RU20695U1

RU20695U1 - Устройство оптико-механического сканирования

Info

Publication number: RU20695U1
Application number: RU2001114334/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Балоев; Е.Ф. Дедюхин; В.П. Иванов; С.В. Рагинов; И.А. Скочилова
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2001-11-20

Description

УСТРОЙСТВО ОПТИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО СКАНИРОВАНИЯ

Заявляемая полезная модель относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использована в устройствах с оптикомеханическим сканированием изображения.

Известно устройство оптико-механического сканирования (см. заявку Великобритании №1393535, кл. G 02 В 27/17, опубл. 07.05.75), содержащее последовательно расположенные по ходу луча входной объектив, многоэлементный зеркальный узел сканирования, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, матрицу фотоприемников, а также матрицу излучающих диодов, расположенную зеркально к положению матрицы фотоприемников относительно оси вращения узла сканирования. Недостатком этого устройства является низкое качество изображения, вызванное значительным геометрическим различием между растрами, сформированными матрицами фотоприемников и излучающих диодов, из-за того, что эти растры создаются противоположными относительно оси зеркальными элементами узла сканирования. Такое устройство сложно в изготовлении, сборке и юстировке.

Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство оптико-механического сканирования (см. патент Франции № 2585911, Н 04 N 3/08; G 02 В 26/10, опубл. 6.02.87г.), содержащее последовательно расположенные по ходу луча входной объектив, оптическая ось которого совпадает с главным лучом осевого пучка, первый спектроделитель, плоское зеркало, установленное с возможностью движения по возвратно-поступательной траектории, касательной к симметрично-ограниченному участку эллиптической кривой, вогнутое зеркало, установленное с возможностью колебания вокруг собственной оси синхронно с движением плоского зеркала, многогранную зеркальную призму, установленную с возможностью вращения вокруг собственной оси синхрон2001114334

1ПШШН11ШН111111111111

, . - г о 01 1 1 i 5 3 6

Н 04 N 3/08; G 02 В 26/10

HO с колебаниями вогнутого зеркала, первое параболическое зеркало, второе параболическое зеркало, второй спектроделитель, матрицу фотоприемников, подключенную к матрице излучающих диодов, оптически сопряженную посредством второго спектроделителя с матрицей фотоприемников, выходной объектив, оптически сопряженный посредством первого спектроделителя с входным объективом, причем первое и второе параболические зеркала установлены так, что их фокальные точки расположены на прямой линии, являющейся осью вращения параболоида, которая совпадает с осью многогранной зеркальной призмы, среднее положение плоского зеркала совпадает с осью вращения многогранной зеркальной призмы.

В этом устройстве совмещение хода лучей между первым и вторым спектроделителями обеспечивает хорошее совпадение растров, формируемых матрицами фотоприемников и излучающих диодов, т.к. они создаются в любой момент времени одной и той же гранью многогранной зеркальной призмы.

Недостатком этого устройства является расположение оси вращения многогранной зеркальной призмы на прямой линии, являющейся осью вращения параболоида. Такое расположение призмы требует, чтобы угол между падающим на первое параболическое зеркало и отраженным от него главным лучом был более 90°. В этом случае фокальные точки первого и второго параболических зеркал разнесены на большое расстояние друг от друга, что приводит к увеличению габаритов.

Задачей, решаемой в данном устройстве, является сокращение расстояния между оптическими элементами устройства за счет изменения положения многогранной разнонаклонной призмы и соответствующего уменьшения расстояния между фокальными точками первого и второго параболических зеркал.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве оптикомеханического сканирования, содержащем последовательно расположенные по ходу луча входной объектив, оптическая ось которого совпадает с главным лучом осевого пучка, первый спектроделитель, вогнутое зеркало, многограпную разнонаклонную призму, установлепную с возможностью вращения, первое параболическое зеркало, фокальная точка которого расположена на оси вращения многогранной разнонаклонной призмы, второе параболическое зеркало, в фокальной точке которого установлена матрица чувствительных элементов, подключенная к матрице излучающих диодов и оптически сопряженная с ней через второй спектроделитель, а также выходной объектив, оптически сопряжённый с входным объективом через первый спектроделитель, вогнутое зеркало установлено неподвижно, ось вращения многогранной разнонаклонной призмы образует с осью входного объектива угол а, фокальная точка второго параболического зеркала расположена на прямой, параллельной оси входного объектива и проходящей через фокальную точку первого параболического зеркала, при этом параболические зеркала установлены так, что падающий на каждую из них главный луч образует с отражённым главным лучом угол |3, а значения углов а и (3 выбираются, исходя из условия: 50° а 60° Р 75°.

На фиг.1 показана принципиальная схема устройства оптикомеханического сканирования.

Устройство оптико-механического сканирования (фиг.1) содержит последовательно расположенные по ходу луча входной объектив 1, первый спектроделитель 2, вогнутое зеркало 3, многогранную разнонаклонную зеркальную призму 4, первое параболическое зеркало 5, второе параболическое зеркало 6, второй спектроделитель 7 и матрицу чувствительных элементов 8, подключеную к матрице излучающих диодов 9, а также выходной объектив 10, фокальная плоскость которого совмещена с фокальной плоскостью входного объектива 1.

Также на фиг. 1 показаны точки отражения главного луча осевого пучка: точка А на первом спектроделителе 2, точка Б на вогнутом зеркале 3, точка В на грани зеркальной призмы 4, параллельной ее оси вращения ОО, точки Г и Д на первом 5 и втором 6 параболических зеркалах соответственно.

точка E на втором спектроделителе 7, а также ось входного объектива ИИ и параллельная ей прямая линия КК, на которой расположены фокальные точки Ф и Ф2 первого 5 и второго 6 параболических зеркал соответственно.

Устройство оптико-механического сканирования работает следующим образом. Поток излучения от объектов в поле зрения устройства через входной объектив 1 направляется на спектро делите ль 2, который отражает его на вогнутое зеркало 3, в вершине поверхности которого находится фокальная точка входного объектива 1. Отраженный от вогнутого зеркала 3 поток излучения падает на одну из граней зеркальной призмы 4, обращенной при вращении в этот момент времени в сторону вогнутого зеркала 3 и направляется на первое параболическое зеркало 5, фокальная точка которого оптически сопряжена с вершиной поверхности вогнутого зеркала 3 посредством грани зеркальной призмы 4. После отражения от первого параболического зеркала 5 параллельный поток излучения падает на второе параболическое зеркало 6, и, отражаясь от второго спектроделителя 7, фокусируется на матрице чувствительных элементов 8, электрические сигналы с которой поступают на матрицу излучающих диодов 9, модулируя их яркость. Излучение видимого диапазона от матрицы излучающих диодов 9 проходит через второй спектроделитель 7 без изменения направления и отражается в обратном порядке следования от параболических зеркал 6, 5, той же грани зеркальной призмы 4, вогнутого зеркала 3 и без изменения направления проходит через первый спектроделитель 2 на выходной объектив 10. Вращение многогранной разнонаклонной зеркальной призмы 4 обеспечивает сканирование изображение по строкам и кадру.

В предложенном устройстве оптико-механического сканирования взаимосвязанные разворот оси вращения ОО многогранной разнонаклонной призмы 4 на угол а относительно прямой КК и уменьшение углов (3 приводит к уменьшению расстояния между фокальными точками первого 5 и второго 6 параболических зеркал и, таким образом, к более компактному взаимному расположению вогнутого зеркала 3, многогранной разнонаклонной

4

призмы 4, с одной стороны, и второго спектроделителя 7, матрицы чувствительных элементов 8, матрицы излучающих диодов 9, с другой стороны.

Уменьшение габаритов устройства путем увеличения угла а более 60° и уменьшение углов р менее 60° ограничивается срезанием крайних лучей в пучках и поэтому в реальных конструкциях с апертурой 1:2 оптимальные углы находятся в пределах 50° а 60° Р 75°.

Таким образом, изменение взаимного расположения элементов устройства оптико-механического сканирования позволяет сократить размеры оптической схемы и, следовательно, уменьшить габариты устройства оптикомеханического сканирования.

Генеральный директор /у / ,fВ.П.Иванов

Claims

Устройство оптико-механического сканирования, содержащее последовательно расположенные по ходу луча входной объектив, оптическая ось которого совпадает с главным лучом осевого пучка, первый спектроделитель, вогнутое зеркало, многогранную разнонаклонную призму, установленную с возможностью вращения, первое параболическое зеркало, фокальная точка которого расположена па оси вращения многогранной разнонаклонной призмы, второе параболическое зеркало, в фокальной точке которого установлена матрица чувствительных элементов, подключенная к матрице излучающих диодов и оптически сопряженная с ней через второй спектроделитель, а также выходной объектив, оптически сопряженный с входным объективом через первый спектроделитель, отличающееся тем, что вогнутое зеркало установлено неподвижно, ось вращения многогранной разнонаклонной призмы образует с осью входного объектива угол α, фокальная точка второго параболического зеркала расположена па прямой, параллельной оси входного объектива и проходящей через фокальную точку первого параболического зеркала, при этом параболические зеркала установлены так, что падающий на каждую из них главный луч образует с отраженным главным лучом угол β, а значения углов α и β выбираются, исходя из условия: 50^°<α<60^°<β<75^°.