RU2204856C1 - Video scanning device - Google Patents
Video scanning device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2204856C1 RU2204856C1 RU2002119027/28A RU2002119027A RU2204856C1 RU 2204856 C1 RU2204856 C1 RU 2204856C1 RU 2002119027/28 A RU2002119027/28 A RU 2002119027/28A RU 2002119027 A RU2002119027 A RU 2002119027A RU 2204856 C1 RU2204856 C1 RU 2204856C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- line
- scanning mirror
- scanning
- photodetectors
- emitters
- Prior art date
Links
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому и оптико-электронному приборостроению и, конкретно, к сканирующим наблюдательным приборам. The invention relates to optical and optoelectronic instrumentation and, in particular, to scanning observational devices.
Известны сканирующие наблюдательные приборы с различным построением систем сканирования (Дж. Ллойд "Системы тепловидения", М., Мир, 1978 г., стр. 258-288). Known scanning observational devices with different construction of scanning systems (J. Lloyd "Thermal imaging systems", M., Mir, 1978, pp. 258-288).
Сканирование в коллимированных оптических лучах обеспечивает отсутствие дополнительных аберраций и сохранение масштабов изображения, как в направлении, параллельном развертке, так и в направлении, ортогональном направлению развертки. Недостатками такого рода систем являются их относительно большие габариты и масса из-за использования сканирующих элементов большого формата, превышающих входной зрачок устройства. Scanning in collimated optical beams ensures the absence of additional aberrations and preservation of the image scale, both in the direction parallel to the scan and in the direction orthogonal to the scan direction. The disadvantages of this kind of systems are their relatively large dimensions and weight due to the use of large format scanning elements that exceed the entrance pupil of the device.
Сканирование в сходящихся пучках позволяет минимизировать размеры сканирующих элементов и, тем самым, значительно уменьшить массу прибора, что особенно важно для носимых малогабаритных приборов. Однако такая схема сканирования требует принятия специальных мер по минимизации искажений растра и сохранению равных масштабов изображения вдоль оси сканирования и в ортогональном направлении. Наиболее близким техническим решением является сканирующий наблюдательный прибор (патент РФ 2137319). Этот сканирующий наблюдательный прибор содержит объектив, линейку фотоприемников, двустороннее сканирующее зеркало, коллимирующую систему, причем сканирующее зеркало расположено в сходящихся пучках лучей принимаемого излучения между объективом и линейкой фотоприемников с одной стороны и между линейкой излучателей и окуляром с другой стороны. Scanning in convergent beams allows you to minimize the size of the scanning elements and, thereby, significantly reduce the mass of the device, which is especially important for portable small-sized devices. However, such a scanning scheme requires special measures to minimize raster distortion and to maintain equal image scales along the scanning axis and in the orthogonal direction. The closest technical solution is a scanning observational device (RF patent 2137319). This scanning observing device comprises a lens, a line of photodetectors, a two-sided scanning mirror, a collimating system, the scanning mirror being located in converging beams of rays of received radiation between the lens and the line of photodetectors on the one hand and between the line of emitters and the eyepiece on the other hand.
К основным недостаткам данного технического решения можно отнести следующее. The main disadvantages of this technical solution include the following.
1. Предложенное техническое решение не обеспечивает достижение равных геометрических увеличении как в направлении оси вращения зеркала (по вертикали), так и в ортогональном направлении (по горизонтали) и отсутствие искажений растра. 1. The proposed technical solution does not ensure equal geometrical magnification both in the direction of the axis of rotation of the mirror (vertical) and in the orthogonal direction (horizontal) and the absence of distortion of the raster.
2. Значительно усложнена система оборачивания изображения, что приводит к увеличению массогабаритных характеристик прибора. 2. The image wrapping system is significantly complicated, which leads to an increase in the overall dimensions of the device.
Техническая задача изобретения заключается в создании компактного сканирующего наблюдательного прибора с минимальными массогабаритными характеристиками, обеспечивающего равенство геометрических увеличении по различным направлениям поля зрения. The technical task of the invention is to create a compact scanning observational device with minimal weight and size characteristics, ensuring the equality of geometric magnification in different directions of the field of view.
Для решения этой задачи предлагается сканирующий наблюдательный прибор, содержащий объектив, линейку фотоприемников, сканирующее зеркало, привод сканирующего зеркала, линейку излучателей, блок электронной обработки сигналов, проекционную оптическую систему, отличающийся тем, что сканирующее зеркало, линейка фотоприемников и линейка излучателей установлены таким образом, что выполняется следующее соотношение:
где Lф, Lи - продольные размеры соответственно линейки фотоприемников и линейки излучателей;
Sф - расстояние от линейки фотоприемников до проекции оси вращения сканирующего зеркала на его отражающую поверхность, обращенную к линейке фотоприемников;
Sи - расстояние от линейки излучателей до проекции оси вращения сканирующего зеркала на его отражающую поверхность, обращенную к линейке излучателей;
δГ - модуль допустимой разности увеличения прибора вдоль оси вращения сканирующего зеркала и увеличения прибора в ортогональном направлении;
Г - номинальное геометрическое увеличение прибора.To solve this problem, a scanning observation device is proposed, comprising a lens, a line of photodetectors, a scanning mirror, a drive of a scanning mirror, a line of emitters, an electronic signal processing unit, a projection optical system, characterized in that the scanning mirror, a line of photodetectors and a line of emitters are installed in such a way that the following relation holds:
where L f , L and are the longitudinal dimensions, respectively, of the line of photodetectors and the line of emitters;
S f - the distance from the line of photodetectors to the projection of the axis of rotation of the scanning mirror on its reflective surface facing the line of photodetectors;
S and - the distance from the line of emitters to the projection of the axis of rotation of the scanning mirror on its reflective surface facing the line of emitters;
δГ is the modulus of the permissible difference between the increase in the device along the axis of rotation of the scanning mirror and the increase in the device in the orthogonal direction;
G is the nominal geometric magnification of the device.
Сущность изобретения состоит том, что сканирующий наблюдательный прибор содержит объектив, линейку фотоприемников, сканирующее зеркало, линейку излучателей, блок электронной обработки сигналов и проекционную оптическую систему, причем сканирующее зеркало, линейки фотоприемников и излучателей установлены таким образом, что выполняется соотношение (1). The essence of the invention lies in the fact that the scanning observing device comprises a lens, a line of photodetectors, a scanning mirror, a line of emitters, an electronic signal processing unit and a projection optical system, the scanning mirror, the lines of photodetectors and emitters being set in such a way that relation (1) is satisfied.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает отсутствие недопустимых геометрических искажений изображения для любых применяемых объективов, в том числе и для сменных, с произвольным соотношением фокусных расстояний объективов и проекционной оптической системы. Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет без искажений масштабов растра использовать в конструкции прибора значительно отличающиеся по длине линейки фотоприемников и излучателей, что позволяет получить в необходимых случаях дополнительное геометрическое увеличение, равное отношению длин линеек излучателей и фотоприемников, соответственно без увеличения массы прибора. The proposed technical solution ensures the absence of unacceptable geometric image distortions for any used lenses, including interchangeable ones, with an arbitrary ratio of the focal lengths of the lenses and the projection optical system. In addition, the proposed technical solution allows, without distorting the scale of the raster, to use in the design of the device significantly different lengths of the line of photodetectors and emitters, which allows to obtain, if necessary, an additional geometric increase equal to the ratio of the lengths of the lines of emitters and photodetectors, respectively, without increasing the mass of the device.
Предлагаемое техническое решение обеспечивает выполнение поставленной задачи в обоих вариантах расположения линеек фотоприемников и излучателей относительно сканирующего зеркала: по разные стороны двустороннего сканирующего зеркала с осью вращения зеркала между отражающими поверхностями или с одной стороны одностороннего сканирующего зеркала. В последнем случае может быть обеспечено совпадение оси вращения с отражающей плоскостью зеркала, что уменьшает расфокусировку лучей при колебаниях зеркала. The proposed technical solution ensures the fulfillment of the task in both variants of the arrangement of the lines of photodetectors and emitters relative to the scanning mirror: on opposite sides of the double-sided scanning mirror with the axis of rotation of the mirror between reflective surfaces or on one side of the single-sided scanning mirror. In the latter case, the rotation axis can coincide with the reflecting plane of the mirror, which reduces the defocusing of the rays during mirror vibrations.
На чертеже представлена схема сканирующего наблюдательного прибора, содержащего объектив (1), линейку фотоприемников (2), двустороннее сканирующее зеркало (3), с осью вращения (4), привод сканирующего зеркала (5), линейку излучателей (6), блок электронной обработки сигналов (7) и проекционную оптическую систему (8), выполняющую роль окуляра для приборов прямого наблюдения. The drawing shows a diagram of a scanning observing device containing a lens (1), a line of photodetectors (2), a two-sided scanning mirror (3), with a rotation axis (4), a scanning mirror drive (5), a line of emitters (6), an electronic processing unit signals (7) and a projection optical system (8), which acts as an eyepiece for direct observation devices.
Система работает следующим образом. The system operates as follows.
Принимаемое излучение через объектив (1) направляется на сканирующее зеркало (3), управляемое приводом (5), совершающее колебательные движения вокруг оси (4). Отраженное от зеркала излучение направляется на линейку фотоприемников (2), в которых излучение преобразовывается в электрический сигнал, направляемый в блок электронной обработки сигналов (7), выполненный, например, в виде параллельных аналоговых усилителей, соединенный с линейкой излучателей (6). Световые сигналы, создаваемые линейкой излучателей, отраженные от второй стороны сканирующего зеркала (3), через проекционную оптическую систему (8) рассматриваются наблюдателем. Размещены линейки фотоприемников и линейки излучателей относительно сканирующего зеркала таким образом, что выполняется соотношение (1), учитывающее продольные (вдоль оси вращения зеркала) размеры линеек фотоприемников и излучателей, обеспечивает правильные пропорции изображения, соответствующие пропорциям наблюдаемого объекта, а также возможность использования сменных объективов с произвольными фокусными расстояниями без внесения искажений в пропорции изображения при замене объектива. The received radiation through the lens (1) is directed to a scanning mirror (3), controlled by the drive (5), making oscillatory movements around the axis (4). The radiation reflected from the mirror is directed to a line of photodetectors (2), in which the radiation is converted into an electric signal sent to an electronic signal processing unit (7), made, for example, in the form of parallel analog amplifiers connected to a line of emitters (6). Light signals generated by a line of emitters, reflected from the second side of the scanning mirror (3), through the projection optical system (8) are considered by the observer. The lines of photodetectors and the lines of emitters relative to the scanning mirror are placed in such a way that relation (1) is fulfilled, taking into account the longitudinal (along the axis of rotation of the mirror) sizes of the lines of photodetectors and emitters, provides the correct image proportions corresponding to the proportions of the observed object, as well as the possibility of using interchangeable lenses with arbitrary focal lengths without distortion in the image proportion when replacing the lens.
С использованием предлагаемого технического решения изготовлен сканирующий наблюдательный прибор, предназначенный для визуализации инфракрасного изображения предметов, имеющий следующие основные характеристики:
Диапазон принимаемых длин волн, мкм - 3÷5
Поле зрения (вертикальное • горизонтальное), угл. град. - 7•11
Номинальное геометрическое увеличение, крат - 1,0
Продольный размер линейки фотоприемников, мм - 7,2
Продольный размер линейки излучателей, мм - 5,9
Разность увеличения прибора вдоль оси вращения сканирующего зеркала и увеличения прибора в ортогональном направлении, крат - 0,03
Масса, кг - 1,8оUsing the proposed technical solution, a scanning observational device is designed for visualizing an infrared image of objects, having the following main characteristics:
Range of accepted wavelengths, microns - 3 ÷ 5
Field of view (vertical • horizontal), ang. hail. - 7 • 11
Nominal geometric magnification, krat - 1.0
The longitudinal size of the line of photodetectors, mm - 7.2
The longitudinal size of the line of emitters, mm - 5.9
The difference between the increase of the device along the axis of rotation of the scanning mirror and the increase of the device in the orthogonal direction, krat - 0.03
Weight, kg - 1.8 °
Claims (3)
где Lф, Lи - продольные размеры соответственно линейки фотоприемников и линейки излучателей;
Sф - расстояние от линейки фотоприемников до проекции оси вращения сканирующего зеркала на его отражающую поверхность, обращенную к линейке фотоприемников;
Sи - расстояние от линейки излучателей до проекции оси вращения сканирующего зеркала на его отражающую поверхность, обращенную к линейке излучателей;
δГ - модуль допустимой разности увеличения прибора вдоль оси вращения сканирующего зеркала и увеличения прибора в ортогональном направлении;
Г - номинальное геометрическое увеличение прибора.1. Scanning observation device containing a lens, a line of photodetectors, a scanning mirror, a drive for a scanning mirror, an electronic signal processing unit, a line of emitters, a projection optical system, characterized in that the scanning mirror, a line of photodetectors and a line of emitters are installed so that the following is true: ratio:
where L f , L and are the longitudinal dimensions, respectively, of the line of photodetectors and the line of emitters;
S f - the distance from the line of photodetectors to the projection of the axis of rotation of the scanning mirror on its reflective surface facing the line of photodetectors;
S and - the distance from the line of emitters to the projection of the axis of rotation of the scanning mirror on its reflective surface facing the line of emitters;
δГ is the modulus of the permissible difference between the increase in the device along the axis of rotation of the scanning mirror and the increase in the device in the orthogonal direction;
G is the nominal geometric magnification of the device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002119027/28A RU2204856C1 (en) | 2002-07-18 | 2002-07-18 | Video scanning device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002119027/28A RU2204856C1 (en) | 2002-07-18 | 2002-07-18 | Video scanning device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2204856C1 true RU2204856C1 (en) | 2003-05-20 |
Family
ID=20255854
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002119027/28A RU2204856C1 (en) | 2002-07-18 | 2002-07-18 | Video scanning device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2204856C1 (en) |
-
2002
- 2002-07-18 RU RU2002119027/28A patent/RU2204856C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6266194B1 (en) | Picture display apparatus and camera | |
| JPS61275713A (en) | Microscope | |
| US6483626B2 (en) | Direct-view-type confocal point optical system | |
| KR100368808B1 (en) | Digital X-Ray apparatus | |
| RU2204856C1 (en) | Video scanning device | |
| US11156817B2 (en) | Scanning microscope with enhanced FOV and NA | |
| US5909302A (en) | Staring scanner | |
| JP2001083604A5 (en) | ||
| JP3426009B2 (en) | Optical scanning device | |
| JP5133769B2 (en) | Wide-angle optical system and apparatus including the same | |
| JP2019164284A (en) | Scanning optical device | |
| JP2007278724A (en) | Image acquisition device | |
| JP2003233140A (en) | Carriage for image scanner | |
| RU2038623C1 (en) | Optical system | |
| JP2018007110A (en) | Display device and screen | |
| JP2017110965A (en) | Light wave distance-measuring device | |
| SU492842A1 (en) | Mirror lens | |
| EP0407199B1 (en) | Image forming apparatus | |
| WO2004110052A1 (en) | Two-dimensional optical scanning apparatus and image display apparatus using the same | |
| SU1597835A1 (en) | Scanning system | |
| KR100268377B1 (en) | Reflective mirror array with mirrors that reflect even images | |
| SU1068869A1 (en) | Mirror lens having extended entrance pupil | |
| JP2017040735A (en) | Folded imaging device | |
| RU2256206C1 (en) | Projector | |
| RU1805286C (en) | Device for measuring linear dimensions of parts |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QZ4A | Changes in the licence of a patent |
Effective date: 20040810 |
|
| HE4A | Notice of change of address of a patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120827 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20120827 |
|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20100204 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130719 |