×
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 81-90 of 625 items.
10.06.2015
№216.013.557e

Адаптивный способ защиты объекта от управляемой по лазерному лучу ракеты

Изобретение относится к военной технике. При адаптивном способе защиты объекта от управляемой по лазерному лучу ракеты обнаруживают лазерный сигнал ракеты. Определяют координаты источника этого излучения. Производят ориентацию помехового лазера по этим координатам. Обнаруживают лазерные сигналы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002553407
Дата охранного документа: 10.06.2015
27.06.2015
№216.013.59ce

Устройство формирования сигналов квадратурной амплитудной модуляции

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устройствах многоканальной цифровой связи с квадратурной амплитудной манипуляцией, а также в области цифрового радиовещания и цифрового телевидения. Достигаемый технический результат - снижение потерь пропускной способности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554531
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5b4c

Устройство отделения и раскрытия створок батареи солнечной космического аппарата

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано в раскрывающихся солнечных батареях космических аппаратов. Устройство отделения и раскрытия створок солнечной батареи (УОРССБ) космического аппарата содержит раму, два пакета створок, прижимные замки с крюками, качалки,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554913
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5d95

Индикатор-сигнализатор волн цунами в открытом океане

Изобретение относится к плавучим средствам и может быть использовано для обнаружения волн цунами в открытом океане. Сущность: устройство содержит платформу (1) с установленным на ней буем (11). Платформу (1) наделяют функцией плавучести и возможностью удерживать заданный подводный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555498
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5de6

Способ обеспечения живучести плавающей машины в условиях низких температур

Изобретение относится к способам обеспечения живучести плавающих машин. Способ включает установку снаружи машины кожухов, соединенных с ее корпусом с возможностью образования открытых снизу полостей с возможностью регулирование подачи в них выхлопных газов силовой установки. При прямолинейном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555579
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5e0e

Способ пожаротушения

Изобретение относится к способам пожаротушения с применением наземной пожарной бронированной машины и вертолета. Предложенный способ заключается в том, что в экстремальных условиях и при отсутствии возможности пополнения водяного бака бронированной машины доставляют огнегасящую жидкость из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555619
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5fa3

Способ комбинированного сглаживания координат подвижной цели

Изобретение относится к радиоэлектронике и касается принципов построения системы обработки гидроакустической или радиолокационной информации в части автоматического сопровождения подвижной цели. Достижимым техническим результатом изобретения является снижение ошибок сопровождения при малом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556024
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.5fb4

Способ управления подъемом двухкорпусного плавучего объекта и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к области судостроения, а именно к спускоподъемным устройствам. Способ управления подъемом двухкорпусного плавучего объекта выполняют при помощи спускоподъемного устройства, адекватного массе объекта без воды в легком корпусе, для чего грузовые лебедки включают на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556041
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.6012

Способ управления подъемом двухкорпусного плавучего объекта и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судовым спуско-подъемным устройствам (СПУ). Предложен способ управления подъемом двухкорпусного плавучего объекта, сущность которого заключается в том, что подъем двухкорпусного объекта выполняют усилием СПУ, адекватным массе объекта без...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556135
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.6013

Устройство автоматического выравнивания грузоподъемных механизмов

Изобретение относится к устройствам для выравнивания грузоподъемных механизмов. Устройство автоматического выравнивания грузоподъемных механизмов содержит передвижное шасси, опорную платформу, датчик выравнивания опорной платформы в горизонтальное положение, гидроприводы, датчик контакта штоков...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556136
Дата охранного документа: 10.07.2015
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