устройство получения изображений (варианты)

Формула изобретения

1. Устройство получения изображений фотоаппаратами, телекамерами или сканирующими устройствами с фиксацией изображений на устройствах регистрации в виде фотопленки или фотоприемников, отличающееся тем, что устройство получения изображений состоит из N зеркал, закрепленных в корпусе блока управления положением зеркал, позволяющим изменять положение каждого зеркала отдельно, под соответствующими углами ₁, ₂, ... _N-1, _N относительно одной оси и под углами ₁, ₂, ... _N-1, B_N, относительно другой оси корпуса устройства, причем каждый из этих углов устанавливается так, чтобы каждое из N зеркал проецировало соответствующие картины или части одной картины K₁, K ₂, ..., К_N, одновременно не находящиеся в поле зрения, обеспечивая одновременную оптическую проекцию изображений картин или изображений частей одной картины K ₁, К₂, ... K_N в поле зрения устройства регистрации так, чтобы изображения И₁, И₂, ... И _N заполнили регистрирующую поверхность.

2. Устройство получения изображений фотоаппаратами, телекамерами или сканирующими устройствами с фиксацией изображений на устройствах регистрации в виде фотоприемников, отличающееся тем, что устройство получения изображений состоит из N оптических волокон, закрепленных в корпусе устройства, одни торцы волокон наклонены под соответствующими углами ₁, ₂, ... _N-1, _N относительно одной оси и под углами ₁, ₂, ... _N-1, _N относительно другой оси корпуса устройства, причем каждый из этих углов устанавливается так, чтобы каждое из N оптических волокон одновременно проецировало соответствующие картины или части одной картины K ₁, K₂, ..., K_N , одновременно не находящиеся в поле зрения, другими торцами в поле зрения устройства регистрации так, чтобы изображения И ₁, И₂, ..., И_N заполнили регистрирующую поверхность, причем торцы оптических волокон, обращенных к устройству регистрации, могут располагаться в соответствии с расположением работоспособных элементарных фотоприемников.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к оптико-электронной технике, в частности к способам получения изображений нескольких картин или частей одной или нескольких картин, широкоформатных изображений, с помощью фотоаппаратов (ФА), широкополосных и строчных изображений с помощью сканирующих устройств (СУ), и может быть использовано, для создания оптико-электронных сканирующих и фотоустройств, как для наземных устройств, так и для размещения на летательных аппаратах (ЛА) или на космических аппаратах (КА), для получения изображений нескольких картин или частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных и строчных картин, в том числе изображений подстилающей поверхности Земли.

Уровень техники

Известен способ получения нескольких изображений, например, при микрофильмировании документов путем изготовления "микрофишей", в котором с целью одновременного получения нескольких изображений (картин) изображения, подлежащие фотографированию, фиксируют так, чтобы они заполнили поле зрения объектива, образуя один кадр, состоящий из нескольких изображений.

Недостатком способа является то, что он применим только для изображений, находящихся непосредственно в поле зрения объектива - поле зрения устройства регистрации, не позволяя получать изображения, одновременно не находящиеся непосредственно в поле зрения объектива (фокальной плоскости).

Известен "Способ формирования изображения, устройство для его осуществления и способ формирования видеосигнала" [патент Российской Федерации №2195694, МКИ G02В 27/18, 2002 г. Бюл. №36].

Недостатком данного изобретения является отсутствие возможности одновременной фиксации нескольких изображений (картин или нескольких частей картины), лежащих в разных плоскостях или одновременно не находящихся непосредственно в поле зрения объектива.

Известно "Сканирующее устройство, содержащее телескопическую систему, сканер, фотоприемник и оптико-волоконную шайбу" [Авторское свидетельство №139877 СССР, МКИ G02 Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений СССР 6 февраля 1980 г.].

Недостатком данного изобретения является отсутствие возможности одновременной фиксации нескольких изображений (картин или нескольких частей картины), лежащих в разных плоскостях или одновременно не находящихся непосредственно в поле зрения объектива.

Наиболее близким, по внешним признакам, к предлагаемому изобретению является "Способ получения изображений в бортовых приборах, устройство для его реализации" [патент Российской Федерации №2123197, МКИ G02В 26/10, 1998 г. Бюл. №34].

Недостатком данного изобретения является отсутствие возможности одновременной фиксации в поле зрения устройства регистрации нескольких изображений (картин или частей картины), лежащих в разных плоскостях или одновременно не находящихся непосредственно в поле зрения объектива (фокальной плоскости).

Раскрытие изобретения

Решаемая задача - создание способа получения:

- изображений нескольких картин или частей одной или нескольких картин, одновременно не находящихся в поле зрения устройства регистрации,

- широкоформатных изображений (с соотношением сторон более полутора) с более полным использованием поля зрения устройства регистрации,

- широкополосных, строчных изображений, при использовании регистрирующих устройств, максимальный линейный размер которых меньше максимального линейного размера регистрируемого изображения, при более полном использовании поля зрения устройства регистрации с объективом или без него.

Задача решается предлагаемым изобретением. Уточним основные используемые далее термины и понятия. Апертура - действующее отверстие оптической системы, определяемое размерами линз и определяющее размер фокальной плоскости и размер устройства регистрации ("поле зрения устройства регистрации"). В предлагаемом изобретении (способе) под апертурой понимается поле зрения устройства регистрации. Поле зрения устройства регистрации, без использования предлагаемого нами способа, будем называть: "прямое" поле зрения. Поле зрения устройства регистрации, с использованием предлагаемого нами способа, будем называть "синтезированное" поле зрения.

"Синтезированное" поле зрения отличается от "прямого" поля зрения устройства регистрации тем, что "синтезированное" поле зрения содержит изображения картин, частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных, строчных картин, которые без нашего изобретения одновременно не попадают в "прямое" поле зрения устройства регистрации. При этом максимальный линейный размер изображения картин или их частей больше максимального линейного размера "прямого" поля зрения регистрирующего устройства. Эффект "синтезирования" поля зрения (апертуры) заключается в перестроении устройством "синтезирования апертуры" изображения протяженной картины (длинной строки) или изображений нескольких картин или частей одной или нескольких картин в многострочное с короткими строчками. Размер строчек выбирается близким или равным размеру строк матрицы регистрирующего устройства.

Термин "синтезированная" апертура взят нами по аналогии с получением радиолокационных изображений подстилающей поверхности Земли радиолокатором бокового обзора. Такой радиолокатор получил общеизвестное название: "радиолокатор синтезированной апертуры" (РСА). Название РСА было дано для подчеркивания принципиально другого, по сравнению с обычными радиолокаторами, способа обработки радиолокационных сигналов. В оптическом диапазоне электромагнитного излучения в качестве антенны для получения изображений подстилающей поверхности Земли используется "оптическая апертура" - оптический объектив или устройство регистрации оптико-электронных устройств. Телескопический объектив, обеспечивающий получение в маленькой, по сравнению с размером объектива, фокальной поверхности (плоскости), используется для получения изображений (картин) многокилометровых участков подстилающей поверхности Земли. При регистрации картин, не требующих изменения их размеров, необходимость в объективах отпадает, изображения получаются того же размера, что и картина, как, например, в планшетных "сканерах" или "копирах".

Предлагаемый нами способ позволяет, при использовании регистрирующих устройств, например фотоматриц, максимальный линейный размер которых меньше максимального линейного размера регистрируемого строчного изображения, получать изображения картин с заранее заданным количеством "пикселей", намного превышающим их количество в строке матрицы. Таким образом, предлагаемый способ позволяет, как и в случае с РСА, получать размер изображения (в пикселях) регистрируемой картины, многократно превышающий размер строки фотоматрицы устройства регистрации. Такой же размер строки регистрируемой картины можно получать с фотоматрицы, имеющей размер строки, равный строке изображения. При размере строки изображения, например, в сотни тысяч - миллионы "пикселей" надо иметь фотоматрицу с таким же (сотни тысяч - миллионы) количеством "пикселей" в строке, что в ближайшее время технически не осуществимо. Предлагаемое изобретение позволяет получать такой линейный размер изображения, какой могло бы дать традиционное гипотетическое устройство несуществующих в настоящее время огромных размеров. Поэтому считаем возможным, по аналогии с РСА, назвать наш способ: "способ синтезирования апертуры". Получаемые с использованием предлагаемого изобретения устройства будем называть: сканирующие устройства - "сканирующие устройства с синтезированной апертурой" (СУСА), а фотоаппараты - "фотоаппараты с синтезированной апертурой" (ФАСА).

Необходимо отметить, что объектив лишь изменяет размеры изображения картин, непосредственно не участвуя в "синтезировании" их изображений. Синтезирование осуществляет конкретное устройство, предлагаемое в нашем изобретении, с помощью зеркал, оптических волокон, призм, линз и подобных элементов. Объектив (антенна), как и поле зрения устройства регистрации, не осуществляет синтез. Синтез осуществляется в данном случае оптическими устройствами, а в случае РСА - способами обработки радиосигналов. И в том, и в другом случае ни объектив (поле зрения устройства регистрации), ни антенна не отличаются по построению от традиционных приборов, хотя именно им удобнее (более коротко) было приписать "синтезирование". Именно поэтому предлагаемое изобретение позволяет получать изображения с объективом или без него, осуществляя синтезирование апертуры (оптической апертуры). Особенности и наличие объективов не являются существенными и определяющими для заявляемого изобретения.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения изображений нескольких картин или частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных, строчных картин, (например, с использованием фотоаппаратов (ФА), сканирующих устройств (СУ) с объективами или без них) эти изображения, одновременно не находящиеся в "прямом" поле зрения, оптическими путями, возможно с уменьшением или увеличением, оптическими устройствами (например, на основе призм, линз, зеркальных поверхностей, оптических волокон) одновременно переносят в "синтезированное" поле зрения, заполняя поле зрения устройства регистрации. Фактически перед известными устройством регистрации, с объективом или без него, в предлагаемом изобретении устанавливают специальный оптический блок (специальную "насадку"), который различные изображения картин, не находящихся в "прямом" поле зрения, переносит (собирает) в "синтезированное" поле зрения устройства регистрации.

Также сущность изобретения заключается в том, что в устройстве с использованием зеркальных поверхностей по указанному выше способу используется N зеркал (возможно изготовление сложной зеркальной поверхности, заменяющей N зеркал), закрепленных в корпусе под соответствующими углами: ₁, ₂, ... _N-1, _N относительно одной оси и под углами: ₁, ₂, ... _N-1, B_N относительно другой оси корпуса, причем каждый из этих углов устанавливается в определенный момент времени так, чтобы одновременно перенести (спроецировать) соответствующие изображения пространственных картин А₁, А₂, ... А_N в "синтезированное" поле зрения устройства регистрации так, чтобы каждое изображение И ₁, И₂, ... И_N соответствующих картин А₁, А ₂, ... А_N заполнило регистрирующую поверхность.

Указанные углы: ₁, ₂, ... _N-1, _N и ₁, ₂, ... _N-1, B_N в зависимости от требований к решаемой конкретной задаче могут либо динамически в процессе функционирования изменяться путем использования блока управления положениями зеркал, либо могут быть заранее заданы и фиксированы, фактически без использования блока управления положениями зеркал. Особенности функционирования блока управления положениями зеркал не являются существенными и определяющими для заявляемого изобретения, так как этот блок может быть реализован различными способами, включая автоматическое или ручное динамическое управление зеркалами, в самом сложном случае, или вообще без использования этого блока путем фиксации жестким стационарным способом определенных положений зеркал или использования жесткой сложной поверхности.

Предлагаемое изобретение, прежде всего, может быть эффективно использовано для создания оптико-электронных сканирующих и фотоустройств для наземной аппаратуры, а также в космической технике для получения изображений подстилающей поверхности Земли.

Применение предлагаемого способа позволяет, как бы одновременно, для одного устройства регистрации (ФА, СУ) использовать "несколько различных объективов", направленных в разные стороны. Предлагаемое изобретение заменяет одним устройством эти "несколько различных объективов" ("полей зрения").

Геометрическая интерпретация предлагаемого изобретения может быть представлена в следующем виде. Объективы представляют собой круг, а фотографии, как правило, это прямоугольники. Как известно, в одном кругу можно расположить несколько прямоугольников различными способами. Следовательно, проецируя на круг несколько прямоугольных изображений, можно на одном круглом фиксируемом поле зрения расположить несколько прямоугольных изображений.

Если устройство регистрации представляет собой прямоугольник, то в него можно вписать несколько более мелких прямоугольников (строк СУ), как, например, при микрофишировании.

Особенностью фотографирования с космических аппаратов (КА) или с летательных аппаратов (ЛА) является то, что фотоаппарат - ФА или сканер - СУ сам перемещается достаточно быстро и равномерно вдоль фотографируемых изображений. Это используется для получения "кадровой развертки". Поэтому СУ достаточно иметь только "строчную развертку". Одновременно объектив можно направить только на один определенный участок земли, а "остановиться и снять всю панораму" известными СУ невозможно, так как длина строки ограничена количеством "пикселей". Как известно, например, в СУ максимальное количество "пикселей" в строке (линейка фотоприемников имеет 8000 элементов) достигает в трех последовательно расположенных линейках 24000 элементов. При этом объектив СУ должен обеспечивать в фокальной плоскости размещение всех 24000 элементов. Предлагаемое изобретение позволяет одновременно зафиксировать на одном полном кадре несколько десятков, сотен или тысяч вышеуказанных строк (фотографий с уменьшенной высотой). Построчные изображения Земли (строки СУ), при использовании предлагаемого способа, представляют изображения подстилающей поверхности Земли в виде узкой длинной полосы (длиной, равной ширине полосы захвата), которую устройство "синтезирования апертуры" разбивает на N элементарных частей (полосок) - строчек, образующих "гиперстроку" размером в сотни тысяч - миллионы "пикселей". Предлагаемое оптическое устройство преобразует "гиперстроку" из N элементарных строчек, стоящих "друг за другом", в "кадр", где эти строчки располагаются уже "друг над другом" и "друг под другом". "Кадр" состоит из N элементарных строчек при длине строки всего в тысячи элементов. Требования к объективу пропорциональны линейному размеру фокальной плоскости, обеспечивающей размещение нужного количества элементов. В случае кадровой (матричной) структуры максимальный размер объектива задает длина строки, так же как и в случае однострочной структуры.

Таким образом, при использовании прямоугольной фотоматрицы ("кадровая структура") предлагаемое изобретение позволяет пропорционально уменьшить размеры объектива или значительно увеличить ширину получаемого изображения картины. Подчеркнем, что предлагаемый способ фотографирования или сканирования может применяться и в других практических приложениях: "сканерах", "копирах", широкоформатных фотоаппаратах, сканирующих устройствах для КА, сканирующих микроскопах и подобных устройствах, в том числе для одновременного получения изображений нескольких картин (или частей нескольких картин).

Важными достоинствами предлагаемого изобретения является то, что его можно применять (например, как "насадки") на уже существующих фотоаппаратах и сканерах. Достоинством предлагаемого изобретения является простота его реализации для СУ на КА, где кроме добавления "насадки" дорабатывается электроника СУ в части увеличения количества линеек фотоприемников или использования матричного фотоприемника с известными узлами цифровой обработки. Электронные блоки настолько компактны, что не потребуют существенного увеличения габаритов СУ в части электронных блоков, а для СУ, имеющего наклонное зеркало, практически не увеличатся общие габариты.

Авторам не известен способ одновременного получения нескольких изображений картин, изображений частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных, строчных изображений картин, совокупность существенных признаков формулы изобретения которого идентична совокупности существенных признаков формулы заявляемого изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение удовлетворяет условию новизны.

Авторам не известен способ одновременного получения нескольких изображений картин, изображений частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных, строчных изображений картин, совокупность существенных признаков формулы изобретения которого идентична совокупности существенных признаков формулы заявляемого изобретения. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует условию уровня техники.

Устройства одновременного получения нескольких изображений картин, частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных, строчных картин могут использовать фотоаппараты или сканирующие устройства, снабженные оптическим устройством переноса изображений (синтезирования апертуры) на основе линз, зеркальных поверхностей, призм, оптических волокон.

Линзы, зеркальные поверхности, призмы своими поверхностями, торцами волокон наклонены под углами к оси объектива в соответствии с углами, под которыми видны изображения пространственных картин А₁, А₂, А _N или участки подстилающей поверхности П ₁, П₂, П_N.

Например, для фотоаппаратов и широкополосных СУ зеркальные поверхности могут выполняться в виде N зеркал плоской или криволинейной формы, расположенных длинными сторонами друг за другом, перпендикулярно направлению перемещению СУ. В плоскости перпендикулярно направлению перемещению СУ зеркала повернуты относительно друг друга.

Каждое зеркало проецирует в поле зрения объектива или регистрирующего устройства одну строку захвата СУ, шаг поворота зеркал выбирается из условия небольшого перекрытия отрезков изображения подстилающей поверхности, расположенных поперек перемещения СУ. На объектив зеркала проецируют N строк, образующих "кадр", составляющий полосу подстилающей поверхности шириной, практически, в N раз шире полосы захвата обеспечиваемой СУ без предлагаемого устройства получения изображений. При этом происходит перестроение узкого длинного прямоугольника, вырезаемого из изображения подстилающей поверхности, состоящего из примыкающих "друг к другу" концами соседних отрезков (элементарных строк), в другой (более высокий при той же ширине) прямоугольник, где элементарные строки располагаются "друг над другом" и "друг под другом".

Осуществление изобретения

В известных СУ, размещенных на КА или ЛА, с наклонным зеркалом существует понятие "ширина полосы обзора", которое определяется величиной угла поворота наклонного зеркала, то есть в каких пределах поперек траектории (трассы) полета КА или ЛА может перемещаться ширина полосы захвата данного СУ. Как правило, ширина полосы обзора в несколько раз превышает ширину полосы захвата. Например, СУ с количеством фотоприемников в линейке, равным 2000 шт., при размере элемента разложения 50 м, имеет полосу захвата всего 100 км, а полосу обзора 3000 км (±1500 км). В зависимости от поворота наклонного зеркала возможно получение изображения подстилающей поверхности Земли шириной 100 км в одном месте внутри полосы обзора в зависимости от задания поворота наклонного зеркала как слева от "подспутниковой" линии (определяется траекторией полета спутника), так и справа. Но одновременно можно иметь только одно изображение в полосе захвата шириной 100 км.

Вариант реализации предлагаемого способа в виде устройства рассмотрим на примере использования оптического устройства с зеркальными поверхностями (ЗП).

На фиг.1 и фиг.2 показаны разные применения одного и того же оптического устройства с зеркальными поверхностями. Фиг.1 поясняет получение изображений нескольких отдельных картин (14, 15, 16) с помощью фотоаппарата, а фиг.2 поясняет получение изображения широкоформатной картины с соотношением сторон 3 к 1 протяженностью = L с помощью фотоаппарата, а также получение изображения подстилающей поверхности Земли (широкополосная картина шириной = L) с помощью СУ.

Для упрощения рисунка ограничимся величиной N, равной трем: изображения трех различных, близких по размеру, картин (фиг.1), широкоформатной картины с соотношением сторон 3 к 1 и шириной = L (фиг.2), широкополосной картины шириной = L подстилающей поверхности Земли (фиг.2), для данного примера в три раза шире получаемой СУ без использования устройства "синтезирования" апертуры. Так как на фиг.2 картины и изображения для широкополосной картины и широкоформатной картины совпадают, опишем только получение изображения картины подстилающей поверхности Земли.

Устройство включает в себя (показано на фиг.1 и фиг.2):

- 1 - корпус СУ;

- 2 - поле зрения устройства регистрации или фокальная плоскость объектива для размещения группы фотоприемников (синтезированная апертура);

- 3, 4, 5 - группы (блоки) фотоприемников устройства регистрации;

- 6 - объектив (может не использоваться);

- 7, 8, 9 - блоки (узлы) крепления зеркал;

- 10 - блок управления положением зеркал, позволяющий при необходимости изменять положение зеркал (углы наклона зеркал относительно корпуса);

- 11, 12, 13 - зеркала.

Кроме того, на фиг.1, 2 показаны:

- 14 - картина, создающая в "прямом" поле зрения изображение, регистрируемое ФА без использования устройства "синтезирования" апертуры;

- 15 - участок (часть картины), не находящийся в "прямом" поле зрения, который зеркало 11 переносит в фокальную плоскость объектива на группу фотоприемников 5, синтезируя апертуру: фиг.1 - отдельная картина (одна из трех), фиг.2 - 1/3 часть широкоформатной картины L, фиг.2 - 1/3 часть подстилающей поверхности L;

- 16 - участок (часть картины), который зеркало 12 переносит в фокальную плоскость объектива на группу фотоприемников 4, синтезируя апертуру, вырезая его из участка 14 (картины): фиг.1 - отдельная (вторая) картина (одна из трех), фиг.2 - 1/3 (вторая) часть широкоформатной картины L, 1/3 (вторая) часть подстилающей поверхности L (в прямом поле зрения);

- 17 - участок (часть картины), который зеркало 13 переносит в фокальную плоскость объектива на группу фотоприемников 3, синтезируя апертуру: фиг.1 - отдельная (третья) картина (одна из трех), фиг.2 - 1/3 (третья) часть широкоформатной картины L, 1/3 (третья) часть подстилающей поверхности L;

- - угол разворота зеркал в плоскости, перпендикулярной направлению полета КА между соседними зеркалами;

- L - ширина полосы обзора стандартного СУ, ширина полосы захвата для ЗУ с "синтезированой" апертурой, ширина широкоформатной картины;

- Элементы: 2, 3, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 17 на чертеже условно повернуты.

Блоки 1, 2, 3, 4, 5, 6 имеются у известных аналогов. Предлагаемое устройство отличается от аналогов наличием и расположением блоков 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13.

Блоки в предлагаемом устройстве соединены следующим образом. Внутри корпуса 1 расположены блоки 2, 3, 4, 5, 6. Блок 10 закрепляется на блоке 1 (т.е. блок управления положением зеркал прикрепляется к корпусу). Все блоки 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 могут быть расположены как внутри корпуса 1, так и снаружи его. Блоки 7, 8, 9 имеют с двух сторон крепления. Одной стороной все блоки 7, 8, 9 прикрепляются к блоку 10. Другой (второй) стороной блоки 7, 8, 9 прикрепляются следующим образом: блок 7 к блоку 11, блок 8 к блоку 12, блок 9 к блоку 13.

Специально отметим, что в определенных случаях блоки 7, 8, 9 и 10 могут представлять собой один общий блок крепления зеркал. В отдельных случаях определенные положения зеркал могут быть фиксированными и неизменными. В других случаях даже при объединении блоков 7, 8, 9, 10 углы наклона зеркал могут изменяться как вручную, так и дистанционно с помощью специализированных устройств управления. Например, для космических аппаратов такое управление может осуществляться "с Земли" или программами.

Устройство функционирует следующим образом (см. фиг.1 и фиг.2). Блок 1 скрепляет блоки 2-13 в единое устройство. Блок 10 управления положением зеркал, позволяющий при необходимости изменять положение зеркал, задает через соответствующие положения блоков 7, 8, 9 такие углы наклона соответствующих зеркал 11, 12, 13 относительно корпуса, что:

участок 15 зеркало 11 переносит в фокальную плоскость объектива на группу фотоприемников 5, синтезируя апертуру (без зеркала 11 данный участок не попадает в фокальную плоскость объектива);

участок 16 подстилающей поверхности зеркало 12 переносит в фокальную плоскость объектива на группу фотоприемников 4 (прямое поле);

участок 17 подстилающей поверхности зеркало 13 переносит в фокальную плоскость объектива на группу фотоприемников 3, синтезируя апертуру (без зеркала 13 данный участок не попадает в фокальная плоскость объектива).

Элементы: 2, 3, 4, 5, 6, 14, 15, 16, 17 на фиг.1, 2 условно повернуты.

Отметим, что известное стандартное сканирующее устройство с наклонным зеркалом состоит из корпуса 1, к которому прикреплен объектив 6, в фокальной плоскости которого размещена группа (линейка) фотоприемников 4. Поворотное зеркало 12 проецирует участок подстилающей поверхности 14 на фокальную плоскость 2, где размещена линейка фотоприемников 4, на которую проецируется участок 16 подстилающей поверхности Земли. При повороте (в плоскости, перпендикулярной направлению полета) зеркала 12 на линейку фотоприемников 4 будут проецироваться, но не одновременно, другие участки подстилающей поверхности (например, 15 или 17), правее или левее участка 16, в зависимости от направления поворота зеркала 12.

Размер линейки, совместно с объективом, определяет ширину полосы захвата и величину "пикселя" - элемента разложения данного СУ. В нашем случае ширина полосы захвата известных СУ - длина участка 16.

В приведенном примере предлагаемое устройство (изобретение) - СУ, в отличие от известных СУ с наклонным зеркалом, дополняет стандартное СУ следующими элементами: в поле зрения объектива 2 размещаются дополнительные группы (линейки или матрицы) фотоприемников 3 и 5; вместо одного поворотного зеркала 12 ставится N поворотных зеркал 11 и 13, обеспечивающих увеличение полосы захвата в N раз, с блоком 10 управления положением зеркал, позволяющим изменять положение каждого зеркала отдельно (углы наклона зеркал относительно корпуса).

Предлагаемый в изобретении "Способ получения изображений и устройства для его реализации" (Способ синтезирования апертуры) позволяет, при дооснащении стандартного СУ с наклонным зеркалом дополнительными элементами в соответствии с изобретением, получить новое СУ с тем же объективом и тем же элементом разложения = 50 м, но с полосой захвата = 3000 км (вместо 100 км). Дооснащение заключается в замене наклонного зеркала на, например, 30 более узких зеркал, каждое со своим наклоном (часть полос повернута по часовой стрелке, другая - против часовой стрелки, а также размещением в поле зрения объектива 30 линеек фотоприемников, или матричного (2000×1000) фотоприемника), тем самым обеспечивая равномерное заполнение поля зрения объектива и увеличение полосы захвата в 30 раз (у стандартного СУ в поле зрения объектива была только одна линейка (строка), а остальное пространство не использовалось, а это почти 2000 строк).

Обычный фотоаппарат, снабженный предлагаемым нами устройством синтезирования апертуры, зафиксирует все три изображения 3, 4, 5 отдельных трех картин 15, 16, 17 (фиг.1); для широкоформатной картины L составляющие части 15, 16, 17 (фиг.2), но в непривычном (протяженном) виде.

Для получения исходной широкоформатной картины L в привычном виде необходимо провести обратное преобразование, для чего достаточно использовать предлагаемое нами устройство "синтезирования" апертуры как приставку к проектору. В данном случае устройство "синтезирования апертуры" преобразует из компактного изображения с тремя узкими частями картины в изображение исходной широкоформатной картины L. Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано не только для получения изображений нескольких картин или частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных и строчных картин, но и для "обратного преобразования" в целях получения одновременных отображений с помощью проектора нескольких картин или частей одной или нескольких картин, широкоформатных и широкополосных изображений.

Вариант реализации предлагаемого способа без использования объектива рассмотрим на примере сканирующего устройства в виде устройства с зеркальными поверхностями для планшетного "сканера" (см. фиг.2), где:

- 1 - корпус считывающего устройства;

- 2 - фотоматрица;

- 3, 4, 5 - участки (строки) фотоматрицы;

- 11, 12, 13 - зеркала;

- 15, 16, 17 - участки считываемого материала (картины) для сканирования.

Считывающее устройство 1 (зеркала 15, 16, 17, фотоматрица 2 и электронные блоки) располагается на подвижной каретке (на фиг.2 каретка не показана) для его перемещения вдоль материала.

Сканирование (считывание) материала производится обычным путем перемещения каретки вдоль материала, освещаемого полосой света от лампы с щелевой диафрагмой (лампа располагается на каретке).

Отличие предлагаемого СУ от известных состоит в том, что вместо механического сканирования вдоль строки качающимся или вращающимся зеркалом "сканирование" вдоль строки осуществляется статически фотоматрицей без механических перемещений вдоль строки. С помощью зеркал 11, 12, 13 полная строка считываемого материала (разбитая зеркалами на маленькие, относительно считываемой строки, короткие строчки) переносится на фотоматрицу, где и происходит считывание данной строки материала. За время считывания одной строки материала каретка перемещается на одну строку вдоль материала, после чего проводится считывание второй строки материала. И так до полного считывания всего материала.

Зеркала целесообразно выполнить в виде монолитной ступенчатой конструкции.

Устройство получения изображений можно сделать на основе пучков оптических волокон, состоящих из N оптических волокон, закрепленных в корпусе устройства, таким образом, что одни торцы волокон наклонены под соответствующими углами: ₁, ₂, ... _N-1, _N относительно одной оси и под углами: ₁, ₂, ... _N-1, B_N относительно другой оси корпуса (углы перпендикулярны плоскости изображений на фиг.1, 2), причем каждый из этих углов устанавливается так, чтобы каждое из N оптических волокон одновременно проецировало соответствующие картины или части одной протяженной картины K₁, K ₂, ..., К_N, одновременно не находящиеся в "прямом" поле зрения, другими торцами в "синтезированное" поле зрения устройства регистрации так, чтобы каждое изображение И₁, И₂, ... И _N заполнило регистрирующую поверхность, причем торцы оптических волокон, обращенных к объективу, могут располагаться не регулярно по строкам или кадру, а в соответствии с расположением активных (работоспособных) элементарных фотоприемников, что позволяет использовать бракованные матрицы с "битыми" (неисправными) пикселями и даже "битыми" строками.

В сканирующих устройствах с матрицами фотоприемников для обеспечения оперативного переключения полосы захвата входные поверхности оптического устройства можно покрывать световыми затворами, например в виде жидких кристаллов. Фрагменты полосы захвата проецируют на объектив так, чтобы все фрагменты полосы захвата попадали на одну или несколько линеек или матриц фотоприемников с наложением друг на друга для обеспечения фиксации только тех фрагментов полосы обзора, большей полосы захвата, фрагменты которых попадают на "открытые" поверхности преобразующего устройства. Для переключения полосы захвата открывают, электронным способом, соответствующие входные поверхности преобразующего устройства.

Заявляемое изобретение позволяет решить поставленную задачу одновременного получения изображений нескольких картин или различных частей одной или нескольких картин, широкоформатных, широкополосных, строчных картин, при более эффективном использовании поля зрения объектива или устройства регистрации, а также дает возможность создать сканирующие устройства для летательных аппаратов с количеством элементов разложения "пикселей" десятки - сотни тысяч и более в строке. Заявляемое изобретение позволяет, используя стандартный объектив, создавать сканирующие устройства с более широкой полосой захвата (в десятки раз и более) при сохранении размера "пикселя", что фактически является способом синтезирования апертуры.

Возможно создание недорогих "сканеров" (планшетных или протяжных), в которых для получения количества элементов разложения 2500 на дюйм и более (100 элементов на 1 мм) можно использовать группы оптических волокон или наклонных зеркал с соответствующими фиксированными углами наклона (при этом блоки 7, 8, 9, 10 фактически объединяются в простой блок крепления зеркал с фиксированными углами наклона), которые будут проецировать сканируемое изображение на матрицу фотоприемников аналогично вышеописанному сканирующему устройству. Наличие современных матриц для цифровых фотоаппаратов с количеством элементов разложения более 10 Мпикс, позволяет создавать сканеры с количеством пикселей в строке до 10 Мпикс.

Создан макет предлагаемого изобретения.

Следовательно, заявляемое изобретение (техническое решение) удовлетворяет условию промышленной применимости.