МНОГОКАНАЛЬНАЯ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННАЯ СИСТЕМА

Предлагаемая полезная модель относится к области оптического приборостроения, а именно, к классу зеркально-линзовых объектов и может быть применена при создании многоканальных светосильных оптических систем, используемых для наблюдения в сумерках и ночью в системах видеонаблюдения, на транспорте, для противопожарной техники, а также в других областях техники.
Известна двухканальная оптико-электронная система, включающая первый оптико-электронный канал узкого поля зрения, содержащий объектив, выполненный в виде вогнутого зеркала с контррефлектором, второй оптико-электронный канал широкого поля зрения содержащий линзовый объектив, установленный перед объективом первого оптико-электронного канала, имея общую с ним оптическую ось и общую матрицу фотоприемников (патент США №5161051, 1990 г.).
Обеспечивая получение изображения наблюдаемого объекта по двум каналам, известная оптико-электронная система не позволяет осуществить одновременное наблюдение одного и того же объекта в разных спектральных диапазонах с помощью различных приемников изображения с различным масштабом изображения.
Наиболее близкой по техническому результату к предлагаемой полезной модели является двухканальная оптико-электронная система, каждый из каналов которой содержит объектив и установленный на его оптической оси фотоприемник, при этом объектив первого оптико-электронного канала выполнен зеркально-линзовым с центральным экранированием, при этом первый и второй оптико-электронный каналы имеют общую оптическую ось (Патент RU №2091834, 1995).
Вогнутая поверхность мениска первого фотоприемника разделена на три концентричных зоны, на среднюю из которых нанесено дихроичное покрытие, обеспечивающее преимущественное пропускание излучения 1-го спектрального диапазона и частичное отражение излучения 2-го спектрального диапазона, а на две других покрытие, отражающее излучения 2-го спектрального диапазона.
Известная оптико-электронная система позволяет осуществлять одновременное наблюдение одного и того же объекта в разных спектральных диапазонах с помощью различных приемников с различным масштабом изображения.
Однако известная двухканальная оптико-электронная система обладает рядом существенных недостатков, а именно,:
- обладает большим коэффициентом центрального экранирования, что приводит не только к существенному уменьшению светового потока проходящего через эту оптико-электронную систему, но и к перераспределению энергии в плоскости фокусировки, а значит, снижается контрастность и качество изображения;
- система не снабжена оптическим элементом, который защищает ее от внешних воздействующих факторов, при этом обеспечивающим пропускание излучения в рабочем диапазоне фотоприемников.
Технический результат, решаемый предлагаемой полезной модели, является создание многоканальной оптико-электронной системы, позволяющей повысить качество изображения и расширить функциональные ее возможности за счет использования материала, пропускающего излучение в рабочем диапазоне фотоприемника.
Технический результат в предлагаемой полезной модели достигают созданием многоканальной оптико-электронной системы, включающей, по крайней мере, два канала, каждый из которых содержит объектив и установленный на его оптической оси фотоприемник, при этом первый и второй оптико-электронный каналы имеют общую оптическую ось, которая, согласно полезной модели, снабжена установленным перед фотоприемниками и на одной оси с ними оптическим элементом, предназначенным для герметизации системы, и выполненным из материала, пропускающим излучение в рабочем диапазоне фотоприемника, при этом все элементы системы установлены в корпусе, а размеры и форма оптического элемента соответствуют размерам и форме его посадочного места в корпусе.
Использование селенида цинка и/или сульфида цинка в качестве материала, пропускающего излучение в рабочем диапазоне фотоприемника, обеспечивает широкий диапазон прозрачности, низкий коэффициент рассеивания, высокие механические свойства, низкую стоимость оптического элемента.
В зависимости от технологических задач и технических требований оптический элемент может иметь форму окружности или ее частей, овала, прямоугольника или их комбинации.
Выполнение оптического элемента составным, со взаимным перекрытием его составных частей, позволяет осуществить спектральную коррекцию изображения и повысить селективную чувствительность фотоприемников в соответствующих спектральных диапазонах
Для расширения функциональных возможностей системы и обеспечения совместного использования нескольких приемных и/или излучающих устройств в одном общем корпусе, оптический элемент может быть выполнен составным, причем, по крайней мере, одна его внутренняя составная часть расположена в отверстии внешней составной части.
Выполнение составных частей оптического элемента из разных материалов, например, селенида цинка и сульфида цинка, позволяет упростить конструкцию оптического элемента и снизить стоимость системы.
Покрытия составных частей оптического элемента позволяют улучшить оптические и эксплуатационные свойства системы.
В качестве покрытия могут быть использованы:
- защитные покрытия, например, анти-абразивные, влагостойкие, химстойкие.
- фильтры, например, селективные отражающие или поглощающие, просветляющие, фотохромные, электрохромные.
Проведенные патентные исследования показали, что не известны технические решения с указанной совокупностью существенных признаков в аналогичных многоканальных оптико-электронных системах, т.е. предлагаемое решение, соответствует критерию «новизна».
Считаем, что сведений, изложенных в материалах заявки, достаточно для практического осуществления полезной модели.
Сущность предлагаемой многоканальной оптико-электронной системы поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где
На фиг.1 показана схема многоканальной оптико-электронной системы.
На фиг.2 показана схема многоканальной оптико-электронной системы, в которой оптический элемент выполнен составным, при этом по крайней мере, одна внутренняя составная часть оптического элемента расположена, по крайней мере, в одном отверстии внешней составной части.
На фиг.3 показана схема многоканальной оптико-электронной системы, в которой оптический элемент выполнен составным, с перекрывающими друг друга частями.
На фиг.4 показан элемент схемы многоканальной оптико-электронной системы, в которой оптический элемент выполнен составным, с перекрывающими друг друга частями.
На фиг.5 показана схема многоканальной оптико-электронной системы, оптический элемент которой имеет форму прямоугольника с закругленными углами, а составные части его выполнены из разных материалов, причем, внутренняя составная часть оптического элемента расположена, в отверстии внешней составной части.
На фиг.6 показана схема многоканальной оптико-электронной системы, оптический элемент которой имеет форму прямоугольника с закругленными углами, а его составные части выполнены из разных материалов, причем, внутренняя составная часть оптического элемента расположена за внешней составной частью, а две другие составные части находятся в отверстиях внешней составной части.
На фиг.7 показана схема многоканальной оптико-электронной системы, оптический элемент которой имеет форму полуокружности, сопряженной с прямоугольником, и его составные части, расположенные вдоль оптической системы, выполнены из разных материалов.
Многоканальная оптико-электронная система состоит из корпуса 1, с установленными в нем, по крайней мере, двумя фотоприемными каналами 2, каждый из которых содержит объектив 3 и установленный на его оптической оси фотоприемник 4, а также установленного перед ними и на одной оси с ними оптического элемента 5, предназначенного для герметизации системы, и выполненного из материала, пропускающего излучение в рабочем диапазоне фотоприемника.
Корпус 1 выполнен с посадочным местом 6 под оптический элемент 5, при этом периметр оптического элемента повторяет, с необходимым допуском, форму посадочного места в корпусе.
Первый и второй оптико-электронный каналы имеют общую оптическую ось.
Диаметр каждого из компонентов второго оптико-электронного канала не превышают диаметра зоны центрального экранирования объектива первого оптико-электронного канала.
Если оба канала системы работают в одном спектральном диапазоне, то перед ними может быть установлен оптический элемент 5, представляющий собой пластину из однородного материала, пропускающего излучение в рабочем диапазоне чувствительности фотоприемников, выполняющий защитную функцию.
В качестве материала, пропускающего излучение в рабочем диапазоне фотоприемника, используют селенид цинка и/или сульфид цинка.
При изготовлении оптического элемента, могут быть использованы в виде комбинаций селенида или сульфида цинка с другими материалами, прозрачными только в видимом диапазоне спектра, например, составные части оптического элемента могут быть изготовлены из оптического стекла, моно- или поликристаллического флюорита, кварца, лейкосапфира.
Однако эти материалы используют таким образом, чтобы не перекрывать путь, по которому распространяется излучение, необходимое для работы тепловизионного канала.
Использование в качестве составных частей оптического элемента только селенида или сульфида цинка возможно, и упрощает конструкцию, но не всегда целесообразно, ввиду их высокой стоимости.
Кроме этого, нанесение покрытий, улучшающих эксплуатационные характеристики оптического элемента, на селенид и сульфид цинка для обеспечения работы телевизионного канала (в видимой области) приводит к усложнению технологии напыления и удорожанию конструкции.
Совместное использование нескольких материалов в конструкции оптического элемента позволяет упростить раздельную настройку оптических каналов, повысить чувствительность фотоприемников и улучшить качество изображения.
Многоканальная оптико-электронная система работает следующим образом.
Излучение от объекта, содержащее видимый свет и тепловое излучение, попадает на поверхность оптического элемента, проходит через него и попадает на фотоприемные каналы, каждый из которых состоит из объектива, матричного фотоприемника и, при необходимости, светофильтров.
Сигналы с фотоприемников передаются на блок предварительной обработки данных (на черт не показан), где изображение конвертируют в стандартный видеосигнал, и затем передают на внешнее устройство, необходимое для отображения, записи и хранения.
Был изготовлен опытный образец, в котором была использована предлагаемая полезная модель.
Было подтверждено, что использование оптического элемента, предлагаемого в данной полезной модели, позволяет получать четкое, контрастное изображение объектов в любых погодных условиях: в полной темноте, в дыму, в тумане.