RU2277254C2 - Device for detecting optical-electronical objects (variants) - Google Patents
Device for detecting optical-electronical objects (variants) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2277254C2 RU2277254C2 RU2003137062/28A RU2003137062A RU2277254C2 RU 2277254 C2 RU2277254 C2 RU 2277254C2 RU 2003137062/28 A RU2003137062/28 A RU 2003137062/28A RU 2003137062 A RU2003137062 A RU 2003137062A RU 2277254 C2 RU2277254 C2 RU 2277254C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- optical
- prism
- channel
- receiving channel
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Studio Devices (AREA)
- Lenses (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптико-электронным устройствам и может быть использовано, в частности, в качестве индикаторного устройства для обеспечения информационной безопасности служебных помещений, офисов фирм, банковских учреждений и т.п.The invention relates to optoelectronic devices and can be used, in particular, as an indicator device for ensuring information security of office premises, company offices, banking institutions, etc.
Известен активно-пассивный прибор, содержащий излучающий канал с лазером и приемный канал с объективом и фотоприемным устройством, включающим электронно-оптический прибор наблюдения. Работа известного прибора осуществляется следующим образом. Объект облучают узким пучком излучения лазера, отраженная от объекта часть излучения объективом приемного канала формируется на фотоприемном устройстве и наблюдается при помощи электронно-оптического прибора наблюдения. Прибор позволяет обнаруживать оптоэлектронные объекты [1].Known active-passive device containing a radiating channel with a laser and a receiving channel with a lens and a photodetector including an electron-optical observation device. The operation of the known device is as follows. The object is irradiated with a narrow laser beam, a part of the radiation reflected from the object by the objective of the receiving channel is formed on the photodetector and is observed using an electron-optical observation device. The device allows you to detect optoelectronic objects [1].
Недостатком известного прибора является невозможность обнаружения оптоэлектронных объектов на малых расстояниях, обусловленная пространственным разнесением оптических осей излучающего и приемного каналов, а также малым телесным углом пучка излучения в излучающем канале.A disadvantage of the known device is the inability to detect optoelectronic objects at short distances, due to the spatial separation of the optical axes of the emitting and receiving channels, as well as the small solid angle of the radiation beam in the emitting channel.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащее излучающий канал, включающий источник оптического излучения, приемный канал, выполненный в виде телевизионной камеры, включающей объектив с приводом изменения апертурной диафрагмы и фотоприемное устройство, видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, и блок автоматической регулировки усиления, вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, а выход - с приводом изменения апертурной диафрагмы объектива телевизионной камеры. Работа устройства основана на облучении узким пучком излучающего канала пространства, где находится обнаруживаемый объект, формировании из отраженного объектом излучения объективом телевизионной камеры на фотоприемном устройстве приемного канала изображения облученного пространства вокруг объекта и пятна излучения, идентифицирующего объект в облученном пространстве. Видеосигналы с фотоприемного устройства поступают на блок автоматической регулировки усиления, который управляет приводом апертурной диафрагмы объектива для поддержания оптимального уровня сигнала на входе фотоприемного устройства, и на видеоконтрольное устройство, где оператор наблюдает изображение облученного пространства и ярко светящееся пятно обнаруженного оптоэлектронного объекта [2].The closest technical solution to the proposed one is a device for detecting optoelectronic objects containing a radiating channel, including an optical radiation source, a receiving channel made in the form of a television camera, including a lens with an aperture diaphragm change drive and a photodetector, a video monitoring device, the input of which is connected to the output of the photodetector devices, and an automatic gain control unit, the input of which is connected to the output of the photodetector, and the output is connected to vodom change the aperture of the lens of the television camera. The operation of the device is based on irradiating a narrow beam of the emitting channel of the space where the detected object is located, forming from the radiation reflected by the lens of the television camera on the photodetector of the receiving channel the image of the irradiated space around the object and the radiation spot identifying the object in the irradiated space. Video signals from the photodetector arrive at the automatic gain control unit, which controls the lens aperture diaphragm drive to maintain the optimal signal level at the input of the photodetector, and to the video control device, where the operator observes the image of the irradiated space and the brightly glowing spot of the detected optoelectronic object [2].
Недостатком устройства является невозможность обнаружения оптоэлектронных объектов на малых расстояниях, обусловленная пространственным разнесением оптических осей излучающего и приемного каналов, а также малым телесным углом пучка излучения в излучающем канале.The disadvantage of this device is the inability to detect optoelectronic objects at short distances, due to the spatial separation of the optical axes of the emitting and receiving channels, as well as the small solid angle of the radiation beam in the emitting channel.
В основу изобретения положена задача создания устройства, обеспечивающего обнаружение миниатюрных объектов на малых до них расстояниях, например систем скрытого видеонаблюдения, замаскированных в деталях интерьера, помещений, одежде, личных вещах.The basis of the invention is the creation of a device that enables the detection of miniature objects at short distances to them, for example, CCTV systems disguised in interior details, premises, clothing, personal items.
Сущность изобретения по первому варианту заключается в том, что в устройстве обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий источник оптического излучения, и приемный канал, включающий объектив, в излучающий канал введены линза и отражающая призма, установленные на оптической оси источника оптического излучения, причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности объектива приемного канала так, что оптические оси излучающего канала и объектива приемного канала пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности призмы, в приемный канал введена отрицательная линза, расположенная соосно с оптической осью объектива, а источник оптического излучения выполнен с излучением в видимой области спектра.The essence of the invention according to the first embodiment is that in a device for detecting optoelectronic objects containing a radiating channel including an optical radiation source, and a receiving channel including a lens, a lens and a reflective prism are mounted on the optical axis of the optical radiation source, and the reflecting prism is glued to the inner surface of the lens of the receiving channel so that the optical axes of the radiating channel and the lens of the receiving channel intersect at the reflective surface NOSTA prism at the same angle thereto and located in a plane perpendicular to said reflective surface of the prism introduced into the receiving channel negative lens located coaxially with the optical axis of the lens, and the optical radiation source is configured to radiation in the visible region of the spectrum.
В устройстве введенная в приемный канал отрицательная линза установлена с возможностью осевого перемещения, а ее переднее фокусное расстояние выполнено в 2-2,5 раза меньшим заднего фокусного расстояния объектива.A negative lens introduced into the receiving channel is mounted with the possibility of axial movement, and its front focal length is 2-2.5 times smaller than the rear focal length of the lens.
В устройстве приклеиваемая поверхность отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива приемного канала, а ее размеры в проекции на поверхность объектива не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива.In the device, the glued surface of the reflective prism is made spherical with a radius of curvature equal to the radius of curvature of the inner surface of the lens of the receiving channel, and its dimensions in projection onto the lens surface do not exceed a square with a side of 5 mm and are located symmetrically to the optical axis of the lens.
Сущность изобретения по второму варианту заключается в том, что в устройстве обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий источник оптического излучения, и приемный канал, включающий объектив, фотоприемное устройство и видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с первым выходом фотоприемного устройства, в приемный канал введены оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный перед объективом, соосно с ним, блок аналого-цифрового преобразования, вход которого подключен ко второму выходу фотоприемного устройства, и устройство записи изображения, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования, в излучающий канал введены линза и отражающая призма, установленные на оптической оси источника оптического излучения, причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности оптического компонента так, что оптические оси излучающего канала и оптического компонента пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной поверхности призмы, а источник оптического излучения выполнен с излучением в видимой области спектра.The essence of the invention according to the second embodiment is that in a device for detecting optoelectronic objects containing a radiating channel including an optical radiation source, and a receiving channel including a lens, a photodetector and a video monitoring device, the input of which is connected to the first output of the photodetector, in the receiving channel an optical component is introduced, including a positive lens mounted in front of the lens, coaxially with it, an analog-to-digital conversion unit, the input of which is connected to the second output of the photodetector, and the image recording device, the input of which is connected to the output of the analog-to-digital conversion unit, a lens and a reflective prism mounted on the optical axis of the optical radiation source are introduced into the emitting channel, and the reflective prism is glued to the inner surface of the optical component so that the optical axes of the radiating channel and the optical component intersect on the reflective surface of the prism at the same angle to it and are located in a plane perpendicular to azannoy prism surface, and a source of optical radiation is configured to radiation in the visible spectrum.
Сущность изобретения по третьему варианту заключается в том, что в устройстве обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий источник оптического излучения, приемный канал, выполненный в виде телевизионной камеры, включающей объектив и фотоприемное устройство, и видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с выходом фотоприемного устройства, в приемный канал введен оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный перед объективом телевизионной камеры соосно с ним, в излучающий канал введены линза и отражающая призма, установленные на оптической оси источника оптического излучения, причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности оптического компонента так, что оптические оси излучающего канала и оптического компонента пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной поверхности призмы, а источник оптического излучения выполнен с излучением в видимой или ближней инфракрасной области спектра.The essence of the invention according to the third embodiment consists in that in a device for detecting optoelectronic objects comprising a radiating channel including an optical radiation source, a receiving channel made in the form of a television camera including a lens and a photodetector, and a video monitoring device, the input of which is connected to the photodetector output device, an optical component is introduced into the receiving channel, including a positive lens mounted in front of the lens of the television camera in alignment with the first channel, a lens and a reflective prism are mounted on the optical axis of the optical radiation source, and the reflective prism is glued to the inner surface of the optical component so that the optical axes of the emitting channel and the optical component intersect on the reflective surface of the prism at the same angle to it and are located in the plane perpendicular to the indicated surface of the prism, and the optical radiation source is made with radiation in the visible or near infrared region of the spectrum.
Сущность изобретения по четвертому варианту заключается в том, что в устройстве обнаружения оптоэлектронных объектов, содержащем излучающий канал, включающий источник оптического излучения, приемный канал, выполненный в виде телевизионной камеры, включающей объектив с приводом изменения апертурной диафрагмы и фотоприемное устройство, видеоконтрольное устройство, вход которого соединен с первым выходом фотоприемного устройства, и блок автоматической регулировки усиления, вход которого соединен со вторым выходом фотоприемного устройства, а выход - с приводом изменения апертурной диафрагмы объектива телевизионной камеры, введено устройство записи изображения, вход которого соединен с третьим выходом фотоприемного устройства телевизионной камеры, в приемный канал введен оптический компонент, включающий положительную линзу, установленный соосно с объективом телевизионной камеры, в фотоприемное устройство которой введен убирающийся светофильтр, в излучающий канал введены линза и отражающая призма, установленные на оптической оси источника оптического излучения, причем отражающая призма приклеена к внутренней поверхности оптического компонента так, что оптические оси излучающего канала и оптического компонента пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной поверхности призмы, а источник оптического излучения выполнен с излучением в ближней инфракрасной области спектра.The essence of the invention according to the fourth embodiment is that in a device for detecting optoelectronic objects containing a radiating channel including an optical radiation source, a receiving channel made in the form of a television camera including a lens with an aperture diaphragm change drive and a photodetector, video monitoring device, the input of which connected to the first output of the photodetector, and an automatic gain control unit, the input of which is connected to the second output of the photodetector properties, and the output - with the drive for changing the aperture aperture of the lens of a television camera, an image recording device is introduced, the input of which is connected to the third output of the photodetector device of the television camera, an optical component is inserted into the receiving channel, including a positive lens mounted coaxially with the lens of the television camera, in the photodetector the device of which a retractable light filter is introduced, a lens and a reflective prism are installed in the emitting channel, mounted on the optical axis of the optical radiation source, moreover, the reflective prism is glued to the inner surface of the optical component so that the optical axis of the emitting channel and the optical component intersect on the reflective surface of the prism at an angle equal to it and are located in a plane perpendicular to the indicated surface of the prism, and the optical radiation source is made with radiation in the near infrared region spectrum.
В устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам в приемном канале объектив выполнен панкратическим, а оптический компонент выполнен в виде насадочной линзы или афокальной насадки с видимым увеличением меньше единицы.In the device according to the second, third and fourth options in the receiving channel, the lens is made pancratic, and the optical component is made in the form of a nozzle lens or an afocal lens with a visible increase of less than unity.
В устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам приклеиваемая поверхность отражающей призмы выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности оптического компонента, а ее размеры в проекции на поверхность оптического компонента не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси оптического компонента.In the device according to the second, third and fourth options, the gluing surface of the reflective prism is made spherical with a radius of curvature equal to the radius of curvature of the inner surface of the optical component, and its dimensions in projection onto the surface of the optical component do not exceed a square with a side of 5 mm and are located symmetrically to the optical axis of the optical component .
В устройстве по любому из четырех вариантов излучающая поверхность источника оптического излучения расположена в фокальной плоскости линзы, а первая по ходу излучения преломляющая поверхность отражающей призмы выполнена в виде сферической поверхности.In the device according to any of the four options, the emitting surface of the optical radiation source is located in the focal plane of the lens, and the first refractive surface of the reflecting prism along the radiation path is made in the form of a spherical surface.
В устройстве по любому из четырех вариантов источник оптического излучения выполнен в виде полупроводникового лазера, в излучающий канал введены убирающееся зеркало, цилиндрическая линза и щелевая диафрагма, установленные друг за другом на оси излучения лазера, причем плоскость излучения лазера с большим углом расходимости установлена параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической поверхности линзы и плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов, излучающая поверхность лазера расположена в фокальной плоскости цилиндрической линзы, а убирающееся зеркало установлено под наклоном к оси излучения лазера.In the device according to any of the four options, the optical radiation source is made in the form of a semiconductor laser, a retractable mirror, a cylindrical lens and a slit diaphragm are installed in the emitting channel, mounted one after the other on the laser radiation axis, and the laser radiation plane with a large divergence angle is parallel to the slit axis slotted aperture, the axis of the cylindrical surface of the lens and the plane of the optical axis of the emitting and receiving channels, the emitting laser surface is located in the focal plane of the cylindrical lens, and the retractable mirror is installed at an angle to the laser radiation axis.
Введение в излучающий канал устройства обнаружения оптоэлектронных объектов по первому варианту линзы и отражающей призмы, установленных на оптической оси источника оптического излучения, приклеивание отражающей призмы к внутренней поверхности объектива приемного канала так, что оптические оси излучающего канала и объектива приемного канала пересекаются на отражающей поверхности призмы под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной указанной отражающей поверхности призмы, позволяет пространственно совместить оптические оси излучающего и приемного каналов и обеспечивает возможность увеличения телесного угла пучка излучения в излучающем канале до значения углового поля зрения приемного канала. Введение в приемный канал отрицательной линзы, размещение ее соосно с оптической осью объектива и выполнение источника оптического излучения с излучением в видимой области спектра позволяет выполнить приемный канал в виде зрительной трубы Галилея с возможностью наблюдения глазом ярко светящегося пятна обнаруженного оптоэлектронного объекта, например миниатюрной видеокамеры. Таким образом, за счет пространственного совмещения оптических осей приемного и излучающего каналов и увеличения телесного угла пучка излучения в излучающем канале до значения углового поля зрения приемного канала обеспечивается возможность обнаружения замаскированных миниатюрных оптоэлектронных объектов на значительно меньших по сравнению с прототипом расстояниях до них. При этом выполнение приемного канала в виде трубы Галилея дополнительно к решению основной задачи значительно упрощает устройство.The introduction into the emitting channel of the device for detecting optoelectronic objects according to the first embodiment of the lens and the reflective prism mounted on the optical axis of the optical radiation source, gluing the reflective prism to the inner surface of the lens of the receiving channel so that the optical axis of the radiating channel and the lens of the receiving channel intersect on the reflective surface of the prism under the same angle to it and are located in a plane perpendicular to the indicated reflective surface of the prism, allows spatially combined it and the emitting optical axis of the receiving channels and provides the possibility of increasing the solid angle of the radiation beam radiating in the channel to the value of the angular field of view of the receiving channel. The introduction of a negative lens into the receiving channel, placing it coaxially with the optical axis of the lens, and making the optical radiation source with radiation in the visible region of the spectrum allows the receiving channel to be made in the form of a Galileo telescope with the ability to observe with the eye a brightly glowing spot of a detected optoelectronic object, for example, a miniature video camera. Thus, due to the spatial combination of the optical axes of the receiving and emitting channels and increasing the solid angle of the radiation beam in the emitting channel to the angular field of view of the receiving channel, it is possible to detect masked miniature optoelectronic objects at much smaller distances compared to the prototype. Moreover, the implementation of the receiving channel in the form of a Galilean pipe in addition to solving the main problem greatly simplifies the device.
Установка введенной в приемный канал отрицательной линзы с возможностью осевого перемещения позволяет дополнительно уменьшать расстояние до объекта наблюдения при увеличении расстояния от объектива до отрицательной линзы, а выполнение переднего фокусного расстояния отрицательной линзы в 2-2,5 раза меньшим заднего фокусного расстояния объектива позволяет дополнительно к решению основной задачи увеличить угловое поле зрения приемного канала и за счет этого ускорить процесс обнаружения объекта.The installation of a negative lens introduced into the receiving channel with the possibility of axial movement further reduces the distance to the object of observation with increasing distance from the lens to the negative lens, and the implementation of the front focal length of the negative lens is 2-2.5 times smaller than the rear focal length of the lens in addition to the solution the main task is to increase the angular field of view of the receiving channel and thereby speed up the process of detecting an object.
Выполнение приклеиваемой поверхности отражающей призмы сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности объектива приемного канала, выполнение ее размеров в проекции на поверхность объектива не превышающими квадрата со стороной 5 мм и размещение ее симметрично оптической оси объектива позволяет дополнительно к решению основной задачи повысить точность совмещения оптических осей приемного и излучающего каналов, а также минимизировать энергетические потери излучения в приемном канале первого варианта устройства.The implementation of the glued surface of the reflecting prism spherical with a radius of curvature equal to the radius of curvature of the inner surface of the lens of the receiving channel, the implementation of its dimensions in projection onto the lens surface not exceeding a square with a side of 5 mm and placing it symmetrically to the optical axis of the lens allows, in addition to solving the main problem, to improve the alignment optical axes of the receiving and emitting channels, as well as minimize the energy loss of radiation in the receiving channel of the first embodiment devices.
Введение в устройство по второму варианту, в отличие от устройства по первому варианту, в приемный канал оптического компонента, включающего положительную линзу, его размещение перед объективом соосно с ним обеспечивает возможность увеличения углового поля зрения объектива приемного канала. А введение в приемный канал блока аналого-цифрового преобразования, вход которого подключен ко второму выходу фотоприемного устройства, устройства записи изображения, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования, и приклеивание отражающей призмы излучающего канала к внутренней поверхности оптического компонента позволяет дополнительно к решению основной задачи расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения возможности выполнения приемного канала в виде оптического компонента и цифровой камеры. Устройство по второму варианту при включенном источнике оптического излучения позволяет наблюдать и записывать изображения ярких пятен обнаруженных оптоэлектронных объектов, а при выключенном источнике оптического излучения наблюдать и записывать изображения обычных объектов (людей, интерьер и т.п.).The introduction into the device according to the second embodiment, in contrast to the device according to the first embodiment, into the receiving channel of the optical component including the positive lens, its placement in front of the lens coaxially with it provides the possibility of increasing the angular field of view of the lens of the receiving channel. And the introduction to the receiving channel of the analog-to-digital conversion unit, the input of which is connected to the second output of the photodetector, the image recording device, the input of which is connected to the output of the analog-to-digital conversion unit, and gluing the reflective prism of the emitting channel to the inner surface of the optical component allows in addition to the solution the main task is to expand the functionality of the device by providing the possibility of the receiving channel in the form of an optical component and digital smooth camera. The device according to the second embodiment, when the optical radiation source is on, allows you to observe and record images of bright spots of detected optoelectronic objects, and when the optical radiation source is off, observe and record images of ordinary objects (people, interior, etc.).
Введение в устройство по третьему варианту, в отличие от устройства по первому варианту, в приемный канал оптического компонента, включающего положительную линзу, его размещение перед объективом телевизионной камеры соосно с ним и приклеивание отражающей призмы излучающего канала к внутренней поверхности оптического компонента, позволяет дополнительно к решению основной задачи увеличить угловое поле зрения объектива телевизионной камеры. Выполнение источника оптического излучения с излучением в видимой или ближней инфракрасной области спектра обеспечивает возможность незаметно для окружающих осуществлять, например, дистанционно процесс обнаружения оптоэлектронных объектов в невидимой для глаза ближней инфракрасной области спектра, что расширяет функциональные возможности устройства.Introduction to the device according to the third embodiment, in contrast to the device according to the first embodiment, to the receiving channel of the optical component including a positive lens, its placement in front of the lens of the television camera coaxially with it and gluing the reflective prism of the emitting channel to the inner surface of the optical component, allows in addition to the solution the main task is to increase the angular field of view of the lens of a television camera. The implementation of the source of optical radiation with radiation in the visible or near infrared region of the spectrum provides the ability to imperceptibly for others to carry out, for example, remotely the process of detecting optoelectronic objects in the invisible near infrared region of the spectrum, which extends the functionality of the device.
Введение в устройство по четвертому варианту, в отличие от устройства по первому варианту, устройства записи изображения, вход которого соединен с третьим выходом фотоприемного устройства телевизионной камеры, введение в приемный канал оптического компонента, включающего положительную линзу, установленного соосно с объективом телевизионной камеры, и приклеивание отражающей призмы излучающего канала к внутренней поверхности оптического компонента обеспечивает возможность выполнения приемного канала в виде оптического компонента и съемочной видеокамеры. Введение в фотоприемное устройство убирающегося светофильтра и выполнение источника оптического излучения с излучением в ближней инфракрасной области спектра позволяет дополнительно к решению основной задачи расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения возможности осуществлять обнаружение и запись изображения оптоэлектронных объектов в ближней инфракрасной области спектра при убранном светофильтре и наблюдать, и записывать изображение обычных объектов при введенном в фотоприемное устройство светофильтре, пропускающем только излучение видимой области спектра.Introduction to the device according to the fourth embodiment, in contrast to the device according to the first embodiment, an image recording device whose input is connected to the third output of the photodetector of the television camera, introduction to the receiving channel of the optical component including a positive lens mounted coaxially with the lens of the television camera, and gluing the reflective prism of the radiating channel to the inner surface of the optical component provides the ability to make the receiving channel in the form of an optical component and shooting video camera. Introduction to the photodetector of a retractable light filter and implementation of an optical radiation source with radiation in the near infrared region of the spectrum allows, in addition to solving the main problem, expanding the device’s functionality by providing the ability to detect and record images of optoelectronic objects in the near infrared region of the spectrum with the filter removed and observe and record the image of ordinary objects when a light filter is inserted into the photodetector e, passing only the radiation of the visible region of the spectrum.
Выполнение объектива в устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам панкратическим и выполнение оптического компонента в виде насадочной линзы или афокальной насадки с видимым увеличением меньше единицы позволяет регулировать увеличение наблюдаемых объектов и тем самым дополнительно расширяет функциональные возможности устройства.The implementation of the lens in the device according to the second, third and fourth options pancreatic and the implementation of the optical component in the form of a nozzle lens or afocal lens with a visible increase of less than unity allows you to adjust the magnification of the observed objects and thereby further extends the functionality of the device.
Выполнение в устройстве по второму, третьему и четвертому вариантам приклеиваемой поверхности отражающей призмы сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности оптического компонента, выполнение ее размеров в проекции на поверхность оптического компонента, не превышающими квадрата со стороной 5 мм, и размещение ее симметрично оптической оси оптического компонента дополнительно позволяет повысить точность совмещения осей оптического компонента и излучающего канала, а также минимизировать энергетические потери излучения на входе фотоприемного устройства.Performing in the device according to the second, third and fourth options of the glued surface of the reflective prism spherical with a radius of curvature equal to the radius of curvature of the inner surface of the optical component, performing its dimensions in projection onto the surface of the optical component not exceeding a square with a side of 5 mm, and placing it symmetrically optical the axis of the optical component additionally improves the accuracy of the alignment of the axes of the optical component and the emitting channel, as well as minimize the energy Kie radiation losses at the input photodetector.
Размещение в устройстве по любому из четырех вариантов излучающей поверхности источника оптического излучения в фокальной плоскости линзы и выполнение первой по ходу излучения преломляющей поверхности отражающей призмы сферической дополнительно позволяют упростить юстировку устройства за счет формирования линзой параллельного пучка излучения, при этом сферическая поверхность отражающей призмы обеспечивает необходимый угол расхождения пучка излучения.The placement in the device according to any of the four options of the emitting surface of the optical radiation source in the focal plane of the lens and the implementation of the first along the radiation refractive surface of the reflective prism spherical further simplify the alignment of the device by forming a parallel radiation beam with the lens, while the spherical surface of the reflective prism provides the necessary angle beam divergence.
Выполнение в устройстве по любому из четырех вариантов источника оптического излучения в виде полупроводникового лазера и введение в излучающий канал убирающегося зеркала, цилиндрической линзы и щелевой диафрагмы, их размещение друг за другом на оси излучения лазера, размещение плоскости излучения лазера с большим углом расходимости параллельно оси щели щелевой диафрагмы, оси цилиндрической линзы и плоскости размещения оптических осей излучающего и приемного каналов, размещение излучающей поверхности лазера в фокальной плоскости цилиндрической линзы, а убирающегося зеркала под углом к оси излучения лазера дополнительно к решению основной задачи обеспечивает возможность при одном положении зеркала совмещать оптические оси излучающего и приемного каналов, при другом (убранном из хода лучей) положении формировать при помощи цилиндрической линзы и щелевой диафрагмы в плоскости предметов приемного канала энергетически более облученный участок в форме узкой щели, которая может быть использована в качестве светового целеуказателя.The implementation in the device according to any of the four options for a source of optical radiation in the form of a semiconductor laser and the introduction of a retractable mirror, a cylindrical lens and a slit diaphragm into the emitting channel, their placement one after the other on the laser radiation axis, the placement of the laser radiation plane with a large divergence angle parallel to the slit axis slotted aperture, the axis of the cylindrical lens and the plane of the optical axis of the emitting and receiving channels, the placement of the radiating surface of the laser in the focal plane a cylindrical lens, and a retractable mirror at an angle to the axis of laser radiation, in addition to solving the main problem, it is possible to combine the optical axes of the emitting and receiving channels at one mirror position, and to form using a cylindrical lens and aperture aperture in the plane at another (retracted from the beam path) objects of the receiving channel energetically more irradiated section in the form of a narrow gap, which can be used as a light target indicator.
Сущность изобретения поясняется схемами, приведенными на фиг.1-12.The invention is illustrated by the schemes shown in figure 1-12.
На фиг.1 и 2 изображены функциональные схемы примеров исполнения устройства по первому варианту. На фиг.3 - вид А устройства, изображенного на фиг.2. На фиг.4, 5 и 6 - схемы примеров исполнения устройства по второму, третьему и четвертому вариантам. На фиг.7-10 - поля излучения и зрения приемного канала в его предметной плоскости. На фиг.11-12 - изображения на мониторе видеоконтрольного устройства.Figure 1 and 2 shows the functional diagrams of examples of the device according to the first embodiment. Figure 3 is a view A of the device depicted in figure 2. Figure 4, 5 and 6 are diagrams of examples of the device according to the second, third and fourth variants. 7-10 - field radiation and vision of the receiving channel in its subject plane. 11-12 - image on the monitor of a video monitoring device.
Устройство обнаружения оптоэлектронных объектов содержит излучающий канал 1, включающий источник 2 оптического излучения, например лампу накаливания или полупроводниковый лазер, и установленные на его оси 3 излучения линзу 4 и отражающую призму 5 с отражающей поверхностью 6 и двумя преломляющими поверхностями 7 и 8. В примере исполнения на фиг.5 линза 4 установлена с возможностью осевого перемещения по стрелке "Y". В примерах исполнения на фиг.2, 4 и 6 излучающая поверхность источника 2 расположена в фокальной плоскости линзы 4, а первая по ходу излучения источника 2 преломляющая поверхность 8 отражающей призмы 5 выполнена в виде сферической поверхности 9. В примере исполнения на фиг.2 в излучающем канале 1 источник 2 оптического излучения выполнен в виде полупроводникового лазера, на оси 3 которого установлены друг за другом убирающееся зеркало 10, цилиндрическая линза 11 и щелевая диафрагма 12. Ось 13 щели щелевой диафрагмы 12, ось цилиндрической поверхности линзы 11 и плоскость излучения лазера с большим углом расходимости расположены параллельно. Излучающая поверхность лазера 2 расположена в фокальной плоскости линзы 11, убирающееся зеркало 10 установлено под наклоном к оси 3 излучения лазера 2 и может занимать положение 14. В примерах исполнения на фиг.4 и 6 для уменьшения габаритов излучающий канал 1 содержит зеркало 15. В примерах исполнения на фиг.1, 2 и 4 источник 2 выполнен с излучением в видимой области спектра, на фиг.5 - в видимой или ближней инфракрасной области спектра, на фиг.6 - в ближней инфракрасной области спектра.A device for detecting optoelectronic objects comprises a
Устройство содержит также приемный канал 16, включающий в примерах исполнения на фиг.1 и 2, объектив 17 с внутренней поверхностью 18 и отрицательную линзу 19, установленную соосно с объективом 17. На фиг.1 отрицательная линза 19 установлена с возможностью осевого перемещения по стрелке "X". Переднее фокусное расстояние линзы 19 выполнено в 2-2,5 раза меньшим заднего фокусного расстояния объектива 17, т.е. объектив 17 и отрицательная линза 19 образуют зрительную трубу 20 Галилея с видимым увеличением 2-2,5 крата. К внутренней поверхности 18 объектива 17 приклеена отражающая призма 5 излучающего канала 1 так, что оптические оси излучающего канала 1 и объектива 17 приемного канала 16 пересекаются на отражающей поверхности 6 призмы 5 под одинаковым к ней углом и расположены в плоскости, перпендикулярной отражающей поверхности 6. Приклеиваемая поверхность 7 отражающей призмы 5 выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности 18 объектива 17, а ее размеры в проекции на поверхность 18 объектива 17 не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси объектива 17.The device also includes a receiving
Приемный канал 16 в примерах исполнения на фиг.4-6 содержит оптический компонент 21, включающий положительную линзу 22 и внутреннюю поверхность 23, к которой приклеена отражающая призма 5 излучающего канала 1 так, что оптические оси излучающего канала 1 и оптического компонента 21 пересекаются на отражающей поверхности 6 призмы 5 под одинаковым к поверхности 6 углом и расположены в плоскости, перпендикулярной поверхности 6 призмы 5. Приклеиваемая поверхность 7 призмы 5 выполнена сферической с радиусом кривизны, равным радиусу кривизны внутренней поверхности 23 оптического компонента 21, а размеры поверхности 7 в проекции на поверхность оптического компонента 21 не превышают квадрата со стороной 5 мм и расположены симметрично оптической оси компонента 21. Оптический компонент 21 выполнен в виде насадочной линзы 24 (фиг.5) или афокальной насадки 25 с видимым увеличением меньше единицы (фиг.4, 6).The
В примере исполнения на фиг.4 приемный канал 16 содержит цифровую камеру 26, например цифровой фотоаппарат, в состав которой входят объектив 27, фотоприемное устройство 28, видеоконтрольное устройство 29, вход которого соединен с первым выходом устройства 28, блок аналого-цифрового преобразования 30, вход которого подключен ко второму выходу устройства 28, и устройство 31 записи изображения, вход которого подключен к выходу блока аналого-цифрового преобразования 30. Объектив 27 цифровой камеры 26 установлен соосно с оптическим компонентом 21.In the example embodiment of FIG. 4, the
В примере исполнения на фиг.5 приемный канал 16 содержит телевизионную камеру 32, включающую объектив 27 и фотоприемное устройство 28, а устройство содержит видеоконтрольное устройство 29, вход которого подключен к выходу фотоприемного устройства 28. Объектив 27 телевизионной камеры 32 установлен соосно с оптическим компонентом 21.In the embodiment of FIG. 5, the
В примере исполнения на фиг.6 приемный канал 16 содержит съемочную видеокамеру 33, в состав которой входят объектив 34 с приводом 35 изменения апертурной диафрагмы 36, фотоприемное устройство 37 с убирающимся светофильтром 38, видеоконтрольное устройство 29, вход которого соединен с первым выходом фотоприемного устройства 37, блок 39 автоматической регулировки усиления, вход которого соединен со вторым выходом устройства 37, а выход - с приводом 35 изменения апертурной диафрагмы 36, и устройство 31 записи изображения, вход которого соединен с третьим выходом устройства 37. Светофильтр 38 выполнен с пропусканием только видимой области спектра излучения. На фиг.6 толстыми линиями показано положение светофильтра 37 в убранном из хода лучей положении, тонкими линиями 40 показано положение светофильтра 38 при его введении в ход лучей. Объектив 34 съемочной видеокамеры 33 установлен соосно с оптическим компонентом 21.In the example embodiment in Fig. 6, the
В примерах исполнения на фиг.4-6 объективы 27 и 34 выполнены панкратическими.In the examples of execution in figure 4-6, the
На фиг.1 стрелками показан ход лучей в устройстве при обнаружении в предметной плоскости, обозначенной поз. 41, приемного канала 16 оптоэлектронного объекта, обозначенного позицией 42.In Fig.1, the arrows show the path of the rays in the device when detected in the subject plane, indicated by pos. 41, the receiving
На фиг.7-10 поз.43 обозначено поле зрения приемного канала 16 в его предметной плоскости 41, поз.44 и 45 - поле излучения излучающего канала 1, поз.46 - поле излучения канала 1 устройства по фиг.5 при смещенной линзе 4 и поз.47 - поле излучения канала 1 устройства по фиг.2 при размещении убирающегося зеркала 10 в положение 14.In Figs. 7-10, pos. 43 denotes the field of view of the receiving
На фиг.11 и 12 поз.48 обозначено поле изображения на видеоконтрольном устройстве 29, поз.49 - изображение "подозрительного" предмета, поз.50 - увеличенное при помощи панкратического объектива 27 или 34 изображение этого же предмета и поз.51 - светящееся пятно на изображении предмета, идентифицирующее обнаруженный оптоэлектронный объект 42.In Figs. 11 and 12,
Работа устройства обнаружения оптоэлектронных объектов осуществляется следующим образом.The device for detecting optoelectronic objects is as follows.
В общем случае после включения электропитания устройства излучающий канал 1 формирует в предметной плоскости 41 приемного канала 16 освещенное лучами источника 2 поле излучения 44, 45, по форме близкое или совпадающее с полем зрения 43 приемного канала 16. При выполнении источника 2 в виде полупроводникового лазера поле излучения 44 будет овальным (фиг.7 и 8). При выполнении источника 2 в виде лампы накаливания поле излучения 45 будет круглым (фиг.9). В случае выполнения источника 2 в виде полупроводникового лазера, если линзу 4 установить так, что лучи в плоскости излучения лазера 2 с большим углом расходимости заполняют ее световой диаметр, то поле излучения канала 1 будет овальным 44 (фиг.7 и 8), а если световой диаметр линзы 4 заполняют лучи в плоскости излучения лазера 2 с меньшим углом расходимости, то поле излучения 45 совпадает по форме с полем зрения 43 приемного канала 16 (фиг.9). Поле излучения 45 можно получить также при выполнении одной из поверхностей линзы 4 цилиндрической или введением цилиндрической линзы между линзой 4 и лазером (на фигурах не показано). При этом в устройстве на фиг.1 линза 4 формирует сходящийся вблизи от отражающей поверхности 6 призмы 4 пучок излучения источника 2, который после отражения на поверхности 6 и преломления на поверхностях объектива 17 выходит из устройства расходящимся пучком, симметричным оптической оси объектива 17. В устройстве на фиг.5 в определенном положении линзы 4 относительно источника 2 угловое поле излучения излучающего канала 1 формируется вышеописанным образом, а при смещении линзы 4 вдоль оси 3 в сторону источника 2 угол поля излучения плавно уменьшается (см. фиг.10 поз.46) до нуля, когда излучающая поверхность источника 2 совместится с фокальной плоскостью оптической системы, образованной насадочной линзой 24 и линзой 4. В этом случае излучающий канал 1 формирует параллельный пучок излучения, диаметр которого определяется размерами преломляющей поверхности 7 отражающей призмы 5. В устройстве на фиг.2, 4 и 6 линза 4 формирует параллельный пучок излучения источника 2, который после преломления на сферической поверхности 9 и отражения от поверхности 6 призмы 5 сходится в "точку" вблизи наружной поверхности объектива 17 или афокальной насадки 25 и расходящимся пучком выходит из устройства. В этом случае, чем меньше радиус сферической поверхности 9, тем больше угловое поле излучения.In the general case, after the device’s power is turned on, the emitting
Если в поле излучения устройства попадает оптоэлектронный объект 42 (фиг.1), то его оптическая система фокусирует на фотоприемнике объекта 42 попавший в него пучок излучения источника 2, который отражается от фотоприемника и симметрично относительно направления попавшего в него луча источника 2 попадает в приемный канал 16 устройства.If the optoelectronic object 42 enters the radiation field of the device (Fig. 1), then its optical system focuses on the photodetector of object 42 and the radiation beam of
В устройстве на фиг.1 и 2 отраженное от объекта 42 излучение канала 1 объективом 17 приемного канала 16 и отрицательной линзой 19 формируется на сетчатке глаза оператора в изображение ярко светящегося пятна. Изменение расстояния до объекта наблюдения в устройстве на фиг.1 осуществляется осевым перемещением линзы 19. В устройстве на фиг.2 оператор может перевести убирающееся зеркало 10 в положение 14, при этом цилиндрическая линза 11 и щелевая диафрагма 12 формируют излучение источника 2 в виде узкой щели 47, которой как световой указкой указывают местоположение обнаруженного объекта.In the device of FIGS. 1 and 2, the radiation of
В устройстве на фиг.4 отраженное от объекта 42 излучение канала 1 оптическим компонентом 21 и объективом 27 цифровой камеры 26 формируется на ее фотоприемном устройстве 28 в изображение ярко светящегося пятна. Оператор наблюдает изображение на устройстве 29. При регистрации изображения сигнал второго выхода фотоприемного устройства 28 подается на блок аналого-цифрового преобразования 30, по выходным сигналам которого осуществляется электронная или магнитная запись изображения в устройстве 31. При этом выполнение оптического компонента 21 в виде афокальной насадки 25 к объективу 27 с видимым увеличением меньше единицы увеличивает угловое поле зрения объектива 27.In the device of FIG. 4, the radiation from the
В устройстве на фиг.5 отраженное от объекта 42 излучение насадочной линзой 21 и объективом 27 телевизионной камеры 32 формируется на ее фотоприемном устройстве 28 в изображение ярко светящегося пятна. Выходной сигнал устройства 28 подается на видеоконтрольное устройство 29. Устройство по фиг.5 может быть стационарно установлено, например направлено на входную дверь в кабинет, при этом источник 2 выполняют с излучением в ближней инфракрасной области спектра, а управляют устройством и наблюдают изображение дистанционно, например, в другой комнате.In the device of FIG. 5, radiation reflected from the object 42 by the
В устройстве на фиг.6 отраженное от объекта 42 излучение оптическим компонентом 21 и объективом 34 съемочной видеокамеры 33 формируется на ее фотоприемном устройстве 37 в изображение светящегося пятна. Выходной сигнал устройства 37 подается на видеоконтрольное устройство 29, где наблюдается изображение, или на устройство 31, где оно регистрируется. При отклонении уровня оптического сигнала на устройстве 37 от оптимального блок 39 автоматической регулировки усиления подает сигнал на привод 35, который изменяет размеры апертурной диафрагмы 36. При переводе убирающегося светофильтра 38 в положение 40 ближнее инфракрасное излучение источника 2 не проходит на фотоприемник устройства 37 и устройство можно использовать как обычную видеокамеру.In the device of FIG. 6, radiation reflected from the object 42 by the
При выполнении объектива 27 или 34 панкратическим изображение "подозрительного" объекта 49 (фиг.11) можно приблизить, повысив увеличение объектива (см. поз.50 на фиг.12) и идентифицировать оптоэлектронный объект по изображению ярко светящегося пятна 51.When the
Источники информацииInformation sources
1. Орлов В.А., Петров В.И. "Приборы наблюдения ночью и при ограниченной видимости", Москва, Военное издательство, 1989 г., стр.116, рис.56.1. Orlov V.A., Petrov V.I. "Observation Devices at Night and with Limited Visibility," Moscow, Military Publishing House, 1989, p. 116, Fig. 56.
2. Патент РФ №2129288, 20.04.99 г.2. RF patent No. 2129288, 04/20/99
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003137062/28A RU2277254C2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Device for detecting optical-electronical objects (variants) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003137062/28A RU2277254C2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Device for detecting optical-electronical objects (variants) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003137062A RU2003137062A (en) | 2005-06-10 |
| RU2277254C2 true RU2277254C2 (en) | 2006-05-27 |
Family
ID=35833757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003137062/28A RU2277254C2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Device for detecting optical-electronical objects (variants) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2277254C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652659C1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-04-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Method of detecting an observer |
| RU2672528C1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-11-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Optical device for the objects detection |
| RU196117U1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-02-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство внутренних дел Российской федерации | Device for detecting hidden cameras |
| RU2754097C1 (en) * | 2019-02-27 | 2021-08-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство внутренних дел Российской федерации | Hardware and software complex for study of special technical means intended for secretly obtaining information |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2289834C1 (en) * | 2006-02-08 | 2006-12-20 | Санников Петр Алексеевич | Device for detecting electro-optic objects |
| CN114849186B (en) * | 2022-06-09 | 2023-06-16 | 重庆医科大学附属第二医院 | Respiratory internal medicine vital capacity training equipment |
-
2003
- 2003-12-24 RU RU2003137062/28A patent/RU2277254C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2652659C1 (en) * | 2017-04-25 | 2018-04-28 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) | Method of detecting an observer |
| RU2672528C1 (en) * | 2017-11-27 | 2018-11-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Optical device for the objects detection |
| RU196117U1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-02-18 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство внутренних дел Российской федерации | Device for detecting hidden cameras |
| RU2754097C1 (en) * | 2019-02-27 | 2021-08-26 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство внутренних дел Российской федерации | Hardware and software complex for study of special technical means intended for secretly obtaining information |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003137062A (en) | 2005-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101109966B1 (en) | Proximity Detector | |
| US5729376A (en) | Catadioptric multi-functional optical assembly | |
| EP3449284A1 (en) | Optical systems for remote sensing receivers | |
| WO2018039249A1 (en) | Medium range optical systems for remote sensing receivers | |
| US10281551B2 (en) | Compound eye laser tracking device | |
| JP2015152606A (en) | Infrared thermometer and method for measuring temperature of energy zone | |
| RU2223515C1 (en) | Device for detection of optical and optoelectronic objects | |
| KR101589644B1 (en) | Optical apparatus for infrared and laser | |
| RU2277254C2 (en) | Device for detecting optical-electronical objects (variants) | |
| US6396647B1 (en) | Optical system with extended boresight source | |
| US20180314050A1 (en) | System and method for introducing display image into afocal optics device | |
| Auclair et al. | Identification of targeting optical systems by multiwavelength retroreflection | |
| RU2369885C2 (en) | Double-channel catadioptric optical system (versions) | |
| US5825457A (en) | Keratometric illumination system | |
| JPH0682542A (en) | Data acquiring device and communication system having device thereof | |
| RU2289834C1 (en) | Device for detecting electro-optic objects | |
| RU2335751C1 (en) | Laser device control system | |
| US7843557B2 (en) | Method and system for detecting retroreflectors | |
| RU2396573C2 (en) | Electro-optical sighting system | |
| US7001030B2 (en) | System, method, and apparatus for improving the stealth capability of an optical instrument | |
| RU2273824C2 (en) | Laser distance meter (variants) | |
| RU2525652C1 (en) | Angle measurement device | |
| RU2191417C1 (en) | Optical-electron device for remote detection of systems of secretive visual observation | |
| US8713845B1 (en) | Method and apparatus for efficiently collecting radiation | |
| US11598609B1 (en) | Wide-angle seeker |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151225 |