RU2464608C1 - Optical system for holographic video camera - Google Patents

Optical system for holographic video camera Download PDF

Info

Publication number
RU2464608C1
RU2464608C1 RU2011106349/28A RU2011106349A RU2464608C1 RU 2464608 C1 RU2464608 C1 RU 2464608C1 RU 2011106349/28 A RU2011106349/28 A RU 2011106349/28A RU 2011106349 A RU2011106349 A RU 2011106349A RU 2464608 C1 RU2464608 C1 RU 2464608C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
visible
detector
infrared
lens
Prior art date
Application number
RU2011106349/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011106349A (en
Inventor
Алексей Григорьевич Аниканов (RU)
Алексей Григорьевич Аниканов
Андрей Николаевич Путилин (RU)
Андрей Николаевич Путилин
Таекыунг Ким (KR)
Таекыунг Ким
Original Assignee
Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд." filed Critical Корпорация "САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС Ко., Лтд."
Priority to RU2011106349/28A priority Critical patent/RU2464608C1/en
Publication of RU2011106349A publication Critical patent/RU2011106349A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2464608C1 publication Critical patent/RU2464608C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: optical system for a holographic video camera includes an optical waveguide with an input holographic element on its surface, a lens, a visible radiation detector, an infrared radiation detector and a photoelectric converter connected to said detectors. The input holographic element is configured to split input radiation into visible and infrared parts. The optical waveguide is configured to transfer the visible part of radiation towards the visible radiation detector and the infrared part towards the infrared radiation detector. The lens is configured to form an image of an object through the optical waveguide and the holographic element on the detector. The photoelectric converter is configured to determine the phase difference between output signals, which are radiation intensity distribution in images obtained from visible and infrared radiation detectors.
EFFECT: possibility of using a single lens for infrared and visible radiation, possibility of remote formation of a depth map in order to form a pseudo three-dimensional image.
9 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к технологии конструирования видеокамер высокого разрешения, в частности к созданию оптических систем для голографических видеокамер, работающих в условиях недостаточного освещения.The invention relates to a technology for the construction of high-resolution video cameras, in particular, to the creation of optical systems for holographic video cameras operating in low light conditions.

Большинство известных оптических систем для видеокамер, которые позволяют получать высококачественные цветные изображения в условиях недостаточного освещения или строить псевдотрехмерное изображение, основаны на комбинации двух раздельных каналов для видимого и инфракрасного излучения соответственно. Многие из таких оптических систем используют сложные объективы, в которых часть линз используется только для фокусировки видимого излучения, а другая часть - только для фокусировки инфракрасного излучения. Другие модификации оптических систем для видеокамер, работающих в сложных условиях, основаны на едином объективе и системе отражающих зеркал.Most of the well-known optical systems for video cameras, which allow obtaining high-quality color images in low light conditions or constructing a pseudo-three-dimensional image, are based on a combination of two separate channels for visible and infrared radiation, respectively. Many of these optical systems use complex lenses, in which part of the lenses is used only for focusing visible radiation, and the other part is only for focusing infrared radiation. Other modifications of optical systems for video cameras operating in difficult conditions are based on a single lens and a system of reflective mirrors.

Из уровня техники известна камера (см. выложенную заявку на патент США №20100066854) [1], способная создавать карту глубины для построения псевдотрехмерных изображений, включающая в себя систему формирования изображения, имеющую первую глубину резко изображаемого пространства для одного или нескольких первых цветов и вторую глубину резко изображаемого пространства, меньшую, чем первая, для одного или нескольких вторых цветов. Система формирования изображения может включать ирисовую диафрагму с первой апертурой для первого цвета или цветов и вторую апертуру, большую чем первую, для второго цвета или цветов. Первая апертура может быть определена внешним темным кольцом (1), а вторая - внутренним цветным кольцом (2). Внутреннее кольцо (2) блокирует первый цвет(а) и пропускает второй цвет(а). Изображение, формируемое первым кольцом, резче, и его резкость может быть воспроизведена при обработке других изображений.A camera is known from the prior art (see US Patent Application Laid-Open No.2010,00066854) [1], capable of creating a depth map for constructing pseudo-three-dimensional images, including an imaging system having a first depth of field for one or more first colors and a second the depth of the sharply depicted space, less than the first, for one or more second colors. The imaging system may include an iris with a first aperture for the first color or colors and a second aperture larger than the first for the second color or colors. The first aperture can be defined by the outer dark ring (1), and the second by the inner color ring (2). The inner ring (2) blocks the first color (a) and skips the second color (a). The image formed by the first ring is sharper, and its sharpness can be reproduced by processing other images.

Из уровня техники известна также оптическая система (см. патент США №6870690) [2], основанная на использовании одиночной линзы или оптической системы для изображения в двух разных оптических диапазонах. Одиночная линза или оптическая система используются для изображения, сформированного в двух различных спектральных диапазонах, например в диапазонах видимого и инфракрасного света. Двухдиапазонный синглет сформирован из первого, большего оптического элемента, применяемого для работы с первым спектральным диапазоном. Меньший элемент применяется для работы со вторым спектральным диапазоном и внутри апертуры, вырезая ее из первого компонента, формируя, таким образом, двухдиапазонный синглет, который может работать на двух различных длинах волн.An optical system is also known in the art (see US Pat. No. 6,870,690) [2] based on the use of a single lens or optical system for imaging in two different optical ranges. A single lens or optical system is used for an image formed in two different spectral ranges, for example in the ranges of visible and infrared light. A dual-band singlet is formed from the first, larger optical element used to work with the first spectral range. The smaller element is used to work with the second spectral range and inside the aperture, cutting it from the first component, thus forming a dual-band singlet that can operate at two different wavelengths.

В опубликованном патенте США №5212375 [3] предложена система определения фокуса цифровой камеры на основе голографического разделителя пучка света. В этой, наиболее близкой к заявляемому изобретению, системе предусмотрено наличие, по меньшей мере, одного голографического элемента, расположенного на оптическом пути фотографического объектива; такой элемент служит для разделения излучения на несколько различных пучков, один из которых попадает на изображающий детектор видеокамеры, и, по меньшей мере, один из остальных пучков попадает на детектор для фокусировки.US Published Patent No. 5212375 [3] proposes a system for determining the focus of a digital camera based on a holographic light beam splitter. In this, closest to the claimed invention, the system provides for the presence of at least one holographic element located on the optical path of the photographic lens; such an element serves to separate the radiation into several different beams, one of which enters the imaging detector of the video camera, and at least one of the remaining beams enters the detector for focusing.

Голографический оптический элемент (именуемый в дальнейшем по тексту - ГОЭ) в зависимости от дифракционной функции голограммы используется как линза, зеркало, светоделительная призма и т.д. Так как ГОЭ работает только для записи картины интерференции пучков света в тонкой плоскости, то структура его и принцип работы очень просты, а именно два пучка излучения, проходящие через различные области оптической системы, разведены в разных направлениях одиночной ГОЭ, расположенной ближе к объекту, чем первичная плоскость изображения, для формирования двух изображений на приемниках излучения. Фокусировка осуществляется путем определения разности фаз между выходными сигналами, полученными с приемников излучения. Это позволяет избавиться от нескольких дополнительных элементов, таких как полевая диафрагма, конденсорная линза, зеркало, аппретурная диафрагма. Это упрощает конструкцию камеры и позволяет сделать ее более компактной.The holographic optical element (hereinafter referred to as the GOE), depending on the diffraction function of the hologram, is used as a lens, mirror, beam splitter, etc. Since the GOE works only to record the interference pattern of light beams in a thin plane, its structure and principle of operation are very simple, namely, two radiation beams passing through different regions of the optical system are separated in different directions of a single GOE located closer to the object than primary image plane, for the formation of two images on radiation receivers. Focusing is carried out by determining the phase difference between the output signals received from the radiation receivers. This allows you to get rid of several additional elements, such as a field diaphragm, a condenser lens, a mirror, aperture diaphragm. This simplifies the design of the camera and makes it more compact.

Следует отметить, что ГОЭ, которые могут быть сформированы на различных пластиках, дешевы и просты по структуре. Таким образом, дешевизна и простота структуры одиночного ГОЭ делают возможным его использование для разделения светового пучка на фотографическую систему и систему фокусировки, а также позволяет осуществить фокусировку в процессе фотографирования.It should be noted that the GOE, which can be formed on various plastics, are cheap and simple in structure. Thus, the low cost and simplicity of the structure of a single GOE makes it possible to use it to separate the light beam into a photographic system and a focusing system, and also allows focusing during the photographing process.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в том, чтобы разработать для видеокамеры более компактную, простую в изготовлении и легкую оптическую систему, в которой для видимого света и инфракрасного света можно использовать единый объектив, а карту глубины для создания псевдотрехмерного изображения можно формировать дистанционно.The problem to which the claimed invention is directed is to develop a more compact, easy-to-manufacture and lightweight optical system for a video camera, in which a single lens can be used for visible light and infrared light, and a depth map can be created to create a pseudo-three-dimensional image remotely.

Технический результат достигается за счет разработки усовершенствованной оптической системы для голографической видеокамеры, при этом такая система включает в себя:The technical result is achieved through the development of an improved optical system for a holographic video camera, while such a system includes:

- по меньшей мере, один оптический волновод с, по меньшей мере, одним вводящим голографическим элементом на его поверхности;- at least one optical waveguide with at least one introducing holographic element on its surface;

- по меньшей мере, один объектив;- at least one lens;

- детектор для видимого излучения;- detector for visible radiation;

- детектор для инфракрасного излучения;- detector for infrared radiation;

- фотоэлектрический преобразователь, соединенный с детектором для видимого излучения и с детектором для инфракрасного излучения;- a photoelectric transducer connected to a detector for visible radiation and a detector for infrared radiation;

причем отличительные признаки такой конструкции заключаются в том, чтоmoreover, the distinguishing features of this design are that

- вводящий голографический элемент выполнен с возможностью разделять входящее излучение на видимую и инфракрасную части;- the introducing holographic element is configured to separate the incoming radiation into the visible and infrared parts;

- оптический волновод выполнен с возможностью переносить видимую часть излучения в направлении детектора для видимого излучения и инфракрасную часть излучения в направлении детектора для инфракрасного излучения;- the optical waveguide is configured to transfer the visible part of the radiation in the direction of the detector for visible radiation and the infrared part of the radiation in the direction of the detector for infrared radiation;

- объектив выполнен с возможностью формировать изображение объекта через оптический волновод и голографический элемент на детекторе;- the lens is configured to form an image of an object through an optical waveguide and a holographic element on the detector;

- фотоэлектрический преобразователь выполнен с возможностью фиксировать разницу по фазе между выходными сигналами, представляющими собой распределение интенсивности излучения в изображениях, полученных с детекторов для видимого и инфракрасного излучения.- the photoelectric converter is configured to record the phase difference between the output signals, which are the distribution of radiation intensity in the images obtained from the detectors for visible and infrared radiation.

Сущность заявляемого изобретения далее поясняется с привлечением графических материалов, где представлены:The essence of the claimed invention is further illustrated with the use of graphic materials, which show:

Фиг.1. Структура заявляемого изобретения (вводящий голографический элемент и детектор для инфракрасного излучения расположены непосредственно на одном из оптических элементов объектива)Figure 1. The structure of the claimed invention (introducing a holographic element and a detector for infrared radiation are located directly on one of the optical elements of the lens)

Элементы:Items:

10 - общий объектив10 - common lens

20 - объектив для видимого излучения20 - lens for visible radiation

30 - детектор для видимого излучения30 - detector for visible radiation

50 - детектор для инфракрасного излучения50 - detector for infrared radiation

60 - оптический волновод60 - optical waveguide

80 - вводящий голографический элемент.80 - introducing a holographic element.

Фиг.2. Структура заявляемого изобретения (электрически контролируемый вводящий голографический элемент)Figure 2. The structure of the claimed invention (electrically controlled input holographic element)

Элементы:Items:

10 - общий объектив10 - common lens

20 - объектив для видимого излучения20 - lens for visible radiation

30 - детектор для видимого излучения30 - detector for visible radiation

50 - детектор для инфракрасного излучения50 - detector for infrared radiation

60 - оптический волновод60 - optical waveguide

80 - вводящий голографический элемент80 - introducing holographic element

140 - модуль управления дифракционной эффективностью.140 - diffraction efficiency control module.

Фиг.3. Структура заявляемого изобретения (вводящий голографический элемент расположен непосредственно на одном из оптических элементов объектива)Figure 3. The structure of the claimed invention (introducing a holographic element located directly on one of the optical elements of the lens)

Элементы:Items:

10 - общий объектив10 - common lens

20 - объектив для видимого излучения20 - lens for visible radiation

30 - детектор для видимого излучения30 - detector for visible radiation

40 - объектив для инфракрасного излучения40 - lens for infrared radiation

50 - детектор для инфракрасного излучения50 - detector for infrared radiation

80 - вводящий голографический элемент.80 - introducing a holographic element.

Фиг.4. Структура заявляемого изобретения (вводящий голографический элемент расположен непосредственно на одном из оптических элементов объектива и детектор для инфракрасного излучения имеет высокое разрешение)Figure 4. The structure of the claimed invention (the introducing holographic element is located directly on one of the optical elements of the lens and the detector for infrared radiation has a high resolution)

Элементы:Items:

10 - общий объектив10 - common lens

20 - объектив для видимого излучения20 - lens for visible radiation

30 - детектор для видимого излучения30 - detector for visible radiation

40 - объектив для инфракрасного излучения40 - lens for infrared radiation

50 - детектор для инфракрасного излучения50 - detector for infrared radiation

80 - вводящий голографический элемент.80 - introducing a holographic element.

Фиг.5. Структура заявляемого изобретения (дополнительная инфракрасная подсветка)Figure 5. The structure of the claimed invention (additional infrared illumination)

Элементы:Items:

10 - общий объектив10 - common lens

20 - объектив для видимого излучения20 - lens for visible radiation

30 - детектор для видимого излучения30 - detector for visible radiation

40 - объектив для инфракрасного излучения40 - lens for infrared radiation

50 - детектор для инфракрасного излучения50 - detector for infrared radiation

80 - вводящий голографический элемент80 - introducing holographic element

120 - голографический структурированный элемент подсветки120 - holographic structured backlight element

130 - инфракрасный лазер.130 - infrared laser.

Фиг.6. Структура заявляемого изобретения (с отражающим вводящим голографическим элементом)6. The structure of the claimed invention (with reflective introducing holographic element)

Элементы:Items:

10 - общий объектив10 - common lens

20 - объектив для видимого излучения20 - lens for visible radiation

30 - детектор для видимого излучения30 - detector for visible radiation

40 - объектив для инфракрасного излучения40 - lens for infrared radiation

50 - детектор для инфракрасного излучения50 - detector for infrared radiation

150 - отражающий вводящий голографический элемент.150 - reflective input holographic element.

Голографическая видеокамера состоит из: оптического волновода с голографическими оптическими элементами, нанесенными на его поверхность, которые обеспечивают разделение входящего излучения на видимую и инфракрасную части; общего оптического объектива, передающего входное излучение от входа системы до оптического волновода; объектива для видимого излучения, который формирует изображение на детекторе для видимого света, и объектива для инфракрасного излучения, который формирует изображение на детекторе для инфракрасного излучения. Голографические оптические элементы выбираются отражающего или пропускающего типа с электрически или оптически контролируемой дифракционной эффективностью и селективностью.A holographic video camera consists of: an optical waveguide with holographic optical elements deposited on its surface, which ensure separation of the incoming radiation into the visible and infrared parts; a common optical lens transmitting input radiation from the input of the system to the optical waveguide; a lens for visible radiation, which forms an image on a detector for visible light, and a lens for infrared radiation, which forms an image on a detector for infrared radiation. Holographic optical elements are selected of the reflective or transmission type with electrically or optically controlled diffraction efficiency and selectivity.

Общий объектив 10 проецирует входное изображение в плоскость, пропускающего или отражательного, вводящего голографического элемента 80. В зависимости от конструкции вводящие голографические элементы, пропускающие или отражающие для соответствующей длины волны, располагают, например, на поверхности оптического волновода 60 (Фиг.1). В зависимости от длины волны вводящие голографические элементы 80 вводят входное излучение в оптический волновод.The common lens 10 projects the input image into a plane transmitting or reflecting, introducing a holographic element 80. Depending on the design, introducing holographic elements transmitting or reflecting for the corresponding wavelength are located, for example, on the surface of the optical waveguide 60 (Figure 1). Depending on the wavelength, the introducing holographic elements 80 introduce the input radiation into the optical waveguide.

Предпочтительный вариант конструкции системы - расположить вводящий топографический элемент 80 на поверхностях объектива (Фиг.1). В этом случае нет необходимости использовать специальную волноводную плату, ее роль выполняет непосредственно одна из линз объектива. Для видимого и для инфракрасного излучения используются элементы общего объектива. Детектор 50 для инфракрасного излучения также может быть расположен непосредственно на поверхности общего объектива 10.A preferred embodiment of the system is to position the introducing topographic element 80 on the surfaces of the lens (FIG. 1). In this case, there is no need to use a special waveguide board, its role is played directly by one of the objective lenses. For visible and infrared, elements of a common lens are used. The infrared detector 50 may also be located directly on the surface of the common lens 10.

В качестве вводящего голографического элемента 80 может быть использована голограмма с контролируемой эффективностью (например, электрически контролируемая голограмма) (Фиг.2). В этом случае степень преломления излучения контролируется специальным модулем 140 управления дифракционной эффективностью.As the introducing holographic element 80, a hologram with controlled efficiency (for example, an electrically controlled hologram) can be used (Figure 2). In this case, the degree of refraction of the radiation is controlled by a special diffraction efficiency control module 140.

Пример реализации оптической системы в голографической видеокамере приведен на Фиг.1. Голографическая видеокамера содержит оптический волновод 60, вводящий голографический элемент 80, который делит входное излучение, прошедшее через общий объектив 10, на видимую и инфракрасную части. Объектив 20 для видимого излучения фокусирует видимую часть входного излучения на детектор 30 для видимого излучения, тогда как общий объектив 10 фокусирует инфракрасную часть входного излучения на детектор 50 для инфракрасного излучения.An example implementation of an optical system in a holographic video camera is shown in Figure 1. The holographic video camera contains an optical waveguide 60, introducing a holographic element 80, which divides the input radiation transmitted through the common lens 10, into the visible and infrared parts. The lens 20 for visible radiation focuses the visible part of the input radiation to the detector 30 for visible radiation, while the common lens 10 focuses the infrared part of the input radiation on the detector 50 for infrared radiation.

Входящее излучение, имеющее в своем составе видимую и инфракрасную составляющие, проходит через общий объектив 10 и приходит на оптический волновод 60 с вводящим голографическим элементом 80 на его поверхности. Вводящий голографический элемент 80 имеет нулевую оптическую силу для видимого излучения, которое проходит через него, и, фокусируясь при помощи объектива 20 для видимого излучения, попадает на детектор 30 для видимого излучения. Инфракрасное излучение отражается от вводящего голографического элемента 80. Распространяясь в оптическом волноводе 60, инфракрасное излучение попадает на детектор 50 для инфракрасного излучения.The incoming radiation, which includes visible and infrared components, passes through a common lens 10 and comes to an optical waveguide 60 with an input holographic element 80 on its surface. The introducing holographic element 80 has zero optical power for the visible radiation that passes through it, and, focusing with the lens 20 for visible radiation, enters the detector 30 for visible radiation. Infrared radiation is reflected from the introducing holographic element 80. Propagating in the optical waveguide 60, infrared radiation is incident on the infrared radiation detector 50.

Вводящий голографический элемент 80 расположен на поверхности одной из линз объектива 10 так, что входящее излучение дифрагирует на нем, приводя к возникновению волноводных мод внутри линзы, при этом излучение определенной длины волны, в данном случае излучение инфракрасного диапазона, отделяется от входящего излучения и детектируется детектором 50 для инфракрасного излучения и не детектируется детектором 30 для видимого излучения.The introducing holographic element 80 is located on the surface of one of the lenses of the lens 10 so that the incoming radiation diffracts on it, leading to the appearance of waveguide modes inside the lens, while the radiation of a certain wavelength, in this case the infrared radiation, is separated from the incoming radiation and detected by the detector 50 for infrared radiation and is not detected by the detector 30 for visible radiation.

Схема позволяет использовать различные типы вводящих голографических элементов - отражающего типа, пропускающего типа или их комбинации.The scheme allows the use of various types of introducing holographic elements - reflective type, transmission type, or a combination thereof.

На Фиг.2 показан альтернативный вариант системы. Система работает следующим образом: падающий свет диффрагирует на вводящем голографическом элементе 80, который выполнен в виде электрически контролируемого голографического элемента и соединен с модулем 140 управления дифракционной эффективностью. Такое решение позволяет увеличить эффективность отделения инфракрасного излучения. При этом указанный вводящий голографический элемент 80 также может быть выполнен в форме набора электрически контролируемых голограмм, каждая из которых может работать в отдельном спектральном диапазоне. Таким образом, модуль 140 управления дифракционной эффективностью может выбирать необходимый для работы спектральный диапазон.Figure 2 shows an alternative system. The system operates as follows: the incident light diffuses on the input holographic element 80, which is made in the form of an electrically controlled holographic element and connected to the diffraction efficiency control module 140. This solution allows you to increase the efficiency of separation of infrared radiation. Moreover, the specified input holographic element 80 can also be made in the form of a set of electrically controlled holograms, each of which can operate in a separate spectral range. Thus, the diffraction efficiency control module 140 can select a spectral range necessary for operation.

На Фиг.3 показан еще один вариант системы, где высокое качество инфракрасного канала достигается путем использования специальной обработки изображения.Figure 3 shows another version of the system where high quality infrared channel is achieved by using special image processing.

Приведенный на Фиг.4 вариант системы отличается тем, что содержит инфракрасный канал с высокоразрешающим детектором и качеством изображения, идентичном видимому каналу.The embodiment of the system shown in FIG. 4 is characterized in that it comprises an infrared channel with a high resolution detector and image quality identical to the visible channel.

На Фиг.5 показан вариант системы с осветителем для создания карты глубины для псевдотрехмерного изображения. Осветитель содержит инфракрасный лазер 130 и голографический структурированный элемент 120 подсветки, который формирует полосы в плоскости объекта. Осветитель освещает объект через голографический структурированный элемент подсветки, и смещение изображения полос на детекторе для инфракрасного излучения определяет карту глубины объекта.5 shows an embodiment of a system with a illuminator for creating a depth map for a pseudo-three-dimensional image. The illuminator comprises an infrared laser 130 and a holographic structured backlight element 120 that forms stripes in the plane of the object. The illuminator illuminates the object through a holographic structured backlight element, and the image shift of the bands on the detector for infrared radiation determines the depth map of the object.

На Фиг.6 показан вариант системы, где для повышения эффективности и селективности инфракрасного канала используется вводящий голографический элемент отражающего типа.Figure 6 shows a variant of a system where an input holographic element of a reflective type is used to increase the efficiency and selectivity of the infrared channel.

Все описанные варианты исполнения системы связаны единым изобретательским замыслом и призваны решать одну и ту же задачу.All described variants of the system are connected by a single inventive concept and are designed to solve the same problem.

Из приведенных выше примеров видно, что возможны различные варианты реализации основной концепции, заложенной в заявленном изобретении.From the above examples it is seen that there are various options for implementing the basic concept embodied in the claimed invention.

В частности, имеет смысл, чтобы в заявляемой оптической системе оптический волновод был выполнен с размещенным на его поверхности детектором инфракрасного излучения, а объектив был бы выполнен в виде объектива для видимого излучения, способного формировать изображение объекта через оптический волновод и вводящий голографический элемент на детекторе для видимого излучения.In particular, it makes sense that in the inventive optical system the optical waveguide was made with an infrared radiation detector placed on its surface, and the lens would be made in the form of a lens for visible radiation, capable of forming an image of an object through an optical waveguide and introducing a holographic element on the detector for visible radiation.

Также имеет смысл, чтобы в заявляемой оптической системе функцию оптического волновода исполнял общий объектив, выполненный с возможностью переноса видимой части излучения в направлении объектива для видимого излучения и формирования изображения объекта на детекторе для инфракрасного излучения.It also makes sense that in the inventive optical system the function of the optical waveguide is performed by a common lens, configured to transfer the visible part of the radiation in the direction of the lens for visible radiation and image formation of the object on the detector for infrared radiation.

В другом варианте реализации предлагается, чтобы общий объектив был снабжен вводящим голографическим элементом на его последней поверхности, причем такой объектив выполняют с возможностью переноса видимой части излучения в направлении объектива для видимого излучения и инфракрасной части излучения в направлении объектива для инфракрасного излучения.In another embodiment, it is proposed that the common lens be provided with an input holographic element on its last surface, and such a lens is configured to transfer the visible part of the radiation in the direction of the lens for visible radiation and the infrared part of the radiation in the direction of the lens for infrared radiation.

Еще один вариант предусматривает, что заявляемая оптическая система дополнительно включает:Another option provides that the inventive optical system further includes:

- голографический структурированный элемент подсветки,- holographic structured backlight element,

- инфракрасный лазер, причем- infrared laser, and

- голографический структурированный элемент подсветки выполнен с возможностью формирования полосы в плоскости объекта;- holographic structured backlight element is configured to form a strip in the plane of the object;

- инфракрасный лазер выполнен с возможностью освещения объекта через голографический структурированный элемент подсветки.- the infrared laser is configured to illuminate the object through a holographic structured backlight element.

Следует обратить внимание на то, что вводящий голографический элемент может быть реализован различными способами, например он может быть выполнен по типу отражающего элемента, или выполнен в виде электрически контролируемого топографического элемента и соединен с модулем управления дифракционной эффективностью, или выполнен в виде набора электрически контролируемых голографических элементов, каждый из которых выполнен с возможностью работать в отдельном спектральном диапазоне.It should be noted that the introducing holographic element can be implemented in various ways, for example, it can be made as a reflective element, or made as an electrically controlled topographic element and connected to a diffraction efficiency control module, or made as a set of electrically controlled holographic elements, each of which is configured to operate in a separate spectral range.

Кроме того, в некоторых вариантах реализации заявляемой оптической системы детектор для видимого излучения и детектор для инфракрасного излучения могут быть выполнены в виде матриц.In addition, in some embodiments of the inventive optical system, the detector for visible radiation and the detector for infrared radiation can be made in the form of matrices.

Следует также отметить, что поскольку нулевой порядок прошедшего через ГОЭ излучения дает небольшую хроматическую аберрацию, желательно, чтобы фотографическая оптическая система имела небольшой запас по хроматической аберрации.It should also be noted that since the zeroth order of the radiation transmitted through the SEE gives a small chromatic aberration, it is desirable that the photographic optical system has a small chromatic aberration margin.

Заявляемая оптическая система может быть эффективно использована в видеокамерах, обеспечивающих высококачественное цветное изображение в условиях недостаточной освещенности.The inventive optical system can be effectively used in video cameras that provide high-quality color images in low light conditions.

Claims (9)

1. Оптическая система голографической видеокамеры, включающая в себя,
- по меньшей мере, один оптический волновод с, по меньшей мере, одним вводящим голографическим элементом на его поверхности;
- по меньшей мере, один объектив;
- детектор для видимого излучения;
- детектор для инфракрасного излучения;
- фотоэлектрический преобразователь, соединенный с детектором для видимого излучения и с детектором для инфракрасного излучения, отличающаяся тем, что
- вводящий голографический элемент выполнен с возможностью разделения входящего излучения на видимую и инфракрасную части;
- оптический волновод выполнен с возможностью переноса видимой части излучения в направлении детектора для видимого излучения и инфракрасной части излучения в направлении детектора для инфракрасного излучения;
- объектив выполнен с возможностью формирования изображения объекта через оптический волновод и голографический элемент на детекторе;
- фотоэлектрический преобразователь выполнен с возможностью фиксирования разницы по фазе между выходными сигналами, представляющими собой распределение интенсивности излучения в изображениях, полученных с детекторов для видимого и инфракрасного излучений.
1. The optical system of a holographic video camera, including,
- at least one optical waveguide with at least one introducing holographic element on its surface;
- at least one lens;
- detector for visible radiation;
- detector for infrared radiation;
- a photoelectric converter connected to a detector for visible radiation and a detector for infrared radiation, characterized in that
- the introducing holographic element is configured to separate the incoming radiation into visible and infrared parts;
- the optical waveguide is configured to transfer the visible part of the radiation in the direction of the detector for visible radiation and the infrared part of the radiation in the direction of the detector for infrared radiation;
- the lens is configured to image an object through an optical waveguide and a holographic element on the detector;
- the photoelectric converter is configured to record the phase difference between the output signals, which are the distribution of radiation intensity in the images obtained from the detectors for visible and infrared radiation.
2. Оптическая система по п.1, отличающаяся тем, что оптический волновод выполнен с детектором инфракрасного излучения на его поверхности, а объектив выполнен в виде объектива для видимого излучения, способного формировать изображение объекта через оптический волновод и вводящий голографический элемент на детекторе для видимого излучения.2. The optical system according to claim 1, characterized in that the optical waveguide is made with an infrared radiation detector on its surface, and the lens is made in the form of a lens for visible radiation, capable of imaging an object through an optical waveguide and introducing a holographic element on the detector for visible radiation . 3. Оптическая система по п.2, отличающаяся тем, что функцию оптического волновода исполняет общий объектив, выполненный с возможностью переноса видимой части излучения в направлении объектива для видимого излучения и формирования изображения объекта на детекторе для инфракрасного излучения.3. The optical system according to claim 2, characterized in that the function of the optical waveguide is performed by a common lens, configured to transfer the visible part of the radiation in the direction of the lens for visible radiation and image formation of the object on the detector for infrared radiation. 4. Оптическая система по п.3, отличающаяся тем, что общий объектив имеет вводящий голографический элемент на его последней поверхности и выполнен с возможностью переноса видимой части излучения в направлении объектива для видимого излучения и инфракрасной части излучения в направлении объектива для инфракрасного излучения.4. The optical system according to claim 3, characterized in that the common lens has an input holographic element on its last surface and is configured to transfer the visible part of the radiation in the direction of the lens for visible radiation and the infrared part of the radiation in the direction of the lens for infrared radiation. 5. Оптическая система по п.4, отличающаяся тем, что дополнительно включает: голографический структурированный элемент подсветки, инфракрасный лазер, причем голографический структурированный элемент подсветки выполнен с возможностью формирования полосы в плоскости объекта; инфракрасный лазер выполнен с возможностью освещения объекта через голографический структурированный элемент подсветки.5. The optical system according to claim 4, characterized in that it further includes: a holographic structured backlight element, an infrared laser, wherein the holographic structured backlight element is configured to form a strip in the plane of the object; an infrared laser is configured to illuminate an object through a holographic structured backlight element. 6. Оптическая система по п.2, отличающаяся тем, что вводящий голографический элемент выполнен по типу отражающего.6. The optical system according to claim 2, characterized in that the introducing holographic element is made as reflective. 7. Оптическая система по п.2, отличающаяся тем, что вводящий голографический элемент выполнен в виде электрически контролируемого топографического элемента и соединен с модулем управления дифракционной эффективностью.7. The optical system according to claim 2, characterized in that the introducing holographic element is made in the form of an electrically controlled topographic element and is connected to a diffraction efficiency control module. 8. Оптическая система по п.2, отличающаяся тем, что вводящий голографический элемент выполнен в виде набора электрически контролируемых голографических элементов, каждый из которых выполнен с возможностью работать в отдельном спектральном диапазоне.8. The optical system according to claim 2, characterized in that the introducing holographic element is made in the form of a set of electrically controlled holographic elements, each of which is configured to operate in a separate spectral range. 9. Оптическая система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что детектор для видимого излучения и детектор для инфракрасного излучения выполнены в виде матриц. 9. The optical system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the detector for visible radiation and the detector for infrared radiation are made in the form of matrices.
RU2011106349/28A 2011-02-21 2011-02-21 Optical system for holographic video camera RU2464608C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106349/28A RU2464608C1 (en) 2011-02-21 2011-02-21 Optical system for holographic video camera

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011106349/28A RU2464608C1 (en) 2011-02-21 2011-02-21 Optical system for holographic video camera

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011106349A RU2011106349A (en) 2012-08-27
RU2464608C1 true RU2464608C1 (en) 2012-10-20

Family

ID=46937326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011106349/28A RU2464608C1 (en) 2011-02-21 2011-02-21 Optical system for holographic video camera

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2464608C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571534C2 (en) * 2014-03-18 2015-12-20 Федеральное государственное казённое военное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Holographic hiding of structures from drones

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5212375A (en) * 1990-10-09 1993-05-18 Olympus Optical Co., Ltd. Camera focus detection system using holographic beam splitter
RU2384968C1 (en) * 2005-12-06 2010-03-20 Панасоник Корпорэйшн Digital camera
EP2208974A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Wavelength detecting apparatus and focus detecting apparatus having the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5212375A (en) * 1990-10-09 1993-05-18 Olympus Optical Co., Ltd. Camera focus detection system using holographic beam splitter
RU2384968C1 (en) * 2005-12-06 2010-03-20 Панасоник Корпорэйшн Digital camera
EP2208974A1 (en) * 2009-01-19 2010-07-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Wavelength detecting apparatus and focus detecting apparatus having the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2571534C2 (en) * 2014-03-18 2015-12-20 Федеральное государственное казённое военное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия материально технического обеспечения имени генерала армии А.В. Хрулева" Holographic hiding of structures from drones

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011106349A (en) 2012-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11409092B2 (en) Parallel multi-region imaging device
US6031661A (en) Confocal microscopic equipment
US9477091B2 (en) Multi-dimensional imaging using multi-focus microscopy
JP4985061B2 (en) Spectroscopic apparatus and imaging apparatus
JP4723806B2 (en) Confocal microscope
US9864182B2 (en) High-resolution scanning microscopy
US20160131885A1 (en) Structured illumination device and structured illumination microscope device
US20140300795A1 (en) Apparatus and Method Comprising a Beam Splitter
JP2007528028A (en) Optical system for generating images with different focus
CN102789114A (en) Visible-infrared bi-pass camera
EP3486706B1 (en) Functional module and microscope equipped with the same
KR20200091952A (en) Single optic for low light and high light level imaging
JP2000171660A (en) Optical demultiplexer
RU2464608C1 (en) Optical system for holographic video camera
JP7300171B2 (en) INTERFERENCE LIGHT GENERATOR AND INTERFERENCE IMAGING DEVICE
JPS5833534B2 (en) light splitter
JPS59170815A (en) Diffraction grating type optical demultiplexer
JP7196422B2 (en) microscope system
La Torre et al. Agile wavefront splitting interferometry and imaging using a digital micromirror device
CN115802140A (en) Phase acquisition device for single exposure target surface multiplexing
JPS62183416A (en) Focus detecting device
KR101654686B1 (en) Apparatus for acquiring image information using concave mirror
KR100312499B1 (en) Liquid Crystal Display Projector
JPH04147108A (en) Image pickup device
JP5099743B2 (en) Hologram device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190222