close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10408

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01S 17/00
G 01S 17/06
УСТРОЙСТВО ОБНАРУЖЕНИЯ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ
ОБЪЕКТОВ (ВАРИАНТЫ)
(21) Номер заявки: a 20050079
(22) 2005.01.27
(31) 2003137062 (32) 2003.12.24 (33) RU
(43) 2006.08.30
(71) Заявитель: Слипченко Николай Николаевич (RU)
(72) Автор: Слипченко Николай Николаевич (RU)
BY 10408 C1 2008.02.28
BY (11) 10408
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Слипченко Николай Николаевич (RU)
(56) US 2002/0044270 A1.
RU 2001135383 A, 2003.
RU 2139498 C1, 1999.
RU 2129288 C1, 1999.
SU 1645925 A1, 1991.
(57)
1. Устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее излучающий канал, включающий источник оптического излучения, линзу и отражательный элемент, и
приемный канал, включающий объектив и отрицательную линзу, расположенные соосно,
причем отражательный элемент установлен на оптической оси источника оптического излучения так, что оптические оси излучающего канала и объектива приемного канала пересекаются на отражающей поверхности отражательного элемента под одинаковым к ней
углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности, а отрицательная линза установлена с возможностью осевого перемещения, отличающееся тем, что отражательный элемент выполнен в виде отражающей призмы,
приклеенной первой преломляющей поверхностью к внутренней поверхности объектива
приемного канала, вторая преломляющая поверхность отражающей призмы обращена в
сторону источника оптического излучения, выполненного с излучением в видимой области спектра.
Фиг. 1
BY 10408 C1 2008.02.28
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что отрицательная линза приемного канала
выполнена с передним фокусным расстоянием, в 2-2,5 раза меньшим заднего фокусного
расстояния объектива.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что приклеиваемая поверхность отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива приемного канала, а ее размеры в проекции на
поверхность объектива не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива.
4. Устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что излучающая поверхность источника
оптического излучения расположена в фокальной плоскости линзы, а вторая преломляющая поверхность отражающей призмы выполнена в виде сферической поверхности.
5. Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что источник оптического излучения
выполнен в виде полупроводникового лазера, излучающий канал содержит убирающееся
зеркало, цилиндрическую линзу и щелевую диафрагму, установленные друг за другом на
оси излучения лазера, причем плоскость излучения лазера с большим углом расходимости
установлена параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической поверхности линзы и плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов,
излучающая поверхность лазера расположена в фокальной плоскости цилиндрической
линзы, а убирающееся зеркало установлено под наклоном к оси излучения лазера.
6. Устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее излучающий канал, включающий источник оптического излучения, линзу и отражательный элемент, и
приемный канал, включающий объектив, причем отражательный элемент установлен на
оптической оси источника оптического излучения так, что оптические оси излучающего
канала и объектива приемного канала пересекаются на отражающей поверхности отражательного элемента под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности, отличающееся тем, что приемный канал
содержит фотоприемное и видеоконтрольное устройства, вход последнего соединен с
первым выходом фотоприемного устройства, оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный перед объективом соосно с ним, блок аналогоцифрового преобразования, вход которого подключен ко второму выходу фотоприемного
устройства, и устройство записи изображения, вход которого подключен к выходу блока
аналого-цифрового преобразования, причем отражательный элемент выполнен в виде отражающей призмы, приклеенной первой преломляющей поверхностью к внутренней поверхности объектива приемного канала, вторая преломляющая поверхность отражающей
призмы обращена в сторону источника оптического излучения, выполненного с излучением в видимой области спектра.
7. Устройство по п. 6, отличающееся тем, что в приемном канале объектив выполнен
панкратическим, а оптический компонент выполнен в виде насадочной линзы или афокальной насадки с видимым увеличением меньше единицы.
8. Устройство по п. 6 или 7, отличающееся тем, что приклеиваемая поверхность отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива приемного канала, а ее размеры в проекции на
поверхность объектива не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива.
9. Устройство по пп. 6-8, отличающееся тем, что излучающая поверхность источника
оптического излучения расположена в фокальной плоскости линзы, а вторая преломляющая поверхность отражающей призмы выполнена в виде сферической поверхности.
10. Устройство по пп. 6-9, отличающееся тем, что источник оптического излучения
выполнен в виде полупроводникового лазера, излучающий канал содержит убирающееся
зеркало, цилиндрическую линзу и щелевую диафрагму, установленные друг за другом на
оси излучения лазера, причем плоскость излучения лазера с большим углом расходимости
2
BY 10408 C1 2008.02.28
установлена параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической поверхности линзы и плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов,
излучающая поверхность лазера расположена в фокальной плоскости цилиндрической
линзы, а убирающееся зеркало установлено под наклоном к оси излучения лазера.
11. Устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее излучающий
канал, включающий источник оптического излучения, линзу и отражательный элемент, и
приемный канал, включающий объектив, причем отражательный элемент установлен на
оптической оси источника оптического излучения так, что оптические оси излучающего
канала и объектива приемного канала пересекаются на отражающей поверхности отражательного элемента под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности, отличающееся тем, что приемный канал
выполнен в виде телевизионной камеры, включающей, кроме объектива, фотоприемное и
видеоконтрольное устройства, вход последнего соединен с первым выходом фотоприемного устройства, приемный канал содержит оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный перед объективом телевизионной камеры соосно с ним,
причем отражательный элемент выполнен в виде отражающей призмы, приклеенной первой преломляющей поверхностью к внутренней поверхности объектива приемного канала, вторая преломляющая поверхность отражающей призмы обращена в сторону
источника оптического излучения, выполненного с излучением в видимой или ближней
инфракрасной области спектра.
12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что в приемном канале объектив выполнен панкратическим, а оптический компонент выполнен в виде насадочной линзы или
афокальной насадки с видимым увеличением меньше единицы.
13. Устройство по п. 11 или 12, отличающееся тем, что приклеиваемая поверхность
отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива приемного канала, а ее размеры в проекции на
поверхность объектива не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива.
14. Устройство по пп. 11-13, отличающееся тем, что излучающая поверхность источника оптического излучения расположена в фокальной плоскости линзы, а вторая преломляющая поверхность отражающей призмы выполнена в виде сферической поверхности.
15. Устройство по пп. 11-14, отличающееся тем, что источник оптического излучения
выполнен в виде полупроводникового лазера, излучающий канал содержит убирающееся
зеркало, цилиндрическую линзу и щелевую диафрагму, установленные друг за другом на
оси излучения лазера, причем плоскость излучения лазера с большим углом расходимости
установлена параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической поверхности линзы и плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов,
излучающая поверхность лазера расположена в фокальной плоскости цилиндрической
линзы, а убирающееся зеркало установлено под наклоном к оси излучения лазера.
16. Устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее излучающий
канал, включающий источник оптического излучения, линзу и отражательный элемент, и
приемный канал, включающий объектив, причем отражательный элемент установлен на
оптической оси источника оптического излучения так, что оптические оси излучающего
канала и объектива приемного канала пересекаются на отражающей поверхности отражательного элемента под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности, отличающееся тем, что приемный канал
выполнен в виде телевизионной камеры, включающей, кроме объектива, привод изменения апертурной диафрагмы, фотоприемное и видеоконтрольное устройства, вход последнего соединен с первым выходом фотоприемного устройства, содержащего убирающийся
светофильтр, и блок автоматической регулировки усиления, вход которого соединен со
вторым выходом фотоприемного устройства, а выход - с приводом изменения апертурной
3
BY 10408 C1 2008.02.28
диафрагмы объектива телевизионной камеры; содержит устройство записи изображения,
вход которого соединен с третьим выходом фотоприемного устройства телевизионной
камеры, в приемный канал введен оптический компонент, включающий положительную
линзу, установленный перед объективом телевизионной камеры соосно с ним, причем отражательный элемент выполнен в виде отражающей призмы, приклеенной первой преломляющей поверхностью к внутренней поверхности объектива приемного канала, вторая
преломляющая поверхность отражающей призмы обращена в сторону источника оптического излучения, выполненного с излучением в ближней инфракрасной области спектра.
17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что в приемном канале объектив выполнен панкратическим, а оптический компонент выполнен в виде насадочной линзы или
афокальной насадки с видимым увеличением меньше единицы.
18. Устройство по п. 16 или 17, отличающееся тем, что приклеиваемая поверхность
отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива приемного канала, а ее размеры в проекции на
поверхность объектива не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива.
19. Устройство по пп. 16-18, отличающееся тем, что излучающая поверхность источника оптического излучения расположена в фокальной плоскости линзы, а вторая преломляющая поверхность отражающей призмы выполнена в виде сферической поверхности.
20. Устройство по пп. 16-19, отличающееся тем, что источник оптического излучения
выполнен в виде полупроводникового лазера, излучающий канал содержит убирающееся
зеркало, цилиндрическую линзу и щелевую диафрагму, установленные друг за другом на
оси излучения лазера, причем плоскость излучения лазера с большим углом расходимости
установлена параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической поверхности линзы и плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов,
излучающая поверхность лазера расположена в фокальной плоскости цилиндрической
линзы, а убирающееся зеркало установлено под наклоном к оси излучения лазера.
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.
Известен активно-пассивный прибор, содержащий излучающий канал с лазером и
приемный канал с объективом и фотоприемным устройством, включающим электроннооптический прибор наблюдения. Работа известного прибора осуществляется следующим
образом. Объект облучают узким пучком излучения лазера, отраженная от объекта часть
излучения объективом приемного канала формируется на фотоприемном устройстве и наблюдается при помощи электронно-оптического прибора наблюдения. Прибор позволяет
обнаруживать оптоэлектронные объекты [1].
Недостатком известного прибора является невозможность обнаружения оптоэлектронных объектов на малых расстояниях, обусловленная пространственным разнесением
оптических осей излучающего и приемного каналов, а также малым телесным углом пучка излучения в излучающем канале.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее излучающий канал, включающий источник оптического излучения, приемный канал, выполненный в виде телевизионной
камеры, включающей объектив с приводом изменения апертурной диафрагмы и фотоприемное устройство, видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, и блок автоматической регулировки усиления, вход которого
соединен с выходом фотоприемного устройства, а выход - с приводом изменения апертурной диафрагмы объектива телевизионной камеры. Работа устройства основана на об4
BY 10408 C1 2008.02.28
лучении узким пучком излучающего канала пространства, где находится обнаруживаемый
объект, формировании из отраженного объектом излучения объективом телевизионной
камеры на фотоприемном устройстве приемного канала изображения облученного пространства вокруг объекта и пятна излучения, идентифицирующего объект в облученном
пространстве. Видеосигналы с фотоприемного устройства поступают на блок автоматической регулировки усиления, который управляет приводом апертурной диафрагмы объектива для поддержания оптимального уровня сигнала на входе фотоприемного устройства,
и на видеоконтрольное устройство, где оператор наблюдает изображение облученного
пространства и ярко светящееся пятно обнаруженного оптоэлектронного объекта [2].
Недостатком устройства является невозможность обнаружения оптоэлектронных объектов на малых расстояниях, обусловленная пространственным разнесением оптических
осей излучающего и приемного каналов, а также малым телесным углом пучка излучения
в излучающем канале.
В основу изобретения положена задача создания устройства, обеспечивающего обнаружение миниатюрных объектов на малых до них расстояниях, например систем скрытого
видеонаблюдения, замаскированных в деталях интерьера, помещений, одежде, личных
вещах.
Сущность изобретения по первому варианту заключается в том, что в устройстве обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий источник оптического излучения, и приемный канал, включающий объектив, в излучающий
канал введены линза и отражающая призма, установленные на оптической оси источника
оптического излучения, причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности
объектива приемного канала так, что оптические оси излучающего канала и объектива
приемного канала пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к
ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности призмы, в приемный канал введена отрицательная линза, расположенная соосно
с оптической осью объектива, а источник оптического излучения выполнен с излучением
в видимой области спектра.
В устройстве введенная в приемный канал отрицательная линза установлена с возможностью осевого перемещения, а ее переднее фокусное расстояние выполнено в 22,5 раза меньшим заднего фокусного расстояния объектива.
В устройстве приклеиваемая поверхность отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива
приемного канала, а ее размеры в проекции на поверхность объектива не превышают
квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива.
Сущность изобретения по второму варианту заключается в том, что в устройстве обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий источник оптического излучения, и приемный канал, включающий объектив, фотоприемное
устройство и видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с первым выходом
фотоприемного устройства, в приемный канал введены оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный перед объективом соосно с ним, блок аналогоцифрового преобразования, вход которого подключен ко второму выходу фотоприемного
устройства, и устройство записи изображения, вход которого подключен к выходу блока
аналого-цифрового преобразования, в излучающий канал введены линза и отражающая
призма, установленные на оптической оси источника оптического излучения, причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности оптического компонента так, что
оптические оси излучающего канала и оптического компонента пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости,
перпендикулярной указанной поверхности призмы, а источник оптического излучения
выполнен с излучением в видимой области спектра.
5
BY 10408 C1 2008.02.28
Сущность изобретения по третьему варианту заключается в том, что в устройстве обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий источник оптического излучения, приемный канал, выполненный в виде телевизионной
камеры, включающей объектив и фотоприемное устройство, и видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, в приемный канал
введен оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный перед
объективом телевизионной камеры соосно с ним, в излучающий канал введены линза и
отражающая призма, установленные на оптической оси источника оптического излучения,
причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности оптического компонента так, что оптические оси излучающего канала и оптического компонента пересекаются
на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной поверхности призмы, а источник оптического излучения выполнен с излучением в видимой или ближней инфракрасной области спектра.
Сущность изобретения по четвертому варианту заключается в том, что в устройстве
обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий
источник оптического излучения, приемный канал, выполненный в виде телевизионной
камеры, включающей объектив с приводом изменения апертурной диафрагмы и фотоприемное устройство, видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с первым выходом фотоприемного устройства, и блок автоматической регулировки усиления, вход
которого соединен со вторым выходом фотоприемного устройства, а выход - с приводом
изменения апертурной диафрагмы объектива телевизионной камеры, введено устройство
записи изображения, вход которого соединен с третьим выходом фотоприемного устройства телевизионной камеры, в приемный канал введен оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный соосно с объективом телевизионной камеры, в
фотоприемное устройство которой введен убирающийся светофильтр, в излучающий канал введены линза и отражающая призма, установленные на оптической оси источника
оптического излучения, причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности
оптического компонента так, что оптические оси излучающего канала и оптического компонента пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом
и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной поверхности призмы, а источник оптического излучения выполнен с излучением в ближней инфракрасной области
спектра.
В устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам в приемном канале объектив выполнен панкратическим, а оптический компонент выполнен в виде насадочной линзы или афокальной насадки с видимым увеличением меньше единицы.
В устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам приклеиваемая поверхность отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности оптического компонента, а ее размеры в проекции
на поверхность оптического компонента не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси оптического компонента.
В устройстве по любому из четырех вариантов излучающая поверхность источника
оптического излучения расположена в фокальной плоскости линзы, а первая по ходу излучения преломляющая поверхность отражающей призмы выполнена в виде сферической
поверхности.
В устройстве по любому из четырех вариантов источник оптического излучения выполнен в виде полупроводникового лазера, в излучающий канал введены убирающееся
зеркало, цилиндрическая линза и щелевая диафрагма, установленные друг за другом на
оси излучения лазера, причем плоскость излучения лазера с большим углом расходимости
установлена параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической поверхности линзы и плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов,
6
BY 10408 C1 2008.02.28
излучающая поверхность лазера расположена в фокальной плоскости цилиндрической
линзы, а убирающееся зеркало установлено под наклоном к оси излучения лазера.
Введение в излучающий канал устройства обнаружения оптоэлектронных объектов по
первому варианту линзы и отражающей призмы, установленных на оптической оси источника оптического излучения, приклеивание отражающей призмы к внутренней поверхности объектива приемного канала так, что оптические оси излучающего канала и
объектива приемного канала пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности призмы, позволяют пространственно совместить оптические оси
излучающего и приемного каналов и обеспечивают возможность увеличения телесного
угла пучка излучения в излучающем канале до значения углового поля зрения приемного
канала. Введение в приемный канал отрицательной линзы, размещение ее соосно с оптической осью объектива и выполнение источника оптического излучения с излучением в
видимой области спектра позволяют выполнить приемный канал в виде зрительной трубы
Галилея с возможностью наблюдения глазом ярко светящегося пятна обнаруженного оптоэлектронного объекта, например миниатюрной видеокамеры. Таким образом, за счет
пространственного совмещения оптических осей приемного и излучающего каналов и
увеличения телесного угла пучка излучения в излучающем канале до значения углового
поля зрения приемного канала обеспечивается возможность обнаружения замаскированных миниатюрных оптоэлектронных объектов на значительно меньших по сравнению с
прототипом расстояниях до них. При этом выполнение приемного канала в виде трубы
Галилея дополнительно к решению основной задачи значительно упрощает устройство.
Установка введенной в приемный канал отрицательной линзы с возможностью осевого перемещения позволяет дополнительно уменьшать расстояние до объекта наблюдения
при увеличении расстояния от объектива до отрицательной линзы, а выполнение переднего фокусного расстояния отрицательной линзы в 2-2,5 раза меньшим заднего фокусного
расстояния объектива позволяет дополнительно к решению основной задачи увеличить
угловое поле зрения приемного канала и за счет этого ускорить процесс обнаружения объекта.
Выполнение приклеиваемой поверхности отражающей призмы сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива приемного
канала, выполнение ее размеров в проекции на поверхность объектива не превышающими
квадрата со стороной 5 мм и размещение ее симметрично оптической оси объектива позволяют дополнительно к решению основной задачи повысить точность совмещения оптических осей приемного и излучающего каналов, а также минимизировать энергетические потери излучения в приемном канале первого варианта устройства.
Введение в устройстве по второму варианту, в отличие от устройства по первому варианту, в приемный канал оптического компонента, включающего положительную линзу,
его размещение перед объективом соосно с ним обеспечивают возможность увеличения
углового поля зрения объектива приемного канала. А введение в приемный канал блока
аналого-цифрового преобразования, вход которого подключен ко второму выходу фотоприемного устройства, устройства записи изображения, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования, и приклеивание отражающей призмы
излучающего канала к внутренней поверхности оптического компонента позволяют дополнительно к решению основной задачи расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения возможности выполнения приемного канала в виде
оптического компонента и цифровой камеры. Устройство по второму варианту при включенном источнике оптического излучения позволяет наблюдать и записывать изображения ярких пятен обнаруженных оптоэлектронных объектов, а при выключенном
источнике оптического излучения наблюдать и записывать изображения обычных объектов (людей, интерьер и т.п.).
7
BY 10408 C1 2008.02.28
Введение в устройстве по третьему варианту, в отличие от устройства по первому варианту, в приемный канал оптического компонента, включающего положительную линзу,
его размещение перед объективом телевизионной камеры соосно с ним и приклеивание
отражающей призмы излучающего канала к внутренней поверхности оптического компонента позволяют дополнительно к решению основной задачи увеличить угловое поле зрения объектива телевизионной камеры. Выполнение источника оптического излучения с
излучением в видимой или ближней инфракрасной области спектра обеспечивает возможность незаметно для окружающих осуществлять, например дистанционно, процесс
обнаружения оптоэлектронных объектов в невидимой для глаза ближней инфракрасной
области спектра, что расширяет функциональные возможности устройства.
Введение в устройство по четвертому варианту, в отличие от устройства по первому
варианту, устройства записи изображения, вход которого соединен с третьим выходом
фотоприемного устройства телевизионной камеры, введение в приемный канал оптического компонента, включающего положительную линзу, установленного соосно с объективом телевизионной камеры, и приклеивание отражающей призмы излучающего канала
к внутренней поверхности оптического компонента обеспечивают возможность выполнения приемного канала в виде оптического компонента и съемочной видеокамеры. Введение в фотоприемное устройство убирающегося светофильтра и выполнение источника
оптического излучения с излучением в ближней инфракрасной области спектра позволяют
дополнительно к решению основной задачи расширить функциональные возможности
устройства за счет обеспечения возможности осуществлять обнаружение и запись изображения оптоэлектронных объектов в ближней инфракрасной области спектра при убранном светофильтре и наблюдать и записывать изображение обычных объектов при
введенном в фотоприемное устройство светофильтре, пропускающем только излучение
видимой области спектра.
Выполнение объектива в устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам
панкратическим и выполнение оптического компонента в виде насадочной линзы или
афокальной насадки с видимым увеличением меньше единицы позволяют регулировать
увеличение наблюдаемых объектов и тем самым дополнительно расширяют функциональные возможности устройства.
Выполнение в устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам приклеиваемой поверхности отражающей призмы сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности оптического компонента, выполнение ее размеров в
проекции на поверхность оптического компонента не превышающими квадрата со стороной 5 мм и размещение ее симметрично оптической оси оптического компонента дополнительно позволяют повысить точность совмещения осей оптического компонента и
излучающего канала, а также минимизировать энергетические потери излучения на входе
фотоприемного устройства.
Размещение в устройстве по любому из четырех вариантов излучающей поверхности
источника оптического излучения в фокальной плоскости линзы и выполнение первой по
ходу излучения преломляющей поверхности отражающей призмы сферической дополнительно позволяют упростить юстировку устройства за счет формирования линзой параллельного пучка излучения, при этом сферическая поверхность отражающей призмы
обеспечивает необходимый угол расхождения пучка излучения.
Выполнение в устройстве по любому из четырех вариантов источника оптического
излучения в виде полупроводникового лазера и введение в излучающий канал убирающегося зеркала, цилиндрической линзы и щелевой диафрагмы, их размещение друг за другом на оси излучения лазера, размещение плоскости излучения лазера с большим углом
расходимости параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической линзы и
плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов, размещение
излучающей поверхности лазера в фокальной плоскости цилиндрической линзы, а уби8
BY 10408 C1 2008.02.28
рающегося зеркала под углом к оси излучения лазера дополнительно к решению основной
задачи обеспечивают возможность при одном положении зеркала совмещать оптические
оси излучающего и приемного каналов, при другом (убранном из хода лучей) положении
формировать при помощи цилиндрической линзы и щелевой диафрагмы в плоскости
предметов приемного канала энергетически более облученный участок в форме узкой щели, которая может быть использована в качестве светового целеуказателя.
Сущность изобретения поясняется схемами, приведенными на фиг. 1-12. На фиг. 1 и 2
изображены функциональные схемы примеров исполнения устройства по первому варианту. На фиг. 3 - вид А устройства, изображенного на фиг. 2. На фиг. 4, 5 и 6 - схемы примеров исполнения устройства по второму, третьему и четвертому вариантам. На фиг. 7-10 поля излучения и зрения приемного канала в его предметной плоскости. На фиг. 11-12 изображения на мониторе видеоконтрольного устройства.
Устройство обнаружения оптоэлектронных объектов содержит излучающий канал 1,
включающий источник 2 оптического излучения, например лампу накаливания или полупроводниковый лазер, и установленные на его оси 3 излучения линзу 4 и отражающую
призму 5 с отражающей поверхностью 6 и двумя преломляющими поверхностями 7 и 8. В
примере исполнения на фиг. 5 линза 4 установлена с возможностью осевого перемещения
по стрелке "Y". В примерах исполнения на фиг. 2, 4 и 6 излучающая поверхность источника 2 расположена в фокальной плоскости линзы 4, а первая по ходу излучения источника 2 преломляющая поверхность 8 отражающей призмы 5 выполнена в виде сферической
поверхности 9. В примере исполнения на фиг. 2 в излучающем канале 1 источник 2 оптического излучения выполнен в виде полупроводникового лазера, на оси 3 которого установлены друг за другом убирающееся зеркало 10, цилиндрическая линза 11 и щелевая
диафрагма 12. Ось 13 щели щелевой диафрагмы 12, ось цилиндрической поверхности
линзы 11 и плоскость излучения лазера с большим углом расходимости расположены параллельно. Излучающая поверхность лазера 2 расположена в фокальной плоскости линзы
11, убирающееся зеркало 10 установлено под наклоном к оси 3 излучения лазера 2 и может занимать положение 14. В примерах исполнения на фиг. 4 и 6 для уменьшения габаритов излучающий канал 1 содержит зеркало 15. В примерах исполнения на фиг. 1, 2 и 4
источник 2 выполнен с излучением в видимой области спектра, на фиг. 5 - в видимой или
ближней инфракрасной области спектра, на фиг. 6 - в ближней инфракрасной области
спектра.
Устройство содержит также приемный канал 16, включающий в примерах исполнения
на фиг. 1 и 2 объектив 17 с внутренней поверхностью 18 и отрицательную линзу 19, установленную соосно с объективом 17. На фиг. 1 отрицательная линза 19 установлена с возможностью осевого перемещения по стрелке "X". Переднее фокусное расстояние линзы
19 выполнено в 2-2,5 раза меньшим заднего фокусного расстояния объектива 17, т.е. объектив 17 и отрицательная линза 19 образуют зрительную трубу 20 Галилея с видимым
увеличением 2-2,5 крата. К внутренней поверхности 18 объектива 17 приклеена отражающая призма 5 излучающего канала 1 так, что оптические оси излучающего канала 1 и
объектива 17 приемного канала 16 пересекаются на отражающей поверхности 6 призмы 5
под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной отражающей
поверхности 6. Приклеиваемая поверхность 7 отражающей призмы 5 выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности 18 объектива 17, а ее размеры в проекции на поверхность 18 объектива 17 не превышают квадрата
со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива 17.
Приемный канал 16 в примерах исполнения на фиг. 4-6 содержит оптический компонент 21, включающий положительную линзу 22 и внутреннюю поверхность 23, к которой
приклеена отражающая призма 5 излучающего канала 1 так, что оптические оси излучающего канала 1 и оптического компонента 21 пересекаются на отражающей поверхности 6 призмы 5 под одинаковым к поверхности 6 углом и расположены в плоскости,
перпендикулярной поверхности 6 призмы 5. Приклеиваемая поверхность 7 призмы 5 вы9
BY 10408 C1 2008.02.28
полнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности 23 оптического компонента 21, а размеры поверхности 7 в проекции на поверхность оптического компонента 21 не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси компонента 21. Оптический компонент 21 выполнен в
виде насадочной линзы 24 (фиг. 5) или афокальной насадки 25 с видимым увеличением
меньше единицы (фиг. 4, 6).
В примере исполнения на фиг. 4 приемный канал 16 содержит цифровую камеру 26,
например цифровой фотоаппарат, в состав которой входят объектив 27, фотоприемное
устройство 28, видеоконтрольное устройство 29, вход которого соединен с первым выходом устройства 28, блок аналого-цифрового преобразования 30, вход которого подключен
ко второму выходу устройства 28, и устройство 31 записи изображения, вход которого
подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования 30. Объектив 27 цифровой
камеры 26 установлен соосно с оптическим компонентом 21.
В примере исполнения на фиг. 5 приемный канал 16 содержит телевизионную камеру
32, включающую объектив 27 и фотоприемное устройство 28, а устройство содержит видеоконтрольное устройство 29, вход которого подключен к выходу фотоприемного устройства 28. Объектив 27 телевизионной камеры 32 установлен соосно с оптическим
компонентом 21.
В примере исполнения на фиг. 6 приемный канал 16 содержит съемочную видеокамеру 33, в состав которой входят объектив 34 с приводом 35 изменения апертурной диафрагмы 36, фотоприемное устройство 37 с убирающимся светофильтром 38, видеоконтрольное устройство 29, вход которого соединен с первым выходом фотоприемного
устройства 37, блок 39 автоматической регулировки усиления, вход которого соединен со
вторым выходом устройства 37, а выход - с приводом 35 изменения апертурной диафрагмы 36, и устройство 31 записи изображения, вход которого соединен с третьим выходом
устройства 37. Светофильтр 38 выполнен с пропусканием только видимой области спектра излучения. На фиг. 6 толстыми линиями показано положение светофильтра 37 в убранном из хода лучей положении, тонкими линиями 40 показано положение светофильтра
38 при его введении в ход лучей. Объектив 34 съемочной видеокамеры 33 установлен соосно с оптическим компонентом 21.
В примерах исполнения на фиг. 4-6 объективы 27 и 34 выполнены панкратическими.
На фиг. 1 стрелками показан ход лучей в устройстве при обнаружении в предметной
плоскости обозначенной поз. 41 приемного канала 16 оптоэлектронного объекта, обозначенного позицией 42.
На фиг. 7-10 поз. 43 обозначено поле зрения приемного канала 16 в его предметной
плоскости 41, поз. 44 и 45 - поле излучения излучающего канала 1, поз. 46 - поле излучения канала 1 устройства по фиг. 5 при смещенной линзе 4 и поз. 47 - поле излучения канала 1 устройства по фиг. 2 при размещении убирающегося зеркала 10 в положение 14.
На фиг. 11 и 12 поз. 48 обозначено поле изображения на видеоконтрольном устройстве 29, поз. 49 - изображение "подозрительного" предмета, поз. 50 - увеличенное при помощи панкратического объектива 27 или 34 изображение этого же предмета и поз. 51 светящееся пятно на изображении предмета, идентифицирующее обнаруженный оптоэлектронный объект 42.
Работа устройства обнаружения оптоэлектронных объектов осуществляется следующим образом.
В общем случае после включения электропитания устройства излучающий канал 1
формирует в предметной плоскости 41 приемного канала 16 освещенное лучами источника 2 поле излучения 44, 45, по форме близкое или совпадающее с полем зрения 43 приемного канала 16. При выполнении источника 2 в виде полупроводникового лазера поле
излучения 44 будет овальным (фиг. 7 и 8). При выполнении источника 2 в виде лампы накаливания поле излучения 45 будет круглым (фиг. 9). В случае выполнения источника 2 в
виде полупроводникового лазера, если линзу 4 установить так, что лучи в плоскости излу10
BY 10408 C1 2008.02.28
чения лазера 2 с большим углом расходимости заполняют ее световой диаметр, то поле
излучения канала 1 будет овальным 44 (фиг. 7 и 8), а если световой диаметр линзы 4 заполняют лучи в плоскости излучения лазера 2 с меньшим углом расходимости, то поле
излучения 45 совпадает по форме с полем зрения 43 приемного канала 16 (фиг. 9). Поле
излучения 45 можно получить также при выполнении одной из поверхностей линзы 4 цилиндрической или введением цилиндрической линзы между линзой 4 и лазером (на фигурах не показано). При этом в устройстве на фиг. 1 линза 4 формирует сходящийся вблизи
от отражающей поверхности 6 призмы 4 пучок излучения источника 2, который после отражения на поверхности 6 и преломления на поверхностях объектива 17 выходит из устройства расходящимся пучком, симметричным оптической оси объектива 17. В устройстве на фиг. 5 в определенном положении линзы 4 относительно источника 2 угловое поле
излучения излучающего канала 1 формируется вышеописанным образом, а при смещении
линзы 4 вдоль оси 3 в сторону источника 2 угол поля излучения плавно уменьшается
(фиг. 10, поз. 46) до нуля, когда излучающая поверхность источника 2 совместится с фокальной плоскостью оптической системы, образованной насадочной линзой 24 и линзой 4.
В этом случае излучающий канал 1 формирует параллельный пучок излучения, диаметр
которого определяется размерами преломляющей поверхности 7 отражающей призмы 5. В
устройстве на фиг. 2, 4 и 6 линза 4 формирует параллельный пучок излучения источника
2, который после преломления на сферической поверхности 9 и отражения от поверхности
6 призмы 5 сходится в "точку" вблизи наружной поверхности объектива 17 или афокальной насадки 25 и расходящимся пучком выходит из устройства. В этом случае, чем меньше радиус сферической поверхности 9, тем больше угловое поле излучения.
Если в поле излучения устройства попадает оптоэлектронный объект 42 (фиг. 1), то
его оптическая система фокусирует на фотоприемнике объекта 42 попавший в него пучок
излучения источника 2, который отражается от фотоприемника и симметрично относительно направления попавшего в него луча источника 2 попадает в приемный канал 16
устройства.
В устройстве на фиг. 1 и 2 отраженное от объекта 42 излучение канала 1 объективом
17 приемного канала 16 и отрицательной линзой 19 формируется на сетчатке глаза оператора в изображение ярко светящегося пятна. Изменение расстояния до объекта наблюдения в устройстве на фиг. 1 осуществляется осевым перемещением линзы 19. В устройстве
на фиг. 2 оператор может перевести убирающееся зеркало 10 в положение 14, при этом
цилиндрическая линза 11 и щелевая диафрагма 12 формируют излучение источника 2 в
виде узкой щели 47, которой, как световой указкой, указывают местоположение обнаруженного объекта.
В устройстве на фиг. 4 отраженное от объекта 42 излучение канала 1 оптическим компонентом 21 и объективом 27 цифровой камеры 26 формируется на ее фотоприемном устройстве 28 в изображение ярко светящегося пятна. Оператор наблюдает изображение на
устройстве 29. При регистрации изображения сигнал второго выхода фотоприемного устройства 28 подается на блок аналого-цифрового преобразования 30, по выходным сигналам которого осуществляется электронная или магнитная запись изображения в
устройстве 31. При этом выполнение оптического компонента 21 в виде афокальной насадки 25 к объективу 27 с видимым увеличением меньше единицы увеличивает угловое
поле зрения объектива 27.
В устройстве на фиг. 5 отраженное от объекта 42 излучение насадочной линзой 21 и
объективом 27 телевизионной камеры 32 формируется на ее фотоприемном устройстве 28
в изображение ярко светящегося пятна. Выходной сигнал устройства 28 подается на видеоконтрольное устройство 29. Устройство по фиг. 5 может быть стационарно установлено, например направлено на входную дверь в кабинет, при этом источник 2 выполняют с
излучением в ближней инфракрасной области спектра, а управляют устройством и наблюдают изображение дистанционно, например в другой комнате.
11
BY 10408 C1 2008.02.28
В устройстве на фиг. 6 отраженное от объекта 42 излучение оптическим компонентом
21 и объективом 34 съемочной видеокамеры 33 формируется на ее фотоприемном устройстве 37 в изображение светящегося пятна. Выходной сигнал устройства 37 подается на видеоконтрольное устройство 29, где наблюдается изображение, или на устройство 31, где оно
регистрируется. При отклонении уровня оптического сигнала на устройстве 37 от оптимального блок 39 автоматической регулировки усиления подает сигнал на привод 35, который изменяет размеры апертурной диафрагмы 36. При переводе убирающегося светофильтра 38 в положение 40 ближнее инфракрасное излучение источника 2 не проходит на
фотоприемник устройства 37 и устройство можно использовать как обычную видеокамеру.
При выполнении объектива 27 или 34 панкратическим изображение "подозрительного" объекта 49 (фиг. 11) можно приблизить, повысив увеличение объектива (поз. 50 на
фиг. 12) и идентифицировать оптоэлектронный объект по изображению ярко светящегося
пятна 51.
Источники информации:
1. Орлов В.А., Петров В.И. Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости. - Москва: Военное издательство, 1989. - С. 116, рис. 56.
2. Патент РФ 2129288, 20.04.99.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
12
BY 10408 C1 2008.02.28
Фиг. 5
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
13
BY 10408 C1 2008.02.28
Фиг. 9
Фиг. 10
Фиг. 11
Фиг. 12
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
14
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
560 Кб
Теги
патент, by10408
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа