RU2018168C1

RU2018168C1 - Optical system of zone scanning

Info

Publication number: RU2018168C1
Authority: RU
Inventors: В.П. Митин; Л.М. Блюдников; А.Н. Чиванов; И.А. Коробченко
Priority date: 1991-04-08
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: infra-red imaging. SUBSTANCE: optical system of zone scanning has polyhedron mirror drum with group of faces for scanning of frame over zones in vertical plane. These faces are united in frame groups between which there is made hole optically conjugate to mirrors located inside drum, radiation former and lens of receiver. Output pupil of lens of receiver of scanning channel is placed between lens and receiver and output pupil of optical system of channel of recording of average level of signals in frame is put in plane of receiver. EFFECT: increased quality of image thanks to monitoring of average level of background of locality on which observation lenses are positioned in process of scanning. 6 dwg

Description

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к оптико-электронным приборам, и может быть использовано при разработке и модернизации тепловизионных систем. The invention relates to optical instrumentation, in particular to optical electronic devices, and can be used in the development and modernization of thermal imaging systems.

Известна сканирующая система, содержащая многогранную прозрачную призму, на стыке граней имеется полоса из поглощающего лака или отражающего материала, используемая в качестве нерегулируемого источника сравнения. A known scanning system containing a multifaceted transparent prism, at the junction of the faces there is a strip of absorbing varnish or reflective material, used as an unregulated source of comparison.

Известна оптическая система зонного сканирования, содержащая зеркальный барабан в виде двух усеченных конических пирамид, соединенных меньшими основаниями, двугранные углы, образованные гранями разных пирамид, отличаются друг от друга на одинаковую угловую величину. A known zone scanning optical system containing a mirror drum in the form of two truncated conical pyramids connected by smaller bases, the dihedral angles formed by the faces of different pyramids, differ from each other by the same angular value.

Наиболее близка к предлагаемой оптическая система зонного сканирования камеры IR-18, содержащая зеркальный многогранный барабан, объектив приемника и регулируемый вручную имитатор черного тела, предназначенный для установки уровня сигнала, соответствующего среднему уровню сигнала от фона и объектов сканируемого поля. Closest to the proposed optical zone scanning system of the IR-18 camera, containing a mirrored multi-faceted drum, a receiver lens and a manually adjustable blackbody simulator, designed to set the signal level corresponding to the average signal level from the background and objects of the scanned field.

В этой системе недостаточно высокое качество изображения из-за низкой точности воспроизведения контрастов элементов изображения, так как ручная регулировка температуры имитатора черного тела и его высокая инерционность не позволяют оперативно отслеживать средний уровень фона, относительно которого вырабатывается в изображении тепловизионный сигнал от объектов по кадру. In this system, the image quality is not high due to the low accuracy of reproducing the contrasts of image elements, since manual adjustment of the temperature of the black body simulator and its high inertia do not allow to quickly monitor the average level of the background relative to which the thermal imaging signal from objects is generated in the image.

Целью изобретения является повышение качества изображения путем повышения точности воспроизведения контрастов его элементов в процессе сканирования. The aim of the invention is to improve image quality by increasing the accuracy of reproduction of the contrasts of its elements in the scanning process.

Указанная цель достигается тем, что в известной оптической системе зонного сканирования, содержащей зеркальный многогранный барабан и объектив приемника, в гранях зеркального барабана выполнено по крайней мере одно отверстие по форме, совпадающей с гранью, в котором внутри барабана установлены дополнительно введенные зеркала с объективом, оптически сопряженные с приемником, при этом выходной зрачок канала, содержащего грань многогранника, расположен между объективом приемника и приемником, а выходной зрачок системы, размещенной в отверстии многогранного барабана, совмещен с плоскостью чувствительных элементов приемника. This goal is achieved by the fact that in the known optical system of zone scanning containing a mirrored multi-faceted drum and a receiver lens, at least one hole is made in the faces of the mirror drum in a shape matching the face in which additionally introduced mirrors with an objective are mounted inside the drum, optically coupled with the receiver, while the exit pupil of the channel containing the face of the polyhedron is located between the receiver’s lens and the receiver, and the exit pupil of the system located in Versions of a multifaceted drum, combined with the plane of the sensitive elements of the receiver.

На фиг. 1-3 показана общая схема оптической системы зонного сканирования; на фиг.4-6 - варианты выполнения сканирующего устройства. In FIG. 1-3 shows a general diagram of an optical zone scanning system; figure 4-6 - embodiments of a scanning device.

Оптическая система содержит зеркальный барабан 1, имеющий группы граней для сканирования, например, трех зон по высоте кадра за счет разного наклона граней 1-1, 1-2 и 1-3 к оси 2 вращения барабана 1. В барабане имеется по крайней мере вторая группа таких же граней для сканирования тех же зон в кадре. Между кадровыми группами граней в барабане может быть одно или несколько отверстий 3 (см.фиг.2, 4,6). Внутри барабана 1 размещены зеркала 4, оптически сопряженные с отверстием 3 и объективом 5 приемника 6. Между зеркалами 4 введен дополнительный объектив 7. При этом выходной зрачок 9 системы, размещенной в отверстии 3 многогранного барабана 1, совмещен с плоскостью чувствительных элементов приемника 6 (см.фиг.1), а выходной зрачок 10 канала, содержащего грань многогранника 1, расположен между объективом 5 приемника и приемником 6. The optical system contains a mirror drum 1 having groups of faces for scanning, for example, three zones along the height of the frame due to different inclination of the faces 1-1, 1-2 and 1-3 to the axis 2 of rotation of the drum 1. There is at least a second in the drum a group of the same faces for scanning the same areas in the frame. Between the frame groups of faces in the drum there can be one or more holes 3 (see Fig. 2, 4, 6). Inside the drum 1 there are mirrors 4 optically conjugated with the hole 3 and the lens 5 of the receiver 6. An additional lens 7 is inserted between the mirrors 4. The exit pupil 9 of the system located in the hole 3 of the multi-faceted drum 1 is aligned with the plane of the sensitive elements of the receiver 6 (see .Fig. 1), and the exit pupil 10 of the channel containing the face of the polyhedron 1 is located between the lens 5 of the receiver and the receiver 6.

Оптическая система зонного сканирования работает следующим образом. The optical zone scanning system operates as follows.

При вращении барабана 1 в различные моменты времени лучи 8 от объектов и фона поступают или в отверстие 3, или на грань барабана 1. В момент прохождения лучей 8 через отверстие 3 в барабане энергия от объектов и фона в пределах всего поля зрения при помощи зеркал 4, объектива 7 и объектива 5 приемника 6 фиксируется приемником 6 как средний уровень сигнала по кадру, так как в выходном зрачке 9, совмещенном с плоскостью чувствительных элементов приемника 6, эта энергия достаточно равномерно распределяется по всей его площади, в результате чего обеспечивается засветка всех чувствительных элементов приемника и после дополнительного вычисления вводится в систему обработки средний уровень сигнала от элементов кадра в качестве опорного сигнала. When the drum 1 is rotated at different points in time, rays 8 from objects and the background either enter the hole 3 or to the edge of the drum 1. At the moment of the rays 8 passing through the hole 3 in the drum, the energy from objects and the background within the entire field of view using mirrors 4 , the lens 7 and the lens 5 of the receiver 6 is fixed by the receiver 6 as the average signal level over the frame, since in the exit pupil 9, combined with the plane of the sensitive elements of the receiver 6, this energy is distributed fairly evenly over its entire area, as a result of which ivaetsya illumination of the sensitive elements of the receiver and after an additional computation is introduced into the processing system of the average level signal of the frame elements as a reference signal.

В момент поступления лучей 8 на грани (последовательно 1-1, 1-2, 1-3) барабана 1 происходит позонное и поэлементное сканирование поля зрения. Выходной зрачок 10 объектива 5 приемника 6 в этом случае размещен между объективом 5 приемника и приемником 6. Потоки излучения от различных элементов кадра фокусируются в плоскости чувствительных элементов приемника 6, неся информацию в каждый момент времени от различных точек в поле зрения оптической системы. At the time of arrival of rays 8 on the verge (sequentially 1-1, 1-2, 1-3) of the drum 1, a zone-by-element and element-by-element scanning of the visual field occurs. The exit pupil 10 of the lens 5 of the receiver 6 in this case is placed between the lens 5 of the receiver and the receiver 6. The radiation fluxes from various frame elements are focused in the plane of the sensitive elements of the receiver 6, carrying information at different times from various points in the field of view of the optical system.

Таким образом, при работе сканирующей системы тепловизора последовательно фиксируются средний уровень сигнала в его поле зрения и сигналы от каждого элемента кадра. Разностный сигнал и составляет фиксируемый прибором тепловизионный сигнал в виде различных контрастов всех элементов кадра. Учитывая, что опорный сигнал зависит только от суммарной яркости объектов (в том числе и объектов фона), находящихся в данный момент в поле зрения оптической системы, он автоматически вычисляется как средний уровень сигнала, и в данный момент времени вводится в систему обработки в качестве опорного сигнала, что способствует более четкому выделению объектов обнаружения на фоне других элементов развертки. Thus, during the operation of the scanning system of the thermal imager, the average signal level in its field of view and the signals from each frame element are sequentially recorded. The difference signal constitutes the thermal imaging signal recorded by the device in the form of various contrasts of all elements of the frame. Considering that the reference signal depends only on the total brightness of objects (including background objects) that are currently in the field of view of the optical system, it is automatically calculated as the average signal level, and is currently introduced into the processing system as a reference signal, which contributes to a clearer selection of detection objects against the background of other scan elements.

Claims

OPTICAL ZONE SCANNING SYSTEM, containing a multifaceted drum and a receiver lens, characterized in that, in order to improve the image quality by increasing the accuracy of reproducing the contrast of its elements, at least one hole is made in the faces of the drum in a shape matching the face in which inside the drum additionally introduced mirrors with a lens are installed, while the exit pupil of the channel containing the face of the polyhedral drum is located between the receiver lens and the receiver, and the output sp choke system placed in a hole polyhedral drum is aligned with the plane of the sensitive elements of the receiver.