RU37238U1

RU37238U1 - RECEIVING OPTICAL SYSTEM OF PANORAMIC OPTICAL-ELECTRONIC INSTRUMENT

Info

Publication number: RU37238U1
Application number: RU2003135954U
Authority: RU
Inventors: А.А. Григорьев; Т.И. Якушенкова; М.В. Потапова; В.Н. Мартынов
Priority date: 2003-12-18
Filing date: 2003-12-18
Publication date: 2004-04-10

Description

Приёмная оптическая система паиорамного оптико-электроиного прибора.Receiving optical system of paioramic optoelectronic device.

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в приёмных оптических системах панорамных оптико-электронных приборов.The utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used in receiving optical systems of panoramic optical-electronic devices.

Известна приёмная оптическая система панорамного оптикоэлектронного прибора, описанная в пат. US .№ 5.473.474, НПК 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 изображения на приёмник излучения и приёмник излучения.Known receiving optical system of a panoramic optoelectronic device described in US Pat. US. No. 5.473.474, NPK 359-725, publ. 12/05/1995, containing an optical panoramic unit sequentially installed along the optical axis with two refracting and two reflecting surfaces, an optical image transfer system to a radiation receiver and a radiation receiver.

Однако такая система имеет низкие качество изображения и отношение сигнал/шум.However, such a system has poor image quality and signal to noise ratio.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой полезной модели является приёмная оптическая система панорамного оптикоэлектронного прибора, описанная в свидетельстве 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, первой выпуклой и второй вогнутой отражающими поверхностями, задней фокальной плоскостью, расположенной за плоской преломляющей поверхностью и многоэлементный приёмник излучения.Closest to the technical nature of the proposed utility model is the receiving optical system of a panoramic optoelectronic device described in the certificate of the Russian Federation for utility model. No. 25947, IPC G02B13 / 06, publ. 10.27.02, and containing an axisymmetric optical panoramic block sequentially mounted along the optical axis with the first convex and second flat refractive surfaces, the first convex and second concave reflective surfaces, the rear focal plane located behind the flat refractive surface and a multi-element radiation receiver.

Недостатком такой системы являются низкая разрешающая способность, снижающая контраст в изображении различных точек панорамного пространства и отношение сигнал/п1ум, что приводит к ухудшению технических характеристик системы.The disadvantage of such a system is the low resolution, which reduces the contrast in the image of various points of the panoramic space and the signal / n1um ratio, which leads to a deterioration in the technical characteristics of the system.

МПК G02B13/06 IPC G02B13 / 06

Технической задачей предлагаемой полезной модели является улучшение технических характеристик панорамного оптико-электронного прибора за счёт повышения разрешаюп ;ей способности, увеличения контраста в изображении различных точек и отношения сигнал/шум.The technical task of the proposed utility model is to improve the technical characteristics of a panoramic optical-electronic device by increasing the resolution; its ability, increasing the contrast in the image of various points and the signal-to-noise ratio.

Это достигается тем, что известная приёмная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора, содержаш;ая осесимметричные установленные вдоль оптической оси оптический панорамный блок с первой выпуклой и второй плоской преломляющими поверхностями, первой выпуклой и второй вогнутой отражаюш;ими поверхностями, задней фокальной плоскостью, расположенной за плоской преломляюш;ей поверхностью и многоэлементный приёмник излучения, она снабжена осесимметричным волоконно-оптическим диском с входной и плоской выходной поверхностями установленным между оптическим панорамным блоком и многоэлементным приёмником излучения, первая выпуклая преломляюпдая, первая выпуклая и вторая вогнутая отражающие поверхности оптического панорамного блока выполнены поверхностями второго порядка, при этом многоэлементный приёмник излучения расположен на плоской выходной поверхности волоконнооптического диска.This is achieved by the fact that the well-known receiving optical system of a panoramic optical-electronic device contains an axisymmetric optical panoramic block mounted along the optical axis with the first convex and second flat refracting surfaces, the first convex and second concave reflecting surfaces, with their surfaces, the rear focal plane located behind a flat refract; its surface and a multi-element radiation receiver, it is equipped with an axisymmetric fiber optic disk with an input and a flat output surface installed between the optical panoramic unit and the multi-element radiation detector, the first convex refracted, the first convex and second concave reflective surfaces of the optical panoramic unit are made of second-order surfaces, while the multi-element radiation receiver is located on the flat output surface of the fiber-optic disk.

Кроме того, входная поверхность волоконно-оптического диска может быть выполнена плоской и расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока.In addition, the input surface of the fiber optic disk can be made flat and located in the rear focal plane of the optical panoramic unit.

Входная поверхность волоконно-оптического диска может быть выполнена ступенчатой, каждая ступень которой выполнена плоской, при этом центральная ступень, пересекает оптическую ось, выполнена круглой и расположена в задней фокальной плоскости оптического панорамного блока, а остальные ступени выполнены кольцевыми.The input surface of the fiber-optic disk can be made stepwise, each step of which is made flat, with the central step crossing the optical axis, made round and located in the rear focal plane of the optical panoramic unit, and the remaining steps are made circular.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена приёмная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора с плоской входной поверхностью волоконно-оптического диска, наThe essence of the utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a receiving optical system of a panoramic optical-electronic device with a flat input surface of a fiber-optic disk,

фиг. 2 приёмная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора со ступенчатой входной поверхностью волоконно-оптического диска.FIG. 2 receiving optical system of a panoramic optical-electronic device with a stepped input surface of a fiber-optic disk.

Приёмная 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 второго порядка 3, на которую направлены параллельные главному лучу 4 пучок лучей информационного потока 5 и широкий пучок 6, второй плоской преломляющей поверхности 7, за которой расположена его задняя фокальная плоскость 8, первой выпуклой отражающей поверхности второго порядка 9, второй вогнутой отражающей поверхности второго порядка 10, волоконно-оптический диск 11с входной поверхностью 12 и многоэлементный приёмник излучения 13, совмещённый с плоской выходной поверхностью 14 волоконно-оптического диска 11.The receiving optical system of a panoramic optical-electronic device contains axisymmetric sequentially mounted along the optical axis 1 optical panoramic block 2, made in the form of a first convex refracting surface of the second order 3, which are directed parallel to the main beam 4 beam of information flow 5 and wide beam 6, the second flat refractive surface 7, behind which is located its rear focal plane 8, the first convex reflecting surface of the second order 9, the second concave reflection a second order surface 10, a fiber optic disk 11 with an input surface 12 and a multi-element radiation receiver 13, combined with a flat output surface 14 of the fiber optic disk 11.

Входная поверхность 12 волоконно-оптического диска 11 может быть выполнена плоской и расположеной в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2 или ступенчатой, каждая ступень которой выполнена плоской, при этом центральная ступень 15, пересекающая оптическую ось 1, выполнена круглой и установлена в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2, а остальные ступени 16 выполнены кольцевыми.The input surface 12 of the fiber-optic disk 11 can be made flat and located in the rear focal plane 8 of the optical panoramic unit 2 or stepwise, each step of which is made flat, with the central step 15 intersecting the optical axis 1 made round and installed in the rear focal plane 8 of the optical panoramic unit 2, and the remaining steps 16 are made circular.

Приёмная оптическая система панорамного оптико-электронного прибора работает следующим образом.The receiving optical system of a panoramic optical-electronic device operates as follows.

Пучок лучей информационного потока излучения 5, симметричный относительно главного луча 4 от произвольной точки панорамного пространства поступает на первую выпуклую преломляющую поверхность второго порядка 3 оптического панорамного блока 2 и после преломления на ней, отражения от первой выпуклой отражающей поверхности второго порядка 9, второй вогнутой отражающей поверхности второго порядка 10, преломления на второй плоской преломляющей поверхности 7 преобразуется вThe beam of rays of the information flow of radiation 5, symmetrical with respect to the main beam 4 from an arbitrary point in the panoramic space, enters the first convex refracting surface of the second order 3 of the optical panoramic unit 2 and, after refracting on it, reflects from the first convex reflecting surface of the second order 9, and the second concave reflecting surface second order 10, the refraction on the second flat refractive surface 7 is converted to

симметричный относительно главного луча 4 сходящийся пучок, направленный на входную поверхность 12 волоконно-оптического диска 11.symmetric with respect to the main beam 4 converging beam directed to the input surface 12 of the fiber optic disk 11.

Направление главного луча 4 после плоской преломляющей поверхности 7 параллельно оптической оси 1 обеспечивает телецентрический ход главного луча 4 на выходе оптического панорамного блока 2.The direction of the main beam 4 after the flat refractive surface 7 parallel to the optical axis 1 provides a telecentric stroke of the main beam 4 at the output of the optical panoramic unit 2.

Выполнение оптического панорамного блока 2 с первой выпуклой преломляющей поверхности 3, первой выпуклой отражающей поверхности 9, второй вогнутой отражающей поверхности 10 поверхностями второго порядка обеспечивает его высокую разрешающую способность.The implementation of the optical panoramic unit 2 with the first convex refractive surface 3, the first convex reflective surface 9, the second concave reflective surface 10 by the second-order surfaces provides its high resolution.

Одновременно с узким лучей информационного потока излучения 5 от той же точки панорамного пространства поступает широкий пучок лучей 6 на первую выпуклую поверхность второго порядка 3. После преломления на ней, отражения от первой выпуклой отражающей поверхности второго порядка 9, второй вогнутой отражающей поверхности второго порядка 10, преломления на второй плоской преломляющей поверхности 7 широкий пучок лучей 6 преобразуется в сходящийся пучок, направленный на входную поверхность 12 волоконно-оптического диска 11.Simultaneously with the narrow rays of the information flow of radiation 5 from the same point in the panoramic space, a wide beam of rays 6 arrives at the first convex surface of the second order 3. After refraction on it, reflection from the first convex reflecting surface of the second order 9, the second concave reflecting surface of the second order 10, the refraction on the second flat refractive surface 7, a wide beam of rays 6 is converted into a converging beam directed to the input surface 12 of the optical fiber disk 11.

После второй плоской преломляющей поверхности 7 оптического панорамного блока 2 угол сходимости широкого пучка лучей 6 зха счет аберраций становиться больше угла сходимости пучка лучей информационного потока излучения 5.After the second flat refracting surface 7 of the optical panoramic unit 2, the angle of convergence of the wide beam of rays 6 sx due to aberrations becomes greater than the angle of convergence of the beam of rays of the informational radiation flux 5.

При расположении в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2 плоской входной поверхности 12 волоконно-оптического диска 11 обеспечивает на ней фокусировку сходящегося пучока лучей информационного потока излучения 5, образуя резкое действительное изображение точки, вокруг которого широкий сходящийся пучок лучей 6 образует размытое световое пятно, что приводит к снижению разрешающей способности системы.When the flat input surface 12 of the fiber-optic disk 11 is located in the rear focal plane 8 of the optical panoramic unit 2, the convergent beam of rays of the information flow of radiation 5 is focused on it, forming a sharp real image of the point around which the wide converging beam of rays 6 forms a blurred light spot, which leads to a decrease in the resolution of the system.

Расположение в задней фокальной плоскости 8 оптического панорамного блока 2 центральной плоской ступени 15 входной ступенчатой поверхности 12 волоконно-оптического диска 11 сходящийся пучок лучей информационного потока излучения 5 фокусируется на плоской кольцевой ступени 16, образуя на ней резкое действительное изображение точки, вокруг которого широкий сходящийся пучок лучей 6 образует размытое световое пятно, что снижает разрешающую способность системы.The location in the rear focal plane 8 of the optical panoramic unit 2 of the central flat stage 15 of the input stepped surface 12 of the fiber optic disk 11, the converging beam of rays of the information flow of radiation 5 is focused on the flat ring stage 16, forming on it a sharp real image of a point around which a wide converging beam rays 6 forms a blurred light spot, which reduces the resolution of the system.

Плоская входная поверхность 12 и все плоские ступени входной ступенчатой поверхности 12 волоконно-оптического диска 11 полностью перекрывают кольцевое изображение панорамного пространства, сформированное оптическим панорамным блоком 2.The flat entrance surface 12 and all flat steps of the input stepped surface 12 of the fiber optic disk 11 completely overlap the annular image of the panoramic space formed by the optical panoramic unit 2.

При этом волоконно-оптический диск 11 передаёт на многоэлементный приёмник излучения 13, совмещённый с плоской выходной поверхностью 14, только резкое действительное изображение точки, сформированное симметричным относительно главного луча 4 пучком лучшей информационного потока излучения 5.In this case, the fiber-optic disk 11 transmits to the multi-element radiation receiver 13, combined with a flat output surface 14, only a sharp real image of a point formed by a beam of the best informational radiation flux 5, symmetrical with respect to the main beam 4.

Паправление главного луча 4 пучка лучей информационного потока 5 параллельно оптической оси 1 обеспечивает телецентрический ход главного луча 4 на входе многоэлементного приёмника излучения 13.The direction of the main beam 4 of the beam of information flow 5 parallel to the optical axis 1 provides a telecentric path of the main beam 4 at the input of the multi-element radiation receiver 13.

Волоконно-оптический диск 11 передаёт на многоэлементный приёмник излучения 13 только резкие изображения каждой точки, сформированные пучками лучей информационных потоков. Выполнение входной поверхности 12 ступенчатой с каждой плоской ступенью, подбор числа и ширины колец ступеней позволяют выравнивать разрешаюшую способность приёмной оптической системы по угловому полю.The fiber-optic disk 11 transmits to the multi-element radiation receiver 13 only sharp images of each point formed by beams of rays of information streams. The implementation of the input surface 12 step with each flat step, the selection of the number and width of the rings of the steps allow you to align the resolution of the receiving optical system in an angular field.

Пспользование предлагаемого технического решения обеспечивает высокую разрешающую способность и качество передачи контраста в изображении различных точек панорамного пространства, что улучшает технические характеристики системы.Using the proposed technical solution provides high resolution and quality of contrast transmission in the image of various points of the panoramic space, which improves the technical characteristics of the system.

Подбором конструктивных нараметров приёмной оптической системы можно изменять величину и форму изображения на многоэлементном приёмнике излучения 13.The selection of the design parameters of the receiving optical system, you can change the size and shape of the image on a multi-element radiation receiver 13.

Экспериментально установлено, что при сохранении углового поля системы можно одновременно повысить относительное отверстие и разрешающую способность всей системы и уменьшить диаметр многоэлементного приёмника излучения, что повышает отношение сигнал/шум всей системы.It was experimentally established that while maintaining the angular field of the system, it is possible to simultaneously increase the relative aperture and resolution of the entire system and reduce the diameter of the multi-element radiation receiver, which increases the signal-to-noise ratio of the entire system.

Claims

1. The receiving optical system of a panoramic optical electronic device, comprising axisymmetric optical panoramic unit mounted along the optical axis with the first convex and second flat refractive surfaces, the first convex and second concave reflective surfaces, a rear focal plane located behind the flat refractive surface, and a multi-element receiver radiation, characterized in that it is equipped with an axisymmetric fiber optic disk with input and flat output surfaces, is set lennym panoramic between the optical unit and the multi-element radiation detector, the first convex refracting the first convex and the second concave reflecting surface of the optical unit made panoramic second order surfaces, wherein the multi-element radiation detector located on a flat surface the output of the fiber optic disk.

2. The receiving optical system of a panoramic optical-electronic device according to claim 1, characterized in that the input surface of the fiber-optic disk is flat and located in the rear focal plane of the optical panoramic unit.

3. The receiving optical system of the panoramic optical-electronic device according to claim 1, characterized in that the input surface of the fiber-optic disk is made stepwise, each step of which is made flat, while the central step crossing the optical axis is made round and located in the rear focal the planes of the optical panoramic unit, and the remaining steps are circular.