ES2505340T3

ES2505340T3 - Aparato de visualización

Info

Publication number: ES2505340T3
Application number: ES07733461.3T
Authority: ES
Inventors: Harbinder Rana
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2014-10-09
Anticipated expiration: 2027-07-04
Also published as: KR20090025287A; US8294080B2; CA2656496A1; TW200811472A; JP2009543106A; AU2007270940A1; US20090256949A1; WO2008003967A1; GB2450393B; NZ573335A; GB0613283D0; EP2035880B1; EP2035880A1; CN101479642A; GB0807646D0; GB2450393A

Abstract

Aparato de visualización que comprende un primer extremo (8) para recibir luz incidente del interior de un campo (15) de visión y adaptado para producir una imagen enfocada en un plano de imagen en un segundo extremo (18) del aparato de visualización, comprendiendo además el aparato de visualización uno o más elementos ópticos que pueden moverse para que la luz procedente de cualquier sitio del interior del campo de visión del aparato de visualización pueda ser redirigida al eje óptico (4), moviendo por lo tanto el campo (15) de visión sin mover el propio aparato de visualización, en el que el aparato de visualización comprende un grupo (7) de lentes de relé en el primer extremo (8) del aparato de visualización y una lente o grupo de lentes (12a) de acondicionamiento situadas en uso entre el elemento o elementos ópticos y el segundo extremo (18) del aparato de visualización, caracterizado por que dicho grupo (7) de lentes de relé tiene una apertura numérica en el intervalo de 0,017 a 0,03 y es funcional en uso para acondicionar la luz de modo que la misma no es colimada en un grado predeterminado antes de incidir en el elemento o elementos ópticos, y por que dicha lente o grupo de lentes (12a) de acondicionamiento están adaptadas de modo que, en uso, compensan cualquier aberración producida por el grupo (7) de lentes de relé o el elemento o elementos ópticos.

Description

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DESCRIPCIÓN

Aparato de visualización

Esta invención se refiere a un aparato de visualización mejorado. De forma más específica, la misma se refiere a un aparato de visualización mejorado que permite visualizar un sujeto situado alejado del centro de su campo de visión y ajustar una imagen visualizada del sujeto de modo que el sujeto queda resituado en el centro de la imagen visualizada, permitiendo al mismo tiempo que el propio aparato de visualización permanezca fijo.

Un aparato de visualización de este tipo es adecuado para usar en cualquier sistema de visualización en el que es deseable escanear un campo de visión sin necesidad de mover el aparato. Una aplicación de este tipo serían las cámaras de vigilancia o de circuito cerrado de televisión (CCTV) usadas para seguir los movimientos de un sujeto. Existen otras aplicaciones en el campo de la inspección, por ejemplo, en inspecciones “pozo abajo” llevadas a cabo en la industria del petróleo y del gas o en inspecciones llevadas a cabo en actividades de ensayos no destructivos (NDT).

Se conocen aparatos de visualización que permiten mover el centro de una imagen visualizada sin mover el propio aparato de visualización. En la solicitud de patente GB 2186993, British Nuclear Fuels Plc (BNF) da a conocer un aparato de visualización para visualizar conductos o celdas radioactivas. Este aparato de visualización comprende una cámara usada junto con uno o más prismas, siendo móviles dichos prismas a efectos de cambiar angularmente el campo de visión del sistema.

BNF describe que estos prismas pueden disponerse frente a los elementos ópticos en el primer extremo del aparato, donde la luz incidente es recibida en el sistema. A efectos de esta memoria descriptiva, el “primer extremo” de una unidad de lente se definirá como la extremidad de la unidad de lente en la que los rayos incidentes del sujeto entran en la unidad de lente. De forma similar, el “segundo extremo” del aparato de visualización se definirá como la extremidad de la unidad de lente en la que se produce la imagen del sujeto para su visualización. El motivo para disponer los prismas de esta manera es que, según el estado de la técnica, los prismas solamente funcionarán de manera eficaz con luz totalmente colimada. Esto se debe a que, cuando la luz es recibida por los prismas en un ángulo de incidencia diferente al normal, los rayos de luz son refractados en un grado diferente dependiendo de su longitud de onda. Esto provoca una distorsión de la imagen y aberraciones cromáticas indeseables que son visibles como una división de colores.

No obstante, la disposición de los prismas en el primer extremo del aparato que da a conocer BNF presenta el inconveniente de que es necesario que los prismas sean muy grandes para que los mismos permitan visualizar un campo de visión de tamaño práctico de forma instantánea. Esta limitación del aparato significa que el mismo no es adecuado para muchas aplicaciones en campos tales como la vigilancia y la inspección, en los que el espacio constituye con frecuencia un factor clave.

En WO 99/05468 se da a conocer otro aparato de visualización que comprende prismas móviles.

Son conocidos otros aparatos en los que el movimiento de una imagen se obtiene moviendo el propio aparato mediante accionadores mecánicos. Tales aparatos tienen generalmente forma de cámaras equipadas con varios motores a efectos de permitir obtener una panorámica y/o inclinarlas en una orientación deseada. Los dispositivos de este tipo evitan tener que usar los prismas grandes necesarios en el caso de BNF; de hecho, los mismos evitan la necesidad de usar un prisma para redirigir la luz. No obstante, los mismos resultan complejos mecánicamente y, por lo tanto, voluminosos y caros.

Otro problema aparece cuando existe la necesidad de usar el aparato de visualización para observar un sujeto a través de un orificio en una barrera. Tal necesidad surge en muchas situaciones diferentes. Una situación de este tipo es la vigilancia, cuando se desea observar una persona sin que la persona lo sepa. En esta circunstancia, la barrera puede ser una pared, con la cámara integrada en la pared. Una segunda situación es la inspección en el interior de la carcasa de un artículo delicado, tal como una posible bomba, a efectos de obtener suficiente información sobre la estructura de la bomba para permitir desactivarla exitosamente, asegurando al mismo tiempo una intervención mínima en la carcasa de la bomba. En esta segunda circunstancia, la barrera sería de forma típica la carcasa.

El uso en estas situaciones de un sistema de visualización convencional, tal como los descritos anteriormente, daría como resultado un viñeteo considerable de la imagen como consecuencia de la incidencia de la periferia del orificio en el campo de visión. Este problema resultaría especialmente acentuado al usar el sistema que da a conocer BNF, ya que dichos prismas grandes deben capturar un campo de visión práctico. Para obtener imágenes de buena calidad con un sistema de este tipo el orificio debería ser muy grande, lo que simplemente no es posible en muchos casos.

Además, el efecto de este viñeteo aumenta dramáticamente con el aumento de la distancia entre el orificio y el

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aparato de visualización (la distancia “de separación”). Esto constituye un problema serio en aplicaciones en las que es deseable una distancia de separación grande. Por ejemplo, una distancia de separación grande resulta ventajosa al disponer cámaras de vigilancia ocultas, ya que reduce el riesgo de que la cámara sea vista y descubierta.

Además, cuando se usa una cámara que utiliza un mecanismo mecánico de toma panorámica e inclinación, sería necesario agrandar el orificio en la barrera para permitir el movimiento de la cámara. Esta ampliación del orificio resulta muy inconveniente. Por ejemplo, en aplicaciones de vigilancia, la ampliación del orificio aumenta significativamente la probabilidad de que la cámara sea detectada. En aplicaciones de desactivación de bombas, la ampliación del orificio puede tener consecuencias incluso más graves, ya que aumenta el riesgo de provocar una explosión.

La invención supera estos problemas de la técnica anterior, dando a conocer una nueva disposición de lentes que permite contener el aparato de visualización en un espacio mucho más compacto.

Otra ventaja de la invención consiste en que la misma supera los problemas asociados a la visualización de un sujeto a través de un orificio en una barrera, dando a conocer medios para proyectar una imagen real de un tope de apertura interno hacia delante en el interior de un espacio objeto, creando por lo tanto una pupila de entrada externa fija frente a la unidad de lente.

Por lo tanto, la presente invención da a conocer un aparato de visualización según la reivindicación 1.

El aparato de visualización puede incluir una cámara, binoculares o un telescopio. El aparato puede comprender elementos de lente convencionales o grupos de tales elementos del tipo presente normalmente en las lentes de cámaras de video/fijas convencionales. Preferiblemente, el aparato de visualización comprende además un aparato de recepción de imágenes situado en el plano de imagen. El aparato de recepción de imágenes puede consistir en cualquier medio adecuado para recibir una imagen, tal como una película fotográfica, un sensor de imágenes digital

o analógico o un ojo. También es posible diseñar un dispositivo que utiliza una combinación de dos o más de estos aparatos de recepción de imágenes.

A efectos de superar los problemas de la técnica anterior y para producir un aparato de visualización que puede estar contenido en un espacio más compacto, es necesario reducir el tamaño de los componentes ópticos que se utilizan. No obstante, la reducción del tamaño de los componentes ópticos de las disposiciones de la técnica anterior, tal como la proposición de BNF, provoca una gran reducción en el campo de visión debido a la necesidad de disponer los elementos ópticos en un espacio colimado en el primer extremo del aparato de visualización. La reducción del tamaño de los componentes ópticos también provoca un aumento de las aberraciones y distorsiones, perjudicando por lo tanto la calidad de la imagen.

No obstante, en la presente invención, el inventor ha comprobado que, a diferencia de lo descrito en la técnica anterior, si la luz que entra en los elementos ópticos no está de hecho totalmente colimada, sino sólo prácticamente

o casi colimada, es posible reducir en gran medida el tamaño y complejidad de los componentes ópticos del aparato de visualización. La introducción de luz casi colimada en los elementos ópticos puede obtenerse disponiendo una disposición de lente de relé en el primer extremo del aparato de visualización frente a los elementos ópticos.

Por lo tanto, según la invención, el grupo de lentes de relé situado en el primer extremo del aparato de visualización tendrá una pequeña cantidad de potencia óptica, acondicionando de este modo la luz incidente colimada para producir luz en un estado de práctica o casi colimación. Debido a que, de este modo, no es necesario mantener una colimación completa de la luz, es posible simplificar considerablemente el procesamiento adicional del haz.

Por lo tanto, es posible afirmar que el grupo de lentes de relé acondiciona el haz para entrar en los elementos ópticos subsiguientes. Este acondicionamiento del haz permite usar elementos ópticos más pequeños para controlar el movimiento del campo de visión en comparación con lo que ha sido posible en la técnica anterior, conservando al mismo tiempo la capacidad de visualizar un campo de visión de hasta 180º instantáneamente. También se entenderá que el propio grupo de lentes de relé puede ser mucho más pequeño y menos complejo que un grupo equivalente necesario para colimar totalmente la luz.

El uso de elementos ópticos tan pequeños permite producir cámaras muy pequeñas que presentan diversas ventajas en numerosos campos, tal como cámaras de vigilancia ocultas.

El grupo de relé puede producirse usando disposiciones ópticas conocidas y puede comprender de forma ventajosa un telescopio kepleriano modificado para producir luz casi colimada en vez de producir luz totalmente colimada. Es preferible una disposición de tipo telescopio kepleriano a una disposición de tipo telescopio gausiano, ya que la misma produce un plano focal interno, permitiendo por lo tanto que el telescopio sea más compacto.

Las aberraciones producidas debidas a la luz no totalmente colimada al entrar en los elementos ópticos se corrigen mediante una lente o grupo de lentes de acondicionamiento donde entra la luz después de ser manipulada por los

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elementos ópticos. Se entenderá que esta corrección puede realizarse de cualquier manera conocida, no obstante, también resultará evidente que el grado de “no colimación” de la luz es crítico para el funcionamiento de la invención.

Para producir buenos resultados, la luz que sale del grupo de relé debería tener una apertura numérica (NA) inferior

o igual a 0,03 y, preferiblemente, entre 0,03 y 0,017. Con aperturas numéricas superiores a 0,03, el ángulo de la luz incidente en los elementos ópticos es demasiado grande y no resulta práctico corregir las aberraciones cromáticas y la distorsión provocadas. Asimismo, con aperturas numéricas significativamente inferiores a 0,017, el haz se aproxima al estado totalmente colimado y las ventajas de procesar luz casi colimada se pierden progresivamente, provocando un aumento en el tamaño del aparato.

Se han conseguido resultados especialmente buenos al usar una apertura numérica entre 0,028 y 0,022, habiéndose llevado a cabo ensayos significativos con un valor nominal de NA = 0,025.

Los expertos en la técnica entenderán que la invención es aplicable igualmente con valores positivos o negativos de apertura numérica.

Aunque puede resultar ventajoso en términos de tamaño de los elementos ópticos usar también el grupo de lentes de relé para reducir el tamaño del haz de luz incidente antes de su (casi) colimación, se entenderá que la invención puede funcionar independientemente del grado de magnificación producido por el grupo de relé. De hecho, las ventajas de usar luz casi colimada pueden obtenerse con un haz incidente que es convergente o divergente y magnificado o desmagnificado.

El movimiento del elemento o elementos ópticos evita que sea necesario que la propia carcasa tome una panorámica y/o se incline a efectos de ajustar la imagen visualizada para que un sujeto situado alejado del centro del campo de visión quede resituado en el centro de la imagen visualizada.

Preferiblemente, el elemento o elementos ópticos usados para redirigir los rayos incidentes comprenden uno o más prismas de Risley (también conocidos como prismas de Herschel). Un prisma de Risley comprende una unidad de dos prismas de cuña que puede ser manipulada independientemente o en combinación para desviar el eje óptico de la luz que pasa a través de los mismos mediante la refracción de la luz. En la presente invención, este efecto se usa para redirigir el rayo incidente dirigido a través de la unidad de lente, de modo que un sujeto inicialmente situado alejado del centro del campo de visión puede resituarse en el centro de la imagen visualizada. Esto puede conseguirse, por ejemplo, haciendo girar entre sí los prismas de cuña del prisma de Risley alrededor de la línea central del aparato.

El uso de prismas de Risley tiene la ventaja de permitir escanear el campo de visión en sentido cartesiano, es decir, de izquierda a derecha y/o de arriba a abajo.

En una realización alternativa de la presente invención, el elemento o elementos ópticos pueden comprender una disposición de espejos que puede ser usada para redirigir los rayos incidentes mediante la reflexión de la luz. No obstante, una cámara que utiliza una disposición de este tipo ocuparía un volumen encerrado más grande que una cámara que utiliza un prisma de Risley. También es posible realizar la desviación angular deseada de los rayos incidentes utilizando una lente de un único elemento y moviendo esta lente en un plano perpendicular con respecto al eje óptico. No obstante, el uso de esta técnica provoca una degradación de la calidad de la imagen mucho más grande de lo experimentado al usar prismas o espejos de Risley.

Preferiblemente, al menos una de las cuñas de los prismas de Risley comprende dos o más elementos, estando conformado cada elemento en un material con un índice de refracción diferente. Este aspecto de la presente invención facilita la reducción de aberraciones cromáticas en comparación con el uso de materiales con un índice de refracción común, ya que permite diseñar la unidad de lente para que las aberraciones producidas por un primer elemento queden compensadas por las introducidas por un segundo elemento. Por lo tanto, también es posible usar la estructura de los prismas de Risley para compensar las aberraciones cromáticas provocadas por el uso de luz casi colimada en vez de luz totalmente colimada.

Tal como se ha mencionado anteriormente, es preferible que, una vez la luz sale de los elementos ópticos, la misma pase a través de una lente o grupo de lentes de acondicionamiento usadas para corregir cualquier aberración permanente producida por el grupo de relé o los elementos ópticos.

De forma ventajosa, la unidad de lente comprende además un aparato de zoom para magnificar las imágenes producidas. En este caso, la lente de acondicionamiento puede estar incorporada en el aparato de zoom, aunque esto no resulta esencial. Un aparato de zoom permite obtener la ventaja de variar la longitud focal de la unidad de lente para poder ampliar o reducir el tamaño de la imagen ajustada del sujeto. En combinación con el movimiento de los elementos ópticos descrito anteriormente, esto permite que el aparato de visualización realice zoom y se mueva entre cualquier punto dentro del campo de visión máximo del sistema.

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El uso de una lente o grupo de lentes de acondicionamiento como las descritas anteriormente en combinación con el aparato de zoom permite obtener la ventaja de hacer funcionar simultáneamente los elementos ópticos y el aparato de zoom sin ninguna pérdida de calidad de la imagen. Esto se debe a que la lente o grupo de acondicionamiento corrige las aberraciones introducidas por los elementos ópticos antes de que la luz sea procesada por el aparato de zoom.

Preferiblemente, el aparato de zoom puede comprender dos o más grupos de elementos de lente y puede ser accionado mediante un movimiento relativo lineal entre los dos o más grupos. En lentes de zoom convencionales con dos o más grupos de elementos de lente, los dos o más grupos son móviles entre sí de manera no lineal para minimizar el movimiento del plano focal de la unidad de lente, asegurando de este modo que la imagen visualizada permanece enfocada. No obstante, aunque se produce cierta degradación en la calidad de imagen absoluta que es posible obtener al usar un movimiento lineal de las lentes en comparación con el uso de un movimiento no lineal convencional, esto no supone un problema significativo. En la práctica, cuando se usa un sensor de imágenes, no se percibirá ninguna pérdida de calidad de imagen, ya que cualquier degradación de la imagen puede ser controlada para permanecer en un nivel por debajo del que el sensor es capaz de detectar. El movimiento lineal de los dos o más grupos presenta la ventaja de reducir la complejidad del funcionamiento interno de la cámara, permitiendo por lo tanto mantener al mínimo el tamaño del aparato de visualización y permitiendo utilizar el aparato de visualización en espacios reducidos. La utilización de este movimiento relativo lineal permite que la estructura del aparato de visualización, tal como una cámara, ocupe volúmenes encerrados tan reducidos como 150 cm3, siendo el volumen de la propia disposición de lente solamente de 100 cm3.

De forma ventajosa, la unidad de zoom es desmontable, permitiendo por lo tanto al usuario del aparato de visualización seleccionar el aparato de zoom que es más adecuado para el sujeto observado.

En otra realización de la invención, el aparato de zoom puede estar formado por un dispositivo de zoom de “estado sólido”. Un zoom de estado sólido comprende una o más lentes y está dotado de medios mediante los que cambiar la geometría de estas lentes a efectos de controlar la magnificación que producen.

Se entenderá que es posible usar cualquier configuración de aparato de zoom conocida en combinación con el aparato de visualización de la invención, siempre que permita al usuario realizar zoom en su parte seleccionada del campo de visión.

Es preferible que el aparato de visualización comprenda además un tope de apertura para limitar el tamaño de la pupila de entrada del sistema. De forma ventajosa, este tope de apertura puede estar dispuesto en el interior del aparato de zoom en caso de uso del mismo. El hecho de disponer el tope de apertura en el interior del aparato de zoom reduce la distorsión de imagen con magnificaciones de zoom elevadas. No obstante, si no se usa un aparato de zoom, el tope de apertura puede estar dispuesto en la lente de acondicionamiento o en una lente o grupo de lentes de enfoque fijas adicionales, preferiblemente entre los elementos ópticos móviles y el plano de imagen.

Otra ventaja que presenta la invención consiste en que el grupo de lentes de relé también actúa para proyectar una imagen real del tope de apertura hacia delante desde el primer extremo del aparato de visualización al interior del “espacio objeto”. En esta memoria descriptiva, el término “espacio objeto” se usa para hacer referencia al espacio frente al primer extremo del aparato de visualización en el que está situado el sujeto visualizado.

El hecho de proyectar el tope de apertura hacia delante en el interior del espacio objeto crea una pupila de entrada a cierta distancia frente al primer extremo del aparato de visualización, actuando dicha pupila de entrada para limitar la cantidad de luz que puede entrar en el sistema. Preferiblemente, esta pupila de entrada permanecerá fija durante el funcionamiento del aparato de visualización, incluso cuando los elementos ópticos o el aparato de zoom se mueven. Esto puede conseguirse seleccionando cuidadosamente la geometría de las lentes usadas.

La producción de una pupila de entrada externa fija permite que el centro del campo de visión visualizado por el aparato pivote alrededor de la pupila de entrada usando los elementos ópticos móviles descritos anteriormente, permitiendo por lo tanto que el aparato realice un escaneo a través del campo de visión máximo.

Por lo tanto, este aspecto de la presente invención la hace especialmente adecuada para visualizar un sujeto a través de un orificio en una barrera, tal como se ha descrito anteriormente. Esto se debe a que la pupila de entrada externa permite maximizar el tamaño de la imagen visualizada, evitando al mismo tiempo cualquier viñeteo provocado por la periferia del orificio en la barrera. La proyección hacia delante de una imagen real del tope de apertura también reduce la sensibilidad de la calidad de imagen producida por el aparato de visualización a cambios en el tamaño, forma y calidad del orificio usado. Esto se debe a que el tamaño de la pupila de entrada está limitado por la imagen del tope de apertura que ha sido proyectada hacia delante por el aparato de relé óptico en vez de por el propio orificio.

La proyección del tope de apertura hacia delante desde el primer extremo de la unidad de lente también permite que

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la extremidad más exterior del primer extremo del aparato de visualización quede desplazada con respecto al orificio sin que la calidad de la imagen obtenida sufra una degradación. En otras palabras, la misma permite aumentar la distancia de separación del sistema. Es posible obtener buenos resultados disponiendo el aparato de visualización de modo que el orificio en la barrera y la pupila de entrada externa sean sustancialmente coincidentes. Preferiblemente, el aparato de visualización de la presente invención proyectará la pupila de entrada hacia delante en el interior del espacio objeto a una distancia en el intervalo de 2 a 4 milímetros.

El orificio en la barrera puede tener cualquier forma o tamaño. El tamaño del orificio está limitado en la práctica solamente por la sensibilidad a la luz de los medios usados para recibir la imagen y, por lo tanto, es posible realizarlo a medida para obtener un rendimiento óptimo de los componentes específicos usados. No obstante, se entenderá que la presente invención presenta la ventaja de que la calidad de imagen obtenida no es sensible al tamaño y forma del orificio dentro de unos límites de utilización.

A efectos de obtener una visualización eficaz en condiciones ambientes típicas y reducir los efectos adversos en las imágenes del aparato de visualización -tal como el viñeteo de la imagen visualizada- se ha comprobado que el orificio debe tener de forma ventajosa un diámetro que forma una apertura relativa en el intervalo de F/7 a F/12. No obstante, en condiciones de brillo, tal como un día soleado de verano, es posible usar una apertura relativa de F/15. A efectos de la presente invención, “diámetro” se define como el tamaño del eje menor del orificio. Se ha comprobado que es posible usar de forma útil un orificio con un diámetro en el intervalo de 0,8 a 1,0 milímetros a efectos de obtener imágenes de buena calidad, minimizando al mismo tiempo el impacto de realizar el orificio en la barrera. En condiciones de mucho brillo, el diámetro del orificio puede reducirse incluso más, hasta un tamaño tan pequeño como 0,3 milímetros.

Tal como se ha mencionado anteriormente, el aparato de visualización puede tener un campo de visión de hasta 180º. No obstante, debería observarse que la distancia de separación máxima que es posible conseguir mediante el aparato de visualización se reducirá con el aumento del campo de visión máximo.

A título de ejemplo, a continuación se describirá una realización de la presente invención adaptada para usar en una cámara de vigilancia situada detrás de un orificio en una barrera. Se hará referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 muestra una vista en sección de una cámara según la presente invención. La Figura 2 muestra una segunda vista en sección de la cámara de la Figura 1 que muestra el efecto del movimiento relativo de dos grupos de elementos de lente que comprende el aparato de zoom. La Figura 3 muestra una tercera vista en sección de la cámara de la Figura 1 que muestra el efecto del giro relativo de un prisma de Risley dispuesto en el interior de la unidad de lente.

Una cámara (1) comprende una unidad (2) de lente situada en el interior de una carcasa (3). La unidad (2) de lente tiene un eje óptico (4). En uso, la cámara está situada detrás de una barrera (5), teniendo la cámara (1) una distancia (S) de separación de 2 milímetros en esta realización. La barrera incorpora un orificio (6) que en esta realización tiene un diámetro aproximadamente de 1 mm. La unidad (2) de lente comprende un grupo (7) de lentes de relé situado en el primer extremo (8) de la cámara (1). Este grupo (7) de lentes de relé comprende una configuración de lente de tipo telescopio kepleriano y actúa para enfocar la luz en un plano focal interno y para colimar sustancialmente, aunque no totalmente, la luz para que los rayos salgan del grupo (7) de lentes de relé casi colimados. En esta realización de la invención, la apertura numérica de la luz que sale del grupo (7) de lentes de relé es aproximadamente 0,025. Por lo tanto, el grupo (7) de lentes de relé acondiciona el haz de luz de modo es posible realizar los elementos ópticos subsiguientes del aparato de forma más compacta. La luz acondicionada que abandona el grupo (7) de lentes de relé entra a continuación en un prisma (9) de Risley. El prisma (9) de Risley comprende dos prismas (10, 11) de cuña separados. Los dos prismas (10, 11) de cuña son giratorios conjunta o independientemente entre sí a efectos de redirigir los rayos de luz que entran en la unidad (2) de lente desde cualquier posición en el interior del campo (15) de visión de la unidad (2) de lente para que sea posible mover el campo (15) de visión. Cada uno de estos prismas (10, 11) de cuña comprende dos elementos ópticos (10a, 10b, 11a, 11b) adicionales unidos entre sí en pares para formar los dos prismas (10, 11) de cuña y conformados en materiales con índices de refracción diferentes a efectos de reducir la formación de aberraciones. La unidad (2) de lente comprende además un aparato (12) de zoom que tiene dos grupos (12a, 12b) de elementos de lente móviles entre sí a lo largo del eje óptico (4). El grupo (12a) de lentes del aparato (12) de zoom actúa como un grupo de lentes de acondicionamiento y está adaptado para corregir cualquier aberración permanente provocada por el grupo

(7) de lentes de relé o el prisma (9) de Risley. De forma adicional, el grupo (12b) de lentes del aparato (12) de zoom incluye un tope (13) de apertura. Una imagen real de este tope (13) de apertura es proyectada hacia delante al interior del espacio objeto a través del grupo (7) de lentes de relé para producir una pupila de entrada externa estacionaria a efectos de limitar la cantidad de luz que puede entrar en la unidad (2) de lente. La cámara (1) está situada con respecto al orificio (6) en la barrera (5) de modo que la pupila de entrada externa coincide sustancialmente con el orificio (6) para evitar cualquier impacto negativo en la calidad de imagen debido a la forma o calidad del orificio (6). La cámara también está dispuesta con respecto al orificio (6) de modo que un sujeto (14) queda situado en el interior del campo de visión (15) de la unidad (2) de lente.

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Las Figuras 1 a 3 muestran el paso de un rayo incidente (16) procedente del sujeto (14) al pasar a través del orificio

(6) en la barrera (5) y la unidad (2) de lente hasta que queda enfocado en un aparato (17) de recepción de imágenes -en este caso, un sensor de imágenes- situado en el segundo extremo (18) de la cámara (1), detrás de la unidad (2) 5 de lente. La Figura 2 muestra el efecto del movimiento relativo de los dos grupos de elementos (12a, 12b) que comprende el aparato (12) de zoom en el rayo incidente (16). Tal como puede observarse en las Figuras 1 y 2, el sujeto (14) está situado en el eje óptico (4), es decir, el sujeto está situado en el centro del campo (15) de visión. La Figura 3 muestra el giro relativo de los dos prismas (10, 11) de cuña que comprenden el prisma (9) de Risley, lo que hace que el sujeto (14), que está situado en ese momento alejado del centro del campo de visión, quede situado

10 aparentemente en el centro de la imagen visualizada, permitiendo de este modo ampliar o reducir el tamaño del sujeto a través del accionamiento del aparato (12) de zoom.

Se entenderá que el ejemplo descrito anteriormente y mostrado en los dibujos constituye solamente un ejemplo de una realización de la invención y no debería considerarse como una limitación del alcance de la invención.

15 También se entenderá que, aunque esta memoria descriptiva describe el aparato y el método de la invención en términos de luz visible, lo descrito en la misma también puede aplicarse en todo el espectro electromagnético, por ejemplo, en radiación infrarroja.

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REIVINDICACIONES

1. Aparato de visualización que comprende un primer extremo (8) para recibir luz incidente del interior de un campo

(15) de visión y adaptado para producir una imagen enfocada en un plano de imagen en un segundo extremo (18) del aparato de visualización, comprendiendo además el aparato de visualización uno o más elementos ópticos que pueden moverse para que la luz procedente de cualquier sitio del interior del campo de visión del aparato de visualización pueda ser redirigida al eje óptico (4), moviendo por lo tanto el campo (15) de visión sin mover el propio aparato de visualización, en el que el aparato de visualización comprende un grupo (7) de lentes de relé en el primer extremo (8) del aparato de visualización y una lente o grupo de lentes (12a) de acondicionamiento situadas en uso entre el elemento o elementos ópticos y el segundo extremo (18) del aparato de visualización, caracterizado por que dicho grupo (7) de lentes de relé tiene una apertura numérica en el intervalo de 0,017 a 0,03 y es funcional en uso para acondicionar la luz de modo que la misma no es colimada en un grado predeterminado antes de incidir en el elemento o elementos ópticos, y por que dicha lente o grupo de lentes (12a) de acondicionamiento están adaptadas de modo que, en uso, compensan cualquier aberración producida por el grupo (7) de lentes de relé o el elemento o elementos ópticos.
2.

Aparato de visualización según la reivindicación 1, caracterizado por que el grupo (7) de lentes de relé tiene una apertura numérica en el intervalo de 0,022 a 0,028.
3.

Aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aparato de visualización comprende además un aparato (12) de zoom para magnificar la imagen visualizada.
4.

Aparato de visualización según la reivindicación 3, caracterizado por que la lente o grupo de lentes (12a) de acondicionamiento están incorporadas en el aparato (12) de zoom.
5.

Aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado por que el aparato (12) de zoom comprende dos o más grupos de elementos (12a, 12b) de lente y puede ser accionado por movimiento relativo lineal entre los dos o más grupos.
6.

Aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento

o elementos ópticos comprenden uno o más prismas de Risley (9).
7.

Aparato de visualización según la reivindicación 6, caracterizado por que al menos uno de los prismas (10, 11) de cuña que comprende al menos uno de los prismas (9) de Risley comprende dos o más elementos (10a, 10b, 11a, 11b), estando conformado cada elemento en un material con un índice de refracción diferente.
8.

Aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el aparato de visualización comprende un tope (13) de apertura.
9.

Aparato de visualización según la reivindicación 3, caracterizado por que un tope (13) de apertura está dispuesto en el interior del aparato (12) de zoom.
10.

Aparato de visualización según la reivindicación 8 o la reivindicación 9, caracterizado por que el grupo (7) de lentes de relé es funcional en uso para proyectar una imagen real del tope (13) de apertura hacia delante desde el primer extremo (8) del aparato de visualización al interior de un espacio objeto, produciendo por lo tanto una pupila de entrada externa.
11.

Aparato de visualización según la reivindicación 10, caracterizado por que, en uso, la imagen real del tope (13) de apertura permanece fija con respecto al aparato de visualización.
12.

Aparato de visualización según la reivindicación 10 o la reivindicación 11, caracterizado por que la imagen real del tope (13) de apertura es proyectada hacia delante para producir una pupila de entrada a una distancia en el intervalo de 2 a 4 milímetros del primer extremo (8) del aparato de visualización.
13.

Aparato de visualización según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado por que el aparato de visualización está contenido en uso en el interior de una carcasa (3), teniendo dicha carcasa (3) un orificio (6) en la misma, estando dispuesto el aparato de visualización en la carcasa (3) de modo que la imagen real del tope (13) de apertura proyectada por el grupo (7) de lentes de relé es sustancialmente coincidente con el orificio (6).
14.

Método de visualización de un sujeto a través de un orificio (6) que comprende el uso del aparato según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que el orificio se dispone en una barrera que no está conectada al aparato y en el que el aparato se dispone de modo que la imagen real del tope (13) de apertura proyectada hacia delante por el aparato de relé es sustancialmente coincidente con el orificio (6).
15.

Método según la reivindicación 14, caracterizado por que el orificio (6) tiene un diámetro en el intervalo de 0,3 a

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E07733461

22-09-2014

1 milímetro.
16. Método según la reivindicación 14 o 15, caracterizado por que el orificio (6) produce una apertura relativa en el intervalo de F/7 a F/15.

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