RU2018169C1

RU2018169C1 - Optic scanning system

Info

Publication number: RU2018169C1
Application number: SU915004791A
Authority: RU
Inventors: В.П. Митин; В.Д. Пуздриченко; Б.С. Товбин; А.М. Широбоков
Original assignee: Научно-производственный кооператив "Терма"
Priority date: 1991-10-14
Filing date: 1991-10-14
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: optic instrument engineering. SUBSTANCE: system has a reflective drum rotatable about axis 2, first objective component, reflective light-splitting prism 4, two second components of the objective, second component 5 being optically coupled with radiation receptor 6 and second component 7 being optically coupled with receptor 8; two antireflective coatings different in spectral transmission characteristics applied onto outer surfaces of the lenses of first component 3 the boundary of which passes in the direction of a diameter orthogonal to rotation axis 2 of drum 1 and optically coupled with rib 10 of prism 4; antireflective coatings applied onto outer surfaces of the lenses of second components 5 and 7 with a spectral transmission maximum in the sensitivity region of corresponding radiation receptors 6 and 8. EFFECT: improved quality. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптико-электронным приборам, и может быть использовано при разработке тепловизионных устройств. The invention relates to optical instrumentation, in particular to optical electronic devices, and can be used in the development of thermal imaging devices.

Известно оптико-механическое сканирующее устройство, содержащее два приемника с разной спектральной чувствительностью, два объектива и сканирующий зеркальный барабан [1]. Known optical-mechanical scanning device containing two receivers with different spectral sensitivity, two lenses and a scanning mirror drum [1].

Это устройство сложное по составу, так как представляет из себя две самостоятельные оптические системы, объединенные общим сканером и двухсторонним зеркалом. Кроме того, два входных окна существенно ослабляют механическую прочность корпуса носителя, на котором устанавливают такое устройство. This device is complex in composition, as it consists of two independent optical systems, combined by a common scanner and a two-way mirror. In addition, two input windows significantly weaken the mechanical strength of the media housing on which such a device is mounted.

Известно устройство для развертки и записи изображения, содержащее сканирующий зеркальный барабан, объектив и светоделительную призму, разделяющую световой поток в направлении плоскости развертки и плоскости визуализации [2]. A device for scanning and recording images containing a scanning mirror drum, a lens and a beam splitting prism separating the light flux in the direction of the scanning plane and the visualization plane [2].

Наиболее близким к заявляемому решению является оптико-сканирующее устройство, содержащее последовательно расположенные зеркальный сканирующий барабан, выполненный с возможностью вращения, многокомпонентный объектив, между компонентами которого размещена светоделительная призма, и два приемника излучения [3]. Closest to the claimed solution is an optical scanning device containing a sequentially located mirror scanning drum configured for rotation, a multicomponent lens, between the components of which there is a beam splitting prism, and two radiation receivers [3].

Это устройство имеет недостаточную чувствительность при одновременном приеме сигналов двух различных спектральных диапазонов, например диапазона 3-5 и 8-14 мкм, широко используемых в тепловидении, так как уровень техники не позволяет на входную оптику (до светоделительной призмы) нанести просветляющее покрытие, одинаково хорошо пропускающее излучение двух достаточно далеко расположенных друг от друга спектральных диапазонов. А непросветленная оптика ведет к большим потерям воспринимаемой энергии, особенно в случаях применения для изготовления линз материалов, например германия, с высоким показателем преломления (потери составляют до 50-60%). This device has insufficient sensitivity while simultaneously receiving signals of two different spectral ranges, for example, the ranges 3-5 and 8-14 μm, which are widely used in thermal imaging, since the prior art does not allow an antireflection coating to be applied to the input optics (up to the beam splitting prism), equally well transmitting radiation of two spectral ranges located rather far apart from each other. And unenlightened optics leads to large losses of perceived energy, especially in cases where materials, for example germanium, are used for the manufacture of lenses with a high refractive index (losses are up to 50-60%).

Целью изобретения является повышение чувствительности системы при одновременном приеме сигналов двух различных спектральных диапазонов. The aim of the invention is to increase the sensitivity of the system while receiving signals of two different spectral ranges.

Указанная цель достигается тем, что в известной оптической сканирующей системе, содержащей последовательно расположенные зеркальный сканирующий барабан, выполненный с возможностью вращения, первый компонент объектива, зеркальную светоделительную призму, два вторых компонента объектива и два приемника излучения, первый компонент объектива выполнен с просветляющим покрытием спектрально различных пропусканий, причем граница покрытий проходит в направлении диаметра, перпендикулярного оси вращения барабана и оптически сопряженного с ребром светоделительной призмы, а вторые компоненты объектива просветлены в диапазонах принимаемого излучения соответствующим приемником. Однако, многолинзовые компоненты объектива до призмы ведут к увеличению потерь не только за счет дополнительных поверхностей, но и за счет потерь вблизи границы просветленных зон из-за перекрестных ходов лучей. Поэтому при использовании материалов с высоким показателем преломления представляется возможным первый компонент объектива выполнить однолинзовым и тем самым уменьшить потери энергии в оптике. This goal is achieved by the fact that in the known optical scanning system comprising a sequentially arranged mirror scanning drum configured to rotate, the first lens component, a mirror beam splitter, two second lens components and two radiation receivers, the first lens component is made with a spectrally different antireflective coating transmission, and the coating boundary extends in the direction of the diameter perpendicular to the axis of rotation of the drum and optically coupled to edge of the beam splitting prism, and the second lens components are enlightened in the ranges of the received radiation by the corresponding receiver. However, the multi-lens components of the lens to the prism lead to an increase in losses not only due to additional surfaces, but also due to losses near the boundary of the clarified zones due to cross-paths of the rays. Therefore, when using materials with a high refractive index, it seems possible to perform the first component of the lens with a single-lens and thereby reduce the energy loss in the optics.

На фиг.1 изображен общий вид сканирующей системы; на фиг.2 - первый компонент объектива (разной штриховкой условно обозначены просветляющие покрытия разного пропускания). Figure 1 shows a General view of the scanning system; figure 2 - the first component of the lens (different shading conventionally designated antireflection coatings of different transmission).

Оптическая сканирующая система содержит зеркальный барабан 1, выполненный с возможностью вращения вокруг оси 2, первый компонент 3 объектива, зеркальную светоделительную призму 4, два вторых компонента объектива: второй компонент 5, оптически сопряженный с приемником 6 излучения, и второй компонент 7, оптически сопряженный с приемником 8 излучения. На наружные поверхности первого компонента 3 нанесены два различных по спектральным характеристикам пропускания просветляющие покрытия, граница которых проходит в направлении диаметра 9, перпендикулярного оси 2 вращения барабана 1 и оптически сопряженного с ребром 10 призмы 4. На наружные поверхности вторых компонентов 5 и 7 нанесены просветляющие покрытия с максимумом спектрального пропускания в области чувствительности соответствующих приемников 6 и 8 излучения. The optical scanning system comprises a mirror drum 1 rotatably about an axis 2, a first lens component 3, a mirror beam splitter 4, two second lens components: a second component 5, optically coupled to a radiation receiver 6, and a second component 7, optically coupled to receiver 8 radiation. On the outer surfaces of the first component 3, two antireflection coatings are applied with different spectral transmission characteristics, the boundary of which extends in the direction of diameter 9, perpendicular to the axis of rotation 2 of the drum 1 and optically conjugated with the edge 10 of prism 4. Antireflection coatings are applied to the outer surfaces of the second components 5 and 7 with a maximum spectral transmission in the sensitivity region of the respective radiation detectors 6 and 8.

Разработана оптическая сканирующая система для одновременного приема сигналов в диапазонах 3-5 и 8-14 мкм. В качестве сканирующего барабана использована правильная четырехгранная призма с наружными зеркальными поверхностями. Первый компонент объектива однолинзовый из германия, просветленного с обеих сторон по технологической инструкции АБ.25.000.900.50 (покрытие[(29ИЭ. К₁) (16ИЭ.К₂)(29ИЭ.К₃)(37ИЭ.К₄)]200) с разным количеством слоев в зависимости от требуемого диапазона пропускания излучения. Граница разных просветляющих покрытий проходит по диаметру линзы, которая в собранном первом компоненте проходит в направлении, перпендикулярном оси вращения сканирующей призмы, и параллельно ребру светоделительной призмы.An optical scanning system has been developed for the simultaneous reception of signals in the ranges of 3-5 and 8-14 microns. As a scanning drum, a regular tetrahedral prism with external mirror surfaces was used. The first component of the lens is a single-lens of Germany, enlightened on both sides according to the technological instructions AB.25.000.900.50 (coating [(29IE. K ₁ ) (16IE.K ₂ ) (29IE.K ₃ ) (37IE.K ₄ )] 200) s different number of layers depending on the required transmission range of radiation. The boundary of the different antireflection coatings extends along the diameter of the lens, which in the assembled first component extends in a direction perpendicular to the axis of rotation of the scanning prism and parallel to the edge of the beam splitting prism.

Сканирующая система работает следующим образом. The scanning system operates as follows.

Со сканирующего барабана 1 на первый компонент 3 объектива падает все излучение, испускаемое объектом, и фильтруется просветляющими покрытиями: через одну часть компонента 3 проходит с максимумом пропускания излучение одного диапазона, а через другую его часть - излучение второго диапазона. Прошедшее излучение светоделительной призмой делится на два канала и воспринимается приемником соответствующей чувствительности, отсекающим излучение другого диапазона. В случае применения приемника, чувствительного к обоим диапазонам, перед приемником может быть установлен дополнительный оптический фильтр. При этом вторые компоненты просветлены по всей площади на максимум одного пропускания, что позволяет пропустить излучение одного диапазона и значительно ослабить пропускание другого диапазона. From the scanning drum 1, all the radiation emitted by the object is incident on the first component 3 of the lens and filtered by antireflection coatings: radiation from one band passes through one part of component 3 with a maximum transmission, and radiation from the second range passes through the other part. The transmitted radiation by a beam splitting prism is divided into two channels and is perceived by a receiver of the corresponding sensitivity, cutting off radiation of a different range. In the case of using a receiver sensitive to both ranges, an additional optical filter can be installed in front of the receiver. In this case, the second components are enlightened over the entire area by a maximum of one transmission, which allows the radiation of one range to be skipped and the transmission of another range to be significantly reduced.

Claims

1. OPTICAL SCANNING SYSTEM, comprising sequentially mounted mirror drum arranged for rotation, a first lens component, a mirror beam splitter, two second lens components and two receivers, characterized in that the first lens component is made with antireflective coatings with different spectral ranges, boundary which passes along the diameter of the lens and is perpendicular to the axis of rotation of the drum and, in addition, is optically coupled to the edge of the beam splitting prism, and second Lens components enlightened in the radiation range of the received respective receiver.

2. The system according to p. 1, characterized in that the first component of the lens is made single-lens.