ОДНООСНЫЙ МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может найти применение как короткофокусное светосильное зеркальное многоканальное отображающее устройство с высоким угловым разрешением, обеспечивающее высокое качество изображения по всему полю одновременно во всех каналах оптического диапазона длин волн.
Наиболее близким к предложенному техническому решению является зеркальный объектив, содержащий установленные по ходу лучей первое выпуклое зеркало с центральным отверстием, второе вогнутое зеркало с центральным отверстием, третье выпуклое зеркало и четвертое вогнутое зеркало с центральным отверстием, причем оптические оси первого, второго, третьего и четвертого зеркал совмещены. (RU 2296 353 C1).
Однако это устройство имеет существенный недостаток: оно отображает изображение только на один приемник оптического диапазона. Между тем для систем обнаружения, идентификации и технического зрения очень важно получать жестко связанные по оси изображения одновременно в 3-х и более участках оптического диапазона.
В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала технических средств. Техническим результатом предложенного одноосного многоканального оптического модуля является:
- увеличение числа каналов отображаемой информации о распределении яркости на объекте;
- уменьшение числа конструктивных оптических элементов при сохранении числа рабочих поверхностей, за счет совмещения подложек зеркал 1 и 4;
- расширение области применения, а именно: возможность использования не только в системах наблюдений, но и как узел технического зрения с повышенным обнаружательно-идентификационными свойствами.
Технический результат достигается тем, что на одной оптической оси размещены два вогнутых сферических зеркала с центральными отверстиями, два выпуклых сферических зеркала, одно из которых выполнено с центральным отверстием и совмещено с одним из вогнутых сферических зеркал, два кольцевых отражательных расщепителя, выполненных в виде наклонных плоских зеркал с отверстиями в центральной части. Причем по ходу лучей установлены выпуклое сферическое зеркало с центральным отверстием, вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием, выпуклое сферическое зеркало, вогнутое сферическое зеркало, совмещенное с первым выпуклым зеркалом, при этом радиусы кривизны зеркал подобраны так, что лучи на первое зеркало проходят через отверстие второго зеркала, лучи на третье зеркало через отверстие первого зеркала, а от четвертого зеркала лучи проходят на первый кольцевой отражательный расщепитель, формирующий из части падающих лучей изображение на приемник первого из оптических каналов, оставшаяся часть лучей проходит на второй кольцевой отражательный расщепитель, формирующий из части падающих лучей изображение на приемник второго из оптических каналов и, наконец, оставшаяся часть излучения формирует изображение на приемник третьего из оптических каналов.
На чертеже представлена принципиальная оптическая схема описываемого устройства.
Схема содержит выпуклое сферическое зеркало с центральным отверстием 1, вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием 2, выпуклое сферическое зеркало 3, вогнутое сферическое зеркало с центральным отверстием 4, совмещенное с выпуклым зеркалом 1, кольцевые отражательные расщепители 5 и 6, матричные приемники 7, 8, 9 для разных участков спектра оптического сигнала. Кольцевые отражательные расщепители 5 и 6 выполнены в виде наклонных плоских зеркал с отверстиями в центре, при этом форма и диаметр отверстий подбирается так, чтобы обеспечить прохождение потока излучения, требуемого для работы последующих каналов. Угол наклона расщепителя 5 подбирается так, чтобы обеспечить в плоскости изображения возможность размещения приемной матрицы первого оптического канала. Угол наклона расщепителя 6 подбирается так, чтобы обеспечить в плоскости изображения возможность размещения приемной матрицы второго оптического канала. Каждый из матричных приемников 7, 8, 9 обеспечивает требуемую чувствительность и разрешение в соответствующем спектральном участке.
Схема работает следующим образом.
Пройдя через центральное отверстие зеркала 2, пучок лучей попадает на выпуклое зеркало 1, которое направляет его в обратном направлении на вогнутое зеркало 2, отразившись от которого лучи через центральное отверстие зеркала 1 падают на зеркало 3. Зеркало 3 направляет пучок лучей в обратном направлении на зеркало 4. Отразившись от зеркала 4, лучи проходят на первый кольцевой отражательный расщепитель 5, формирующий из части падающих лучей изображение на приемник 7 первого из оптических каналов, оставшаяся часть лучей проходит на второй кольцевой отражательный расщепитель 6, формирующий из части падающих лучей изображение на приемник 8 второго из оптических каналов и, наконец, оставшаяся часть излучения формирует изображение на приемник 9 третьего из оптических каналов.
Чертеж соответствует рассчитанному варианту одноосного многоканального оптического модуля с фокусным расстоянием f=100 мм. Устройство имеет:
- диаметр входного зрачка D=80 мм;
- относительное отверстие 0,5;
- поле зрения 10°;
- разрешение не менее 100 шт/мм.
- Канал с приемником 7 соответствует УФ-диапазону (0,2-0,35μ), канал с приемником 8 соответствует видимому диапазону (0,35-0,8μ), канал с приемником 9 соответствует ИК-диапазону (7-9μ).
Предложенная схема абсолютно свободна от сферических аберраций, поскольку не содержит ни одного пропускающего элемента. Кроме того, она позволяет в зависимости от соотношения интенсивностей оптического сигнала в разных частях спектра и чувствительности приемников подобрать диаметры колец отражательных расщепителей так, чтобы обеспечить оптимальное совпадение динамических диапазонов и соотношений сигнал/шум во всех каналах оптического модуля.