее фокусируется в задней фокальной плоскости 11 оптического панорамного блока 2, образуя действительное изображение точки на многоэлементном приемнике излучения 10, при этом высоты падения главного луча 5 как на первую преломляющую поверхность 3, так и на третью вогнутую отражающую поверхность 8, а также на четвертую преломляющую поверхность 9 практически одинаковые.

Выполнение апертурной диафрагмы 7, совмещенной со второй выпуклой отражающей поверхностью 6, и выполнение поверхностей оптического панорамного блока 2: первой выпуклой преломляющей поверхности 3 и третьей вогнутой отражающей поверхности 8 полупрозрачными и совмещенными друг с другом, второй выпуклой отражающей поверхности 6 и четвертой преломляющей поверхности 9, обеспечивает действительное перевернутое изображение панорамного пространства на многоэлементном приемнике излучения 10.

Оптический панорамный блок может быть выполнен с различным удалением его задней фокальной плоскости относительно четвертой преломляющей поверхности, но не превышающим полутора фокусных расстояний блока, что обеспечивается подбором оптического материала блока и оптических сил его преломляющих и отражающих поверхностей.

Выполнение первой выпуклой преломляющей поверхности и третьей вогнутой отражающей поверхности полупрозрачными с одинаковыми световыми диаметрами и формой поверхностей и полностью совмещенными друг с другом обеспечивает отсутствие экранирования углового поля, что способствует уменьшению темнового поля до 5-30 градусов и, тем самым, улучшает технические характеристики всей системы.

Совмещение апертурной диафрагмы со второй выпуклой отражающей поверхностью и подбор оптических сил и форм преломляющих и отражающих поверхностей оптического панорамного блока обеспечили полное заполнение светового отверстия апертурной диафрагмы информационными потоками от всех точек изображаемого пространства, что способствовало выравниванию освещенности в изображении и повышению разрешающей способности, что улучшает технические характеристики всей системы.

Совмещение апертурной диафрагмы со второй выпуклой отражающей поверхностью обеспечило значительное уменьшение светового диаметра первой выпуклой преломляющей поверхности, а следовательно, уменьшение поперечных габаритов оптического панорамного блока, что улучшает технические характеристики всей системы.

При неизменном положении апертурной диафрагмы, совмещенной со второй выпуклой отражающей поверхностью, за счет подбора оптических сил первой преломляющей и третьей вогнутой отражающей поверхностей оптический панорамный блок можно реализовать с различным удалением выходного зрачка от четвертой преломляющей поверхности блока, в том числе расположенным в бесконечности и обеспечивающим телецентрический ход главных лучей и на выходе оптического панорамного блока, и перед многоэлементным приемником излучения, что дополнительно приводит и к повышению разрешающей способности, и к выравниванию освещенности и разрешающей способности по полю при одновременном уменьшении поперечных габаритов всей системы, что также улучшает технические характеристики всей системы.

Использование предлагаемого изобретения обеспечивает увеличение углового поля системы и доведение его до близкого к полусфере за счет уменьшения темнового поля относительно оптической оси, ограничение относительного отверстия системы и выделение информационных пучков лучей, обеспечивающих высокую разрешающую способность системы, и уменьшение поперечных габаритов приемной оптической системы панорамного оптико-электронного прибора.

Приемная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержащая осесимметричные последовательно установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой преломляющей, второй выпуклой отражающей, третьей вогнутой отражающей и четвертой преломляющей поверхностями и многоэлементный приемник излучения, расположенный за преломляющей поверхностью в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, отличающаяся тем, что в нее введена осесимметричная апертурная диафрагма, совмещенная со второй выпуклой отражающей поверхностью, при этом первая выпуклая преломляющая и третья вогнутая отражающая поверхности оптического панорамного блока выполнены полупрозрачными с одинаковыми световыми диаметрами и формой поверхностей и полностью совмещены друг с другом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к активно-импульсным (АИ) оптико-электронным приборам (ОЭП) с регистрацией изображений на базе импульсных ЭОП или телевизионных камер, и может быть использовано в них в качестве осветителя, использующего полупроводниковый лазер с большим углом расходимости излучения, обеспечивающего импульсную подсветку объектов, в том числе на выносных наблюдательных пунктах.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при изготовлении новых типов зеркально-линзовых телескопов, изображение в которых имеет вид квадрата или прямоугольника.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и используется в обзорно-панорамных оптико-электронных приборах и системах, преобразующих трехмерное панорамное пространство в угловом поле, близком к полусфере, в плоское изображение на приемнике излучения и работающих как в видимом, так и в ИК-диапазоне спектра.

Изобретение относится к оптическому приборостроению. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано, например, в авиационных бортовых системах наблюдения с матрицами чувствительных элементов приемных устройств.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам многоканальных систем, и может быть использовано для работы в двухканальных приборах ночного видения (ПНВ), имеющих один канал для работы совместно с приемниками излучения видимого диапазона (электронно-оптическими преобразователями (ЭОП) или низкоуровневыми телевизионными камерами (НТК)), а второй - с матричными инфракрасными (ИК) фотоприемными устройствами (ФПУ), для решения задач обнаружения и опознавания объектов в сложных условиях наблюдения и при пониженной освещенности.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к панорамным зеркально-линзовым системам, и может быть использована, например, в охранных системах наблюдения.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к длиннофокусным зеркально-линзовым объективам, и может быть использовано в оптико-электронных, фотографических и других приборах, работающих с различными приемниками излучения в широкой спектральной области, охватывающей видимый диапазон и ближнюю инфракрасную область.

Изобретение относится к панорамным оптическим средствам обнаружения объектов в окружающем пространстве в заданном телесном угле. .

Изобретение относится к области оптического приборостроения и используется в обзорно-панорамных оптико-электронных приборах и системах, преобразующих трехмерное панорамное пространство в угловом поле, близком к полусфере, в плоское изображение на приемнике излучения и работающих как в видимом, так и в ИК-диапазоне спектра.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам типа «Рыбий глаз», и может быть использовано в видеокамерах охранных систем наблюдения.

Изобретение относится к всенаправленному устройству формирования изображения для восприятия изображения визуализируемого пространства из единственной точки обзора.

Объектив // 1654764
Изобретение относится к приборостроению , к оптическим системам двоякой симметрии и может быть использовано для получения изображения на цилиндрической поверхности.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано для исследования фотометрических характеристик пространства. .

Способ относится к оптическим стереоскопическим способам определения местонахождения объекта в окружающем пространстве. Интересующий участок окружающего пространства наблюдают двумя широкоугольными объективами в двух пространственно разнесенных точках. Главные оптические оси систем переноса изображения ориентируют так, чтобы они лежали на одной линии и были обращены в одну сторону. Панорамные изображения формируют в плоскости собственного фотоприемника. Расстояние до объекта определяют по взаимному расположению двух его образов на разности двух зарегистрированных панорамных изображений. Технический результат - увеличение достоверности, разрешающей способности и скорости регистрации кадра, что позволяет определять местоположение в окружающем пространстве, в круговой зоне контроля, перемещающегося малоразмерного объекта, на неоднородном фоне. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.
Наверх