[发明专利]观察装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种改进的观察装置。更具体地讲，本发明涉及这样一种改进的观察装置，这种观察装置能够在允许该观察装置自身保持固定的同时，观察远离它视场的中心的对象并且对该对象的观察像进行调整从而使得可以将该对象重新定位到观察像的中心。

背景技术

这种观察装置适用于其中期望不需要移动该观察装置就可以横扫整个视场的任何观察系统。一个这种应用可以是用于跟随对象的移动的监视或闭路电视(CCTV)摄像机。其他应用存在于检查领域中，例如，油气工业中执行的“降压试井(down well)”检查或者在无损测试(NDT)活动期间执行的检查。

知道如下的观察装置，该观察装置能够在不需要移动该观察装置自身的情况下移动观察像的中心。在专利申请GB 2186993中，英国核能公司(BNF)提供了一种用于在管道工程或者在放射性单元中进行观察的观察装置。这个观察装置包括与一个或更多个棱镜结合使用的摄像机，所述棱镜可以进行移动以有角度地改变系统的视场。

BNF提出：这些棱镜必须置于该观察装置的第一端的光学器件之前，其中，入射光从所述第一端进入该系统。为了该规范，透镜组件的“第一端”应该被定义为透镜组件的末端，来自对象的入射光在该末端处进入透镜组件。相似地，观察装置的“第二端”被定义为透镜组件的产生对象像以进行观察的末端。对这些棱镜进行如此定位的原因在于，现有技术认为棱镜仅仅在完全准直光的情况下才能够进行有效工作。这是因为：当棱镜以非垂直的入射角接收光时，光线根据它们的波长而折射到不同度数。这将导致不期望的像失真和可能被观察为色彩分裂的色像差。

然而，由BNF提供的将这些棱镜定位在装置的第一端的缺点在于：如果要这些棱镜能够即时对实际尺寸的视场进行成像，则需要这些棱镜非常大。该装置中的这个限制意味着：它不适用于空间通常是关键考虑因素的诸如监视和检查领域中的许多应用。

还知道另一种装置，其中，通过使用机械致动器移动装置自身来实现图像的移动。这种装置通常采取配备有多个电机以使其能够摇摄和/或倾斜到期望朝向的摄像机的形式。这种类型的装置不需要BNF所需要的大的棱镜；实际上，它们根本不需要使用棱镜来改变光的方向。然而，它们的机械结构较为复杂，由此体积大且昂贵。

当需要使用观察装置通过屏障中的孔观察对象时，会出现另一个问题。这种需要可以出现在许多不同的情况中。一个这种情况是监视，例如，希望在一个人不知道的情况下观察此人。在这种情形下，屏障可以是墙，摄像机嵌入在该墙中。第二种情况是在诸如可疑炸弹的精密产品的壳体内进行检查以确定关于炸弹结构的足够信息，从而使得能够在确保对炸弹壳体的破坏最小的同时成功地去掉雷管。在这个第二种情况下，屏障通常可以是壳体。

在这些情况中使用诸如以上描述系统的常规观察系统会由于孔的边缘与视场紧密接触而出现严重的像晕影。当使用由BNF提供的系统时，由于拍摄实际视场需要这种大棱镜，所以这个问题尤其突出。为了使用这种类型的系统获得高品质像，孔需要非常大，这在很多情况下是根本不可能的。

另外，随着孔与观察装置之间的距离(“间隔”距离)增大，这种晕影效应急剧增大。在期望大间隔距离的应用中，这会出现严重的问题。例如，当安置隐藏的监视摄像机时，大间隔距离是有利的，这是因为这减小摄像机被看见和被发现的风险。

另外，当使用采取机械摇摄和倾斜机构的摄像机时，必须扩大屏障中的孔以允许摄像机的移动。这种孔的扩大是非常不利的。例如，在监视应用中，孔的扩大会显著增大摄像机被发现的可能性。在炸弹处置应用中，孔的扩大可能有更加严重的后果，因为它增大了导致爆炸的风险。

发明内容

本发明通过提供一种使得能够将观察装置包含在小巧得多的空间内的新颖透镜布置，从而解决了现有技术的这些问题。

本发明的另一个优点在于：通过提供将内部孔径光阑的实像向前投影到物方空间中从而在透镜组件前产生固定的外部入射光瞳的装置，本发明解决了与通过屏障中的孔观察对象相关联的问题。

本发明因此提供了一种观察装置，该观察装置包括第一端，该第一端接收来自视场内的入射光并且适于在该观察装置的第二端上的像平面上产生聚焦像，所述观察装置还包括一个或更多个光学元件，所述一个或更多个光学元件可以移动以使得可以将来自该观察装置的视场内的任何地方的光的方向改变为光轴，由此不需要移动该观察装置自身就能够移动视场，该观察装置的特征在于：该观察装置在该观察装置的第一端包括中继透镜组，该中继透镜组在使用中可以在光入射到所述一个或更多个光学元件之前将该光调节成类准直状态。