RU86830U1

RU86830U1 - DEVICE FOR REGISTRATION OF NEARBY AND REMOTE VOLUME OBJECTS

Info

Publication number: RU86830U1
Application number: RU2009111131/22U
Authority: RU
Inventors: Дарья Александровна Умбиталиева; Всеволод Дмитриевич Смирнов
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2009-09-10

Abstract

Устройство для регистрации близкорасположенных и удаленных объемных объектов, содержащее стереотелевизионную систему, состоящую из входного объектива и приемника изображения, отличающееся тем, что стереотелевизионная система снабжена двумя дополнительными объективами, а в качестве приемника изображения установлены два линейных прибора с зарядовой связью - ПЗС с высоким разрешением по их длине и с возможностью перемещения этих ПЗС на фиксированные линейные шаги, равные половине величины чувствительного элемента ПЗС в поперечном относительно изображения объекта направлении, причем два дополнительных объектива и два линейных прибора расположены относительно друг друга на расстоянии, равном линейной стереобазе «В» в поперечно-горизонтальном направлении относительно объемного объекта после входного объектива, а входной объектив снабжен двумя отверстиями и выполнен с возможностью его поворота вокруг оптической оси на 90º.A device for recording nearby and distant volume objects containing a stereo television system consisting of an input lens and an image receiver, characterized in that the stereo television system is equipped with two additional lenses, and two charge-coupled linear devices are installed as an image receiver — CCD with high resolution their length and with the possibility of moving these CCDs to fixed linear steps equal to half the size of the CCD sensitive element in the transverse relation relative to the image of the object in the direction, and two additional lenses and two linear devices are located relative to each other at a distance equal to the linear stereo base "B" in the transverse-horizontal direction relative to the volumetric object after the input lens, and the input lens is equipped with two holes and made to rotate around the optical axis by 90º.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для регистрации объемных близкорасположенных и удаленных объектов и для определения дистанции до них.The proposed technical solution relates to optical-electronic instrumentation and can be used to register volumetric nearby and remote objects and to determine the distance to them.

Известно устройство (патент РФ №2014756, опуб. 15.06.94, МПК H04N 13/00) для визуального наблюдения исследуемого пространства предметов и автоматического измерения пространственных параметров наблюдаемых удаленных объемных объектов.A device is known (RF patent No. 2014756, publ. 15.06.94, IPC H04N 13/00) for visual observation of the investigated space of objects and automatic measurement of spatial parameters of the observed remote volumetric objects.

Устройство содержит стереотелевизионную систему, состоящую из входного объектива и электронно - оптического преобразователя - ЭОПа (матричной телевизионной передающей трубки), датчика положения камеры и блоков управления.The device contains a stereo television system, consisting of an input lens and an electron - optical converter - image intensifier tube (matrix television transmitting tube), a camera position sensor and control units.

Недостатками этого устройства являются невысокое качество изображения, в связи с малым конечным разрешением телевизионной передающей трубки, определяемым ограниченным числом чувствительных элементов на матрице трубки, и невозможность получения в процессе осуществления сеанса регистрации максимального эффекта «объемного видения» при работе, как по «бесконечноудаленным» объектам (вариант стереодальномера), так и по близкорасположенным объектам (вариант стереомикроскопа).The disadvantages of this device are the low image quality, due to the low final resolution of the television transmitting tube, determined by the limited number of sensitive elements on the tube matrix, and the inability to obtain the maximum effect of “volumetric vision” during operation, as if it were “infinitely remote” objects (version of the stereo range finder), and on nearby objects (version of the stereo microscope).

Технический результат предложенного решения заключается в возможности увеличения разрешения устройства за счет установки после входного объектива в качестве ЭОПа двух линейных приборов с зарядовой связью - ПЗС с высоким разрешением по длине приборов, при реализации перемещения этих ПЗС на фиксированные линейные шаги в поперечном относительно изображения объекта направлении и возможности достижения максимального эффекта «объемного видения» при работе устройства на удаленные и близкорасположенные объекты за счет установки после входного объектива двух дополнительных объективов, разнесенных друг относительно друга на величину линейной стереобазы «В» и за счет поворота входного объектива вокруг оптической оси на угол, равный 90°, а так же выполнения его с двумя отверстиями.The technical result of the proposed solution consists in the possibility of increasing the resolution of the device by installing after the input lens as an image intensifier tube two linear devices with charge coupling - a CCD with a high resolution along the length of the devices, when moving these CCDs to fixed linear steps transverse to the image of the object and the possibility of achieving the maximum effect of "volumetric vision" when the device is working on remote and nearby objects due to installation after input Lens-stand two additional lenses spaced from each other by linear stereo "B" and by the rotation of the input lens around the optical axis by an angle of 90 °, as well as its execution with two holes.

Поставленная задача достигается благодаря тому, что устройство для регистрации близкорасположенных и удаленных объемных объектов, содержит стереотелевизионную систему, состоящую из входного объектива и приемника изображения. Стереотелевизионная система снабжена двумя дополнительными объективами, а в качестве приемника изображения установлены два линейных прибора с зарядовой связью - ПЗС с высоким разрешением по их длине и с возможностью перемещения этих ПЗС на фиксированные линейные шаги, равные половине величины чувствительного элемента ПЗС в поперечном относительно изображения объекта направлении, причем два дополнительных объектива и два линейных прибора расположены друг относительно друга на расстоянии, равном линейной стереобазе «В» в поперечно-горизонтальном направлении относительно объемного объекта после входного объектива, а входной объектив снабжен двумя отверстиями и выполнен с возможностью его поворота вокруг оптической оси на 90 градусов.The task is achieved due to the fact that the device for recording nearby and remote volumetric objects contains a stereo television system consisting of an input lens and an image receiver. The stereo television system is equipped with two additional lenses, and two linear charge-coupled devices are installed as an image receiver — a CCD with a high resolution along their length and with the possibility of moving these CCDs to fixed linear steps equal to half the size of the CCD sensing element in the direction transverse to the image of the object moreover, two additional lenses and two linear devices are located relative to each other at a distance equal to the linear stereo base "B" in transverse horizontal direction with respect to the volume of the object lens after the input, and the input lens is provided with two openings and adapted to be rotatable about the optical axis by 90 degrees.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для регистрации близкорасположенных объемных объектов, а на фиг.2 - схема устройства для регистрации удаленных объемных объектов, гдеFigure 1 presents a schematic diagram of a device for recording nearby volumetric objects, and figure 2 is a diagram of a device for recording remote volumetric objects, where

1 - входной объектив;1 - input lens;

2 - дополнительные объективы;2 - additional lenses;

3 - линейные приборы с зарядовой связью (ПЗС);3 - linear devices with charge coupling (CCD);

Работа устройства осуществляется следующим образом:The operation of the device is as follows:

При наличии объекта находящегося на близком относительно устройства расстоянии (вариант стереомикроскопа), входной объектив 1 находясь в первом фиксированном положении (фиг.1) проецирует параллельные пучки от объекта регистрации (находящегося в передней фокальной плоскости входного объектива 1) на дополнительные объективы 2 двух оптических каналов. С помощью оптических призменных блоков каждого канала пучки лучей, несущие изображение регистрируемого объекта, поворачиваются на 180° (сокращая продольные габариты устройства) и проецируются в фокальные плоскости объективов 2 двух оптических каналов на чувствительные поверхности линейных ПЗС 3 (характеризуемых высоким разрешением по их длине). Линейные ПЗС 3 сканируют изображение регистрируемого близкорасположенного объекта, полученные в каждом из каналов, осуществляя линейное перемещение ПЗС 3 в горизонтальном направлении относительно изображения объекта с фиксированным линейным шагом, равным половине величины чувствительного элемента (пикселя) ПЗС.If there is an object located at a distance close to the device (a stereo microscope option), the input lens 1 being in the first fixed position (Fig. 1) projects parallel beams from the recording object (located in the front focal plane of the input lens 1) onto additional lenses 2 of two optical channels . Using the optical prism blocks of each channel, the beam of beams carrying the image of the recorded object are rotated 180 ° (reducing the longitudinal dimensions of the device) and projected into the focal plane of the lenses 2 of the two optical channels on the sensitive surfaces of the linear CCD 3 (characterized by high resolution along their length). Linear CCDs 3 scan the image of a nearby object being recorded, obtained in each channel, linearly moving the CCD 3 in the horizontal direction relative to the image of the object with a fixed linear step equal to half the size of the sensitive element (pixel) of the CCD.

Два дополнительных объектива и два линейных прибора ПЗС расположены друг относительно друга на расстоянии, равном линейной стереобазе «В». В результате введения данного параметра достигается эффект «объемного видения» объекта, причем, с увеличением значения стереобазы В возрастает возможность наблюдения объектов на большем расстоянии. Эффект естественного наблюдения объемных объектов достигается при соответствии значения линейной стереобазы В среднему значению расстояния между глазами человека, то есть, 60-70 мм.Two additional lenses and two linear CCD devices are located relative to each other at a distance equal to the linear stereo base "B". As a result of introducing this parameter, the effect of “volumetric vision” of the object is achieved, and, with an increase in the value of stereo base B, the possibility of observing objects at a greater distance increases. The effect of natural observation of three-dimensional objects is achieved when the linear stereo image is consistent with the average value of the distance between the eyes of a person, that is, 60-70 mm.

В случае нахождения объекта на удаленном расстоянии от устройства входной объектив устанавливается поворотом вокруг его оптической оси на 90° во второе фиксированное положение (фиг.2). В данном случае параллельные пучки от удаленного «на бесконечность» регистрируемого объемного объекта проходят через специальные отверстия во входном объективе 1 (фиг.2) и попадают прямо на дополнительные объективы 2 двух оптических каналов. Далее работа устройства для регистрации удаленных объектов осуществляется аналогично регистрации близкорасположенных объектов.If the object is located at a remote distance from the device, the input lens is set by rotation around its optical axis by 90 ° in the second fixed position (figure 2). In this case, parallel beams from the remote “at infinity” of the recorded volumetric object pass through special holes in the input lens 1 (Fig. 2) and go directly to additional lenses 2 of two optical channels. Further, the operation of the device for registering remote objects is carried out similarly to the registration of nearby objects.

Вид А поясняет положение входного объектива 1 при рассмотрении близкорасположенных объектов, когда выполненные в объективе 1 отверстия не используются, и удаленных объектов, когда входной объектив 1 фиксируется в таком положении, чтобы параллельные пучки от регистрируемого объекта могли проходить через специальные отверстия.View A illustrates the position of the input lens 1 when examining nearby objects when the holes made in the lens 1 are not used, and of remote objects when the input lens 1 is fixed in such a position that parallel beams from the recorded object can pass through special holes.

Полученные телевизионные кадры с изображением регистрируемых близкорасположенных и удаленных объемных объектов могут быть воспроизведены на любых стандартных стереомониторах. Заявленные технические решения обеспечивают достижение технического результата, а именно, возможности увеличения разрешения устройства и достижения максимального эффекта «объемного видения» при работе устройства на удаленные и близкорасположенные объекты.Received television frames with the image of recorded nearby and remote volumetric objects can be played on any standard stereo monitors. The claimed technical solutions ensure the achievement of a technical result, namely, the possibility of increasing the resolution of the device and achieving the maximum effect of "volumetric vision" when the device is operating on distant and nearby objects.

Claims

A device for recording nearby and distant volume objects containing a stereo television system consisting of an input lens and an image receiver, characterized in that the stereo television system is equipped with two additional lenses, and two charge-coupled linear devices are installed as an image receiver — CCD with high resolution their length and with the possibility of moving these CCDs to fixed linear steps equal to half the size of the CCD sensitive element in the transverse relation relative to the image of the object in the direction, and two additional lenses and two linear devices are located relative to each other at a distance equal to the linear stereo base "B" in the transverse-horizontal direction relative to the volumetric object after the input lens, and the input lens is equipped with two holes and made to rotate around the optical axis by 90º.