Устройство формирования изображения с широким полем обзора (fov) с возможностью активного наведения взора на цель - RU2015156050A

1. Система (100) формирования изображения с наведением взора на цель, выполненная с возможностью захвата изображения с широким полем обзора и изображения с наведением взора на цель, причем изображение с наведением взора на цель является управляемой интересующей областью изображения с широким полем обзора, при этом система содержит:

a. линзу (110) объектива, обращенную к внешней сцене, выполненную с возможностью приема падающего света от внешней сцены и фокусирования света на светоделительное устройство;

b. светоделительное устройство (120), выполненное с возможностью разделения падающего света от внешней сцены на путь (125) формирования изображения с широким полем обзора и путь (135) формирования изображения с наведением взора на цель;

c. путь (125) формирования изображения с широким полем обзора, при этом путь формирования изображения с широким полем обзора содержит:

i. первую диафрагму (127), которая ограничивает количество света, принимаемого по пути широкого поля обзора от светоделительного устройства (120);

ii. линзу (130), формирующую изображение с широким полем обзора, выполненную с возможностью приема света от диафрагмы (127) и формирования изображения с широким полем обзора на датчике формирователя изображения с широким полем обзора;

iii. датчик (140) изображения с широким полем обзора, выполненный с возможностью приема света от линзы (130), формирующей изображение с широким полем обзора;

d. путь (135) формирования изображения для представления наведения взора на цель, при этом путь формирования изображения для представления наведения взора на цель содержит:

i. вторую диафрагму (137), которая ограничивает количество света, принимаемого по пути формирования изображения с наведением взора на цель от светоделительного устройства (120);

ii. сканирующее зеркало (150), которым можно управлять, чтобы отражать свет от светоделительного устройства (120);

iii. линзу (160), формирующую изображение с наведением взора на цель, выполненную с возможностью приема части света, соотнесенного с интересующей областью внешней сцены, от сканирующего зеркала (150) и формирования изображения с наведением взора на цель на датчике формирователя изображения с наведением взора на цель; и

iv. датчик (170) изображения с наведением взора на цель, выполненный с возможностью приема света от линзы (160), формирующей изображение с наведением взора на цель;

при этом падающий свет от внешней сцены проходит через линзу (110) объектива на светоделительное устройство (120), при этом светоделительное устройство (120) разделяет свет на два оптических пути, путь (125) формирования изображения с широким полем обзора и путь (135) формирования изображения с наведением взора на цель, при этом свет проходит через первую диафрагму (127) к линзе (130), формирующей изображение с широким полем обзора, по направлению пути (125) формирования изображения с широким полем обзора, причем линза фокусирует изображение с широким полем обзора на датчик (140) изображения с широким полем обзора, при этом свет проходит через вторую диафрагму (137) к сканирующему зеркалу (150) по направлению пути (135) формирования изображения с наведением взора на цель, при этом сканирующее зеркало (150) отражает интересующую область в направлении линзы (160), формирующей изображение с наведением взора на цель, через светоделительное устройство (120), при этом линза (160), формирующая изображение с наведением взора на цель, фокусирует изображение с наведением взора на цель на датчик (170) изображения с наведением взора на цель; при этом два изображения записываются с помощью датчиков, изображение с широким полем обзора и изображение с высоким разрешением интересующей области внутри него.

2. Система формирования изображения с наведением взора на цель по п.1, в которой линза (110) объектива располагается на передней стороне системы, причем светоделительное устройство (120) располагается рядом с линзой объектива, принимая свет от линзы объектива, при этом светоделительное устройство (120) разделяет свет на два оптических пути, путь (125) формирования изображения с широким полем обзора и путь (135) формирования изображения с наведением взора на цель, при этом первая диафрагма (127) оптически связана со светоделительным устройством (120) по направлению пути (125) формирования изображения с широким полем обзора, при этом вторая диафрагма (137) оптически связана со светоделительным устройством (120) по направлению пути (135) формирования изображения с наведением взора на цель, причем сканирующее зеркало (150) располагается вблизи или на месте второй диафрагмы (137), где оно принимает свет от светоделительного устройства (120) по направлению пути (135) формирования изображения с наведением взора на цель и отражает свет обратно на светоделительное устройство (120), причем линза (130), формирующая изображение с широким полем обзора, располагается напротив первой диафрагмы (127) по направлению пути (125) формирования изображения с широким полем обзора, где она принимает свет от светоделительного устройства (120) через первую диафрагму (127) по направлению пути (125) формирования изображения с широким полем обзора, причем линза (160), формирующая изображение с наведением взора на цель, располагается напротив светоделительного устройства (120), где она принимает свет от светоделительного устройства (120), отраженный от сканирующего зеркала (150), по направлению пути (135) формирования изображения с наведением взора на цель, причем датчик (140) изображения с широким полем обзора располагается напротив линзы (130), формирующей изображение с широким полем обзора, и причем датчик (170) изображения с наведением взора на цель располагается напротив линзы (160), формирующей изображение с наведением взора на цель, при этом два изображения записываются с помощью датчиков, изображение с широким полем обзора и изображение с высоким разрешением интересующей области внутри него.

3. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из предшествующих пунктов, в которой линза объектива представляет собой группу вращательно-симметричных линз, чтобы захватывать поле обзора зонтичной или полусферической формы.

4. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой линза объектива использует изогнутое зеркало вместе с необходимыми вращательно-симметричными преломляющими оптическими компонентами, чтобы захватывать кольцеобразное панорамное поле обзора.

5. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой датчики (140) и (170) изображения представляют собой любое светочувствительное устройство, имеющее в своем составе решетку светочувствительных модулей (пикселов), которые преобразуют фотоны в электронные сигналы, включающих в себя, но не ограничиваясь этим, прибор зарядовой связи (ПЗС), или комплементарный металло-оксидный полупроводник (КМОП), или светочувствительные устройства другого типа.

6. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой сканирующее зеркало (150) представляет собой устройство с быстро движущимся зеркалом любого типа, сканирующим движением которого можно управлять с помощью электроники, в том числе, но не ограничиваясь этим, зеркалом со звуковой катушкой, пьезоэлектрическим зеркалом, зеркалом с микроэлектромеханической системой (МЭМС) или сканирующими зеркалами другого типа.

7. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой сканирующее зеркало представляет собой двуосный сканирующий модуль (252), выполненный с возможностью непрерывного проведения выборки широкого FOV посредством наклонного движения (253) и (254) по осям X и Y.

8. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой сканирующее зеркало представляет собой вращающийся одноосный сканирующий модуль (255), в котором зеркало производит выборку широкого FOV посредством наклонного движения (257) по оси Y и вращения (258) по оси Z.

9. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой апертура сканирующего зеркала выполняет функцию второй диафрагмы (137), чтобы ограничивать количество света, принимаемого по пути формирования изображения с наведением взора на цель от светоделительного устройства;

10. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой светоделительное устройство (120) имеет форму куба или пластины и может быть неполяризованным светоделительным устройством или поляризованным светоделительным устройством.

11. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой светоделительное устройство является поляризованным светоделительным устройством, и четвертьволновая пластина используется вместе со светоделительным устройством, чтобы увеличить световую отдачу, причем четвертьволновая пластина помещается между светоделительным устройством (120) и сканирующим зеркалом (150).

12. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой дополнительные поляризаторы используются как на пути (135) формирования изображения с наведением взора на цель, так и на пути (125) формирования изображения с широким FOV, чтобы уменьшить переходные помехи между двумя путями.

13. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой линза, формирующая изображение с наведением взора на цель, представляет собой группу вращательно-симметричных линз, которые увеличивают изображение с наведением взора на цель.

14. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой линза, формирующая изображение с наведением взора на цель, может иметь в своем составе асферические отражающие или преломляющие поверхности.

15. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой линза, формирующая изображение с широким полем обзора, представляет собой группу вращательно-симметричных линз, которые увеличивают изображение с широким полем обзора.

16. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой линза, формирующая изображение с широким полем обзора, может иметь в своем составе асферические отражающие или преломляющие поверхности.

17. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-16, в которой система содержит, по меньшей мере, два устройства формирования изображения с широким FOV и с наведением взора на цель, собранных вместе в кластер, чтобы захватывать намеченное FOV, большее, чем у одного модуля.

18. Система по п.17, в которой множественные устройства формирования изображения с широким FOV размещаются во множественных точках обзора без разрыва FOV, чтобы захватывать непрерывное изображение с широким FOV.

19. Система по п.17, в которой множественные устройства формирования изображения с широким FOV совмещаются в общей фактической точке обзора с помощью многогранного зеркала, как будто изображение с широким FOV захватывается из одной точки обзора.

20. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в которой сканирующее зеркало управляется устройством (151) управления сканирующего зеркала, причем устройство управления сканирующего зеркала имеет электронный интерфейс, который может устанавливать связь с микропроцессором.

21. Система формирования изображения с наведением взора на цель по любому из пп.1-2, в сочетании со способом управления целевой областью изображения с наведением взора на цель, в пределах изображения с широким полем обзора, причем способ содержит этапы, на которых:

a. принимают изображения от датчика изображения с широким полем обзора;

b. обнаруживают целевую интересующую область;

c. генерируют команды для управления быстрым сканирующим зеркалом, в соответствии с нацеливанием сканирующего зеркала на интересующую цель;

d. принимают изображение от датчика изображения с наведением взора на цель;

e. определяют характеристики объекта на изображении с наведением взора на цель.