Оптическая система для тепловизионных приборов

Изобретение может использоваться в тепловизионных приборах, в которых актуальна задача коррекции тепловизионного изображения, связанная с компенсацией постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов. Оптическая система для тепловизионных приборов содержит оптические компоненты, строящие промежуточное изображение и осуществляющие перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы. Система снабжена расфокусирующим элементом, установленным не стационарно, с возможностью осуществления сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы. Расфокусирующий элемент установлен с возможностью ввода/вывода его из оптического тракта. Технический результат - компенсация неоднородности постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов матрицы тепловизионного прибора. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к технике формирования изображений, в частности к оптическим системам оптико-электронных приборов формирования и обработки инфракрасных изображений (ИК), в которых актуальна задача коррекции тепловизионного изображения, связанная с компенсацией постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов, и может быть использовано для разработки и создания тепловизорных систем и приборов различного назначения с матричными фотоприемными устройствами (МФПУ).

Известна оптическая система для тепловизионных приборов (патент РФ №2338227, МПК 8 G02B 13/14), содержащая, по крайней мере, два оптических компонента, строящий промежуточное изображение и осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, совпадающую с плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, при этом плоскость промежуточного изображения расположена между ними, являясь плоскостью промежуточного действительного изображения. Указанные оптические компоненты - последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, проекционный объектив и действительный вынесенный выходной зрачок. Входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, выполнен с возможностью формирования промежуточного изображения в плоскости, расположенной между входным и проекционным объективами, и реализован в составе последовательно расположенных по ходу лучей положительной линзы, линзы, выполненной в форме положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, отрицательной линзы со второй, обращенной к изображению, вогнутой поверхностью. Проекционный объектив выполнен в составе трех положительных и одной отрицательной линзы, по ходу лучей первые две линзы выполнены с общей положительной оптической силой, третья линза - положительная, четвертая линза - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению. При этом в проекционном объективе по ходу лучей первая положительная линза выполнена со второй, обращенной к изображению, выпуклой поверхностью, вторая отрицательная линза выполнена с первой, обращенной к пространству предметов, вогнутой поверхностью, а третья линза - с первой, обращенной к пространству предметов, выпуклой поверхностью.

В качестве ближайшего к заявляемому техническому решению взята оптическая система для тепловизионных приборов (патент РФ №2386156 МПК 8 G02B 9/60, G02B 13/14), содержащая, по крайней мере, два оптических компонента, строящий промежуточное изображение и осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, совпадающую с плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, при этом плоскость промежуточного изображения расположена между ними, являясь плоскостью промежуточного действительного изображения. Указанные оптические компоненты - последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, выполненный в составе первого по ходу лучей положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и второй отрицательной двояковогнутой линзы, проекционный объектив, выполненный в составе трех одиночных менисков, первый и третий из которых по ходу лучей положительные и обращены выпуклыми сторонами друг к другу, второй по ходу лучей мениск отрицательный и обращен вогнутостью к плоскости изображения, мениски проекционного объектива расположены вплотную друг к другу, содержащая также апертурную диафрагму, расположенную между проекционным объективом и плоскостью изображения. Преломляющие поверхности оптической системы являются сферическими и выполняются следующие соотношения:

ϕ12:|ϕ|=(0,55÷0,70):(0,90÷1,25):1;

ϕ3=-(0,7÷0,8)ϕ4; ϕ567=(0,46÷0,58):-(2,9÷4,3):1; ϕ7=(0,8÷1,2)|ϕ|,

где ϕ1, ϕ2, - оптические силы объектива и проекционного объектива соответственно;

|ϕ| - абсолютное значение оптической силы оптической системы с вынесенными зрачками для инфракрасной области спектра;

ϕ3, ϕ4 - оптические силы первого по ходу лучей положительного мениска и второй двояковогнутой линзы в объективе соответственно;

ϕ5, ϕ6, ϕ7 - оптические силы первого, второго и третьего менисков по ходу лучей в проекционном объективе соответственно. Система выполнена с вынесенными зрачками.

К недостаткам известных технических решений относится отсутствие компенсации неоднородности постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов матрицы тепловизионного прибора. Недостаток обусловлен конструктивными особенностями приведенных оптических систем, которые не позволяют выполнять функцию компенсации указанной неоднородности. Конструктивное выполнение в приведенных известных технических решениях таково, что плоскость изображения расположена в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы. Энергия излучения, поступающая от объекта наблюдения и фона, формирующая непосредственно изображение на фотоприемной матрице, неравномерно попадает на фоточувствительную область, приводя к неоднородности постоянной составляющей сигнала.

Техническим результатом изобретения является достижение компенсации неоднородности постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов матрицы тепловизионного прибора.

Технический результат достигается в оптической системе для тепловизионных приборов, содержащей, по крайней мере, оптические компоненты, строящий промежуточное изображение и осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, снабженной расфокусирующим элементом, установленным не стационарно, с возможностью осуществления сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы.

В оптической системе оптические компоненты, строящий промежуточное изображение и осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, выполнены в составе последовательно расположенных по ходу лучей входного объектива, строящего промежуточное действительное изображение, и проекционного объектива, плоскость промежуточного изображения расположена между ними.

В оптической системе оптические компоненты, строящий промежуточное изображение и осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, выполнены в составе последовательно расположенных по ходу лучей афокальной системы с плоскостью промежуточного действительного изображения, расположенной между компонентами афокальной системы, и объектива.

В оптической системе входной объектив, строящий промежуточное действительное изображение, выполнен в составе последовательно расположенных по ходу лучей положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, а проекционный объектив выполнен в составе последовательно расположенных по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклой линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов.

Оптическая система снабжена расфокусирующим элементом, установленным не стационарно, с возможностью осуществления сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, а именно отрицательным мениском, обращенным выпуклостью к плоскости изображения, со средствами ввода/вывода его из оптического тракта, указанный мениск со средствами ввода/вывода установлен между плоскостью промежуточного действительного изображения и проекционным объективом.

Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами. На Фиг.1 показана схема оптической системы для тепловизионных приборов, где 1 - положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов; 2 - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов; 3 - расфокусирующая линза - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости изображения; 4 - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов; 5 - двояковыпуклая линза; 6 - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости изображения; 7 - положительный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости изображения; 8 - положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов. На Фиг.2 схематически изображен ход лучей в оптической системе для тепловизионных приборов, не содержащей элемента, предназначенного для компенсации неоднородности постоянной составляющей сигналов фоточувствительных элементов, с построением изображения за плоскостью холодной диафрагмы. На Фиг.3 схематически изображен ход лучей в оптической системе для тепловизионных приборов с полной компенсацией неоднородности постоянной составляющей сигналов фоточувствительных элементов, с построением изображения в плоскости холодной диафрагмы.

Достижение технического результата базируется на введении в оптическую систему тепловизионного прибора элемента, выполняющего функцию компенсации неоднородности постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, - расфокусирующей линзы (см. Фиг.1). Компенсация неоднородности может быть выполнена полностью или частично, в зависимости от происходящей расфокусировки и осуществления сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы соответственно.

При этом для осуществления полной компенсации неоднородности необходимо и достаточно выполнять следующее главное условие. Вводимый в оптическую систему компонент должен сдвигать плоскость изображения в плоскость холодной диафрагмы МФПУ (см. Фиг.2, Фиг.3), так как в этом случае энергия излучения, поступающая от объекта и фона, будет равномерно попадать на всю фоточувствительную область фотоприемной матрицы. Соответствующая расфокусировка поступающего излучения для регистрации фотоприемной матрицей наиболее оптимальна при сдвиге плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы МФПУ, в результате чего указанный технический результат достигается с максимально возможной полнотой.

Оптическая система, в которую вводят дополнительный оптический компонент, осуществляющий компенсацию неоднородности постоянной составляющей сигнала, содержит, по крайней мере, два оптических компонента. Один компонент - строящий промежуточное изображение. Второй компонент - осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы.

Оптическая система может быть реализована с внутренней плоскостью действительного промежуточного изображения и выполнена в составе, по крайней мере, двух оптических компонентов - входного и проекционного объективов, с плоскостью промежуточного действительного изображения, расположенной между указанными объективам, или афокальной системы с плоскостью промежуточного действительного изображения, расположенной между компонентами афокальной системы, и объектива. На Фиг.1-Фиг.3 приведен частный случай выполнения оптической системы, в оптический тракт которой вводят дополнительный оптический компонент - расфокусирующую линзу 3, обеспечивающую указанную компенсацию неоднородности.

Следует подчеркнуть, что в каждом конкретном случае существующей оптической системы необходим расчет конкретных параметров дополнительного оптического компонента. Основное требование к компоненту при его расчете - компонент должен обеспечить сдвиг плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы приемника, если желаемым результатом является достижение полной компенсации, или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, если достаточна частичная компенсация неоднородности. Необходимость той или иной компенсации неоднородности определяется условиями эксплуатации тепловизионного прибора, характером решаемых при этом задач.

В первом случае, с введенным в оптический тракт дополнительным оптическим компонентом, энергия излучения, поступающая от объекта и фона, будет равномерно попадать на всю фоточувствительную область фотоприемной матрицы, приводя тем самым к полной компенсации неоднородности постоянной составляющей сигнала. При выведении из оптического тракта дополнительного оптического компонента, осуществляющего компенсацию неоднородности постоянной составляющей сигнала, расфокусирующей линзы 3 (см. Фиг.1, при положении указанной линзы в позиции 3') ИК-излучение от объекта наблюдения проходит по оптическому тракту, фокусируется с формированием изображения объекта в плоскости приемника излучения. При введении расфокусирующей линзы 3 в оптический тракт происходит расфокусировка, изображение объекта наблюдения сдвигается в плоскость холодной диафрагмы МФПУ. При этом на фоточувствительные элементы фотоприемной матрицы всегда поступает поток излучения гарантированно максимально пропорциональный потоку сцены наблюдения. Указанный поток гарантированно пропорционален входному потоку сцены наблюдения, в связи с чем достигается независимость компенсации неоднородности постоянной составляющей сигнала элементов от динамики изменения потока энергии излучения сцены наблюдения.

Во втором случае, когда вводимый в оптическую систему расфокусирующий компонент сдвигает плоскость изображения в плоскость, находящуюся между плоскостью холодной диафрагмы МФПУ и исходной плоскостью изображения (соответствующей случаю отсутствия расфокусирующего компонента в оптической системе, при котором плоскость изображения находится в плоскости фотоприемной матрицы, см. Фиг.2), то в этом случае неравномерность попадания энергии излучения, поступающей от объекта и фона, на фоточувствительную область фотоприемной матрицы будет частично сглажена. Произойдет частичная компенсация неоднородности в такой пропорции, в какой осуществляют расфокусировку поступающего излучения для регистрации фотоприемной матрицей и сдвигают плоскость изображения в направлении холодной диафрагмы. Достижение указанного технического результата возможно и в этом случае, хотя технический результат достигается не с максимально возможной полнотой.

Кроме того, осуществление компенсации неоднородности за счет введения в оптический тракт расфокусирующей линзы дает возможность осуществлять компенсацию неоднородности в широком диапазоне температур, практически ограниченном только температурным диапазоном применения тепловизионного прибора.

Гарантированная пропорциональность поступающего потока излучения на фоточувствительные элементы фотоприемной матрицы входному потоку сцены наблюдения позволяет с высокой точностью компенсировать неоднородность постоянной составляющей сигнала элементов, тем самым способствовать повышению качества тепловизионного изображения.

Для осуществления компенсации неоднородности постоянной составляющей сигнала, кроме вышеприведенного главного условия - обеспечения сдвига изображения объекта наблюдения в плоскость холодной диафрагмы МФПУ или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, желательно для получения компенсации неоднородности в отношении всей фотоприемной матрицы выполнить условие сохранения поля зрения оптической системы. При сохранении поля зрения компенсация осуществляется по усредненному потоку энергии излучения, поступающему в соответствии со всей величиной поля зрения. В случае изменения, уменьшения, поля зрения компенсация неоднородности происходит не по всей фотоприемной матрице, а по некоторому ее участку, соответствующему данной, уменьшенной, величине поля зрения. Однако и в этом случае компенсация неоднородности постоянной составляющей сигнала осуществляется таким же образом, по усредненному потоку, но поступающему согласно измененному, уменьшенному, полю зрения, соответствующему этому некоторому участку. В любом из этих случаев результатом компенсации является достижение равномерности в той или иной степени постоянной составляющей сигнала.

В общем случае выполнения оптическая система для тепловизионных приборов содержит, по крайней мере, следующие оптические компоненты: строящий промежуточное изображение и осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы. Оптическая система снабжена расфокусирующим элементом. Последний установлен не стационарно, с возможностью ввода/вывода и с возможностью осуществления сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы.

В частном случае выполнения оптической системы для тепловизионных приборов (см. Фиг.1 и Фиг.3) оптические компоненты, один из которые является строящим промежуточное изображение, а второй - осуществляющим перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, выполнены в составе последовательно расположенных по ходу лучей входного объектива, строящего промежуточное действительное изображение, и проекционного объектива, плоскость промежуточного изображения расположена между ними.

Альтернативно два оптических компонента, строящий промежуточное изображение и осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, могут быть выполнены в составе последовательно расположенных по ходу лучей афокальной системы с плоскостью промежуточного действительного изображения, расположенной между компонентами афокальной системы, и объектива.

Здесь приведены частные случаи построения оптической системы с реализацией в ней плоскости промежуточного действительного изображения. Возможны также и другие варианты построения оптических систем.

В оптической системе (см. Фиг.1 и 3) входной объектив, строящий промежуточное действительное изображение, в частности, выполнен в составе последовательно расположенных по ходу лучей положительного мениска 1, обращенного выпуклостью к пространству предметов, отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Расстояние по центру между вогнутой поверхностью первого и выпуклой поверхностью второго составляет около 1,4 мм. При этом проекционный объектив, в частности, выполнен в составе последовательно расположенных по ходу лучей отрицательного мениска 4, обращенного выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклой линзы 5, отрицательного мениска 6, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска 7, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, и положительного мениска 8, обращенного выпуклостью к пространству предметов 8. Расстояние по центру между вогнутой поверхностью первого из менисков проекционного объектива и поверхностью двояковыпуклой линзы 5, обращенной к пространству предметов, составляет около 2 мм. Расстояние по центру между поверхностью двояковыпуклой линзы 5, обращенной к плоскости изображения, и вогнутой поверхностью второго из менисков проекционного объектива составляет около 2,5 мм. Расстояние по центру между выпуклой поверхностью второго и вогнутой поверхностью третьего из менисков проекционного объектива составляет около 2 мм. Расстояние по центру между выпуклой поверхностью третьего и выпуклой поверхностью четвертого из менисков проекционного объектива составляет около 0,5 мм. Расстояние между входным и проекционным объективами, то есть расстояние по центру между вогнутой поверхностью второго мениска входного объектива и выпуклой поверхностью первого мениска проекционного объектива, составляет 95,5 мм. Расстояние по центру между выпуклой поверхностью первого из менисков входного объектива и плоскостью изображения (см. Фиг.1) составляет 150 мм. Радиус кривизны поверхности, обращенной к пространству предметов, положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, 1 составляет 60,096 мм, радиус кривизны поверхности, обращенной к плоскости изображения, 137,5351 мм. Радиус кривизны поверхности, обращенной к пространству предметов, отрицательного мениска 2, обращенного выпуклостью к пространству предметов, составляет 220,393 мм, радиус кривизны поверхности, обращенной к плоскости изображения, 131,4331 мм. Радиус кривизны поверхности, обращенной к пространству предметов, отрицательного мениска 4, обращенного выпуклостью к пространству предметов, составляет 27,2 мм, радиус кривизны поверхности, обращенной к плоскости изображения, 22,503 мм. Радиус кривизны поверхности, обращенной к пространству предметов, двояковыпуклой линзы 5 составляет 32,716 мм, радиус кривизны поверхности, обращенной к плоскости изображения, 54,64 мм. Радиус кривизны поверхности, обращенной к пространству предметов, отрицательного мениска 6, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, составляет 15,88 мм, радиус кривизны поверхности, обращенной к плоскости изображения, 31,551 мм. Радиус кривизны поверхности, обращенной к пространству предметов, положительного мениска 7, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, составляет 27,436 мм, радиус кривизны поверхности, обращенной к плоскости изображения, 33,183 мм. Радиус кривизны поверхности, обращенной к пространству предметов, положительного мениска 8, обращенного выпуклостью к пространству предметов, составляет 22,19 мм, радиус кривизны поверхности, обращенной к плоскости изображения, 31,885 мм. Материалами служат кремний и германий. Оптическая система снабжена отрицательным мениском 3, обращенным выпуклостью к плоскости изображения, со средствами ввода/вывода его из оптического тракта. Указанный мениск со средствами ввода/вывода установлен между плоскостью промежуточного действительного изображения и проекционным объективом (см. Фиг.1 и Фиг.3). В качестве средств ввода/вывода может быть использован электромеханический привод - шаговый двигатель серии MD 14. В случае выполнения полной компенсации, при осуществлении сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы, расфокусирующий элемент - отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, установлен таким образом, что расстояние по центру между его вогнутой поверхностью и вогнутой поверхностью второго мениска входного объектива составляет 72 мм с допуском ±0,05 мм. Для осуществления частичной компенсации указанное расстояние уменьшают.

Исходная (до введения в ее состав расфокусирующего элемента) оптическая система обладает следующими характеристиками:

- спектральный диапазон 3-5 мкм;

- фокусное расстояние 60 мм;

- относительное отверстие 1/3;

- поле зрения в пространстве предметов 5,76×4,32 град.

При введении расфокусирующего элемента в оптическую систему таким образом, что расстояние по центру между его вогнутой поверхностью и вогнутой поверхностью второго мениска входного объектива составляет 72 мм, с целью полной компенсации неоднородности, происходит смещение плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы. При этом фокусное расстояние становится равным 30 мм, а размер получаемого изображения равен размеру холодной диафрагмы, поле зрения и относительное отверстие системы сохраняется, а на приемник попадает вся энергия, поступающая от объекта и фона.

Получаемая (после введения в ее состав расфокусирующего элемента) оптическая система обладает следующими характеристиками:

- спектральный диапазон 3-5 мкм;

- фокусное расстояние 30 мм;

- относительное отверстие 1/3;

- поле зрения в пространстве предметов 5,76×4,32 град.

Расфокусирующий элемент характеризуется следующим:

- материал - кремний;

- толщина 2 мм;

- радиус кривизны R1=-1172,6 мм;

- радиус кривизны R2=-131,4 мм;

- световой диаметр 9,6 мм;

- масса 2 грамма.

Вышеуказанные конкретные значения для оптической системы свойственны одному из частных случаев ее выполнения. В каждом конкретном случае необходимы конкретные расчеты параметров оптической системы.

Оптическая система для тепловизионных приборов (см. Фиг.1 и Фиг.3) работает следующим образом.

Пусть расфокусирующая линза 3 введена в оптический тракт. Излучение от объекта наблюдения поступает в оптический компонент, строящий промежуточное изображение, являющийся входным объективом, строящим промежуточное действительное изображение. Излучение от объекта наблюдения проходит положительный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и отрицательный мениск 2, обращенный выпуклостью к пространству предметов, в результате формируется промежуточное действительное изображение. Затем излучение от объекта наблюдения поступает на расфокусирующий элемент - расфокусирующую линзу - отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, и далее поступает в оптический компонент, осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, являющийся проекционным объективом, последовательно проходя отрицательный мениск 4, обращенный выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу 5, отрицательный мениск 6, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, положительный мениск 7, обращенный выпуклостью к плоскости изображения, и положительный мениск 8, обращенный выпуклостью к пространству предметов. За счет расфокусировки расфокусирующей линзой 3 происходит сдвиг плоскости изображения, например, в плоскость холодной диафрагмы. Проекционный объектив в результате предварительной расфокусировки строит изображение объекта наблюдения в плоскости холодной диафрагмы. Энергия излучения, поступающая от объекта и фона, равномерно попадает на всю фоточувствительную область фотоприемной матрицы. В результате происходит полная компенсация неоднородности постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов матрицы тепловизионного прибора. Выполняется фиксация-запоминание темнового кадра в память электронной системы тепловизионного прибора, сигнал которого служит в качестве эталонного сигнала в процессе коррекции неоднородности. После чего средства ввода/вывода расфокусирующей линзы 3 осуществляют вывод ее из оптического тракта. Далее оптическая система работает в обычном порядке как известные оптические системы, не снабженные расфокусирующей линзой 3. Расфокусирующая линза 3 вводится в оптический тракт по мере необходимости, которая устанавливается опытным путем, в зависимости от используемого приемника и условий эксплуатации прибора.

1. Оптическая система для тепловизионных приборов, содержащая, по крайней мере, оптические компоненты, строящие промежуточное изображение и осуществляющие перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, отличающаяся тем, что снабжена расфокусирующим элементом, установленным не стационарно, с возможностью осуществления сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы.

2. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что оптические компоненты, строящие промежуточное изображение и осуществляющие перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, выполнены в составе последовательно расположенных по ходу лучей входного объектива, строящего промежуточное действительное изображение, и проекционного объектива, плоскость промежуточного изображения расположена между ними.

3. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что оптические компоненты, строящие промежуточное изображение и осуществляющие перенос промежуточного изображения в плоскость изображения, формируемого в плоскости фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, выполнены в составе последовательно расположенных по ходу лучей афокальной системы с плоскостью промежуточного действительного изображения, расположенной между компонентами афокальной системы, и объектива.

4. Оптическая система по п.2, отличающаяся тем, что входной объектив, строящий промежуточное действительное изображение, выполнен в составе последовательно расположенных по ходу лучей положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, а проекционный объектив выполнен в составе последовательно расположенных по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклой линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов.

5. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что снабжена расфокусирующим элементом, установленным не стационарно, с возможностью осуществления сдвига плоскости изображения в плоскость холодной диафрагмы или в плоскость, расположенную между плоскостью холодной диафрагмы и плоскостью расположения фоточувствительных элементов фотоприемной матрицы, а именно отрицательным мениском, обращенным выпуклостью к плоскости изображения, со средствами ввода/вывода его из оптического тракта, указанный мениск со средствами ввода/вывода установлен между плоскостью промежуточного действительного изображения и проекционным объективом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к оптико-электронным приборам, и может быть использовано, например, в тепловизионных приборах и системах, построенных на основе матричных приемников теплового излучения и обеспечивающих анализ изображений объектов в различных полях зрения.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения, а именно к тепловизионным приборам, и может быть использовано для создания тепловизионных приборов с различными техническими характеристиками с использованием приемников инфракрасного (ИК) излучения различных классов (матричных, линейчатых).

Изобретение относится к оптоэлектронике, а именно к электронно-оптическим приборам ночного видения. .

Изобретение относится к оптико-электронным устройствам и может быть использовано, в частности, в качестве индикаторного устройства для обеспечения информационной безопасности служебных помещений, офисов, фирм, банковских учреждений и т.п.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в автоматических оптико-электронных приборах, которые выполняют поиск и обнаружение точечных целей в условиях повышенного уровня фоновых помех.

Изобретение относится к методам обнаружения теплового объекта на двумерном фоноцелевом изображении. .

Изобретение относится к методам обработки оптического изображения, полученного оптико-электронной системой (ОЭС) пеленгации точечных тепловых объектов (теплопеленгаторами), работающей на атмосферном фоне в инфракрасном диапазоне волн.

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано при изготовлении приборов ночного видения в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к устройствам наблюдения объектов и прицеливания, а также для измерения расстояния до целей с помощью встроенного лазерного дальномера и для наведения управляемых ракет на цель по лазерному лучу.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной (ИК) области спектра, в частности в диапазоне спектра =8-14 мкм.

Изобретение относится к ИК оптическим системам и может быть использовано в тепловизорах. .

Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве объектива к теплотелевизионным приборам в самых разнообразных условиях эксплуатации.

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам для видимой и ближней ИК-области спектра, и может быть использовано совместно с электронно-оптическими преобразователями (ЭОПами) в приборах ночного видения и в современных цифровых приборах, предназначенных для обнаружения и опознавания объектов наблюдения при пониженной освещенности.

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для средней инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, построенных на основе охлаждаемых матричных приемников теплового излучения, чувствительных в спектральном диапазоне от 3 до 5 мкм.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в различных оптических системах, например в визуальных и в ИК-системах. .

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к объективам, и может использоваться в качестве объектива в цифровых наблюдательных приборах с формированием изображения на ПЗС-матрице, в том числе в современных приборах ночного видения, фото- и видеокамерах, проекционных приборах.

Изобретение относится к области оптико-электронного приборостроения и может быть использовано в качестве объектива тепловизионных приборов для наблюдения и опознавания объектов по тепловому излучению

Изобретение относится к технике формирования изображений, в частности к оптическим системам оптико-электронных приборов формирования и обработки инфракрасных изображений, в которых актуальна задача коррекции тепловизионного изображения, связанная с компенсацией постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов, и может быть использовано для разработки и создания тепловизорных систем и приборов различного назначения с матричными фотоприемными устройствами

Наверх