RU2728321C1 - Panoramic two-spectral mirror-lens system - Google Patents

Panoramic two-spectral mirror-lens system Download PDF

Info

Publication number
RU2728321C1
RU2728321C1 RU2020100496A RU2020100496A RU2728321C1 RU 2728321 C1 RU2728321 C1 RU 2728321C1 RU 2020100496 A RU2020100496 A RU 2020100496A RU 2020100496 A RU2020100496 A RU 2020100496A RU 2728321 C1 RU2728321 C1 RU 2728321C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mirror
lens system
mirrors
protective glass
spectrum
Prior art date
Application number
RU2020100496A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марина Петровна Егоренко
Виктор Сергеевич Ефремов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет геосистем и технологий"
Priority to RU2020100496A priority Critical patent/RU2728321C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2728321C1 publication Critical patent/RU2728321C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/06—Panoramic objectives; So-called "sky lenses" including panoramic objectives having reflecting surfaces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0804—Catadioptric systems using two curved mirrors
    • G02B17/0808—Catadioptric systems using two curved mirrors on-axis systems with at least one of the mirrors having a central aperture
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B17/00—Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/08—Catadioptric systems
    • G02B17/0856—Catadioptric systems comprising a refractive element with a reflective surface, the reflection taking place inside the element, e.g. Mangin mirrors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/06—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe involving anamorphosis

Abstract

FIELD: optics.
SUBSTANCE: mirror-lens system consists of concave and convex mirrors and lens system for transferring image of visual spectrum range. System incorporates a protective glass in the form of a hemisphere, which faces the object with its convexity. Mirrors have internal reflection and solid concave mirror has no mirror coating in central part. Diameters of protective glass and concave mirror are equal, and they are structurally combined into a single hollow sphere. Convex mirror is installed inside hemisphere in central part of protective glass. Protective glass and mirrors with internal reflection are made from the same optical material. Between the concave mirror from the outside and the lens system of transferring the image of the visual range of the spectrum, a spectro-separating mirror is installed and a lens system for transferring the non-visual spectrum image is added.
EFFECT: providing a sealed space between mirrors with internal reflection and dilution of visual and non-visual radiations on different receivers of optical radiation.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к панорамным зеркально-линзовым системам, и может быть использовано, например, в качестве объективов видеокамер.The invention relates to the field of optical instrumentation, namely to panoramic mirror-lens systems, and can be used, for example, as a lens for video cameras.

Известны панорамные зеркально-линзовые объективы (Патент номер 2335003 классы МПК7: G03B 37/06, G02B 17/08 Панорамная зеркально-линзовая система с видеокамерой. Авторы патента: Князев А.А., Колобов К.В., Колючкин В.Я., Тимашова Л.Н. ООО «Лаборатория трехмерного зрения» (RU). Дата подачи заявки: 21.09.2006. Дата начала действия: 21.09.2006. Дата публикации патента: 27.09.2008. Патент номер 2185645 классы МПК7: G02B 13/06 G02B 17/08 Панорамный зеркально-линзовый объектив. Авторы патента: Соломатин В.А., Куртов А.В. Московский государственный университет геодезии и картографии. Подача заявки: 1999-12-22. Публикация патента: 20.07.2002. www.findpatent.ru/patent/218/2185645.html), с углом поля зрения до 180 град., которые содержат зеркала и линзовую систему.Known panoramic mirror-lens lenses (Patent number 2335003 classes IPC7: G03B 37/06, G02B 17/08 Panoramic mirror-lens system with a video camera. The authors of the patent: Knyazev AA, Kolobov KV, Kolyuchkin V.Ya. , Timashova L.N. LLC "Laboratory of Three-Dimensional Vision" (RU). Application filing date: 09/21/2006. Effective date: 09/21/2006. Patent publication date: 09/27/2008. Patent number 2185645 IPC7 classes: G02B 13/06 G02B 17/08 Panoramic mirror-lens objective Authors of the patent: Solomatin VA, Kurtov AV Moscow State University of Geodesy and Cartography Application: 1999-12-22 Patent publication: 20.07.2002 www.findpatent .ru / patent / 218 / 2185645.html), with a field of view up to 180 degrees, which contain mirrors and a lens system.

Известные панорамные зеркально-линзовые объективы содержат систему зеркал вогнутого и выпуклого (или выпуклого и вогнутого) в основном внешнего отражения и линзовую систему переноса изображения.Known panoramic mirror-lens lenses contain a system of mirrors concave and convex (or convex and concave), mainly external reflection and a lens system for image transfer.

Недостатком известных панорамных зеркально-линзовых объективов (систем), которые содержат систему зеркал вогнутого и выпуклого (или выпуклого и вогнутого), и линзовую систему переноса изображения является то, что пространство между зеркалами не герметизировано, это ограничивает применение их в реальных условиях в качестве оптических систем бортовых навигационных видеокамер беспилотных устройств. Малый задний фокальный отрезок не позволяет разделить потоки излучения разных спектральных диапазонов и требует применения многоспектральных фотоприемников, которых в настоящее время известно немного и они не обеспечивают высокого качества изображения.The disadvantage of the known panoramic mirror-lens lenses (systems) that contain a system of concave and convex (or convex and concave) mirrors and a lens image transfer system is that the space between the mirrors is not sealed, this limits their use in real conditions as optical systems of onboard navigation video cameras of unmanned devices. The small back focal section does not allow to separate the radiation fluxes of different spectral ranges and requires the use of multispectral photodetectors, which are currently few known and they do not provide high image quality.

Такие панорамные зеркально-линзовые системы используются как оптические системы видеокамер в астрономии, метеорологии и других областях науки и техники.Such panoramic mirror-lens systems are used as optical video camera systems in astronomy, meteorology and other fields of science and technology.

Панорамная зеркально-линзовая система (All-sky), взятая в качестве прототипа, содержит первое вогнутое зеркало с центральным отверстием, второе выпуклое зеркало и линзовую систему переноса изображения через центральное отверстие первого зеркала (Г.Г. Ленгауэр, Н.Н. Михельсон, И.Н. Никанорова. Теория сверхширокоугольной камеры Г.Г. Ленгауэра // Изв. ГАО АН СССР. - 1989. - №206. - С. 75-79.).Panoramic mirror-lens system (All-sky), taken as a prototype, contains a first concave mirror with a central hole, a second convex mirror and a lens system for transferring an image through the central hole of the first mirror (G.G. Lenhauer, N.N. Mikhelson, Nikanorova IN. The theory of an ultra-wide-angle camera by GG Lenhauer // Izvestiya GAO AN SSSR. - 1989. - No. 206. - pp. 75-79.).

К недостаткам рассматриваемой системы следует отнести то, что сферические зеркала имеют наружное покрытие и подвержены воздействию наружной агрессивной среды, а в качестве линзовой системы переноса изображения применены фотографические объективы «Гелиос-40» или «Гелиос-44-2» содержащие шесть и более линз, имеющие большую массу и работающие только в визуальном диапазоне спектра. Кроме того, выпуклое зеркало крепится на трех ножевидных кронштейнах, затеняющих поле зрения и ухудшающих качество изображения за счет дифракции.The disadvantages of the system under consideration include the fact that spherical mirrors have an outer coating and are exposed to an external aggressive environment, and photographic lenses "Helios-40" or "Helios-44-2" containing six or more lenses are used as a lens system for image transfer. having a large mass and operating only in the visual range of the spectrum. In addition, the convex mirror is mounted on three knife-like arms that obscure the field of view and degrade image quality due to diffraction.

Данный тип панорамных зеркально-линзовых систем имеет довольно большие аберрации, особенно, дисторсию и кривизну поля. Сферические зеркала практически не имеют коррекционных параметров для исправления аберраций.This type of panoramic mirror lens system has rather large aberrations, especially distortion and field curvature. Spherical mirrors have virtually no correction parameters to correct aberrations.

Задачей предполагаемого изобретения является разработка панорамной двухспектральной зеркально-линзовой системы с герметизированным пространством между зеркалами с внутренним отражением и разведением визуального и невизуального излучения (ультрафиолетового или инфракрасного) на разные приемники оптического излучения. Это позволит применять панорамную двухспектральную зеркально-линзовую систему в качестве объектива бортовой видеокамеры беспилотных аппаратов.The objective of the proposed invention is to develop a panoramic two-spectral mirror-lens system with a sealed space between mirrors with internal reflection and separation of visual and non-visual radiation (ultraviolet or infrared) to different receivers of optical radiation. This will make it possible to use a panoramic two-spectral mirror-lens system as a lens for an on-board video camera of unmanned aerial vehicles.

Поставленная задача достигается тем, что панорамная двухспектральная зеркально-линзовая система состоит из двух зеркал: вогнутого и выпуклого, а также линзовой системы переноса изображения визуального диапазона спектра, согласно изобретению, в систему введено защитное стекло в виде полусферы, а зеркала выполнены с внутренним отражением и сплошное вогнутое зеркало не имеет зеркального покрытия в центральной части, причем диаметры защитного стекла и вогнутого зеркала равны и конструктивно объединены в единую полую сферу, а выпуклое зеркало закреплено внутри нее в центральной части защитного стекла, все оптические детали выполнены из одного материала, кроме того между вогнутым зеркалом снаружи и линзовой системой переноса изображения визуального диапазона спектра установлено спектроделительное зеркало и добавлена линзовая система для переноса изображения невизуального диапазона спектра.The task is achieved by the fact that the panoramic two-spectral mirror-lens system consists of two mirrors: concave and convex, as well as a lens system for transferring the image of the visual range of the spectrum, according to the invention, a protective glass in the form of a hemisphere is introduced into the system, and the mirrors are made with internal reflection and a solid concave mirror does not have a mirror coating in the central part, and the diameters of the protective glass and the concave mirror are equal and structurally combined into a single hollow sphere, and the convex mirror is fixed inside it in the central part of the protective glass, all optical parts are made of the same material, in addition, between with a concave mirror outside and a lens system for transferring images of the visual range of the spectrum, a spectral splitting mirror is installed and a lens system for transferring an image of the non-visual range of the spectrum is added.

Предлагаемое устройство поясняется чертежом. На фиг. 1. - представлена оптическая схема панорамной двухспектральной зеркально-линзовой системы, гдеThe proposed device is illustrated by a drawing. FIG. 1. - the optical scheme of a panoramic two-spectral mirror-lens system is presented, where

1 - защитное стекло, в виде полусферы;1 - protective glass, in the form of a hemisphere;

2 - сплошное вогнутое зеркало с внутренним отражением без зеркального покрытия в центральной части;2 - continuous concave mirror with internal reflection without mirror coating in the central part;

3 - выпуклое зеркало с внутренним отражением;3 - convex mirror with internal reflection;

4 - спектроделительное зеркало;4 - spectrum-splitting mirror;

5 - линзовая система переноса изображения визуального диапазона спектра;5 - lens system for transferring images of the visual range of the spectrum;

6 - линзовая система для переноса изображения невизуального диапазона спектра.6 - lens system for transferring images in the non-visual range of the spectrum.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Излучение от удаленного объекта в виде параллельных пучков лучей падает на защитное стекло (1), преломляется ее периферийной частью и направляется на зеркало (2). После отражения от внутренней отражающей поверхности зеркала (2), излучение изменяет свое направление и отражается от внутренней поверхности зеркала (3). Сходящийся пучок излучения поступает на полевой компенсатор аберраций - центральной части зеркала (2). Затем излучение делится на два пучка по спектру спектроделительным зеркалом (4). Один, пройдя через спектроделительное зеркало (4) и линзовую систему (6), образует невизуальное изображение (ультрафиолетовое или инфракрасное), а другой - отразившись от спектроделительного зеркала (4) и пройдя линзовую систему (5), образует изображение визуального диапазона спектра. Защитное стекло и зеркала с внутренним отражением выполнены из одного оптического материала.The proposed device works as follows . Radiation from a distant object in the form of parallel beams of rays falls on the protective glass (1), is refracted by its peripheral part and is directed to the mirror (2). After reflection from the inner reflecting surface of the mirror (2), the radiation changes its direction and is reflected from the inner surface of the mirror (3). The converging radiation beam enters the field aberration compensator - the central part of the mirror (2). Then the radiation is divided into two beams according to the spectrum by a spectral-splitting mirror (4). One, passing through the spectral-dividing mirror (4) and the lens system (6), forms a non-visual image (ultraviolet or infrared), and the other, having reflected from the spectral-dividing mirror (4) and passing through the lens system (5), forms an image of the visual spectrum range. The protective glass and mirrors with internal reflection are made of the same optical material.

Технический результат от использования данного изобретения заключается в том, что защитное стекло и вогнутое зеркало выполнены одного диаметра соответственно и объединены конструктивно в полую сферу, а выпуклое зеркало установлено внутри нее и закреплено в центральной части защитного стекла, что повышает герметичность системы. Такая конструкция, выполненная из одного оптического материала, позволяет работать в двух диапазонах спектра одновременно за счет взаимной компенсации аберраций, а это снижает массогабаритные характеристики системы. Спектроделительное зеркало и линзовые системы переноса изображений позволяют повысить качество изображений в каждом из спектральных диапазонов.The technical result of the use of this invention is that the protective glass and the concave mirror are made of the same diameter, respectively, and are structurally combined into a hollow sphere, and the convex mirror is installed inside it and fixed in the central part of the protective glass, which increases the tightness of the system. This design, made of one optical material, allows operation in two spectral ranges simultaneously due to mutual compensation of aberrations, and this reduces the weight and size characteristics of the system. Spectral splitting mirror and lens systems for transferring images make it possible to improve the quality of images in each of the spectral ranges.

Claims (1)

Панорамная двухспектральная зеркально-линзовая система, состоящая из двух зеркал - вогнутого и выпуклого, а также линзовой системы переноса изображения визуального диапазона спектра, отличающаяся тем, что в систему введено защитное стекло в виде полусферы, обращенное выпуклостью к объекту, а зеркала выполнены с внутренним отражением и сплошное вогнутое зеркало не имеет зеркального покрытия в центральной части, причем диаметры защитного стекла и вогнутого зеркала равны и конструктивно объединены в единую полую сферу, а выпуклое зеркало установлено внутри полусферы в центральной части защитного стекла, защитное стекло и зеркала с внутренним отражением выполнены из одного оптического материала, кроме того, между вогнутым зеркалом снаружи и линзовой системой переноса изображения визуального диапазона спектра установлено спектроделительное зеркало и добавлена линзовая система для переноса изображения невизуального диапазона спектра.Panoramic two-spectrum mirror-lens system, consisting of two mirrors - concave and convex, as well as a lens system for transferring images of the visual range of the spectrum, characterized in that a protective glass in the form of a hemisphere is introduced into the system, convex to the object, and the mirrors are made with internal reflection and a solid concave mirror does not have a mirror coating in the central part, and the diameters of the protective glass and the concave mirror are equal and structurally combined into a single hollow sphere, and the convex mirror is installed inside the hemisphere in the central part of the protective glass, the protective glass and mirrors with internal reflection are made of one optical material, in addition, between the concave mirror outside and the lens system for transferring the image of the visual range of the spectrum, a spectral-splitting mirror is installed and a lens system for transferring the image of the non-visual range of the spectrum is added.
RU2020100496A 2020-02-12 2020-02-12 Panoramic two-spectral mirror-lens system RU2728321C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100496A RU2728321C1 (en) 2020-02-12 2020-02-12 Panoramic two-spectral mirror-lens system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020100496A RU2728321C1 (en) 2020-02-12 2020-02-12 Panoramic two-spectral mirror-lens system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2728321C1 true RU2728321C1 (en) 2020-07-29

Family

ID=72085669

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020100496A RU2728321C1 (en) 2020-02-12 2020-02-12 Panoramic two-spectral mirror-lens system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2728321C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105093486A (en) * 2015-07-10 2015-11-25 上海臻恒光电系统有限公司 Panoramic imaging lens with dual-light-path system
CN105116521A (en) * 2015-08-20 2015-12-02 上海臻恒光电系统有限公司 Panoramic camera based on double-sphere two-reflection ultra large field of view
CN204993599U (en) * 2015-09-29 2016-01-20 北京伊神华虹系统工程技术有限公司 Reflecting type panoramic camera
RU182711U1 (en) * 2018-02-26 2018-08-29 Акционерное общество "ЛОМО" OPTICAL SYSTEM OF OPTICAL ELECTRONIC COORDINATOR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105093486A (en) * 2015-07-10 2015-11-25 上海臻恒光电系统有限公司 Panoramic imaging lens with dual-light-path system
CN105116521A (en) * 2015-08-20 2015-12-02 上海臻恒光电系统有限公司 Panoramic camera based on double-sphere two-reflection ultra large field of view
CN204993599U (en) * 2015-09-29 2016-01-20 北京伊神华虹系统工程技术有限公司 Reflecting type panoramic camera
RU182711U1 (en) * 2018-02-26 2018-08-29 Акционерное общество "ЛОМО" OPTICAL SYSTEM OF OPTICAL ELECTRONIC COORDINATOR

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Г.Г. Ленгауэр, Н.Н. Михельсон, И.Н. Никанорова. Теория сверхширокоугольной камеры Г.Г. Ленгауэра, Изв. ГАО АН СССР, 1989. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2683820C2 (en) Telescope and telescope array for use in spacecraft
RU2615209C1 (en) Complete field imager optics on geosynchronous earth orbit with expanded spectrum
CN102809824A (en) Spatial light beam compression multichannel imaging optical system with large field of view
KR20140121431A (en) Panoramic optical systems
Joseph Building earth observation cameras
US10261297B2 (en) Method and apparatus for remote imaging
CN105511075A (en) Two-dimensional image motion compensation optical system for large-field-of-view whisk-broom double-channel imager
Marks et al. Gigagon: a monocentric lens design imaging 40 gigapixels
US8274734B2 (en) Anamorphic relayed imager having multiple rotationally symmetric powered mirrors
Hodapp et al. Optical design of the Pan-STARRS telescopes
CN105467569A (en) Off-axis three-mirror prepositive optic system
EP3994514A1 (en) Compact dual-band sensor
CN104090355A (en) All-weather star sensor optical system
RU2728321C1 (en) Panoramic two-spectral mirror-lens system
US20150241677A1 (en) Telescope, comprising a spherical primary mirror, with wide field of view and high optical resolution
US20210278639A1 (en) Optical imaging module having a hyper-hemispherical field and controlled distortion and compatible with an outside environment
CN108345095A (en) A kind of low veiling glare round-the-clock star tracker optical texture of wide cut
US11567309B2 (en) On-axis four mirror anastigmat telescope
CN114236798A (en) Catadioptric afocal optical system
WO2019005014A1 (en) Remote imaging apparatus
CN107121760A (en) A kind of infrared refractive and reflective panorama camera lens of broadband refrigeration
Lemaitre et al. Multi object spectrograph of the fireball-II balloon experiment
Marks et al. Optical testing of the aware wide field 2-gigapixel multiscale camera
Moretto et al. Suitable off-axis space-based telescope designs
RU2650055C1 (en) Catadioptric telescope