×
29.03.2019
219.016.f47b

КОЛЛИМАТОР ДЛЯ НАСТРОЙКИ МНОГОКАНАЛЬНОЙ ТЕЛЕВИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при юстировке и настройке телевизионных камер многоканальной телевизионной системы. Коллиматор содержит корпус и расположенные в нем на одной оптической оси источник света, рассеивающий элемент, тест-объект, объектив и светоделительный блок. Источник света выполнен из дискретных элементарных излучателей. Излучающие поверхности излучателей выполнены диффузно- рассеивающими. Расстояние между излучающими поверхностями излучателей и тест-объектом определяется выражением где l - расстояние между поверхностью излучателей и плоскостью тест-объекта, I - сила света элементарного источника излучения, Е - освещенность светлого фона в плоскости тест-объекта, а - коэффициент равномерности. Объектив выполнен для узкого спектрального диапазона. Светоделительный блок выполнен с возможностью разделения изображения тест-объекта, построенного объективом, на два геометрически и энергетически одинаковых изображения. Источник света, объектив, светоделительный блок, фотоприемники телевизионной системы оптически согласованы между собой по длине волны излучения, соответствующей длине волны наблюдения. Технический результат - создание надежного в эксплуатации, простого в изготовлении, сборке и настройке коллиматора. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при юстировке и настройке телевизионных камер многоканальной телевизионной системы.

Известно устройство [1] на основе коллиматора, содержащее щелевую диафрагму, установленную в фокальной плоскости объектива коллиматора, которая подсвечивается лампой накаливания через конденсорные линзы и светофильтры, проекционный объектив и ПЗС линейку.

Недостатком устройства является наличие проекционного объектива и щелевой диафрагмы, качественное изображение которой требует дополнительной математической обработки.

Известно устройство [2] на основе коллиматора, включающее расположенные на одной оптической оси источник света, штриховую миру с заданной пространственной частотой, снабженную механизмом перемещения перпендикулярно оптической оси, объектив коллиматора, ТВ-камеру с ПЗС-матрицей для обработки измерительной информации, при этом для обеспечения равномерной засветки штриховой миры между источником света и штриховой мирой расположено молочное стекло, а для выделения определенного спектрального диапазона между молочным стеклом и штриховой мирой установлен светофильтр.

К недостаткам этого устройства относятся оптическое рассогласование объектива коллиматора и источника света, необходимость использования светофильтра, полихроматический источник света, механизм перемещения штриховой миры.

Перечисленная совокупность недостатков устройства приводит к низким эксплуатационным и оптическим параметрам, снижает степень надежности устройства из-за сложности конструкции и технологии изготовления узлов и их взаимной юстировки.

Дело в том, что лампа накаливания в качестве источника света излучает в широком диапазоне длин волн. Это означает, что для получения качественного изображения штриховой миры необходим объектив коллиматора, в котором обеспечена коррекция хроматических аберраций. Такое требование усложняет расчет, конструкцию, а также изготовление объектива. Оптическое согласование по спектру излучения предпринято за счет применения светофильтра, который усложняет конструкцию и технологию изготовления устройства. Кроме того, использование лампы накаливания не является экономичным в силу того, что мал коэффициент преобразования электрической мощности в световую, и сама подводимая электрическая энергия питания лампы весьма существенна. Применение механизма перемещения штриховой миры вызывает необходимость применения высокоточной, а потому затратной, технологии изготовления отдельных деталей и приводит к значительным погрешностям при измерениях по второму информационному каналу.

Задачей изобретения является создание надежного в эксплуатации, простого в изготовлении, сборке и настройке коллиматора, позволяющего проводить работы одновременно с двумя камерами телевизионной системы, содержащего объектив, отличающийся малыми габаритами, простотой конструкции и изготовления, обеспечивающий во взаимосвязи с источником света требуемое качество изображения; надежный и экономичный источник света, оптически связанный с объективом для обеспечения требуемого качества изображения, создающий равномерную освещенность тест-объекта, обеспечивающий необходимую мощность излучения во времени и постоянную мощность излучения при изменении температуры, тест-объект, рассеивающий элемент и светоделительный блок, при этом перечисленные элементы расположены в корпусе коллиматора по одной оптической оси, а источник света, объектив и фотоприемник ТВ-камеры оптически согласованы между собой и с наблюдателем, причем выбранная длина волны видимого диапазона позволяет предварительно оценивать качество сборки коллиматора и проводить визуальную настройку его оптической системы.

Технический результат достигается тем, что в корпусе коллиматора на оптической оси расположены плата источника света, рассеивающий элемент, тест-объект, объектив и светоделительный блок, при этом объектив минимизирован по габаритам, оптимизирован по конструктивной простоте, технологической реализации и обеспечивает построение изображения тест-объекта в бесконечности с требуемым качеством изображения; источник света представляет собой матрицу последовательно включенных в электрическую схему светодиодов, излучающих в видимом диапазоне длин волне; светоделительный блок выполнен с возможностью разделения изображения тест-объекта, построенного объективом, на два геометрически и энергетически одинаковых изображения, что позволяет проводить работы одновременно с двумя камерами телевизионной системы, визирные оси которых параллельны между собой; при этом тест-объект и рассеивающий элемент - компоненты с заранее заданными параметрами.

Конструктивная простота объектива предполагает возможность получения некачественного изображения из-за комплекса монохроматических и хроматических аберраций. Ограничение рабочего спектрального диапазона объектива позволило свести к минимуму влияние хроматических аберраций (хроматизма положения, сферохроматизма), что позволило обеспечить требуемое качество изображения. Поэтому объектив выполнен для работы в узком спектральном диапазоне.

В отличие от прототипа необходимый спектральный диапазон выделяется не при помощи использования цветных фильтров, а формируется выбором источника света, обеспечивающего оптическую взаимосвязь источника света и объектива.

Источник света создает равномерную освещенность в плоскости тест-объекта в силу того, что дискретные элементарные излучатели расположены так, что геометрия их расположения подобна геометрии тест-объекта.

Кроме того, источник света комплектуется дискретными элементарными излучателями с предварительно обработанной шлифованием (для увеличения рассеяния) поверхностью излучения. Такое дополнительное рассеяние в совокупности с рассеивающим элементом резко повышает равномерность освещенности в плоскости тест-объекта, что позволяет отказаться от использования конденсорной оптической системы.

Особое значение имеет оптическое согласование между наблюдателем, источником света, объективом и фотоприемником ТВ-камеры. Дело в том, что выбор одинаковой рабочей длины волны излучения, например λ=0,85 мкм, для источника света, объектива и фотоприемника ТВ-камеры является условием, необходимым для функционирования системы, но совсем недостаточным для включения в процесс настройки наблюдателя. Ввиду этого рабочая длина волны выбрана такой, чтобы осуществить визуальную настройку коллиматора.

Необходимый уровень освещенности в плоскости тест-объекта вне зависимости от времени обеспечивается выставлением мощности излучения источника света на уровень, обеспечивающий значительное превышение минимального порога освещенности тест-объекта.

Постоянство излучаемой источником света мощности при изменении температуры достигается введением в электрическую схему питания сопротивления, величина которого изменяется в зависимости от температуры. Выставив определенное значение тока в электрической цепи питания при определенных величинах термосопративления и температуры, получим это же значение тока в цепи при колебаниях температуры от выставленного значения.

Равномерность освещенности тест-объекта достигается также включением дискретных элементарных излучателей в последовательную цепь. При этом через каждый излучатель протекает одинаковый ток, что вызывает одинаковую излучаемую мощность каждым элементарным излучателем.

Элементарные излучатели, из которых состоит источник света, располагаются от тест-объекта с рассеивающим элементом на расстоянии, которое определяется выражением:

где l - расстояние между поверхностью дискретных элементарных излучателей и плоскостью тест-объекта; I - сила света элементарного дискретного излучателя; Е - освещенность светлого фона в плоскости тест-объекта; а - коэффициент равномерности, зависящий от геометрических и оптических параметров отдельного дискретного элементарного излучателя и их количества в электрической схеме, геометрии их расположения на плате.

где ST-T - площадь тест-таблицы, SИИ - площадь платы источника света.

где k - коэффициент заполнения дискретными элементарными излучателями платы с площадью SИИ (может принимать значения в диапазоне величин 0,3-1);

UП - напряжение питания электрической схемы;

UС - напряжение питания дискретного элементарного излучателя;

- количество дискретных элементарных излучателей на плате источника света;

SС - площадь излучающей поверхности дискретного элементарного излучателя.

Объектив коллиматора оптически сопряжен со светоделительным блоком. Определенное положение светоделительного блока относительно объектива, как показали теоретические на основе компьютерного моделирования и практические исследования, позволяют получить как в первом, так и, в особенности, во втором телевизионных каналах световые потоки достаточной мощности и равной величины. Это особенно важно в случае, если телевизионные камеры различаются входными оптическими параметрами.

Заявленная совокупность отличительных признаков направлена на получение заявленного технического результата.

Заявленный коллиматор изображен на фиг.1. Коллиматор содержит корпус 1, объектив 2 в оправе 3, тест-объект 4, рассеивающий элемент 5, плату 6 с дискретными элементарными излучателями 7, светоделительный блок 8, в держателе 9.

Заявленный коллиматор работает следующим образом. При включении электрической цепи элементарные дискретные излучатели освещают рассеивающий элемент, а через него - тест-объект, изображение которого объектив направляет на светоделительный блок. В светоделительном блоке поток делится на две равные части, каждая из которых попадает в соответствующий объектив каждой из ТВ-камер.

Опытные испытания прошел коллиматор следующего конкретного исполнения. В корпусе из материала Д16Т размещена плата с 12-ю светодиодами, которые расположены в 4 ряда по 3 светодиода в каждом (фиг.2). Они расположены в прямоугольнике с размерами 24×32 мм2. Поверхности линз светодиодов сошлифованы на глубину 1,5 мм от вершины первоначальной сферы. Светодиоды включены в последовательную цепь с напряжением питания 27 В и «гасящим» сопротивлением 150 Ом, выполняющим роль термосопративления. Светодиоды типа КИПД136 В-К4 производства ОАО «Протон». Длина волны излучения λ=0,63 мкм.

При заданных значениях I=14 кд, E=1000 лк, k=0,3, значение коэффициента a=0,24 и расстояние между тест-объекта и поверхностью дискретных элементарных излучателей l≈30 мм. В конкретной реализации расстояние l было сокращено из-за наличия рассеивающего элемента. Таким образом, на расстоянии 25 мм от сошлифованных поверхностей светодиодов размещено молочное стекло (рассеивающий элемент) и на расстоянии 1 мм от него находится универсальная телевизионная тест-таблица ТИТ 0249 с размером рисунка 24×32 мм2 (размеры тест-таблицы соответствует сформированной геометрии расположения и размерам расположения светодиодов). В передней фокальной плоскости объектива расположена тест-таблица (фиг.3). Объектив имеет параметры: f'=100 мм, D/f'=1:2,5. Малые габариты и простота конструкции объектива достигается применением в объективе только двух сферических линз. Наличие у двух линз общего радиуса влечет за собой простоту их изготовления и сборки, а исполнение в виде склеенного блока - простоту центрировки в оправах объектива.

К объективу примыкает призменный блок (фиг.4), выполненный в виде призмы, в основе которой лежат светоделительный кубик и призма АР-90. Необходимо отметить разные габаритные размеры составной призмы: светоделителный кубик имеет меньшие габаритные размеры, чем призма АР-90. Это сделано для удобства монтажа составной призмы в конструкции держателя, т.к. в этом случае отсутствует нежелательная нагрузка на место склейки кубика.

Оптическая схема коллиматора приведена на фиг.5.

По итогам опытных испытаний коллиматор принят к серийному производству.

Источники информации

1. Бузанов В.И. КП ЦКБ «Арсенал» - ведущий разработчик оптических и оптико-электронных приборов и систем в Украине. Сб. МАК «Контенант» - 2002, октябрь, с.6-10.

2. Патент RU 2282170, G01M 11/02 - прототип.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 625 items.
10.02.2013
№216.012.2338

Приборная панель космического аппарата

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для космических конструкций, например, каркасов приборных панелей. Приборная панель космического аппарата содержит несущие верхнее и нижнее основания, между которыми установлен заполнитель в виде сот, и закладные элементы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474518
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.27bf

Кассетный боеприпас

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к кассетным боеприпасам. Кассетный боеприпас содержит корпус, в кормовой части которого расположен отсек с парашютной системой и срезаемым элементом. Парашютная система помещена в чехол. Парашютный отсек выполнен в виде тонкостенного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475695
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.03.2013
№216.012.3008

Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к осколочно-фугасным снарядам, которые применяются при стрельбе из артиллерийских орудий. Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд содержит корпус с ведущим пояском, взрыватель и взрывчатое вещество. Корпус состоит из соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477831
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.33da

Сопло летательного аппарата

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям сопел летательных аппаратов, и может быть использовано для сопловых блоков летательных аппаратов, в которых устанавливаются заглушки, служащие для защиты внутренней полости летательного аппарата. Сопло содержит раструб,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478817
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3af9

Кран шаровой

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено, в частности, для использования в трубопроводной запорной арматуре пневмогидросистем ракет-носителей космического назначения, а также в любой отрасли промышленности, использующей гидравлическую технику, где необходимо периодически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480658
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e54

Тренога

Изобретение относится к треногам для установки приборов. Тренога содержит основание (1) с центральным отверстием (2) и тремя кронштейнами (3) у основания с выполненными в них проушинами (4). Между проушинами (4) на конической поверхности основания (1) содержатся проточки (5), обеспечивающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481523
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.06.2013
№216.012.4bf4

Солнечная батарея

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании выносных конструкций космических аппаратов, преимущественно солнечных батарей (СБ). Солнечная батарея содержит раму, верхние и нижние створки, попарно связанные между собой шарнирами, на оси которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485026
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d30

Силовой блок двигательной установки ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в силовых блоках ракет-носителей (РН) для управления вектором тяги. Силовой блок РН с управляемым вектором тяги содержит хвостовой отсек для установки маршевого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и силовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485342
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e5d

Логопериодическая антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки. Технической результат - повышение идентичности ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485643
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5dc5

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, элемент с втулкой на ребрах и седлом, установленный в корпус, подпружиненный затвор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489626
Дата охранного документа: 10.08.2013
Showing 1-5 of 5 items.
20.11.2014
№216.013.0839

Способ активации воды затворения композитов на основе цемента

Изобретение относится к способам активации воды затворения композитов на основе цемента. Техническим результатом является повышение эффективности и степени активации воды для обеспечения ускорения процессов гидратации и набора прочности в ранний период твердения бетона. Способ активации воды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533506
Дата охранного документа: 20.11.2014
25.08.2017
№217.015.b414

Способ передачи и приема цифровой информации

Изобретение относится к технике связи. Технический результат – повышение помехоустойчивости передаваемых сигналов и спектральной эффективности. Для этого на предающей стороне пакет информационных бит разделяют на блоки по K бит в каждом, где число возможных комбинаций бит в блоке составляет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002613851
Дата охранного документа: 21.03.2017
26.08.2017
№217.015.d986

Механизм передачи движения ремизке

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к механизмам передачи движения ремизкам ткацкой машины. Механизм передачи движения ремизке содержит угловые рычаги, подремизную тягу, вертикальные тяги и ремизную рамку. Кроме того, он содержит упруго-компенсирующий узел,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002623613
Дата охранного документа: 28.06.2017
03.07.2018
№218.016.69c1

Унифицированная оптическая схема разъемного соединителя волоконных световодов для разработки оптических преобразователей

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам передачи оптических сигналов и, в частности, к разъемным волоконно-оптическим соединителям, для которых разработана унифицированная оптическая схема и соответствующая ей математическая модель, обладающие фундаментальным свойством, которое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002659456
Дата охранного документа: 02.07.2018
23.08.2019
№219.017.c281

Инфракрасный объектив с дискретным изменением фокусного расстояния

Объектив с дискретным изменением фокусного расстояния содержит три компонента. Первый компонент состоит из положительного мениска, обращенного вогнутостью к плоскости изображения. Второй отрицательный компонент имеет два звена, которые попеременно вводятся в ход лучей в фиксированное положение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697940
Дата охранного документа: 21.08.2019
+ добавить свой РИД