RU2036494C1

RU2036494C1 - Scanning system

Info

Publication number: RU2036494C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Яковлевич Кариженский
Original assignee: Евгений Яковлевич Кариженский
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: optical devices. SUBSTANCE: scanning system has photodetector, objective, flat mirror disposed between the objective and photodetector inclined to optical axis. The mirror is mounted for rotation. The objective is concentric one and has center coinciding with axis of rotation of the flat mirror disposed at the base of hemispherical lens and made with axial hole. Concave mirror is made onto hemispherical lens. The device may be provided with N concave mirrors mounted for rotation for scanning for the second coordinate. EFFECT: improved efficiency. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим приборам и может найти применение, например, в тепловизорах. The invention relates to optical devices and may find application, for example, in thermal imagers.

Известны различные сканирующие системы, из которых простейшие содержат одно сканирующее плоское зеркало [1]
Известен концентрический объектив [2] обладающий некоторыми преимуществами перед другими объективами, в состав которого входит шаровая линза.Various scanning systems are known, of which the simplest contain one scanning flat mirror [1]
Known concentric lens [2] with some advantages over other lenses, which includes a spherical lens.

В случае расположения плоского зеркала в сходящемся пучке лучей габариты сканера сокращаются, а быстродействие увеличивается, что относится к системе [3] принятой за прототип. If a flat mirror is located in a converging beam of beams, the dimensions of the scanner are reduced, and the speed increases, which refers to the system [3] adopted as a prototype.

Недостатком этой схемы является неудовлетворительное качество изображения, вызванное повышенными аберрациями и расфокусировкой луча. Кроме того, здесь возможно сканирование только по одной координате, что требует использования как минимум линейки приемников, удорожающей все устройство. The disadvantage of this scheme is the poor image quality caused by increased aberrations and defocusing of the beam. In addition, it is possible to scan only in one coordinate, which requires the use of at least a line of receivers, which increases the cost of the entire device.

Целью изобретения является повышение качества изображения и получение возможности сканирования по двум координатам. The aim of the invention is to improve image quality and the ability to scan in two coordinates.

Для этого в сканирующей системе, содержащей фотоприемник и объектив, между которыми установлено наклонно к оптической оси способное вращаться плоское зеркало, объектив выполнен концентрическим с центром, совпадающим с осью вращения плоского зеркала, имеющего отверстие, при этом перед плоским зеркалом установлена вогнутая зеркальная поверхность, а за зеркалом фотоприемник. Плоское зеркало выполнено на основании полусферической линзы, а вогнутая поверхность на полусферической линзе. To do this, in a scanning system containing a photodetector and a lens, between which a flat mirror capable of rotation can be rotated inclined to the optical axis, the lens is made concentric with a center coinciding with the axis of rotation of the flat mirror having an opening, and a concave mirror surface is installed in front of the flat mirror, and behind the mirror is a photodetector. A flat mirror is made on the basis of a hemispherical lens, and a concave surface on a hemispherical lens.

Сканирующая система может быть снабжена установленными на собственной оси вращения N вогнутыми зеркальными поверхностями. The scanning system can be equipped with concave mirror surfaces mounted on its own axis of rotation N.

На фиг.1 изображена сканирующая система со сканированием по одной координате; на фиг.2 система со сканированием по двум координатам. Figure 1 shows a scanning system with scanning in one coordinate; figure 2 system with scanning in two coordinates.

На фиг. 1 показаны неподвижные компоненты концентрического объектива 1, полушаровая линза 2, установленная на оси вращения 0, пересекающей центр объектива, зеркало 3 в виде нанесенного на основание линзы отражающего покрытия, вогнутая зеркальная поверхность (объектив) 4, выполненная на части поверхности линзы, объектив 5 фотоприемника 6, примерная траектория сканирования с изображением линеек приемника в предметной плоскости 7. In FIG. 1 shows the fixed components of a concentric lens 1, a hemispherical lens 2 mounted on an axis of rotation 0 intersecting the center of the lens, mirror 3 in the form of a reflective coating deposited on the base of the lens, a concave mirror surface (lens) 4, made on a part of the surface of the lens, photodetector lens 5 6, an exemplary scanning path depicting receiver rulers in the subject plane 7.

На фиг.2 показаны плоское зеркало 3 с отверстием, имеющее ось вращения, пересекающую центр концентрического объектива, установленные в корпусе, связанном для вращения с двигателем 7, вогнутые зеркальные поверхности (объективы) 4 и объектив 5 фотоприемника 6. Figure 2 shows a flat mirror 3 with a hole having an axis of rotation crossing the center of the concentric lens, mounted in a housing connected for rotation with the motor 7, concave mirror surfaces (lenses) 4 and the lens 5 of the photodetector 6.

На фиг. 1 поток излучения от предметной плоскости 7 направляется к фотоприемнику 6 по элементам 1-2-3-2-4-5. При колебаниях элемента 2 вокруг оси происходит сканирование, в результате которого изображение приемной линейки перемещается в предметной плоскости по прямолинейной траектории. Поскольку колебания (вращения) элемента 2 осуществляются относительно центра кривизны объекта 1, длина оптического пути сохраняется постоянной и расфокусировки не происходит. Это гарантирует получение более высокого качества изображения по сравнению с прототипом. In FIG. 1, the radiation flux from the subject plane 7 is directed to the photodetector 6 by elements 1-2-3-2-4-5. When the element 2 oscillates around the axis, scanning takes place, as a result of which the image of the receiving line moves in the subject plane along a straight path. Since the oscillations (rotations) of element 2 are carried out relative to the center of curvature of object 1, the length of the optical path is kept constant and defocusing does not occur. This ensures a higher image quality compared to the prototype.

На фиг. 2 поток излучения направляется к фотоприемнику 6 по элементам: 1-3-4-5, при этом в фотоприемнике происходит преобразование оптических сигналов в электрические. При вращении элементов 4 вокруг оси, совпадающей с оптической осью и с фокусом объектива, производится строчная развертка изображения линейки чувствительных элементов в предметной плоскости. В результате периодических (медленных) колебаний зеркала 3 вокруг центра кривизны этого же объектива производится кадровая развертка изображения. В результате образуется растр, по форме близкий к прямоугольному. Это дает возможность использования одноэлементных (малоэлементных), а следовательно, и более дешевых фотоприемников. Следует отметить, что зеркала 4 не обязательно концентрические. Их оптимальная форма определяется аберрационным расчетом объектива. In FIG. 2, the radiation flux is directed to the photodetector 6 according to the elements: 1-3-4-5, while in the photodetector, optical signals are converted into electrical ones. When the elements 4 rotate around an axis coinciding with the optical axis and with the focus of the lens, a line scan of the image of the line of sensitive elements in the subject plane is performed. As a result of periodic (slow) vibrations of the mirror 3 around the center of curvature of the same lens, a frame scan of the image is performed. As a result, a raster is formed that is nearly rectangular in shape. This makes it possible to use single-element (low-element), and therefore, cheaper photodetectors. It should be noted that mirrors 4 are not necessarily concentric. Their optimal shape is determined by the aberration calculation of the lens.

Таким образом, технико-экономическая эффективность изобретения сводится к повышению качества изображения и к расширению функциональных возможностей системы. Thus, the technical and economic efficiency of the invention is reduced to improving image quality and expanding the functionality of the system.

Claims

1. A SCANNING SYSTEM comprising a photodetector, a lens, between which a flat mirror mounted obliquely to the optical axis is mounted for rotation, characterized in that, in order to improve image quality, the lens is made concentric with a center coinciding with the axis of rotation of the flat mirror placed on the basis of a hemispherical lens and made with an axial hole, and on a hemispherical lens, a concave mirror with a curvature equal to the curvature of a hemispherical lens is installed, while the receiver is placed and a flat mirror.

2. The system according to claim 1, characterized in that, in order to ensure scanning along the second coordinate, N concave mirrors are introduced into it, which are mounted to rotate about an axis perpendicular to the first axis.