Сканирующее устройство

 

-» (72) Авторы изобретения

Т. И. Повхан и А. В. Горчаков (7) ) Заявитель (5 ) СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к оптическим системам, в частности к системам оптико-механического сканирования, и может быть использовано при построении телевизионных, обзорных и поисковых систем.

Известно сканирующее устройство, содержащее оптически связанные систему регистрации оптического излучения и сканирующий элемент прямого зрения, 10 позволяющее сканировать пространство в пределах угла 2lO -220 . В као честве сканирующего элемента прямого зрения в устройстве используется призма-куб состоящая из двух призм

Э

1S

Дове, склеенных гипотенузными гранями, вращающаяся вокруг оси,. перпендикулярной оптической оси устройства и лежащей в плоскости склейки составляющих призм jl ).

Однако наличие у призмы-куй лишь одной отражающей плоскости дает воз. можность при помощи известного устройства осуществлять сканирование пространства только в одном направлении.

Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее систему регистрации оптического излучения и сканирующий элемент, выполненный в виде склеенного из четырех одинаковых призм блока (2).

Недостатком известной системы является ограниченный угол сканирования и невозможность сканирования в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Цель изобретения — увеличение угла сканирования при сканировании в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Указанная цель достигается вем, что в сканирующем устройстве, содержащем систему регистрации оптическо-го излучения и сканирующий элемент, выполненный в виде склеенного иэ четырех одинаковых призм блока, призмы выполнены в виде призм Дове, с нане85791

S0 сенными на их гипотенузных гранях крьппами, при этом плоскости склейки проходят через грани, образующие крышу.

На фиг. l схематически изображено сканирующее устройство; на фиг. 2— ход лучей в призме.

Сканирующее устройство включает в себя сканирующий элемент l в виде блока, склеенного из четырех одина- 1О ковых призм 2, и систему регистрации оптического излучения 3. Взаимно перпендикулярные отражающие плоскости

4 и 5 образованы отражающими гранями призм 2, выполненными из призмы

Дове, путем нанесения крыши на гипотенузную грань.

Если гипотенузное ребро призмы

2 совпадает с оптической осью устройства фиг. 2а), призма 2 работает, как призма прямого зрения. Луч, падающий на призму 2 параллельно гипотенузному ребру, преломившись в точке

А, отражается последовательно в точках В и С, лежащих на разных гранях, образующих крьппу, и после преломления в точке 0 выходит из призмы в направлении, параллельном падающему лучу.

Если гипотенузное ребро призмы

2 образует угол 45 с оптической осью устройства (фиг. 2б), призма работает как прямоугольная призма с крышей.

Луч, падающий на призму перпендику- . лярно ее катетной грани, проходит без преломления в точке А в объем . призмы дважды отражается в точках

В и С от граней, образуюших крышу, и выходит из пр емы в точке 0 в направлении, составляющем угол 90 с пао дающим лучом. 40

Сборка и склейка призм 2 производится по тем граням, которые образуют крышу. Для обеспечения максимального коэффициента полезного действия сканирующего элемента призмы

2 при сборке разделены между собой средой, показатель преломления которой ниже, чем у материала самих призм.

Сканирующее устройство работает следующим образом.

Если общее ребро сборки призм 2 составляет угол 45 с оптической о осью устройства и лежит в плоскости, образующей угол 45 с отражаюо щими плоскостями призм 2 и содержащей оптическую ось устройства, работает лишь одна призма 2, которая выполняет функции прямоугольной призмы с крьппей и отклоняет визирный луч

1 4 на угол 90о, Уменьшение угла между общим ребром одной из призм 2 и оптической осью устройства приводит к включению в работу остальных призм блока и постепенному переходу к работе призм 2 в качестве призм прямого зрения. При совпадении общего ребра призм 2 с оптической осью устройства работают все четыре призмы, заполняя при этом по 25% площади входного зрачка сканирующего устройства. В этом случае направление визирного луча совпадает с оптической осью устройства. При дальнейшем повороте сканирующего элемента 1 происходит обратный процесс постепенного перехода к прямоугольной призме с крышей.

Вращение сканирующего элемента

1 вокруг оси ИИ (фиг. 1), проходящей через ее центр тяжести под углом

90+50 к общему ребру призм 2 и лежащей в плоскости, которая составляет угол 45о с отражающими плоскостями

4 и 5 призм 2, обеспечивает сканирование пространства по строке с угловой скоростью в два раза выше, чем скорость вращения сканирующего элемента 1. За один оборот устройство сканирует две строки.

Колебание сканирующего элемента вокруг оси NN перпендикулярной оптической оси устройства 00 и оси вращения, обеспечивает сканирование пространства но кадру с угловой скоростью, превышающей угловую скорость колебания в два раза.

Траектория движения визирного луча в процессе сканирования пространства зависит от способа подвески сканирующего элемента 1 в устройстве и представляет собой результат наложения колебательного движения сканирующего элемента I вокруг оси NN на ее вращательное движение.

Если ось вращения ИМ всегда перпендикулярна общему ребру призм 2 и в процессе сканирования колеблется вместе со сканирующим элементом воКруг оси ЙИ, траектория движения визирного луча представляет собой дугу, центр которой совпадает с центром, тяжести сканирующего элемента.

Если ось вращения ММ неподвижна, т.е. угол между осью вращения и общим ребром призм 2 в процессе сканирования изменяется по закону колебаний сканирующего элемента вокруг

857911 6 всей оптической системы перемещения поля обзора иэ одной части зоны обзора в другую. оси NN, траектория двюкения визирного луча представляет собой прямую линию, и за один оборот устройство сканирует последовательно две строки, расположенные по разные стороны плоскости, проходящей через ось колебания ЙИ и его оптическую ось.

Наличие двух взаимно перпендикулярных отражающих плоскостей у ска» нирующего элемента и сохранение свойства призмы 2 работать в зависимости от ориентации относительно оптической оси устройства в качестве прямоугольной отклоняющей призмы и призмы прямого зрения, дало возможность осуществить сканирование пространства в двух направлениях одним оптическим элементом прямого зрения. При этом поле обзора устройства составляет более 2Ф стерадиан.

Большой размер поля обзора сканирующего устройства дает возможность уменьшить в 1,5-2 раза габаритные размеры и вес оптико-механических блоков обзорных и поисковых установок, зона обзора которых составляет полусферу, так как в этом случае исключается необходимость поворота

Формула изобретения

Сканирующее устройство, содержащее систему регистрации оптического излу16 чеиия и сканирующий элемент, выполненный в виде склеенного иэ четырех одинаковых призм блока, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения угла сканирования при

И сканировании в двух взаимно перпендикулярных направлениях, призмы выполнены s виде призм Дове, с нанесенными на их гипотенузных гранях крышами, при этом плоскости склейки

20 проходят через грани, образующие крышу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2$ I. Кожевников N.Г. Оптические призмы. N., "Машиностроение", 1975, с. 82.

2. Патент США М- 3217623,>. кл. 95-125, опублик. 1965 (прототип).

857911 фиг.2

Составитель М. Лебедев

«Редактор H. Данкулич Техоел З.Фанта Корректор H. Швыдкая

Заказ 7237/75 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 3035 Москва Ж-35 Разыская наб. д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4