BRPI0708124A2 - sistemas de formação de imagem opticamente multiplexados e métodos de operação - Google Patents

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BRPI0708124A2
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Abstract

SISTEMAS DE FORMAçãO DE IMAGEM OPTICAMENTE MULTIPLEXADOS E MéTODOS DE OPERAçãO. A presente invenção refere-se a um multiplexador óptico para aumentar a eficácia na coleta de dados ópticos através de pelo menos dois campos de visão. O multiplexador óptico inclui um primeiro percurso óptico para receber, de maneira operativa, os dados ópticos de um primeiro campo de visão e, pelo menos um sistema de deflexão de feixe para receber, ope rativamente, os dados ópticos de pelo menos um segundo campo de visão. O multiplexador óptico inclui, ainda, um trem óptico para focalizar os dados ópticos que passam através do trem óptico nas seções adjacentes de um arranjo de plano focal. A invenção proporciona melhorias que incluem faixa de cobertura transversal à trajetória expandidas, maior resolução espacial, formação de imagem de referências em tempo real em cada "frame, formação de imagem coincidente ao longo de percursos separados, formação de imagem estéreo e outras melhorias na funcionalidade do formação de imagem.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMASDE FORMAÇÃO DE IMAGEM OPTICAMENTE MULTIPLEXADOS E MÉ-TODOS DE OPERAÇÃO".
CAMPO DA INVENÇÃO
A presente invenção refere-se a um multiplexador óptico paraaumentar a eficácia no conjunto de dados ópticos através de pelo menosdois campos de visão. O multiplexador óptico inclui um primeiro percursoóptico para receber, de modo operativo, dados ópticos de um primeiro cam-po de visão e, pelo menos, um sistema de deflexão para receber, operativa-mente, dados ópticos de pelo menos um segundo campo de visão. O multi-plexador óptico inclui, ainda, um trem óptico para focar os dados ópticos dospercursos ópticos acima nas seções adjacentes de um arranjo do sensor deplano focai. Em diversas modalidades, a invenção possibilita faixas de co-bertura expandidas através da trajetória, maior resolução espacial, formaçãode imagem de referências em tempo real em cada "frame", formação de i-magem coincidente ao longo de percursos separados, formação de imagemestéreo e outras melhorias na funcionalidade de formação de imagem.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Sistemas formadores de imagem diferentes são sistemas bem-conhecidos por coletar e processar dados ópticos. Os sistemas formadoresde imagem conhecidos incluem os formadores de imagem autodenominados"pushbroom", "whiskbroom" e "frame". Neste documento, "dados ópticos"significa radiação eletromagnética na forma de raios eletromagnéticos dota-dos de comprimentos de ondas que estão na faixa do ultravioleta até o infra-vermelho.
Os formadores de imagem por "pushroom" são amplamente uti-lizados na instrumentação de sensoriamento remoto. Tais formadores deimagem são, de maneira característica, utilizados em situações onde há mo-vimento relativo entre a área que está sendo capturada e o formador de i-magem. Tal movimento pode ser proporcionado ao montar o formador deimagem em um veículo, aeronave ou satélite e ao cruzar uma área de inte-resse com o formador de imagem orientado, de modo que a área de interes-se passe pelo campo de visão do formador de imagem. De modo alternativo,o formador de imagem pode ser fixo e a área de interesse se move pelocampo de visão do formador de imagem, por exemplo, como em uma correiatransportadora. O resultado característico do formação de imagem é a cria-ção de uma imagem em tiras, produzida por meio do formação de imagemde toda uma linha no campo de visão em um período, ou possivelmente,uma série de linhas contíguas, aproximadamente em ângulos retos com re-lação à trajetória do movimento relativo entre o formador de imagem e a á-rea de interesse.
Em comparação, um formador de imagem por "whiskbroom"captura imagens de um ponto único em um tempo e digitaliza esse pontonos ângulos retos à trajetória para construir uma imagem de linha. Um for-mador de imagem por "frame" coleta uma série de imagens bidimensionaisde "frame" fixo ao longo da trajetória.
Um formador de imagem por "pushroom" pode utilizar um oumais sensores no plano focai do formador de imagem que consistem em umarranjo linear de pixels de sensoriamento ou um arranjo bidimensional depixels de sensoriamento. Os arranjos linear e bidimensional podem ser refe-ridos, em geral, como "arranjos de plano focai" (FPA).
Tipicamente, um formador de imagem por "pushroom" espectro-gráfico possui uma abertura estreita geralmente instalada no plano da ima-gem de um trem óptico, tal que apenas uma parte estreita de um campo devisão, tipicamente em ângulos retos à direção do movimento relativo entre oespectrográfico e a área sendo capturada, passa através da abertura paradentro de um segundo trem óptico (contendo elementos ópticos especial-mente dispersivos) e em um arranjo de plano focai (normalmente um arranjode plano focai bidimensional). Essa área espacial estreita que passa pelaabertura é, de maneira característica, referida como "imagem de linha trans-versal à trajetória". O arranjo de plano focai bidimensional é, tipicamente,orientado de tal modo que os elementos ópticos do formador de imagem por"pushroom" espectrográfico alinham a imagem de linha transversal à trajetó-ria ao longo de um eixo geométrico do arranjo e dispersa, de maneira espec-trai, a luz proveniente dessa imagem em ângulos retos ao longo de outroeixo geométrico ortogonal (coluna) do arranjo. Portanto, cada "fileira" dosensor é exposta à luz do campo de visão da mesma imagem de linha trans-versal à trajetória no solo (ou outra área de interesse), porém em um com-primento de onda diferente. De maneira similar, cada coluna do sensor gravaum espectro de um dado ponto dentro da imagem de linha transversal à tra-jetória.
A energia luminosa dispersa de modo espectral ou dados ópti-cos da imagem de linha transversal à trajetória cria uma alteração mensurá-vel nas informações em cada pixel exposto do arranjo de plano focai. Carac-teristicamente, a alteração mensurável nas informações em cada pixel oualguma combinação de pixels é lida pelos eletrônicos associados com o for-mador de imagem em algum tempo de integração desejado. O modo de a-mostragem e o comprimento dos tempos de integração podem variar de a-cordo com os detalhes do desenho específico do instrumento e dos parâme-tros operacionais selecionados para uma medição em especial. Na medidaem que as múltiplas imagens de linha transversal à trajetória dispersas demodo espectral são lidas e gravadas em uma mídia de gravação adequada,cria-se uma "imagem espectral" da área total visualizada por meio das ima-gens de linha transversal à trajetória. No contexto desta descrição, as defini-ções de "fileira" e "coluna" são uma questão de convenção e não são rele-vantes para o conteúdo da invenção.
Freqüentemente, a quantidade de valores individuais espectraisassociados com uma coluna espacial do arranjo de plano focai é muito me-nor que a quantidade de colunas espaciais desejadas que define as faixasde cobertura através da trajetória do formador de imagem. O aumento daresolução espectral é conseguido ao espalhar a radiação disponível a partirde qualquer ponto na cena sob tantas fileiras diferentes quantas forem asfaixas espectrais. Uma grande quantidade de faixas espectrais resulta emum sinal mais fraco, de tal modo que uma implicação deve ser feita entre aresolução espectral e a razão de sinal para ruído, a qual é governada, emparte, pela quantidade de energia que atinge cada pixel. Essa implicação,normalmente, significa que a quantidade de faixas espectrais desejadas (fi-leiras), geralmente, é bem menor que a quantidade de fileiras disponível nostípicos arranjos de plano focai de sensor ao longo do eixo geométrico espec-tral (o qual é caracteristicamente escolhido para ser o menor das duas di-mensões em um arranjo de plano focai retangular).
Assim, a quantidade de pixels transversais à trajetória disponí-veis pelos formadores de imagem por "pushroom", com freqüência, é limita-da pela disposição de pixels dos arranjos de sensor de plano focai comerci-almente disponíveis. Tais arranjos de sensor de plano focai são, normalmen-te, projetados para o formação de imagem de cena bidimensional e tendema possuir dimensões aproximadamente iguais para as fileiras e colunas. Emcontrapartida, o sensor ideal para a espectroscopia de formação de imagemteria uma quantidade de colunas muito grande (informação espacial) compa-rado com sua quantidade de fileiras (informação espectral). Desse modo, osdesenhos atuais para os espectrômetros de formação de imagem por "pus-hroom" podem subutilizar as fileiras de plano focai (usadas para as dimen-sões espectrais) e carecer da quantidade desejada de colunas (para a di-mensão espacial através da trajetória).
Essa utilização pobre do arranjo de plano focai pode ser mitiga-da por meio da projeção de arranjos de sensores especializados personali-zados. No entanto, os arranjos de sensores especializados personalizadossó podem ser produzidos com custos muito altos que tendem a anular osobjetivos de proporcionar instrumentos formadores de imagem por "pushro-om" comercialmente viáveis e, além disso, há, com freqüência, restriçõespráticas para a dimensão máxima de um arranjo devido às limitações de fa-bricação.
O resultado líquido para essa geometria plana focai "padrão" éque a resolução espacial desejada pode ser comprometida. A resolução es-pacial comprometida irá, como um resultado, aumentar a quantidade neces-sária de passagens separadas pela cena de interesse que é necessária paracobrir uma área, devido ao comprimento limitado de faixa de cobertura. Umaumento na quantidade de passagens aumenta o tempo e custo para adqui-rir tais imagens.
Além do mais, mesmo se os arranjos de plano focai com gran-des quantidades de pixels espaciais estivessem disponíveis, o desenho-padrão guiaria para a necessidade de dimensões aumentadas de compo-nentes ópticos para acomodar a maior dimensão de imagem, resultando emcustos e tamanho substancialmente maiores dos ópticos.
Por conseguinte, houve uma necessidade de um sistema quepermita um uso mais eficiente do plano focai óptico. Em particular, houve anecessidade de criar um arranjo de plano focai "virtual" que possui muitomais pixels espaciais transversal à trajetória (colunas) que a quantidade depixels na direção espectral (fileiras), enquanto ainda emprega ópticos com-patíveis com o formato original da imagem. Ainda, houve a necessidade desistemas de formação de imagem que possibilita o uso eficiente de ópticosde sistema que permitem a coleção de dados ópticos de um ou mais camposde visão, em que os dados ópticos provenientes de cada campo de visãosão passados através de um trem óptico comum, a fim de minimizar o tama-nho físico dos componentes ópticos.
De maneira similar, o mesmo problema surge com os formado-res de imagem por "pushroom" não-espectrográfica. Na extensão do com-primento de onda infravermelha proximal e visível, existe um rápido supri-mento de longos arranjos de sensor lineares com milhares de pixels. Paraessa região de comprimento de onda, esses longos arranjos lineares podemdirecionar o problema, como descrito acima, para providenciar uma amplafaixa de cobertura (alta resolução). No entanto, a melhor disponibilidade dosensor não direciona o problema da necessidade concomitante para maioreselementos ópticos para acomodar esses longos arranjos lineares.
Para os formadores de imagem por "pushroom" não-espectrográfica designados para outras partes do espectro, tal como a ondacurta e infravermelho térmico, os sensores com maior custo-benefício podemser arranjos bidimensionais com aproximadamente quantidades iguais defileiras e colunas. Para essas regiões de comprimento de onda, similarmen-te, houve a necessidade de criar um arranjo de plano focai "virtual" que é, demodo substancial, maior que a dimensão física máxima do arranjo.
Similarmente, muito embora os formadores de imagem espec-trográficos empreguem, de maneira característica, uma única abertura, eentão, captura imagens da abertura através dos ópticos dispersivos porcomprimento de onda, determinados tipos de ópticos de espectrografia po-dem funcionar da mesma maneira com múltiplas aberturas paralelas. Nestesformadores de imagem, produzem-se múltiplos espectros no plano focai, osquais são deslocados em ângulos retos em relação às aberturas, de acordocom a separação das aberturas. Neste caso, somente é necessário que asaberturas sejam separadas de modo suficiente a fim de evitar a sobreposi-ção do espectro. Conseqüentemente, também há a necessidade de siste-mas de formação de imagem aperfeiçoados que possibilitam o uso eficientedo plano focai óptico nos sistemas de formação de imagem espectrográficoque utilizam múltiplas aberturas.
Uma revisão da técnica anterior revela que os sistemas anterio-res não proporcionaram uma solução eficaz para os problemas acima.
A patente U.S. 5.936.771 descreve campos de visão estreitos eamplos ópticos de visão infravermelha à frente (FLIR) com comutação me-cânica entre os diferentes campos de visão.
A patente U.S. 6.903.343 descreve um sistema de ópticos FLIRleves com comando designador laser. Esse é um sistema complexo que di-vide a radiação de entrada a partir de um único orifício e, ela passa atravésde ópticos separados em dois sensores diferentes para fornecer campos devisão amplo e estreito. Essa patente descreve um sistema em que a radia-ção de entrada proveniente de uma única cena é dividida entre sistemas óp-ticos separados e não emprega um conjunto comum de ópticos.
A patente U.S. 6.888.141 descreve um formador de imagem por"frame" que usa uma película piroelétrica iluminada pela radiação térmicapara modular a reflexão da luz visível e forma uma imagem em um arranjodetector de luz visível. Neste sistema, a radiação visível incidente que não étão bem refletida produz um aquecimento adicional da camada piroelétrica,fazendo com que haja um retorno positivo e aumentando o ganho do siste-ma.
A patente U.S. 6.774.366 descreve um sistema de projeção demúltiplas fontes de laser e integração de imagens. O sistema não descreveum sistema de formação de imagem, em que os dados ópticos provenientesde dois ou mais campos de visão passem, simultaneamente, através de umpercurso óptico comum.
A patente U.S. 5.751.473 descreve um sistema óptico de bandade onda duplo que usa um arranjo de sensor a poço quântico de duplo com-primento de onda. Neste sistema, um divisor de feixes dicróico separa a ra-diação infravermelha de ondas médias (MWIR) e a radiação infravermelhade ondas compridas (LWIR), passando primeiro através dos ópticos adicio-nais que aumentam o comprimento focai e proporcionam um campo de visãoestreito. A dispersão do feixe é característica dos ópticos e não um ponto dedistinção e, enfatiza proporcionando um campo de visão estreito em umcampo de visão mais amplo. Além disso, esse sistema não espalha os cam-pos de visão separados por múltiplos ou únicos detectores, porém, de certaforma, emprega um único detector de duplo comprimento de onda.
A patente U.S. 5.424.364 descreve uma linha dupla opticamentemultiplexada do sistema de visão infravermelha à frente (FLIR) que usa umpulsador para alternar um único arranjo de sensor entre dois trens ópticosseparados dotados de campos de visão distintos. Como tal, o sensor visuali-za dois campos de visão consecutivamente, alternando entre eles, assim,usando a multiplexação temporal em vez da espacial.
A patente U.S. 5.049.740 descreve, ainda, um sistema e sensorde campo de visão múltiplo que alternam, mecanicamente, entre os camposde visão estreito e amplo.
A patente U.S. 4.765.564 descreve um aparelho em estado sóli-do para formação de imagem. A patente descreve um sistema que separa aradiação de um único campo de visão empregando a filtragem dependentedo comprimento de onda. A patente não descreve um sistema de formaçãode imagem, no qual os dados ópticos de dois ou mais campos de visão pas-sam, simultaneamente, através de um percurso óptico comum.A patente U.S. 4.682.029 descreve um digitalizador de infraver-melho (IR) duplo ajustado para o formação de imagem estéreo. O sistemainclui dois digitalizadores que iluminam alternativamente um único arranjodetector.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De acordo com a invenção, proporciona-se um sistema multiple-xador óptico que possibilita um aperfeiçoamento na eficiência da coleção dedados ópticos criando-se múltiplos campos de visão no arranjo de plano fo-cal (um arranjo plano focai "virtual"). Esse arranjo de plano focai virtual pos-sibilita o formação de imagem de uma quantidade de pixels aumentada nadimensão transversal à trajetória (ou outras dimensões) por meio da utiliza-ção eficaz de um ou mais arranjos físicos de sensor plano focai.
Essa quantidade aumentada de pixels transversal à trajetóriapode ser usada para melhorar a resolução espacial da imagem, para aumen-tar a largura da faixa de cobertura, para proporcionar diversas combinaçõesde resolução espacial aperfeiçoada e largura de faixa de cobertura aumen-tada ou para proporcionar outras funcionalidades que surgem a partir decampos de visão divergentes, ou formação de imagem múltiplo do mesmocampo de visão.
Em uma modalidade, caso as múltiplas imagens do campo devisão tiverem aproximadamente a mesma área (mesmo se não for ao mes-mo tempo ou no mesmo ângulo de visualização), o sistema, de acordo coma invenção, pode proporcionar outras funcionalidades que surgem a partir demúltiplos aspectos da mesma área, inclusive formação de imagem estéreoaperfeiçoado ou outras vantagens, tais como alcances espectrais diferentesou adaptabilidade de condições de luz divergentes.
Em outras modalidades, usando os princípios de deflexão defeixe, a invenção proporciona sistemas que podem ser usados por formado-res de imagem pancromáticos ou de banda larga, a fim de proporcionar umaquantidade aumentada de pixels transversal à trajetória quando usados comum ou mais arranjos de sensor de plano focai.
Por conseqüência, em uma modalidade, a invenção proporcionaum multiplexador óptico para melhorar a eficácia da coleta de dados ópticosrecebidos simultaneamente através de dois ou mais campos de visão quecompreendem: um primeiro percurso óptico para receber, de modo operati-vo, dados ópticos de um primeiro campo de visão; um segundo percursoóptico dotado de um segundo sistema de deflexão de feixe com percursoóptico para receber operativamente os dados ópticos de um segundo campode visão, o sistema de deflexão de feixe com primeiro percurso óptico e comsegundo percurso óptico para direcionar os dados ópticos a partir do primei-ro e do segundo campos de visão através de um trem óptico comum, sendoo trem óptico para focalizar os dados ópticos que passam através do tremóptico em diferentes seções de um ou mais arranjos de plano focai.
Em uma modalidade, o primeiro percurso óptico inclui um primei-ro sistema de deflexão de feixe com percurso óptico. Em uma outra modali-dade, os dados ópticos provenientes dos primeiro e segundo campos de vi-são são direcionados através de duas aberturas ópticas diferentes para den-tro do trem óptico comum, sendo uma abertura correspondendo a cadacampo de visão.
O sistema pode incluir ainda, um sistema de deflexão de feixecomum adicional opticamente conectado aos primeiro e segundo sistemasde deflexão de feixe com percurso óptico para direcionar operativamente osdados ópticos para o trem óptico comum.
Em outras modalidades, os primeiro e segundo percursos sãoorientados de maneira operativa para proporcionar campos de visão lado alado ou para proporcionar o mesmo ou diferentes campos de visão. Os pri-meiro e segundo percursos ópticos também podem ser orientados de talmodo que cada campo de visão esteja direcionado em uma direção nadir,porém, com uma direção de visualização longitudinal para criar dados deimagem estéreos.
Em uma modalidade adicional, o trem óptico é capacitado para oformação de imagem espectrográfico, em que duas ou mais aberturas sãoacopladas a um segundo trem óptico que proporciona a dispersão do com-primento de onda.Em uma outra modalidade, o trem óptico permite a dispersão docomprimento de onda dos dados ópticos de cada campo de visão, e em queos dados ópticos dispersos correspondentes a cada posição espacial de ca-da campo de visão são gravados em arranjos de plano focai separados cor-respondentes a cada campo de visão.
Ainda em uma outra modalidade, cada arranjo de plano focaitem uma quantidade suficiente de fileiras na dimensão espectral possibili-tando pelo menos dois campos de visão a serem medidos nas seções adja-centes de cada arranjo plano focai único.
Em uma outra modalidade, o sistema inclui mais de dois siste-mas de deflexão de feixe e uma quantidade correspondente de arranjos deplano focai ou seções em um ou mais arranjos de plano focai para receberdados ópticos a partir dos campos de visão correspondentes. O sistema po-de ainda incluir mais de dois sistemas de deflexão de feixe e uma quantida-de correspondente de aberturas ópticas para receber de modo operativo osdados ópticos a partir dos campos de visão correspondentes.
Em uma modalidade, as duas aberturas ópticas têm largurasdiferentes.
Em modalidades adicionais, o sistema inclui uma ou mais faixasde passagem ou outros filtros ópticos conectados, opticamente, ao trem óp-tico. O trem óptico também pode incluir um ou mais filtros dependentes decomprimento de onda, a fim de limitar a extensão espectral dos dados ópti-cos que alcançam um ou mais arranjos de plano focai para prevenir a sobre-posição dos campos de visão espectralmente dispersos.
O arranjo de plano focai pode compreender elementos de senso-riamento de fóton ou elementos de sensoriamento de fluxo de energia. Oarranjo de plano focai também pode compreender arranjos de plano focaiseparados.
Em uma outra modalidade, pelo menos um campo de visão podeincluir pelo menos uma fonte de calibração.
Em uma outra modalidade, o trem óptico inclui um orifício que érestrito em uma dimensão para reduzir a distância de separação de pelomenos um percurso óptico de um sistema de deflexão de feixe com percursoóptico correspondente do arranjo de plano focai, à medida que minimiza adegradação na sensibilidade e na razão de sinal para ruído.
Em uma outra modalidade, qualquer um dos primeiro e segundosistemas de deflexão de feixe com percurso óptico e o trem óptico são di-mensionados para possibilitar as múltiplas fileiras de um sensor com arranjode plano focai para obter uma visão bidimensional de uma cena sem vinhe-ta.
Ainda, em uma outra modalidade, a invenção proporciona ummultiplexador óptico que compreende: um primeiro sistema de deflexão defeixe para receber operativamente e redirecionar os dados espectrais prove-nientes de um primeiro campo de visão; um segundo sistema de deflexão defeixe para receber operativamente e redirecionar os dados espectrais prove-nientes de um segundo campo de visão; uma abertura dupla dotada de pri-meira e segunda aberturas ópticas adjacentes, sendo a primeira aberturaóptica, opticamente conectada ao primeiro sistema de deflexão de feixe e asegunda abertura óptica, opticamente conectada ao segundo sistema dedeflexão de feixe; e um arranjo de plano focai opticamente conectado à a-bertura dupla através de um trem óptico comum, em que os dados espec-trais passam através das primeira e segunda aberturas ópticas, é focalizadonas seções adjacentes do arranjo de plano focai.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Descreve-se a invenção por meio da descrição detalhada e dosdesenhos a seguir, em que:
a Figura 1 é uma vista esquemática em plano comparando asdimensões relativas de arranjo de plano focai e os ópticos, de acordo com atécnica anterior (A) e (B) e a invenção (C);
a Figura 1A é uma vista lateral esquemática de um multiplexadoróptico, de acordo com uma modalidade da invenção, com as aberturas ópti-cas;
a Figura 1B é uma vista lateral esquemática de um multiplexadoróptico, de acordo com uma modalidade da invenção, sem as aberturas ópti-cas;
a Figura 2 é uma vista esquemática traseira de um multiplexadoróptico, de acordo com uma modalidade da invenção, com as aberturas ópticas;
a Figura 3 é uma vista esquemática isométrica dos elementosdefletores de feixe, de acordo com uma modalidade da invenção, com asaberturas ópticas;
a Figura 4 é uma comparação esquemática da utilização do ar-ranjo de plano focai, de acordo com a técnica anterior (A) e uma modalidadeda invenção (B);
a Figura 5 é um desenho esquemático de um típico campo devisão transversal à trajetória, de acordo com a técnica anterior, que mostra aprojeção do solo de um único sistema com campo de visão;
a Figura 6 é um desenho esquemático de típico campo de visãotransversal à trajetória, de acordo com uma modalidade da invenção, quemostra a projeção do solo de dois campos de visão sobrepostos obtidos comum sistema multiplexado; e
a Figura 7 é uma vista esquemática de uma modalidade da in-venção que inclui uma fonte de calibração dentro do sistema de deflexão defeixe.
DESCRIÇÃO DETALHADA
De acordo com a invenção e, com referência às figuras, descre-vem-se modalidades de um multiplexador óptico 10.
Em geral, o multiplexador óptico 10 inclui um primeiro percursoóptico 12a para receber, operativamente, os dados ópticos de um primeirocampo de visão 12' e pelo menos um sistema de deflexão de feixe 12c parareceber de maneira operativa os dados ópticos de pelo menos um segundocampo de visão 12" (Figura 1B). Os primeiro e segundo campos de visão(FOVs) podem ser idênticos e mais de dois FOVs podem ser capturados porimagem. O primeiro percurso óptico e pelo menos um sistema de deflexãode feixe direcionam os dados ópticos provenientes do primeiro campo devisão 12' e pelo menos do segundo campo de visão 12" através de um tremóptico 100, sendo que o trem óptico é para focar os dados ópticos que pas-sam através do trem óptico 100 nas seções adjacentes de um arranjo deplano focai 30. Em diferentes modalidades, o arranjo de plano focai 30 podeser um único arranjo de sensor ou pode consistir em arranjos de sensor se-parados que podem ser de tipos similares ou diferentes entre si. Deve-seobservar que, nos desenhos, quaisquer representações de percursos de rai-os são esquemáticas e podem não representar os verdadeiros percursos deraios para quaisquer ópticos ilustrados, como deve ser compreendido poraqueles versados na técnica.
Em uma modalidade, em vez de um sensor no foco do trem ópti-co 100a, 16, pode-se empregar um sistema de abertura óptica 14 (Figura1A), o qual forma a entrada de um segundo trem óptico 100b, que passa aradiação através de um meio dispersor de comprimento de onda. Nesta mo-dalidade, os dados ópticos são capturados por imagem em um segundo pla-no focai, onde um ou mais arranjos de sensor 30 estão localizados. O se-gundo trem óptico 100b é, muitas vezes, referido como um "espectrógrafo deformação de imagem" e, conforme mostrado na Figura 1a é um subsistemado trem óptico completo 100.
Em uma outra modalidade, um sistema de abertura óptica 14 eum segundo trem óptico 100b podem ser empregados a fim de criar doispercursos ópticos que, focalizem em localizações divergentes no plano focai30 do segundo trem óptico 100b. No caso de os sistemas de defléxão defeixe serem orientados de modo que os dois percursos ópticos estejam cap-turando imagens do mesmo campo de visão, conseqüentemente, os doispercursos ópticos 12a, 12b podem passar através dos mecanismos de filtrodivergentes dentro do trem óptico 100b, para proporcionar informações adi-cionais sobre o campo de visão. Por exemplo, um percurso poderia passaratravés de um filtro polarizante, de tal modo que tanto as imagens polariza-das quanto as imagens não-polarizadas do mesmo campo de visão sejamcriadas no arranjo de plano focai.
Em modalidades adicionais, o sistema de abertura óptica 14 po-de incluir uma quantidade de aberturas correspondentes à quantidade decampos de visão que estão sendo observados. Assim, à medida que os da-dos ópticos provenientes dos múltiplos FOVs passam através de sistemasde trem óptico comum, conforme mostrados nas Figuras 1A, 2 e 3 para doiscampos de visão, o multiplexador óptico, dessa maneira, permite o uso efi-caz de um arranjo de plano focai 30 (e os sensores correspondentes), de talmodo que pode-se reduzir as dimensões do trem óptico 100, como será dis-cutido abaixo em mais detalhes.
Mais especificamente, a Figura 1A mostra uma vista lateral deuma modalidade da invenção com as aberturas ópticas, a Figura 1B é umavista lateral esquemática de um multiplexador óptico sem as aberturas ópti-cas, onde o(s) arranjo(s) de sensor 30 é(são) localizado(s) no plano focai deum trem óptico 100.
A Figura 2 mostra uma vista traseira esquemática da modalidadeda invenção mostrada na Figura 1A com as aberturas ópticas no contexto deum sistema de formação de imagem aéreo. No contexto desta descrição, omultiplexador óptico é, em geral, descrito como um sistema dotado de doisdispositivos de deflexão de feixe 12c, 12d para coletar dados ópticos de doiscampos de visão 12', 12". No contexto do sistema de formação de imagemaéreo, o eixo geométrico negativo χ é orientado em uma direção de rumo daaeronave, o eixo geométrico χ é perpendicular à direção do percurso de vôoe o eixo geométrico ζ é vertical.
O sistema 10a (Figura 1A) inclui dois espelhos de deflexão defeixe 12, onde os traçados de raio 12a, 12b para cada um dos dois camposde visão são mostrados como conectados, opticamente, a uma abertura du-pia 14 e ao arranjo de plano focai 30. O sistema pode, ainda, incluir um es-pelho comum 13 ou outro defletor de feixe e inúmeras combinações dos e-Iementos ópticos conhecidos, inclusive foreoptics 16, colimador 18, elemen-tos dispersivos espectrais 20 e câmera óptica 22, conforme pode ser incluí-dos de acordo com o desenho especial de um formador de imagem. Em par-ticular, entende-se que, nesta descrição, muitos tipos compatíveis de taiselementos ópticos podem ser implantados ou obtidos comercialmente, deacordo com a faixa de passagem espectral, o campo de visão e os requeri-mentos dispersivos de interesse para um formador de imagem em particular.
Nesta modalidade, o sistema de deflexão de feixe 12 deflexionaa luz de cada um dos dois campos de visão. Depois dos espelhos 12, osdois conjuntos de raios 12a, 12b passam através dos foreoptics 16, abertu-ras 14, colimador 18, elementos dispersivos espectrais 20 e câmera óptica22 apropriados para o arranjo de plano focai 30.
Deve-se observar que na Figura 1a o efeito dos elementos dis-persivos (primas ou redes de difração, tipicamente) foram reduzidos nos de-senhos, à guisa de clareza, a fim de mostrar o desvio dos dois conjuntos deraios no arranjo de plano focai. Ou seja, em uma modalidade característica,os elementos dispersivos iriam espalhar os raios ao longo de grande partedo arranjo de plano focai, como mostrado de maneira esquemática na Figura4 e discutido abaixo. Pode-se garantir a precaução da sobreposição dos doiscampos de visão na direção espectral no arranjo de plano focai por meio deuma quantidade de métodos conhecidos por aqueles versados na técnica,inclusive os devidos posicionamento e orientação das aberturas e outroselementos ópticos, por meio do uso de filtros de faixas de passagem e umavariação restrita de sensibilidade espectral do arranjo de plano focai, entreoutras coisas.
Com referência à Figura 2, a Figura 2 mostra dois conjuntos deexemplos de traçados de raio que capturam imagens de lados opostos docampo de visão nadir. Os diferentes ângulos foram exagerados na Figura 2para que a separação fosse mais clara. Os ângulos dos espelhos são, depreferência, determinados para garantir uma pequena sobreposição na dire-ção nadir para garantir que nenhuma área seja esquecida.
Com referência à Figura 3, a Figura 3 é de um diagrama esque-mático que mostra detalhes dos dispositivos de deflexão de feixe, onde oefeito das diferentes orientações pode ser visto.
Com referência à Figura 4, trata-se de uma comparação esque-mática da utilização do FPA, de acordo com a técnica anterior (A) e a inven-ção (B). Conforme mostrado, a direção transversal à trajetória (trajetória x)está na direção horizontal e a dispersão espectral está na direção vertical(trajetória y) para o FPA. O FPA pode incluir, caracteristicamente, 340 pixelsna trajetória χ e 240 pixels na trajetória y.
Em muitas aplicações, a análise de mais de 100 faixas espec-trais é impraticável e, portanto, mais de 50% do espaço da trajetória y doFPA não é utilizada para o sensor característico de 340 por 240 pixels. Emoutras palavras, apenas até aproximadamente 100 de 240 sensores de da-dos potenciais são utilizados (Figura 4A).
Conforme mostrado na Figura 4(B), mostram-se duas áreas deimagens 100 e 101 correspondentes aos dados ópticos recebidos de cadaum dos dois campos de visão. Em uma modalidade, uma área 100 compre-ende a imagem espectralmente dispersada a partir do nadir próximo para umlado da aeronave e a outra 101 a partir do nadir próximo para o outro lado daaeronave, criando, assim, um arranjo de plano focai "virtual" com uma di-mensão duplicada na direção espacial transversal à trajetória. Dessa manei-ra, no caso de cada imagem processar 100 faixas espectrais em um sensorde trajetória y de 240, 200 fileiras de 240 estão sendo utilizadas ao invés de100 de 240, de acordo com a técnica anterior.
Praticamente, a utilização do arranjo de sensor de FPA, de a-cordo com uma modalidade da invenção, pode ser usada para duplicar, demaneira eficiente, a largura transversal à trajetória (ou resolução) do siste-ma, como mostrado de maneira esquemática nas Figuras 5 e 6.
Com referência às Figuras 5 e 6, a Figura 5 é o caso principalque mostra um campo de visão transversal à trajetória 100 de aproximada-mente 20 graus em cada lado do nadir 110 para uma digitalização por "pus-hroom", de acordo com a técnica anterior. A Figura 6 mostra uma faixa decobertura do solo transversal à trajetória esquemática para os dois FOVs100, 101 para uma modalidade, onde o campo de visão total angular trans-versal à trajetória é aproximadamente o mesmo que na Figura 5, porém,com o campo de visão angular dos ópticos, que são aproximadamente, duasvezes menor do que o digitalizador por "pushroom" correspondente da técni-ca anterior. Conforme mostrado na Figura 6, uma vez que cada um dosFOVs pode utilizar essencialmente todo o campo de visão angular dos ópti-cos, a resolução através da mesma faixa de cobertura (ou seja, a quantidadede pixels transversal à trajetória) é aproximadamente duplicada para o sis-tema da Figura 6.
A sobreposição do ângulo de observação nadir, conforme mos-trada na Figura 6, foi exagerada para efeito da verificação com mais clareza,Praticamente, a sobreposição angular no nadir seria determinada, de manei-ra característica, em 0,5 grau, mas esse valor preciso não é crucial.
Aplicações e considerações relativas ao desenho
Conforme os versados na técnica entendem, a separação dese-jada das imagens no sensor de FPA combinado com a distância focai dalente ou lentes, que captam a cena no FPA e o tamanho da pupila de entra-da ou orifício da lente de formação de imagem irão determinar a distância,orientação e tamanho de separação dos espelhos ou outros defletores defeixe, tais como prismas dentro de um sistema em particular.
Em um exemplo, considera-se um único pixel dentro do arranjode plano focai. Os raios que iluminam esse pixel são provenientes de umpequeno subconjunto do campo de visão. Os raios que iluminam uma fileirade tais pixels são provenientes da largura total do campo de visão, mas ape-nas um campo de visão estreito na outra direção. Um conjunto de raios queilumina uma outra fileira de pixels é proveniente de um campo de visão dife-rente (em ângulos retos em relação às fileiras em questão). A uma determi-nada distância da disposição óptica, esses conjuntos de raios não se sobre-põem mais e, a essa distância (e além) é possível posicionar os espelhos ououtros dispositivos de deflexão de feixe para redirecionarem esses conjun-tos, dessa forma, modificando de maneira independente o campo de visãode cada uma das fileiras de pixel.
Para o caso de um sensor localizado no plano focai de um tremóptico, caso os sistemas de deflexão de feixe forem posicionados em umadistância maior que o mínimo exigido para a separação dos conjuntos deraios, então as múltiplas fileiras adjacentes no arranjo de plano focai podemser iluminadas a partir de cada campo de visão descrito no parágrafo anteri-or, proporcionando uma cena de visão bidimensional sem misturar os raiosdo outro conjunto de raios. No caso de um formador de imagem por "pus-hroom", onde há movimento relativo entre a cena e o formador de imagem, oefeito é para proporcionar múltiplas vistas sucessivas da cena por cadacampo de visão, o qual pode proporcionar informações adicionais. Por e-xemplo, se um dos campos de visão na direção longitudinal se espalhar portrês fileiras adjacentes, então a mesma área visualizada pela primeira fileirano tempo T pode ser capturada pela segunda fileira no tempo T+1 e, maisuma vez, pela terceira fileira no tempo T+2. Se o tempo de integração poramostragem for propriamente determinado para combinar o movimento rela-tivo entre o sensor e a área que está sendo capturada, então, para o casodesse exemplo, três visualizações independentes da mesma parte da cenasão geradas em três intervalos de amostragem sucessivos. Essas três a-mostras poderiam, então, ser usadas para tais propósitos, na medida emque aperfeiçoam a razão de sinal para ruído sem comprometer a resoluçãoespacial ao longo da trajetória.
Para o caso de uma implantação espectrográfica, os dois (oumais) campos de visão diferentes são espalhados pelas diferentes fileiras noarranjo de plano focai, o que irá resultar em limites levemente divergentesentre as faixas espectrais para os dois (ou mais) campos de visão diferentes.A reamostragem espectral, de acordo com uma quantidade de técnicas bem-conhecidas por aqueles versados, pode ser utilizada para gerar um conjuntocomum de faixas espectrais para os dois (ou mais) campos de visão.
De modo similar, um desvio de subpixel dos dois ou mais cam-pos de visão, conforme visto pelo sensor, pode ser retificado pela reamos-tragem espacial dos dados, de acordo com os métodos-padrão para a geo-correção de dados de sensoriamento remoto.
Ainda adicionalmente, no caso de uma aplicação espectrográficade formação de imagem, as aberturas podem ser suficientemente separa-das, de modo que a sobreposição do espectro seja evitada. Se desejado, osfiltros limitadores de faixas de passagem podem ser empregados para limitara variação espectral da radiação que atinge o sensor, de modo a minimizar aseparação da abertura desejada e, ainda, evite tal sobreposição. Tal filtra-gem pode ser feita em qualquer lugar no trem óptico, porém, seria tipicamen-te ativada de imediato na frente do arranjo de sensor ou na frente (ou atrás)das aberturas.
Também é evidente que não há necessidade de limitar a quanti-dade de canais multiplexados (e aberturas ou fileiras de sensor) para dois.Ou seja, é necessário apenas aumentar a distância de separação entre osistema de deflexão de feixe e a disposição óptica, de modo que a separa-ção necessária do conjunto de raios aconteça, de forma que três ou maiscampos de visão distintos possam ser acessados via os defletores de feixe.
Ademais, não é necessário empregar todos os múltiplos camposde visão para observar a cena. Por exemplo, com os sistemas de formaçãode imagem, muitas vezes, deseja-se proporcionar uma fonte de calibraçãodentro do campo de visão (Figura 7). Desse modo, em vez de um ou maisdos defletores de feixe, pode-se introduzir um ou mais alvos de calibração200 (aproximadamente na mesma distância a partir da disposição óptica),que irão preencher o campo de visa de um ou mais pixels dentro de uma dasfileiras ou aberturas do sistema. Ao separar os alvos na direção das fileiras egarantindo que seus conjuntos de raios não se sobreponham, podem-seempregar múltiplas fontes ou alvos, mesmo enquanto preserva uma parte docampo de visão para observar a cena de interesse.
Conforme mostrado na Figura 7, as fontes de calibração 200podem ser incorporadas em uma ou mais das regiões externas de um siste-ma de deflexão de feixe 12, como um meio de proporcionar uma fonte decalibração contínua dentro do sistema. A(s) fonte(s) de calibração 200 po-de(m) ser de qualquer fonte de calibração, como conhecida por aqueles ver-sados na técnica, tal como uma chapa de corpo negro. Nesta modalidade,os raios provenientes da fonte de calibração preenchem o campo de visãode pelo menos um pixel no sensor (Figura 1b) ou uma região corresponden-te a um pixel na borda de uma das aberturas (Figura 1a). Um FOV de inte-resse sem vinheta 202 que não inclui quaisquer raios provenientes da fontede calibração é focalizado nas regiões internas do plano focai ou abertura.
Nos sistemas multiplexados, tais como descritos no presente, adistância exigida entre a disposição óptica e os defletores de feixe pode sergrande o suficiente para ocasionar problemas práticos com o tamanho físicodo sistema no todo. Dessa maneira, um método para reduzir a distância deseparação exigida é reduzir a "altura" do orifício óptico na direção nos ângu-Ios retos para as fileiras do sensor. Muito embora isso vá reduzir a sensitivi-dade do sistema, a redução do orifício em uma dimensão de uns dez porcento terá apenas um pequeno impacto no rendimento óptico, porém, iráreduzir a distância de separação necessária entre a disposição óptica e osdefletores de feixe em proporção direta com a porcentagem de redução naaltura do orifício.
Portanto, é necessário que os defletores de feixe 12 sejam sufi-cientemente removidos do formador de imagem, a fim de que os feixes queiluminam as fileiras separadas do sensor ou as aberturas, na hipótese deuma aplicação espectrográfica de formação de imagem, não se sobrepo-nham espacialmente e, sejam grandes o suficiente, de modo que suas ima-gens refletidas preencham o campo de visão do sensor. Esses parâmetrosdo desenho podem ser determinados através de pacotes de software demodelagem óptica, comercialmente disponíveis, tais como "Zemax".
Ademais, prefere-se que os defletores de feixe sejam posiciona-dos e orientados de tal modo que não haja lacunas na direção nadir duranteo formação de imagem de uma área ao longo de uma linha de vôo. A títulode clareza, em uma aplicação aérea, cada um dos campos de visão podeser tratado como uma linha de vôo separada durante a análise e geocorre-ção. O critério de alinhamento importante é que não há áreas de interessesignificativas no solo que um campo de visão ou um outro falhe ao capturara imagem durante a linha de vôo.
Nas modalidades preferidas (como mostrado nas Figuras 1a, 2 e3), os dois defletores (12) são inclinados em direção externa, a fim de pro-porcionar os dois campos de visão aproximadamente a partir do lado externona direção nadir para cada lado. Uma inclinação adicional na direção longi-tudinal também é exigida para alinhar os campos de visão da modalidadepreferida. A leve inclinação adicional dos espelhos de deflexão significa, a-proximadamente, que os dois campos de visão transversal à trajetória dosolo disponível no arranjo de plano focai têm um ligeiro ângulo em relaçãoum ao outro e, são exatamente normais para a direção da aeronave. Isto é,o campo de visão do solo disponível no arranjo de plano focai tem um ligeiroformato em V com relação um ao outro. O grau dessa não-ortogonalidaderelativa ao direcionamento da aeronave depende dos detalhes da orientaçãodos espelhos, porém, de maneira característica, leva a uma redução na faixade cobertura transversal à trajetória no solo de menos de alguma porcenta-gem, comparado ao que a dimensão de faixa de cobertura seria se os doiscampos de visão fossem ortogonais ao direcionamento da aeronave. Essaausência de ortogonalidade pode ser corrigida de imediato nos dados finaisprocessados por meio do uso metodologias de geocorreção bem-conhecidaspor aqueles versados na técnica.
Formação de Imagem Estéreo
Em uma outra modalidade, o multiplexador óptico, de acordocom a invenção, pode ser usado para coletar dados de maneira eficientepara o formação de imagem estéreo. Na criação de formação de imagemestéreo, dois ou mais campos de visão são orientados para visualizar amesma área no solo em tempos divergentes e a partir de diferentes ânguloslongitudinais, para criar uma imagem estéreo. Mais especificamente, os dis-positivos de deflexão são orientados de modo que ambos os campos de vi-são são direcionados, aproximadamente, em uma direção nadir, porém, comdireções de visualização frontal-traseira divergentes. Esse método de forma-ção de imagem estéreo tem inúmeras vantagens sobre o formação de ima-gem estéreo tradicional ao proporcionar ângulos de observação frontal-traseiro constantes com controle independente desses ângulos (após a re-moção adequada dos efeitos de movimento da aeronave), que podem levara uma interpretação de imagem mais simples e mais consistente (especial-mente com os algoritmos de interpretação computadorizados) do que os pa-res estéreos de "frame" de câmera, em que os ângulos de observação vari-am ao longo da direção de vôo. Essa metodologia de formação de imagemestéreo é aplicável tanto à modalidade espectrográfica quanto a não-espectrográfica.
Espectróqrafo de luz baixa
Em uma outra modalidade, os dois ou mais campos de visão sãoorientados para visualizar a mesma área no solo, de maneira aproximada,na direção nadir, não necessariamente ao mesmo tempo e, com as duasaberturas dotadas de larguras divergentes. A abertura de largura mais amplaaumenta a quantidade de luz que entra no espectrógrafo e, muito emboraguie para uma redução na resolução espectral e espacial, pode ser de valorsignificativo para a aquisição de imagem, envolvendo radiação de cena mui-to baixa.
Sinal para ruído
Ainda em uma modalidade adicional e, conforme observado a-cima, os dispositivos de deflexão de feixe podem ser orientados de modo aobter os dados provenientes do mesmo campo de visão. Calculando-se amédia dos dados de duas imagens que possuem o mesmo campo de visão,pode-se melhorar a razão de sinal para ruído. Esse modo de operação éaplicável tanto à modalidade espectrográfica quanto à não-espectrográfica.
Filtros de faixas de passagem
Em uma outra modalidade não-espectrográfica, os filtros ópticospodem ser utilizados para isolar a radiação associada à região estreita decomprimento de onda espectral de interesse. Nesta modalidade, os múltiploscampos de visão são orientados para visualizar a mesma área no solo, a-proximadamente, em uma direção nadir, com filtros espectrais sendo usadosao longo de um ou mais dos dois ou mais percursos de raio separados ante-riores à sobreposição dos percursos de imagem. O uso de um filtro ópticopara um sensor pancromático possibilita que as imagens da mesma área (naprecisão dos alinhamentos dos espelhos e/ou o processo de geocorreção)sejam obtidas em mais que um comprimento de onda ou isolem radiaçõesde interesse em particular.
Vantagens do sistema
No contexto do formação de imagem aéreo, se uma aeronavedotada de um formador de imagem com o multiplexador óptico, de acordocom a invenção, sobrevoar a uma altura acima do solo, de tal modo que alargura da faixa de cobertura seja aproximadamente a mesma que para umsistema sem a invenção, como mostrado na Figura 5, então a duplicaçãoaproximada da quantidade de pixels transversal à trajetória significa que otamanho do pixel através da trajetória é reduzido, aproximadamente, pormeio de um fator de dois. Se os pixels quadrados aproximados nos dadosnão-processados são desejados, então, a aeronave poderia sobrevoar apro-ximadamente com menos da metade da capacidade de vôo para a mesmafreqüência de amostragem ou a freqüência de amostragem para o arranjo deplano focai poderia ser aumentada por um fator aproximado de dois com oefeito líquido de aperfeiçoamento da resolução espacial por meio de um fatorde dois, aproximadamente.
De modo alternativo, se um sistema dotado de multiplexador óp-tico sobrevoasse a uma altitude maior, de modo que a resolução de pixelatravés da trajetória seja aproximadamente igual àquela obtida com umadigitalização por "pushroom" tradicional, como na Figura 5, então, a faixa decobertura do solo é, de maneira aproximada, duplicada. O efeito líquido seriapara diminuir a quantidade de linhas de vôo necessárias para cobrir umagrande área de interesse.
Com o plano de vôo adequado, o operador pode escolher adotaralguma combinação de duas escolhas operacionais supradescritas tantopara melhorar a resolução espacial quanto para expandir a largura da faixade cobertura do solo.
Em um aspecto importante, o sistema permite um diâmetro re-duzido de componentes ópticos em comparação com a quantidade de pixelsespaciais transversal à trajetória, conforme mostrado na Figura 1.Em umsistema óptico normal sem o multiplexador óptico (A) e (B), a fim de dobrar aquantidade dos pixels transversal à trajetória em um arranjo de sensor depixel de 360 (trajetória x) por 120 (trajetória y) para um arranjo de sensor depixel de 720 (trajetória x) por 120 (trajetória y) requer-se uma duplicação a-proximada do diâmetro de pelo menos alguns dos elementos ópticos. Ouseja, a fim de duplicar a quantidade de pixels transversal à trajetória, requer-se um aumento substancial no diâmetro dos componentes ópticos, resultan-do no volume, peso e custo aumentados.
Com o uso da presente invenção (C)1 uma duplicação da quanti-dade de pixels transversal à trajetória pode ser alcançada com apenas umpequeno aumento no diâmetro do componente óptico (para permitir os per-cursos ligeiramente fora dos eixos geométricos de dois campos de visão).Conforme mostrado em (C), dois arranjos de sensor de pixel de 360 (trajetó-ria x) por 120 (trajetória y) podem ser posicionados lado a lado ou adjacen-tes entre si (ou um arranjo de sensor de 360 por 240) com os componentesópticos com diâmetro significativamente menores, como comparado em (B).Como um resultado, pode-se alcançar as economias significativas de custo,volume e peso do trem óptico.
Muito embora a presente invenção ter sido descrita e ilustradacom relação as suas modalidades e usos preferidos, não deve haver tantaslimitações, uma vez que as modificações e alterações podem ser feitas, asquais estão dentro de todo o escopo pretendido para a invenção.

Claims (22)

1. Multiplexador óptico para aumentar a eficácia na coleta dedados ópticos recebidos simultaneamente através de dois ou mais camposde visão, que compreendem:um primeiro percurso óptico que recebe, operativamente, os da-dos provenientes de um primeiro campo de visão;um segundo percurso óptico dotado de um segundo sistema dedeflexão de feixe com percurso óptico para receber, de maneira operativa,os dados ópticos provenientes de um segundo campo de visão, sendo osprimeiro e segundo sistemas de deflexão de feixe com primeiro percursoóptico e com segundo percurso óptico para direcionar os dados ópticos dosprimeiro e segundo campos de visão por meio de um trem óptico comum emdiferentes seções de um ou mais arranjos de plano focai.
2. Multiplexador óptico, de acordo com a reivindicação 1, em queo primeiro percurso óptico inclui um primeiro sistema de deflexão de feixecom percurso óptico.
3. Multiplexador óptico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,em que os dados ópticos provenientes dos primeiro e segundo campos devisão são direcionados através de duas aberturas ópticas diferentes com otrem óptico, que uma abertura corresponde a cada um dos campos de visão.
4. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindica-ções 1 a 3, que compreende, adicionalmente, um sistema de deflexão defeixe comum adicional conectado, de maneira óptica, aos primeiro e segun-do sistemas de deflexão de feixe com primeiro percurso óptico e com se-gundo percurso óptico, para direcionar operativamente para o trem ópticocomum os dados ópticos.
5. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindica-ções 1 a 4, em que os primeiro e segundo percursos ópticos são, operativa-mente, orientados para proporcionar campos de visão que ficam lado a lado.
6. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindica-ções 1 a 4, em que os primeiro e segundo percursos ópticos são, operativa-mente, orientados para proporcionar os mesmos ou diferentes campos devisão.
7. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindica-ções 1 a 4, em que os primeiro e segundo percursos ópticos são orientadosde tal forma que cada campo de visão é orientado, aproximadamente, emuma direção nadir, porém com uma direção de visualização longitudinal di-vergente para criar os dados de imagem estéreos.
8. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindica-ções 1 a 7, em que o trem óptico possibilita o formação de imagem espec-trográfico, em que duas ou mais aberturas são acopladas a um segundotrem óptico que proporciona a dispersão de comprimento de ondas.
9. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindica-ções 3 a 8, em que o trem óptico possibilita a dispersão de comprimento deondas dos dados ópticos a partir de cada campo de visão e, em que os da-dos ópticos dispersos correspondentes a cada posição espacial de cadacampo de visão são gravados em arranjos de plano focai separados corres-pondentes a cada campo de visão.
10. Multiplexador óptico, de acordo com a reivindicação 9, emque cada arranjo de plano focai possui uma quantidade suficiente de fileirasna dimensão espectral, que possibilita que, pelo menos, dois campos de vi-são sejam medidos nas seções adjacentes de um único arranjo de planofocal.
11. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 1 a 2, em que o sistema inclui mais de dois sistemas de deflexão defeixe e uma quantidade correspondente de arranjos de plano focai ou seçõesem um ou mais arranjos de plano focai para receber os dados ópticos doscampos de visão correspondentes.
12. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 3 a 10, em que o sistema inclui mais de dois sistemas de deflexão defeixe e uma quantidade correspondente de aberturas ópticas para receber,operativamente, os dados ópticos provenientes dos campos de visão corres-pondentes.
13. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 3 a 10 e 12, em que as duas aberturas ópticas possuem largurasdiferentes.
14. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 1 a 13, que compreende, adicionalmente, uma ou mais faixas depassagem ou outros filtros ópticos conectados opticamente ao trem óptico.
15. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 8, 9, 12 ou 13, em que o trem óptico inclui um ou mais filtros depen-dentes de comprimento de onda dentro do trem óptico para limitar a variaçãoespectral dos dados ópticos que alcançam um ou mais arranjos de planofocai a fim de prevenir a sobreposição dos campos de visão dispersos es-pectralmente.
16. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 1 a 15, em que o arranjo de plano focai compreende elementos desensoriamento de fóton.
17. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 1 a 15, em que o arranjo de plano focai compreende elementos desensoriamento de fluxo de energia.
18. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 1 a 17, em que o arranjo de plano focai compreende arranjos de pla-no focai separados.
19. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações I a 18, em que pelo menos um campo de visão inclui pelo menosuma fonte de calibração.
20. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 1 a 19, em que o trem óptico inclui um orifício que é restrito em umadimensão para reduzir a distância de separação de pelo menos um percursoóptico de um sistema de deflexão de feixe com percurso óptico de um arran-jo de plano focai, na medida em que minimiza a degradação na sensibilidadee a razão de sinal para ruído.
21. Multiplexador óptico, de acordo com quaisquer das reivindi-cações 2 a 20, em que qualquer um dos sistemas de deflexão de feixe comprimeiro percurso óptico e com segundo percurso óptico e o trem óptico sãodimensionados para permitir múltiplas fileiras de um sensor de arranjo deplano focai para obter uma vista bidimensional da cena sem formação devinheta.
22. Multiplexador óptico que compreende:um primeiro sistema de deflexão de feixe para receber e redire-cionar operativamente os dados espectrais provenientes de um primeirocampo de visão;um segundo sistema de deflexão de feixe para receber e redire-cionar os dados espectrais provenientes de um segundo campo de visão;uma abertura dupla dotada de primeira e segunda aberturas óp-ticas adjacentes, a primeira abertura óptica conectada, opticamente, a umprimeiro sistema de deflexão de feixe com percurso óptico e a segunda aber-tura óptica conectada, opticamente, a um segundo sistema de deflexão defeixe; eum arranjo de plano focai opticamente conectado à abertura du-pla por meio de um trem óptico comum, em que os dados espectrais, quepassam através das primeira e segunda aberturas ópticas, são focalizadosnas seções adjacentes do arranjo de plano focai.
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