Двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (варианты)

Двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам многоканальных систем, и может быть использовано при создании систем слежения и управления полетом излучающих объектов в видимой и инфракрасной области спектра.

Требования к таким системам - высокие чувствительность и разрешающая способность для обнаружения и распознавания объектов на предельных дистанциях, быстродействие, помехозащищенность, надежность, многофункциональность и минимальные массо-габаритные и стоимостные характеристики.

Известна двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (далее - система) [1], содержащая первый и второй каналы, имеющие общую визирную ось и включающая в себя светосильный длиннофокусный зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех компонентов,

первый из которых по ходу лучей выполнен в виде плоско-выпуклой линзы, обращенной выпуклостью к пространству предметов,

в центральной зоне второй по ходу лучей плоской поверхности первого компонента нанесено спектроделительное покрытие, полностью отражающее рабочий спектральный диапазон первого канала и полностью пропускающее рабочий спектральный диапазон второго канала,

второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу лучей поверхности и вырезанную центральную зону,

третий компонент представляет собой линзовый компенсатор полевых аберраций и состоит по меньшей мере из двух линз,

при этом первый канал системы включает в себя первый, второй и третий компоненты зеркально-линзового объектива.

Первый канал представляет собой пассивный канал ночного видения (ПНВ) с рабочим спектральным диапазоном излучения 700…920 нм, которое отражается спектроделительным покрытием, нанесенным на второй по ходу лучей поверхности первого компонента, за исключением узкой полосы лазерного подсвета 820…860 нм, которую это покрытие пропускает, и фокусируется в задней фокальной плоскости зеркально-линзового объектива на фотокатоде электронно-оптического преобразователя (ЭОП).

Второй канал системы представляет собой активно-импульсный ночной (АИ) канал, работающий в узкой спектральной полосе лазерного подсвета 820…860 нм и включающий в себя кроме первого, второго и третьего компонентов, общих для обоих каналов, четвертый компонент, установленный со стороны пространства предметов перед первым компонентом на оптической оси и содержащий три линзы. Третья по ходу лучей линза четвертого компонента имеет на первой со стороны пространства предметов поверхности внутреннее отражающее покрытие для области спектра 820…860 нм.

Излучение второго канала проходит сквозь спектроделительное покрытие в центральной зоне второй поверхности первого компонента, затем сквозь три линзы четвертого компонента и отражается покрытием, нанесенным на первой со стороны пространства предметов поверхности четвертого компонента. Затем вновь проходит сквозь три линзы четвертого компонента, попадает на третий компонент зеркально-линзового объектива, проходит сквозь него и фокусируется в задней фокальной плоскости второго канала, совпадающей с фокальной плоскостью зеркально-линзового объектива, формируя изображение другого масштаба на фотокатоде того же ЭОП, что и в первом канале.

Достоинством такой системы [1] является рациональная компоновка благодаря соосному взаимному расположению каналов и использованию зоны центрального экранирования первого компонента зеркально-линзового объектива для нанесения спектроделительного покрытия и размещения компонентов второго канала.

К недостаткам системы следует отнести то, что изображения обоих каналов формируются одновременно на фотокатоде одного ЭОП, накладываясь друг на друга и различаясь интенсивностью и масштабом, что при определенных условиях может создавать серьезные взаимные помехи в изображениях.

Кроме того, АИ канал системы [1] содержит большое число оптических элементов, имеет большие продольный размер и фокусное расстояние при маленьком диаметре входного зрачка, что приводит к ослаблению полезного сигнала в канале и уменьшению его дальности действия.

Известна двухканальная зеркально-линзовая система, содержащая зеркально-линзовый канал прибора ночного видения (ПНВ) с ЭОП и линзовый тепловизионный (ТП) канал [2], расположенный в зоне центрального экранирования зеркально-линзового объектива, имеющие общую визирную ось.

Зеркально-линзовый канал ПНВ выполнен в виде четырех компонентов, первый из которых имеет вырезанную центральную зону, на второй по ходу лучей поверхности второго компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие, третий компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу лучей поверхности и вырезанную центральную зону. Четвертый компонент представляет собой трехлинзовый компенсатор полевых аберраций.

Линзовый ТП канал выполнен в виде двух компонентов, разнесенных вдоль оптической оси на значительное расстояние, достаточное, чтобы между ними установить поворотное зеркало и чтобы второй компонент ТП канала не экранировал кольцевую световую зону зеркально-линзового канала ПНВ.

Система обеспечивает рациональную компоновку и сокращение габаритов за счет использования зоны центрального экранирования первого компонента для размещения второго канала.

Различные рабочие спектральные диапазоны каналов ПНВ (0.68…0.88 мкм) и ТП (8…12 мкм) не позволяют использовать в обоих из них одни и те же оптические элементы даже частично, что ведет к усложнению системы.

Наиболее близкой по технической сущности для первого и второго вариантов заявляемых решений является оптическая система [3], входящая в состав переносного комбинированного прибора всепогодного и круглосуточного действия.

Она представляет собой двухканальную зеркально-линзовую оптическую систему (далее - систему), содержащую первый и второй каналы, имеющие общую визирную ось, и включающую в себя светосильный длиннофокусный зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех компонентов,

первый из которых по ходу лучей представляет собой плоско-выпуклую линзу, обращенную выпуклостью к пространству предметов, и имеет вырезанную центральную зону,

на второй по ходу лучей поверхности первого компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие,

второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу лучей поверхности и вырезанную центральную зону,

третий компонент представляет собой линзовый компенсатор полевых аберраций и состоит по меньшей мере из двух линз.

В вырезанной центральной зоне первого компонента размещен четвертый линзовый компонент, состоящий по меньшей мере из трех линз и имеющий общую визирную ось с зеркально-линзовым объективом.

При этом третий и четвертый компоненты выполнены так, что вместе образуют короткофокусный линзовый объектив, плоскость изображения которого совпадает с плоскостью изображения длиннофокусного зеркально-линзового объектива.

При этом первый, второй, третий и четвертый компоненты входят в первый канал системы.

Первый, второй и третий компоненты создают крупномасштабное изображение объекта в узком поле зрения, а четвертый и третий компоненты создают изображение объекта мелкого масштаба в широком поле зрения в первом канале системы на одном и том же фотоприемном устройстве, обеспечивая переменное увеличение и расширяя диапазон действия первого канала.

Первый канал представляет собой низкоуровневый телевизионный лазерный активно-импульсный (АИ) канал и включает в себя в качестве приемного устройства ЭОП и телевизионную (ТВ) камеру с матричным фотоприемным устройством (ФПУ). ЭОП преобразует инфракрасное изображение объекта на фотокатоде в видимое и усиливает его яркость на своем экране, а установленный на оптической оси между ЭОП и ТВ-камерой объектив переносит изображение объекта с экрана ЭОП на матричное ФПУ ТВ камеры.

Второй канал системы представляет собой дневной телевизионный (ДТВ) канал узкого поля зрения и включает в себя четвертый и пятый линзовые компоненты и ТВ-камеру с матричным ФПУ. Четвертый компонент, расположенный в отверстии первого компонента АИ канала, содержит три линзы и является общим для АИ и ДТВ каналов. Пятый компонент содержит две линзы и отнесен от четвертого вдоль оптической оси на значительное расстояние, достаточное, чтобы установить поворотное зеркало и чтобы пятый компонент ДТВ канала не экранировал кольцевую световую зону зеркально-линзового объектива АИ канала.

Прототип обеспечивает высокую светосилу, разрешающую способность и переменное увеличение АИ канала при рациональном использовании полезного пространства благодаря размещению четвертого компонента, общего для АИ и ДТВ каналов, в зоне центрального экранирования зеркально-линзового объектива.

Однако из-за двухкаскадного преобразования и формирования изображения в АИ канале сначала ЭОП, затем ТВ-камерой с матричным ФПУ, масса, габариты и стоимость системы остаются большими. Кроме того, плоское зеркало ДТВ канала, установленное на оптической оси системы между четвертым и третьим по ходу лучей компонентами, экранирует часть излучения и тем самым ослабляет полезный сигнал в короткофокусном объективе АИ канала, что приводит к снижению обнаружительной способности и надежности канала.

Задачей заявляемого технического решения является повышение помехозащищенности, обнаружительной способности, быстродействия и надежности системы при одновременном уменьшении ее массо-габаритных характеристик. Поставленная задача решается принципиально одним и тем же путем в вариантах, объединенных единым изобретательским замыслом.

Предложена двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (далее - система) (вариант 1), содержащая первый и второй каналы, имеющие общую визирную ось, и включающая в себя светосильный длиннофокусный зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех компонентов,

первый из которых по ходу лучей представляет собой плоско-выпуклую линзу, обращенную выпуклостью к пространству предметов, и имеет вырезанную центральную зону,

на второй по ходу лучей поверхности первого компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие,

второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу лучей поверхности и вырезанную центральную зону,

третий компонент представляет собой линзовый компенсатор полевых аберраций и состоит по меньшей мере из двух линз,

при этом в вырезанной центральной зоне первого компонента размещен четвертый линзовый компонент, состоящий по меньшей мере из трех линз и имеющий общую визирную ось с зеркально-линзовым объективом.

при этом третий и четвертый компоненты выполнены так, что вместе образуют короткофокусный линзовый объектив, плоскость изображения которого совпадает с плоскостью изображения длиннофокусного зеркально-линзового объектива,

при этом первый, второй, третий и четвертый компоненты входят в первый канал системы,

первый, второй и третий компоненты создают крупномасштабное изображение объекта в узком поле зрения, а четвертый и третий компоненты создают изображение объекта мелкого масштаба в широком поле зрения в первом канале системы на одном и том же фотоприемном устройстве, обеспечивая переменное увеличение и расширяя диапазон действия первого канала.

Новым является то, что первый канал системы образует канал управления (КУ) с рабочим спектральным диапазоном 600…1000 нм и формирует изображение объекта на матричном фотоприемном устройстве (ФПУ), а второй канал системы образует приемный дальномерный канал (ПДК) с рабочим спектральным диапазоном 1530…1570 нм и фиксирует отраженные от объекта лазерные импульсы на инфракрасном (ИК) ФПУ.

В систему введен спектроделительный компонент, расположенный на оптической оси между третьим компонентом и матричным ФПУ и выполненный в виде склеенной призмы, в которой спектроделительное покрытие, пропускающее излучение в спектральном диапазоне 600…1000 нм на матричное ФПУ КУ и отражающее излучение в спектральном диапазоне 1530…1570 нм на ИК ФПУ ПДК, нанесено на внутренней склеенной поверхности, наклоненной под углом к оптической оси. Величина угла наклона определяется конструктивными или технологическими условиями.

Каналы КУ и ПДК включают в себя первый, второй и третий компоненты зеркально-линзового объектива и спектроделительный компонент, служащий для разделения каналов по спектру с минимальными потерями полезного сигнала в каждом из них.

Использование в обоих каналах одних и тех же элементов зеркально-линзового объектива и спектроделительного компонента позволяет упростить систему, уменьшить количество компонентов и массо-габаритные характеристики при обеспечении большой светосилы и высоких уровней полезного сигнала в КУ и ПДК, определяющих необходимую дальность действия системы. При этом обеспечивается высокое качество изображения в обоих каналах за счет минимальных хроматических аберраций зеркально-линзового объектива в широком спектральном диапазоне.

В систему введены раздвижная кольцевая непрозрачная диафрагма, расположенная на оси КУ между первым и вторым компонентами, и непрозрачный экран, расположенный перед четвертым линзовым компонентом со стороны пространства предметов и установленный с возможностью ввода/вывода из световой зоны короткофокусного линзового объектива. Они служат для поочередного перекрытия излучения, попадающего на матричное ФПУ КУ через длиннофокусный зеркально-линзовый объектив и короткофокусный линзовый объектив. Благодаря этому изображения объекта, формируемые поочередно в разных масштабах, с разными угловыми полями зрения на одном матричном ФПУ, не создают помех друг для друга. Этим не только существенно расширяется диапазон действия КУ без увеличения габаритов, но и повышается помехозащищенность системы. Использование одного общего дорогостоящего матричного ФПУ, а также вычислительного и электронного устройств обработки сигнала позволяют снизить стоимость системы.

Между непрозрачным экраном и четвертым линзовым компонентом, расположенным в зоне центрального экранирования первого компонента, введен компонент из двух оптических клиньев, установленных с возможностью поворота каждого клина вокруг оптической оси. Поворотами клиньев вокруг оптической оси обеспечивается соосность зеркально-линзового и линзового короткофокусного объективов КУ.

В ПДК введена плоско-выпуклая линза, обращенная плоской стороной к пространству предметов и приклеенная к грани спектроделительного компонента, обеспечивающей выход в ПДК излучения, отраженного от спектроделительного покрытия. Линза расположена соосно с зеркально-линзовым объективом. Она может быть выполнена как одиночной, так и склеенной из двух линз.

В ПДК введен линзовый объектив, установленный за плоско-выпуклой линзой по ходу лучей соосно с ней на расстоянии, обеспечивающем отсутствие экранирования кольцевой световой зоны зеркально-линзового объектива, и фокусирующий излучение на ИК ФПУ. Объектив вместе с плоско-выпуклой линзой спектроделительного компонента составляют оптику переноса изображения из задней фокальной плоскости зеркально-линзового объектива на ИК ФПУ. Их введение позволяет обеспечить требуемые оптические характеристики ПДК и более компактно разместить ИК ФПУ.

Для подавления помех в ПДК из-за попадания на ИК ФПУ излучения спектрального диапазона 1530…1570 нм сквозь линзовый короткофокусный объектив центральная зона выпуклой поверхности плоско-выпуклой линзы, в пределах которой проходит указанное излучение, выполнена непрозрачной для его полного экранирования.

Для второго варианта системы наиболее близкой по технической сущности является также система [3].

Предложена двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (далее - система) (вариант 2), содержащая первый и второй каналы, имеющие общую визирную ось, и включающая в себя светосильный длиннофокусный зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех компонентов,

первый из которых по ходу лучей представляет собой плоско-выпуклую линзу, обращенную выпуклостью к пространству предметов, и имеет вырезанную центральную зону,

на второй по ходу лучей поверхности первого компонента нанесено кольцевое отражающее покрытие,

второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу лучей поверхности и вырезанную центральную зону,

третий компонент представляет собой линзовый компенсатор полевых аберраций и состоит по меньшей мере из двух линз,

при этом в вырезанной центральной зоне первого компонента размещен четвертый линзовый компонент, состоящий по меньшей мере из трех линз и имеющий общую визирную ось с зеркально-линзовым объективом.

при этом третий и четвертый компоненты выполнены так, что вместе образуют короткофокусный линзовый объектив, плоскость изображения которого совпадает с плоскостью изображения длиннофокусного зеркально-линзового объектива,

при этом первый, второй, третий и четвертый компоненты входят в первый канал системы,

первый, второй и третий компоненты создают крупномасштабное изображение объекта в узком поле зрения, а четвертый и третий компоненты создают изображение объекта мелкого масштаба в широком поле зрения в первом канале системы на одном и том же фотоприемном устройстве. Этим обеспечивается переменное увеличение и расширяется диапазон действия первого канала.

Новым является то, что первый канал системы образует канал управления (КУ) с рабочим спектральным диапазоном 600…1000 нм и формирует изображение объекта на матричном фотоприемном устройстве (ФПУ), а второй канал системы образует приемный дальномерный канал (ПДК) с рабочим спектральным диапазоном 1530…1570 нм и фиксирует отраженные от объекта лазерные импульсы на инфракрасном (ИК) ФПУ.

В систему введен спектроделительный компонент, расположенный на оптической оси за третьим компонентом по ходу лучей и выполненный в виде склеенной призмы, в которой спектроделительное покрытие, пропускающее излучение в спектральном диапазоне 600…1000 нм на матричное ФПУ КУ и отражающее излучение в спектральном диапазоне 1530…1570 нм на ИК ФПУ ПДК, нанесено на внутренней склеенной поверхности, наклоненной под углом к оптической оси. Величина угла наклона определяется конструктивными или технологическими условиями.

Каналы КУ и ПДК включают в себя первый, второй и третий компоненты зеркально-линзового объектива и спектроделительный компонент, служащий для разделения каналов с минимальными потерями мощности полезного сигнала в каждом из них.

Использование в обоих каналах одних и тех же элементов зеркально-линзового объектива и спектроделительного компонента позволяет упростить систему, уменьшить количество компонентов и массо-габаритные характеристики при обеспечении большой светосилы и высоких уровней полезного сигнала в КУ и ПДК, определяющих необходимую дальность действия системы. При этом обеспечивается высокое качество изображения в обоих каналах за счет минимальных хроматических аберраций зеркально-линзового объектива в широком спектральном диапазоне.

В КУ введены соосно с ним и последовательно по ходу лучей диафрагма поля зрения, установленная в общей плоскости изображений зеркально-линзового и линзового короткофокусного объективов КУ, и линзовый объектив переноса изображения. Объектив состоит из пятого и шестого линзовых компонентов и оптически сопрягает плоскость диафрагмы поля зрения с плоскостью матричного ФПУ. Введение диафрагмы поля зрения и линзового объектива переноса изображения существенно повышает помехозащищенность КУ от фоновых излучений.

Пятый и шестой линзовые компоненты состоят по меньшей мере из трех линз каждый.

Между пятым и шестым линзовыми компонентами КУ введена апертурная диафрагма, плоскость которой оптически сопряжена как со входным зрачком зеркально-линзового объектива, имеющим кольцевую форму с центральным экранированием, так и со входным зрачком линзового короткофокусного объектива, имеющим форму круга. Диаметры входных зрачков выбраны такими, чтобы их изображения не перекрывали друг друга в плоскости апертурной диафрагмы,

Апертурная диафрагма выполнена с возможностью поворота вокруг оптической оси, содержит одно кольцевое отверстие с центральным экранированием и одно круглое отверстие, размеры которых соответствуют поперечным сечениям пучков зеркально-линзового и линзового короткофокусного объективов в плоскости апертурной диафрагмы. Поворотом диафрагмы вокруг оптической оси из одного фиксированного положения в другое поочередно полностью перекрывается излучение, проходящее на матричное ФПУ сквозь зеркально-линзовый и линзовый короткофокусный объективы КУ. Благодаря этому изображения объекта формируются поочередно в разных масштабах, с разными угловыми полями зрения на одном матричном ФПУ и не создают помех друг для друга. Этим не только обеспечивается переменное увеличение, существенно расширяющее диапазон действия КУ без увеличения габаритов, но и повышается помехозащищенность системы. Такой способ перемены увеличения КУ реализуется достаточно просто, повышает быстродействие и надежность системы.

Перед четвертым линзовым компонентом со стороны пространства предметов, расположенным в зоне центрального экранирования первого компонента, введен компонент из двух оптических клиньев, установленных с возможностью поворота каждого клина вокруг оптической оси. Поворотами клиньев вокруг оптической оси обеспечивается соосность зеркально-линзового и линзового короткофокусного объективов КУ.

В ПДК введена плоско-выпуклая линза, обращенная плоской стороной к пространству предметов и приклеенная к грани спектроделительного компонента, обеспечивающей выход в ПДК излучения, отраженного от спектроделительного покрытия. Линза расположена соосно с зеркально-линзовым объективом. Она может быть выполнена как одиночной, так и склеенной из двух линз.

В ПДК введен линзовый объектив, установленный за плоско-выпуклой линзой по ходу лучей соосно с ней на расстоянии, обеспечивающем отсутствие экранирования кольцевой световой зоны зеркально-линзового объектива, и фокусирующий излучение на ИК ФПУ. Объектив вместе с плоско-выпуклой линзой спектроделительного компонента составляют оптику переноса изображения из задней фокальной плоскости зеркально-линзового объектива на ИК ФПУ. Их введение позволяет обеспечить требуемые оптические характеристики ПДК и более компактно разместить ИК ФПУ.

Для подавления помех в ПДК из-за попадания на ИК ФПУ излучения спектрального диапазона 1530…1570 нм сквозь линзовый короткофокусный объектив центральная зона выпуклой поверхности плоско-выпуклой линзы, в пределах которой проходит указанное излучение, выполнена непрозрачной для его полного экранирования.

Между пятым и шестым линзовыми компонентами КУ введен защитный экран, установленный с возможностью ввода/вывода из световой зоны КУ и обеспечивающий одновременное полное перекрытие излучения зеркально-линзового и линзового короткофокусного объективов КУ. Он служит для защиты матричного ФПУ от разрушающих естественных и организованных излучений.

Между шестым компонентом КУ и матричным ФПУ на оптической оси введены второй спектроделительный компонент и ФПУ синхронизации. Второй спектроделительный компонент выполнен в виде склеенной призмы, в которой спектроделительное покрытие нанесено на внутренней склеенной поверхности, наклоненной к оптической оси под углом, выбранным по технологическим условиям. Спектроделительное покрытие отражает излучение спектрального диапазона 600…850 нм на матричное ФПУ и пропускает излучение спектрального диапазона 850…1000 нм на ФПУ синхронизации при минимальных потерях мощности полезных сигналов на обоих ФПУ. ФПУ синхронизации введено в КУ для выработки импульсов, управляющих матричным ФПУ, и повышает помехозащищенность и надежность КУ.

Между вторым спектроделительным компонентом и одним из ФПУ КУ или обоими сразу введена диафрагма с отверстием, ограничивающим размер поля зрения КУ. Это также повышает помехозащищенность системы.

Диафрагма выполнена с возможностью поворота вокруг оптической оси и имеет два или более отверстий разного размера, поочередно ограничивающих размер поля зрения КУ в процессе цикла управления.

Для третьего варианта системы наиболее близким по технической сущности является система [1].

Предложена двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (далее - система) (вариант 3), содержащая первый и второй каналы, имеющие общую визирную ось и включающая в себя светосильный длиннофокусный зеркально-линзовый объектив, состоящий из трех компонентов.

Первый из компонентов по ходу лучей выполнен в виде плоско-выпуклой линзы, обращенной выпуклостью к пространству предметов, в центральной зоне второй по ходу лучей плоской поверхности первого компонента нанесено спектроделительное покрытие, полностью отражающее рабочий спектральный диапазон первого канала и полностью пропускающее рабочий спектральный диапазон второго канала,

второй компонент выполнен в виде мениска, обращенного вогнутыми поверхностями к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу лучей поверхности и вырезанную центральную зону,

третий компонент представляет собой линзовый компенсатор полевых аберраций и состоит по меньшей мере из двух линз,

при этом первый канал системы включает в себя первый, второй и третий компоненты зеркально-линзового объектива.

Новым является то, что в первый канал введено матричное фотоприемное устройство (ФПУ), установленное в фокальной плоскости зеркально-линзового объектива за третьим по ходу лучей компонентом.

При этом первый канал образует канал управления (КУ) с рабочим спектральным диапазоном 600…1000 нм, излучение в котором, отражаясь спектроделительным покрытием первого компонента, фокусируется и формирует изображение объекта на матричном ФПУ.

Второй канал системы образует приемный дальномерный канал (ПДК) с рабочим спектральным диапазоном 1530…1570 нм, излучение в котором проходит сквозь спектроделительное покрытие первого компонента.

Во второй канал введен четвертый компонент, установленный перед первым компонентом со стороны пространства предметов. Четвертый компонент выполнен в виде призмы АР-90° и расположен таким образом, что одна из катетных граней призмы АР-90° приклеена к первой поверхности первого компонента, в центральной части которой имеется плоскость.

При этом в ПДК введено инфракрасное (ИК) ФПУ, установленное за второй по ходу лучей катетной гранью призмы АР-90° в фокальной плоскости первого и второго компонентов и фиксирующее отраженные от объекта лазерные импульсы.

ИК ФПУ удалено от призмы АР-90° на расстояние, обеспечивающее отсутствие экранирования кольцевой световой зоны зеркально-линзового объектива.

Между призмой АР-90° и ИК ФПУ могут быть введены поворотное зеркало и линзовый объектив, обеспечивающие перенос изображения из задней фокальной плоскости первого и второго компонентов на ИК ФПУ. Их введение позволяет обеспечить оптимальные оптические характеристики ПДК и более компактно разместить ИК ФПУ.

При этом поворотное зеркало и линзовый объектив удалены от призмы АР-90° на расстояние, обеспечивающее отсутствие экранирования кольцевой световой зоны зеркально-линзового объектива.

В третьем варианте системы существенно упрощена схема, уменьшены количество компонентов в каналах и повышена помехозащищенность, по сравнению с прототипом [1]. Это достигнуто за счет расположения призмы АР-90° в зоне экранирования первого компонента зеркально-линзового объектива, введения ИК ФПУ в ПДК и выполнения спектроделительного покрытия для разделения КУ и ПДК по рабочим спектральным диапазонам с минимальными потерями полезных сигналов в обоих каналах.

При этом сохраняются большая светосила и дифракционное качество изображения в КУ и ПДК благодаря минимальным хроматическим аберрациям зеркально-линзового объектива в широком спектральном диапазоне (600…1000 нм и 1530…1570 нм), определяющие разрешающую способность и дальность действия системы.

Таким образом, во всех предложенных вариантах двухканальных зеркально-линзовых систем, объединенных единым изобретательским замыслом, задача повышения обнаружительной способности, быстродействия, помехозащищенности и надежности, а также улучшения массо-габаритных характеристик решена принципиально одним и тем же путем, а именно: соосным расположением каналов, использованием одних и тех же оптических компонентов в разных каналах благодаря выбору и проектированию схем зеркально-линзовых объективов с минимальными хроматическими аберрациями в широком спектральном диапазоне, разделением каналов с помощью спектроделительных компонентов по рабочим спектральным диапазонам с минимальными потерями мощности полезных сигналов.

Сущность предложенных изобретений поясняется чертежами.

На фиг.1 приведена оптическая схема двухканальной зеркально-линзовой системы в первом варианте исполнения.

На фиг.2 - оптическая схема двухканальной зеркально-линзовой системы в первом варианте исполнения с оптикой переноса изображения в ПДК.

На фиг.3 - оптическая схема двухканальной зеркально-линзовой системы во втором варианте исполнения.

На фиг.4 изображена конфигурация подвижной апертурной диафрагмы во втором варианте исполнения.

На фиг.5 приведена оптическая схема двухканальной зеркально-линзовой системы в третьем варианте исполнения.

На фиг.6 - оптическая схема двухканальной зеркально-линзовой системы в третьем варианте исполнения с оптикой переноса изображения в ПДК.

Двухканальная зеркально-линзовая оптическая система (далее - система) в первом варианте исполнения (фиг.1) содержит первый и второй каналы, имеющие общую визирную ось. Система включает в себя зеркально-линзовый объектив, содержащий установленные по ходу луча компонент 1 в виде плоско-выпуклой линзы, обращенной выпуклостью к пространству предметов и имеющей вырезанную центральную зону, компонент 2 в виде мениска, обращенного вогнутыми сторонами к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу луча поверхности и вырезанную центральную зону, и компонент 3 в виде линзового компенсатора полевых аберраций, состоящего из трех линз.

В вырезанной центральной зоне компонента 1 соосно с зеркально-линзовым объективом 1-3 размещен компонент 4, состоящий из четырех линз, две из которых склеенные, при этом компоненты 1-4 входят в первый канал системы.

Компоненты 4 и 3 выполнены так, что вместе образуют короткофокусный линзовый объектив, плоскость изображения которого совпадает с плоскостью изображения длиннофокусного зеркально-линзового объектива 1-3.

Компоненты 1-3 создают крупномасштабное изображение объекта в узком поле зрения, а компоненты 4, 3 создают изображение объекта мелкого масштаба в широком поле зрения в первом канале системы на одном и том же фотоприемном устройстве (ФПУ).

Первый канал системы образует канал управления (КУ) с рабочим спектральным диапазоном 600…1000 нм и формирует изображение объекта на матричном ФПУ, а второй канал системы образует приемный дальномерный канал (ПДК) с рабочим спектральным диапазоном 1530…1570 нм и фиксирует отраженные от объекта лазерные импульсы на инфракрасном (ИК) ФПУ.

В систему введен спектроделительный компонент 5, расположенный на оптической оси между компонентом 3 и матричным ФПУ и выполненный в виде склеенной призмы, в которой спектроделительное покрытие, пропускающее излучение спектрального диапазона 600…1000 нм на матричное ФПУ КУ и отражающее излучение спектрального диапазона 1530…1570 нм на ИК ФПУ ПДК, нанесено на внутренней склеенной поверхности, наклоненной под углом 45° к оптической оси.

Каналы КУ и ПДК включают в себя компоненты 1-3 зеркально-линзового объектива и спектроделительный компонент 5, служащий для разделения каналов по спектру с минимальными потерями полезного сигнала в каждом из них.

В систему введены раздвижная кольцевая непрозрачная диафрагма 6, расположенная на оси КУ между компонентами 1 и 2, и непрозрачный экран 7, расположенный перед линзовым компонентом 4 со стороны пространства предметов и установленный с возможностью ввода/вывода из световой зоны короткофокусного линзового объектива 4, 3. Они служат для поочередного перекрытия излучения, попадающего на матричное ФПУ КУ через длиннофокусный зеркально-линзовый объектив 1-3 и короткофокусный линзовый объектив 4, 3. Благодаря этому изображения объекта, формируемые поочередно в разных масштабах, с разными угловыми полями зрения на одном матричном ФПУ, не создают помех друг для друга.

Между непрозрачным экраном 7 и линзовым компонентом 4, расположенным в зоне центрального экранирования компонента 1, введен компонент 8 из двух оптических клиньев, установленных с возможностью поворота каждого клина вокруг оптической оси. Поворотами клиньев вокруг оптической оси обеспечивается соосность зеркально-линзового 1-3 и линзового короткофокусного объективов 4, 3 КУ.

На фиг.2 изображена модификация системы в первом варианте исполнения, в которой в ПДК введена плоско-выпуклая линза 9, обращенная плоской стороной к пространству предметов и приклеенная к грани спектроделительного компонента 5, обеспечивающей выход в ПДК излучения, отраженного от спектроделительного покрытия. Спектроделительное покрытие нанесено на внутренней склеенной поверхности, составляющей с осью оптической системы угол 67,5°. Линза 9 расположена соосно с зеркально-линзовым объективом 1-3 и выполнена склеенной из двух одиночных линз.

В ПДК введен линзовый объектив 10, установленный за линзой 9 по ходу лучей соосно с ней и фокусирующий излучение на ИК ФПУ. Объектив 10 вместе с линзой 9 составляют оптику переноса изображения из задней фокальной плоскости зеркально-линзового объектива 1-3 на ИК ФПУ. Расстояние между линзой 9 и объективом 10 должно быть достаточно велико, чтобы не экранировать кольцевую световую зону зеркально-линзового объектива 1-3.

Для подавления помех в ПДК из-за попадания на ИК ФПУ излучения спектрального диапазона 1530…1570 нм сквозь линзовый короткофокусный объектив 4, 3 центральная зона линзы 9, в пределах которой проходит указанное излучение, выполнена непрозрачной для его полного экранирования.

Система во втором варианте исполнения (фиг.3) содержит первый и второй каналы, имеющие общую визирную ось. Система включает в себя зеркально-линзовый объектив, содержащий установленные по ходу луча компонент 1 в виде плоско-выпуклой линзы, обращенной выпуклостью к пространству предметов и имеющей вырезанную центральную зону, компонент 2 в виде мениска, обращенного вогнутыми сторонами к пространству предметов, имеющего внутреннее отражающее покрытие на второй по ходу луча поверхности и вырезанную центральную зону, и компонент 3 в виде линзового компенсатора полевых аберраций, состоящего из трех линз.

В вырезанной центральной зоне компонента 1 размещен компонент 4, состоящий из четырех линз, две из которых склеенные, имеющий общую визирную ось с зеркально-линзовым объективом 1-3, при этом компоненты 1-4 входят в первый канал системы.

Компоненты 4 и 3 выполнены так, что вместе образуют короткофокусный линзовый объектив, плоскость изображения которого совпадает с плоскостью изображения длиннофокусного зеркально-линзового объектива 1-3.

Компоненты 1-3 создают крупномасштабное изображение объекта в узком поле зрения, а компоненты 4, 3 создают изображение объ