Устройство для регистрации близкорасположенных и удаленных объемных объектов

Авторы патента:

Предлагаемое техническое решение относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано для регистрации объемных близкорасположенных и удаленных объектов и для определения дистанции до них.

Технический результат предложенного решения заключается в возможности увеличения разрешения устройства за счет установки после входного объектива в качестве ЭОПа двух линейных приборов с зарядовой связью - ПЗС с высоким разрешением по длине приборов, при реализации перемещения этих ПЗС на фиксированные линейные шаги в поперечном относительно изображения объекта направлении и возможности достижения максимального эффекта «объемного видения» при работе устройства на удаленные и близкорасположенные объекты за счет установки после входного объектива двух дополнительных объективов, разнесенных друг относительно друга на величину линейной стереобазы «В» и за счет поворота входного объектива вокруг оптической оси на угол, равный 90°, а так же выполнения его с двумя отверстиями.

Поставленная задача достигается благодаря тому, что устройство для регистрации близкорасположенных и удаленных объемных объектов, содержит стереотелевизионную систему, состоящую из входного объектива и приемника изображения. Стереотелевизионная система снабжена двумя дополнительными объективами, а в качестве приемника изображения установлены два линейных прибора с зарядовой связью - ПЗС с высоким разрешением по их длине и с возможностью перемещения этих ПЗС на фиксированные линейные шаги, равные половине величины чувствительного элемента ПЗС в поперечном относительно изображения объекта направлении, причем два дополнительных объектива и два линейных прибора расположены друг относительно друга на расстоянии, равном линейной стереобазе «В» в поперечно-горизонтальном направлении относительно объемного объекта, а входной объектив снабжен двумя отверстиями и выполнен с возможностью его поворота вокруг оптической оси на 90 градусов.

1 н.п. ф-лн., 2 илл.

Известно устройство (патент РФ 2014756, опуб. 15.06.94, МПК H04N 13/00) для визуального наблюдения исследуемого пространства предметов и автоматического измерения пространственных параметров наблюдаемых удаленных объемных объектов.

Устройство содержит стереотелевизионную систему, состоящую из входного объектива и электронно - оптического преобразователя - ЭОПа (матричной телевизионной передающей трубки), датчика положения камеры и блоков управления.

Недостатками этого устройства являются невысокое качество изображения, в связи с малым конечным разрешением телевизионной передающей трубки, определяемым ограниченным числом чувствительных элементов на матрице трубки, и невозможность получения в процессе осуществления сеанса регистрации максимального эффекта «объемного видения» при работе, как по «бесконечноудаленным» объектам (вариант стереодальномера), так и по близкорасположенным объектам (вариант стереомикроскопа).

Поставленная задача достигается благодаря тому, что устройство для регистрации близкорасположенных и удаленных объемных объектов, содержит стереотелевизионную систему, состоящую из входного объектива и приемника изображения. Стереотелевизионная система снабжена двумя дополнительными объективами, а в качестве приемника изображения установлены два линейных прибора с зарядовой связью - ПЗС с высоким разрешением по их длине и с возможностью перемещения этих ПЗС на фиксированные линейные шаги, равные половине величины чувствительного элемента ПЗС в поперечном относительно изображения объекта направлении, причем два дополнительных объектива и два линейных прибора расположены друг относительно друга на расстоянии, равном линейной стереобазе «В» в поперечно-горизонтальном направлении относительно объемного объекта после входного объектива, а входной объектив снабжен двумя отверстиями и выполнен с возможностью его поворота вокруг оптической оси на 90 градусов.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для регистрации близкорасположенных объемных объектов, а на фиг.2 - схема устройства для регистрации удаленных объемных объектов, где

1 - входной объектив;

2 - дополнительные объективы;

3 - линейные приборы с зарядовой связью (ПЗС);

Работа устройства осуществляется следующим образом:

При наличии объекта находящегося на близком относительно устройства расстоянии (вариант стереомикроскопа), входной объектив 1 находясь в первом фиксированном положении (фиг.1) проецирует параллельные пучки от объекта регистрации (находящегося в передней фокальной плоскости входного объектива 1) на дополнительные объективы 2 двух оптических каналов. С помощью оптических призменных блоков каждого канала пучки лучей, несущие изображение регистрируемого объекта, поворачиваются на 180° (сокращая продольные габариты устройства) и проецируются в фокальные плоскости объективов 2 двух оптических каналов на чувствительные поверхности линейных ПЗС 3 (характеризуемых высоким разрешением по их длине). Линейные ПЗС 3 сканируют изображение регистрируемого близкорасположенного объекта, полученные в каждом из каналов, осуществляя линейное перемещение ПЗС 3 в горизонтальном направлении относительно изображения объекта с фиксированным линейным шагом, равным половине величины чувствительного элемента (пикселя) ПЗС.

Два дополнительных объектива и два линейных прибора ПЗС расположены друг относительно друга на расстоянии, равном линейной стереобазе «В». В результате введения данного параметра достигается эффект «объемного видения» объекта, причем, с увеличением значения стереобазы В возрастает возможность наблюдения объектов на большем расстоянии. Эффект естественного наблюдения объемных объектов достигается при соответствии значения линейной стереобазы В среднему значению расстояния между глазами человека, то есть, 60-70 мм.

В случае нахождения объекта на удаленном расстоянии от устройства входной объектив устанавливается поворотом вокруг его оптической оси на 90° во второе фиксированное положение (фиг.2). В данном случае параллельные пучки от удаленного «на бесконечность» регистрируемого объемного объекта проходят через специальные отверстия во входном объективе 1 (фиг.2) и попадают прямо на дополнительные объективы 2 двух оптических каналов. Далее работа устройства для регистрации удаленных объектов осуществляется аналогично регистрации близкорасположенных объектов.

Вид А поясняет положение входного объектива 1 при рассмотрении близкорасположенных объектов, когда выполненные в объективе 1 отверстия не используются, и удаленных объектов, когда входной объектив 1 фиксируется в таком положении, чтобы параллельные пучки от регистрируемого объекта могли проходить через специальные отверстия.

Полученные телевизионные кадры с изображением регистрируемых близкорасположенных и удаленных объемных объектов могут быть воспроизведены на любых стандартных стереомониторах. Заявленные технические решения обеспечивают достижение технического результата, а именно, возможности увеличения разрешения устройства и достижения максимального эффекта «объемного видения» при работе устройства на удаленные и близкорасположенные объекты.

Устройство для регистрации близкорасположенных и удаленных объемных объектов, содержащее стереотелевизионную систему, состоящую из входного объектива и приемника изображения, отличающееся тем, что стереотелевизионная система снабжена двумя дополнительными объективами, а в качестве приемника изображения установлены два линейных прибора с зарядовой связью - ПЗС с высоким разрешением по их длине и с возможностью перемещения этих ПЗС на фиксированные линейные шаги, равные половине величины чувствительного элемента ПЗС в поперечном относительно изображения объекта направлении, причем два дополнительных объектива и два линейных прибора расположены относительно друг друга на расстоянии, равном линейной стереобазе «В» в поперечно-горизонтальном направлении относительно объемного объекта после входного объектива, а входной объектив снабжен двумя отверстиями и выполнен с возможностью его поворота вокруг оптической оси на 90º.