PL182562B1 - Czujnik obrazu promieniowania podczerwonego z ogniskującym układem optycznym - Google Patents

Abstract

1. Czujnik obrazu promieniowania pod- czerwonego z ogniskujacym ukladem optycz- nym, do ogniskowania obrazu na podlozu z elementów wrazliwych sluzacych do wykry- wania obrazu, przy czym czujnik zawiera plaszczyzne ogniskowania rozmieszczona przy wejsciu do czujnika gdzie obraz promieniowa- nia podczerwonego jest tworzony, jednostke kolimatora, optyke odwzorowujaca obraz, oraz przynajmniej jedno odniesienie termiczne na plaszczyznie ogniskowania, którego obraz jest rzutowany na podloze z elementów wrazli- wych, znamienny tym, ze ogniskujacy uklad optyczny jest polaczony z jednostka kolimatora (5), ogniskujacy uklad steruje ruchem ognisku- jacym jednostki kolimatora (5), przy czym przynajmniej jedno odniesienie termiczne (33) jest umieszczone na plaszczyznie ogniskowania razem z jednostka kolimatora (5), a jego ruch ogniskujacy jest kontrolowany przez ogniskuja- cy uklad optyczny. FIG. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest czujnik obrazu promieniowania podczerwonego z ogniskującym układem optycznym przesyłający i ogniskujący obraz na podłożu wykonanym z czułych elementów, w celu wykrycia tego obrazu.

Czujnik, o którym mowa, jest optyczno-, mechaniczno-, elektronicznym urządzeniem, zdolnym do wykrywania rozkładu temperatury na obrazie promieniowania podczerwonego utworzonym przez obiektyw, które działa w paśmie spektralnym 8-12 mikrometrów.

Czujniki obrazów promieniowania podczerwonego znane są (na przykład z opisu patentowego EP 0367481) takie, które zawierają układ optyczny ogniskujący, do ogniskowania obrazu na podłożu z elementów wrażliwych służących do wykrywania obrazu, płaszczyznę ogniskowania rozmieszczoną przy wejściu do czujnika, gdzie obraz promieniowania podczerwonego jest tworzony, jednostkę kolimatora, optykę odwzorowującą obraz, oraz przynajmniej jedno odniesienie termiczne na wymienionej płaszczyźnie ogniskowania, którego obraz jest rzutowany na wymienione podłoże.

Brytyjskie zgłoszenie patentowe GB 2100548A dotyczy termicznego czujnika obrazu i ujawnia teleskopowy układ soczewek zawierający soczewkę obiektywową i ogniskującą. Pomiędzy wymienionymi soczewkami umieszczone jest odniesienie termiczne. Przeciwstawiony opis nie odnosi się do sprawy uzyskiwania ostrości obrazu. Odniesienie termiczne umieszczone jest na stałe w stosunku do soczewki obiektywowej i nie porusza się z soczewką ogniskową.

Europejskie zgłoszenie patentowe EP 0365948A ujawnia termiczny czujnik obrazu zawierający teleskopowe i ogniskujące układy optyczne. Pomiędzy dwoma kolejnymi soczewkami układu ogniskującego umieszczono półodbijające lustro. Na lustro pada odbicie odniesienia termicznego umieszczonego poza główną ścieżką obrazu i jest odbijane na ścieżkę obrazu w kierunku czujnika podczerwieni. Cytowany termiczny czujnik obrazu wymaga więc dodatkowego elementu optycznego (lustro) i złożonego układu odnośników termicznych usytuowanych poza ścieżką optyczną. Zwiększa to koszty urządzenia i redukuje jego czułość.

Europejskie zgłoszenie patentowe EP 0459010A ujawnia zintegrowany system termicznego czujnika obrazu.

Możliwość wykrywania obrazu termicznego celu, jest zależna od dostępności komponentów elektro-optycznych, które są wrażliwe na takie promieniowanie, oraz których to elementów wymiary i ilości są odpowiednie do dostarczania niezbędnych ilości szczegółów obrazu.

Współcześnie, do wykrywania obrazu w tym paśmie spektralnym, są stosowane jednowymiarowe rzędy elementów, zwane „szeregami”. Tylko one pozwalają wykrywać pojedynczy rząd elementów obrazu (pixeli), w jednym czasie. Całkowita struktura obrazu może być zrekonstruowana w pewnym okresie czasu, przez układ optycznego składania obrazu, za pomocą wprawiania w ruch szeregu nad tą strukturą, Zazwyczaj, pomiędzy elementami wykrywającymi szeregu, znajdują się puste przestrzenie, sprawiające, że jest potrzebny drugi mikroruch składający obraz, zwany ruchem międzyliniowym. Ten ruch występuje przy końcu każdego zadziałania składającego obraz, w kierunku prostopadłym do ruchu tego zadziałania, oraz powoduje przemieszczenie szeregu, równe połowie odległości pomiędzy sąsiadującymi elementami. W ten sposób, całkowita powierzchnia obrazu jest wykrywana w dwóch zadziałaniach składających obraz (półkadrach). Zespół elementów wrażliwych, które tworzą szereg jest zawarty w szczelnym pojemniku, który w celu zwiększenia czułości wykrywaczy, jest utrzymywany w temperaturze zbliżonej do -200°C. Obudowa niskiej temperatury, która zamyka szereg, posiada okrągły otwór z przodu szeregu, zwany zimnym filtrem, przez który przechodzi promieniowanie podczerwone formujące termiczny obraz. Wymieniony filtr tworzy otwór wejściowy dla wszystkich elementów szeregu. Zwykle jest z tym filtrem sprzężony obraz diafragmy otworowej układu optycznego, zwany wyjściową źrenicą, która tworzy obraz promieniowania podczerwonego.

Wykrywanie obrazu promieniowania podczerwonego składa się z następujących po sobie sygnałów elektrycznych, emitowanych przez każdy element wykrywacza, natężenie tych sygnałów jest funkcją temperatury wylóytej w obrazie. Te sygnały, kiedy zostaną odpowied

182 562 nio przetworzone elektronicznie, mogą być używane do sterowania zestawem telewizyjnym, który odtwarza postać widzialną obrazu promieniowania podczerwonego.

Obróbka elektroniczna sygnałów wymaga porównania tych sygnałów ze znanym odniesieniem temperaturowym, w celu skalibrowania ich odpowiednika na skali temperatur bezwzględnych. Zwykle, to odniesienie jest dostarczane przez elementy mechaniczne rozłożone po bokach obrazu, w płaszczyźnie zogniskowania wewnątrz teleskopu, które są rozmieszczone z przodu samego czujnika obrazu. Ten teleskop jest zawsze projektowany z uwzględnieniem specyficznych zastosowań i nie stanowi części czujnika podczerwieni.

Dlatego też w rzeczywistości, odniesienia termiczne znajdują się na zewnątrz czujnika i tworzą część układu optycznego umieszczonego z przodu samego czujnika.

Elementy termicznego odniesienia są utrzymywane w założonych z góry, kontrolowanych temperaturach, i są wykrywane razem z obrazem podczas składania obrazu, przez odpowiednie wydłużenie ścieżki, poza szerokość użyteczną obrazu.

Poprzez czujnik jest widziany obraz powstawania promieniowania podczerwonego pochodzącego od przedmiotu lub widoku, o zmienionych rozmiarach, który jest obserwowany przez odpowiedni teleskop. Jak wspomniano powyżej, ten teleskop nie jest integralną częścią czujnika. Jego właściwości zależą od specyficznych wymagań przy zastosowaniach, do których jest czujnik używany. Sam czujnik odbiera wiązkę równoległą promieniowania uformowaną przez teleskop i zawiera urządzenia składające obraz oraz układ optyczny do ogniskowania go na szeregu elementów wrażliwych. Obecnie, układy automatycznego ogniskowania, które utrzymują obraz w ognisku kiedy wielkość temperatury otoczenia się zmienia, są rozmieszczone w obiektywie, jako układy dodatkowe do termicznych odniesień wspominanych powyżej. Te układy automatycznego ogniskowania są niezbędne, ponieważ współczynnik załamania materiału stosowanego na układy optyczne w dalekiej podczerwieni (zwykle germanu), zmienia się poważnie z temperaturą, jako konsekwencja zmiany gęstości materiału.

Czujnik obrazu promieniowania podczerwonego z ogniskującym układem optycznym według wynalazku, do ogniskowania obrazu na podłożu z elementów wrażliwych służących do wykrywania obrazu, przy czym czujnik zawiera płaszczyznę ogniskowania rozmieszczoną przy wejściu do czujnika gdzie obraz promieniowania podczerwonego jest tworzony, jednostkę kolimatora, optykę odwzorowującą obraz, oraz przynajmniej jedno odniesienie termiczne na płaszczyźnie ogniskowania, którego obraz jest rzutowany na podłoże z elementów wrażliwych, charakteryzuje się tym, że ogniskujący układ optyczny jest połączony z jednostką kolimatora, ogniskujący układ steruje ruchem ogniskującym jednostki kolimatora, przy czym przynajmniej jedno odniesienie termiczne jest umieszczone na płaszczyźnie ogniskowania razem z jednostką kolimatora, a jego ruch ogniskujący jest kontrolowany przez ogniskujący układ optyczny.

Odniesienie termiczne jest umieszczone w uszczelnionej komorze wstawionej w ścieżkę optyczną, przy czym uszczelniona komora posiada stronę wejściową i stronę wyjściową, utworzone odpowiednio przez pierwszą i drugą soczewkę jednostki kolimatora.

Dwa odniesienia termiczne dwóch różnych temperatur odniesienia usytuowane są płaszczyźnie ogniskowania.

Podłoże z elementów wrażliwych jest podłożem prostoliniowym, przy czym zwierciadło składania obrazu jest rozmieszczone na ścieżce optycznej wykrywanego obrazu.

Ponadto zwierciadło międzyliniowości połączone jest z pobudzaczem typu piezoelektrycznego.

Pomiędzy zwierciadłem składania obrazu i zwierciadłem międzyliniowości optyka odwzorowująca obraz zawiera soczewkę pośrednią lub grupę pośrednich soczewek, a ponadto zawiera soczewkę końcową lub grupę końcowych soczewek pomiędzy zwierciadłem międzyliniowości i podłożem z elementów wrażliwych.

Jednostka kolimatora zawiera wspornik wchodzący do optycznego układu przekształcania wiązki w wiązkę równoległą który jest zdolny do przesuwania się przy pomocy członu prowadnicowego, przy czym wspomagający mechanizm ogniskujący steruje ruchem przesuwającym wspornik.

182 562

Wspomagający mechanizm ogniskujący jest połączony z wspornikiem za pomocą układu mimośrodowego i pręta napędzającego.

Optyka odwzorowująca obraz połączona jest ogniskującym układem biernym, który zawiera człon mający wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej, a jeden jego koniec jest połączony w jedną całość z korpusem czujnika, natomiast przeciwległy koniec jest połączony w jedną całość ze wspornikiem przenoszącym przynajmniej jedną soczewkę optyki odwzorowującej obraz.

Człon mający wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej ma postać pręta z poliwęglanu.

Według niniejszego wynalazku, konwencjonalny podział na teleskop do specyficznych zastosowań i na czujnik, który zawiera jedynie zasadnicze elementy do wykrywania, jest również zmodyfikowany. Według wynalazku, jednostka teleskopów do tworzenia wiązki równoległej promieniowania, jest włączona jako część integralna do czujnika. W ten sposób, część do specyficznych zastosowań staje się obiektywem ogniskującym, podczas gdy czujnik już dalej nie otrzymuje promieniowania w postaci wiązki równoległej i nie jest tworzony przez wymieniony obiektyw obraz w płaszczyźnie zwanej „wejściową płaszczyzną zogniskowania”.

W szczególnie korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, odniesienie termiczne znajduje się w uszczelnionej komorze dopasowanej do ścieżki optycznej wewnątrz czujnika. Ta uszczelniona komora może być korzystnie wydzielona z wejściem i wyjściem, odpowiednio, przy pierwszej i drugiej soczewce, tworząc część wejściowego kolimatora. Przez umieszczenie termicznego odniesienia w uszczelnionej komorze jest możliwe uniknięcie tworzenia się lodu na elementach termicznego odniesienia przy niskich temperaturach.

W szczególnie korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, jednostka kolimatora jest połączona z układem ogniskującym sterowanym przez czujnik temperatury, który wykrywa temperaturę obiektywu umieszczonego z przodu czujnika, a mówiąc inaczej, wielkość temperatury otoczenia. W praktyce, jednostka kolimatora jest przenoszona przez wspornik zawierający układ optyczny do przetwarzania promieniowania w wiązkę równoległą, który jest zdolny do przesuwania się za pomocą członu prowadnicy, oraz jest sterowany poprzez mechanizm wspomagający ogniskowania.

Czujnik zawiera, w znanym układzie, zwierciadło składające obraz i zwierciadło międzyliniowości, służące do umożliwiania kompletowania obrazu rekonstruowanego za pomocą prostoliniowego podłoża z elementów wrażliwych.

W rozwiązaniu ulepszonym według wynalazku, układ optyczny ogniskujący umieszczony pomiędzy kolimatorem i podłożem z elementów wrażliwych jest połączony z automatycznym układem ogniskującym do utrzymywania obrazów odniesień termicznych w ognisku kiedy temperatura czujnika się zmienia. Układem ogniskującym może być pomocniczy układ wspomagający, albo korzystnie układ typu biernego. W tym ostatnim przypadku, on może posiadać człon mający wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej, na przykład pręt z poliwęglanu, którego jeden z końców stanowi integralną część korpusu czujnika, podczas gdy koniec przeciwległy jest połączony w całość ze wspornikiem elementu optycznego, optycznego układu ogniskowania. Wydłużanie się i kurczenie członu o wysokim współczynniku rozszerzalności cieplnej powoduje odpowiadające tym ruchom przemieszczanie soczewek stowarzyszonych z tym członem, a w konsekwencji automatyczną kompensację zmiany współczynnika załamania soczewek optycznego układu ogniskującego, przy pomocy zmiany ich temperatury.

Czujnik obrazów promieniowania podczerwonego, według wynalazku jest łatwiejszy w stosowaniu od dotychczas znanych i może być sprzęgany w prosty sposób z licznymi układami optycznymi, oraz z obiektywami, odpowiednimi do rozmaitych zastosowań.

Dzięki czujnikowi według wynalazku wyeliminowano lub zredukowanie złącza pomiędzy czujnikiem obrazu i obiektywem znajdującym się z przodu czujnika, a przez to jest łatwiejsze zaprojektowanie i instalacja układu optycznego.

Czujnik umożliwia posiadanie jednego, lub korzystnie dwóch, albo nawet więcej odniesień termicznych, które mogą być utrzymywane w każdej temperaturze, bez problemów tworzenia się skroplin lub lodu na elementach odniesień termicznych.

182 562

Czujnik ten jest zdolny do utrzymywania zogniskowanego obrazu przy różnych wielkościach temperatury otoczenia i w konsekwencji temperatury obiektywu umieszczonego z przodu czujnika, bez konieczności wyposażania w układ automatycznego ogniskowania samego obiektywu.

Ponadto czujnik ten posiada układ zdolny do utrzymywania obrazu termicznych odniesień w ognisku, a w ten sposób minimalizowanie wydłużenia ścieżki wymaganej do jego wykrywania, oraz maksymalizowania sprawności przy składaniu obrazu.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia aksonometryczny szkic elementów optycznych urządzenia, fig. 2 częściowy przekrój wzdłuż zaznaczonej linii Π-II na fig. 5, fig. 3 - częściowy przekrój wzdłuż zaznaczonej linii ΠΙ-ΙΠ na fig. 5, fig. 4 - częściowy przekrój wzdłuż zaznaczonej linii IV-IV na fig. 5, fig. 5 - tylny widok oraz częściowy przekrój wzdłuż zaznaczonej linii V-V na fig. 4, fig. 6 - widok częściowego przekroju wzdłuż zaznaczonej linii VI-VI na fig. 2.

Dla ułatwienia zrozumienia struktury wewnętrznej układów optycznych urządzenia, przedstawiono na fig. 1 widok aksonometryczny rozmieszczenia w przestrzeni, w formie wyizolowanej, części mechanicznych urządzenia, wszystkich optycznych układów (soczewek i zwierciadeł) w urządzeniu.

Czujnik posiada płaszczyznę wejściową 3 (fig. 2), która jest sprzęgana z zewnętrznym obiektywem nie będącym przedmiotem niniejszego wynalazku, projektowanym zawsze według wymagań specyficznych zastosowań czujnika. Dlatego płaszczyzna 3 stanowi stronę wejściową czujnika. Jest tu rozlokowana jednostka kolimatora, oznaczona ogólnie odnośnikiem 5, posiadająca trzy soczewki 7, 9, 11. Soczewki 7, 9 i 11, reprezentujące optyczne układy do przekształcania wiązki promieniowania wchodzącej do czujnika w wiązkę równoległą, są przenoszone na wsporniku 13 prowadzonym w prowadnicy 15 (fig. 6) i przymocowanym nieruchomo do pręta 17, który jest przyłączony poprzez złącze 19 do mimośrodu 21 związanego z wałkiem 23 mechanizmu ogniskującego 25 w postaci silnika ogniskowania.

Soczewki 7 i 11 są zamontowane w taki sposób, że one tworzą pomiędzy sobą uszczelnioną komorę 27 (fig. 2). Zostało to osiągnięte w ten sposób, że soczewka 7 jest zamontowana na kołnierzu 29 zamocowanym nieruchomo na wsporniku 13 przy zastosowaniu wewnętrznej uszczelki pośredniej 31, natomiast soczewka 11 jest włożona do wewnątrz wspornika 13 i odpowiednio odizolowana żywicą uszczelniającą lub podobnymi środkami.

Wewnątrz uszczelnionej komory 27 są rozmieszczone dwie metalowe płytki tworzące dwa termiczne odniesienia 33 czujnika, każde utrzymywane w odpowiedniej temperaturze odniesienia. Typowo, dwie temperatury odniesienia są dobierane w taki sposób żeby wyznaczyć przedział według temperatury widoku obserwowanego przez czujnik, oraz w taki sposób żeby temperatury różnych części obserwowanego widoku wpadały w przedział temperaturowy wyznaczony przez dwa termiczne odniesienia. Temperatura dwóch termicznych odniesień jest utrzymywana przy wartościach kontrolowanych w sposób, który jest znany i nie jest opisywany.

Pierwsza soczewka 7 kolimatora przejmuje wchodzącą wiązkę zapoczątkowaną w obiektywie po jej dotarciu na wejściową płaszczyznę ogniskowania, wymieniona płaszczyzna ogniskowania jest utworzona pomiędzy pierwszą soczewką 7 i drugą soczewką 9 jednostki kolimatora, obok pozycji płytek stanowiących termiczne odniesienia 33. Wejściowa płaszczyzna ogniskowania tym samym tworzy płaszczyznę „wirtualną” w odniesieniu do kolimatora.

Wiązka przekształcona w wiązkę równoległą, pojawiająca się z kolimatora, uderza w zwierciadło składania obrazu 35 wyposażone w wahadłowy ruch składania obrazu dookoła osi A-A (figury 5 i 6) przekazywany przez silnik elektryczny 37 na zwierciadło składania obrazu 35, kolejne punkty wejściowej płaszczyzny ogniskowania, które odpowiadają różnym kierunkom wiązki przetworzonej w wiązkę równoległą wyłaniające się z kolimatora, są odchylane w jednym kierunku wyjściowym przez zwierciadło składania obrazu 35, które tym samym dokonuje złożenia obrazu.

Wiązka pojawiająca się ze zwierciadła składania obrazu 35 jest odbierana przez pośrednie soczewki 39, 41, tworzące optykę odwzorującą obraz i rozmieszczoną pomiędzy zwierciadłem składania obrazu 35 i elementami wrażliwymi do wykrywania obrazu, które zostaną

182 562 opisane w następującym dalej tekście. Na ścieżce optycznej, wiązka opuszczając pośrednie soczewki 39, 41, zostaje naprowadzona na zwierciadło międzyliniowości 43, zorientowane prostopadle do zwierciadła składania obrazu 35 i zamontowane na urządzeniu piezoelektrycznym 45, które może przekazywać niewielki ruch drgający na zwierciadło międzyliniowości, zsynchronizowany z ruchem obrotowym zwierciadła składania obrazu 35. Amplituda ruchu drgającego zwierciadła międzyliniowości jest taka, że obraz tworzony na wyjściu z optycznego układu ogniskującego jest przemieszczany w kierunku równoległym do podłoża z elementów wrażliwych o wielkość równą połowie odległości pomiędzy dwoma elementami wrażliwymi. Synchronizacja pomiędzy ruchem zwierciadła międzyliniowości 43 i ruchem zwierciadła składania obrazu 35 jest taka, że całkowity ruch składania obrazu ma miejsce na przemian, po dojściu do jednej i po dojściu do drugiej, obu skrajnych pozycji zwierciadła międzyliniowości 43.

Wiązka odbita przez zwierciadło międzyliniowości 43 jest przesyłana do zamocowanego nieruchomo zwierciadła 47, które odbija padającą wiązkę do końcowe soczewki 49, 51 optycznego układu ogniskującego. Wiązka wychodząca z tej grupy końcowej soczewek przechodzi przez okno 53, które jest przezroczyste dla promieniowania podczerwonego i posiada płaskie równoległe czoła, oraz do występującego dalej filtru 61 (zimny filtr), i wtedy uderza w prostoliniowe podłoże 55 z elementów wrażliwych, rozmieszczony w płaszczyźnie ogniskowania optycznego układu ogniskującego, utworzonego przez różne soczewki opisane powyżej.

Podłoże 55 z elementów wrażliwych jest zamknięte wewnątrz zimnej obudowy 57 i utrzymywane w temperaturze zbliżonej do -200°C przez palec 59 związany z kriogeneratorem, w znany sposób. Zespół elementów w postaci okna 53, podłoża 55 z elementów wrażliwych, zimnej obudowy 57, palca 59 i filtru 61 tworzą część urządzenia wykrywacza i nie jest przedmiotem niniejszego wynalazku.

Podłoże 55 z elementów wrażliwych rozmieszczone w płaszczyźnie ogniskowania, optycznego układu ogniskującego, jest zorientowane w taki sposób, żeby jego kierunek wzdłużny był prostopadły do kierunku składania obrazu. W ten sposób, długość podłoża wyznacza wysokość wykrywanej powierzchni, natomiast rozpiętość składania obrazu wyznacza szerokość. Składanie obrazu uzyskiwane za pomocą zwierciadła składającego obraz 35 jest wystarczająco szerokie by dodatkowo rzutować obraz dwóch termicznych odniesień 33 na podłoże 55 z elementów wrażliwych. W ten sposób, podczas każdego cyklu składania obrazu, podłoże również odbiera obraz dwóch elementów o znanych temperaturach, które umożliwiają poszczególnym elementom wrażliwym, skalibrowanie ich w każdym cyklu, tak że zawsze uzyskiwana jest poprawna informacja, a tym samym poprawny obraz obserwowanego widoku.

Jak wiadomo, układy optyczne do dalekiej podczerwieni, na ogół wykonywane z germanu, podlegają poważnym zmianom współczynnika załamania, zależnie od temperatury. Z tego powodu, czujnik opisany powyżej jest wyposażony w pomocniczy automatyczny wspomagający mechanizm ogniskujący 25, wykorzystujący silnik ogniskowania dla kompensowania różnicy współczynnika załamania obiektywu na zewnątrz czujnika. Pomocniczy automatyczny wspomagający ogniskujący układ bierny, opisany poniżej, jest wprowadzony w celu dodatkowego skorygowania różnicy współczynnika załamania, powodowanej przez temperaturę, soczewek umieszczonych wewnątrz czujnika pomiędzy jednostką kolimatora 5 i szeregiem elementów wrażliwych.

Jedna z końcowych soczewek 51 optycznego układu ogniskującego jest zamontowana na tulejce 63 przymocowanej nieruchomo za pomocą wspornika 65 do pierwszego końca pręta 67 wykonanego z poliwęglanu lub innego materiału o wysokim współczynniku rozszerzalności cieplnej. Przeciwległy koniec pręta 67 jest przymocowany nieruchomo w punkcie mocowania 69 konstrukcji zawierającej czujnik. Pręt 67 jest utrzymywany w temperaturze korpusu czujnika, która jest bardzo bliska temperatury pośrednich soczewek 39, 41 i końcowych soczewek 49, 51 rozmieszczonych wewnątrz czujnika. Różnica temperatury powoduje różnicę długości pręta 67, i przez to przemieszczenie wzdłuż osi optycznej końcowej soczewki 51, a w konsekwencji jest uzyskiwane automatyczne ogniskowanie w zupełnie biemy spo

182 562 sób, które kompensuje zmianę współczynnika załamania soczewek, optycznych układów ogniskujących wewnątrz czujnika.

Zrozumiałe jest, że rysunek przedstawia tylko przykład, traktowany jedynie jako demonstracja praktyczna wynalazku, oraz że ten wynalazek może mieć zmieniane swe postaci i rozmieszczenia, bez wychodzenia poza zakres idei przewodniej wynalazku. Występowanie odnośników numerowych, w załączonych zastrzeżeniach, ma na celu ułatwienie czytania zastrzeżeń z odniesieniem do opisu i do rysunku, ale nie ogranicza zakresu ochrony reprezentowanego przez zastrzeżenia.

182 562

FIG. 2

182 562

182 562 ι

I

182 562

FIG. 5

182 562

I

182 562

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (12)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Czujnik obrazu promieniowania podczerwonego z ogniskującym układem optycznym, do ogniskowania obrazu na podłożu z elementów wrażliwych służących do wykiwania obrazu, przy czym czujnik zawiera płaszczyznę ogniskowania rozmieszczoną przy wejściu do czujnika gdzie obraz promieniowania podczerwonego jest tworzony, jednostkę kolimatora, optykę odwzorowującą obraz, oraz przynajmniej jedno odniesienie termiczne na płaszczyźnie ogniskowania, którego obraz jest rzutowany na podłoże z elementów wrażliwych, znamienny tym, że ogniskujący układ optyczny jest połączony z jednostką kolimatora (5), ogniskujący układ steruje ruchem ogniskującym jednostki kolimatora (5), przy czym przynajmniej jedno odniesienie termiczne (33) jest umieszczone na płaszczyźnie ogniskowania razem z jednostką kolimatora (5), a jego ruch ogniskujący jest kontrolowany przez ogniskujący układ optyczny.
2. 2. Czujnik według zastrz. 1, znamiemny tym, że odniesienie termiczne jest umieszczone w uszczelnionej komorze (27) wstawionej w ścieżkę optyczną.
3. 3. Czujnik według zastrz. 2, znamienny tym, że uszczelniona komora (27) posiada stronę wejściową i stronę wyjściową, utworzone odpowiednio przez pierwszą i drugą soczewkę (7,11) jednostki kolimatora (5).
4. 4. Czujnik według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że dwa odniesienia termiczne (33) dwóch różnych temperatur odniesienia usytuowane są w płaszczyźnie ogniskowania.
5. 5. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że podłoże (55) z elementów wrażliwych jest podłożem prostoliniowym, przy czym zwierciadło składania obrazu (35) jest rozmieszczone na ścieżce optycznej wykrywanego obrazu.
6. 6. Czujnik według zastrz. 5, znamienny tym, że zwierciadło międzyliniowości (43) połączone jest z pobudzaczem typu piezoelektrycznego (45).
7. 7. Czujnik według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że pomiędzy zwierciadłem składania obrazu (35) i zwierciadłem międzyliniowości (43) wymieniona optyka odwzorowująca obraz zawiera soczewkę pośrednią lub grupę pośrednich soczewek (39, 41), a ponadto zawiera soczewkę końcową lub grupę końcowych soczewek (49, 51) pomiędzy zwierciadłem międzyliniowości (43) i podłożem z elementów wrażliwych (55).
8. 8. Czujnik według zastrz. 1, znamienny tym, że jednostka kolimatora (5) zawiera wspornik (13) wchodzący do optycznego układu przekształcania wiązki w wiązkę równoległą, który jest zdolny do przesuwania się przy pomocy członu prowadnicowego (15), przy czym wspomagający mechanizm ogniskujący (25) steruje ruchem przesuwającym wspornik (13).
9. 9. Czujnik według zastrz. 8, znamienny tym, że wspomagający mechanizm ogniskujący (25) jest połączony z wspornikiem (13) za pomocą układu mimośrodowego (21) i pręta napędzającego (17).
10. 10. Czujnik według zastrz. 7, znamienny tym, że optyka odwzorująca obraz jest połączona z ogniskującym układem biernym.
11. 11. Czujnik według zastrz. 10, znamienny tym, że ogniskujący układ bierny zawiera człon mający wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej, którego jeden koniec jest połączony w jedną całość z korpusem czujnika, natomiast przeciwległy koniec jest połączony w jedną całość ze wspornikiem (63) przenoszącym przynajmniej jedną soczewkę (51) optyki odwzorującej obraz.
12. 12. Czujnik według zastrz. 11, znamienny tym, że człon mający wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej ma pręta (67) z poliwęglanu.

    182 562