ES2274052T3 - Aparato de exploracion para formar imagenes en el dominio espectral de las microondas, ondas milimetricas o los infrarrojos. - Google Patents
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Abstract
Aparato de exploración que puede funcionar en dominios de microondas, de ondas milimétricas y de infrarrojos, y que comprende una estructura de soporte (13), un tambor principal (1) que está montado en dicha estructura de soporte para giro con relación a la estructura de soporte (13) alrededor de un eje central (O) del tambor principal, siendo dicho tambor principal hueco e internamente poligonal para proporcionar una pluralidad de lados o facetas (E) internamente presentados, que son capaces de reflejar la radiación en cuestión, un director de radiación (2) dispuesto para dirigir la radiación que emana de un campo de visión del aparato, que es un campo de visión que está fijo con respecto a dicha estructura de soporte (13), hacia los lados o facetas internamente presentados (E) del tambor principal, de tal modo que, en cada uno de una sucesión de períodos de exploración de línea, la radiación que emana de parte de dicho campo de visión sea dirigida hacia un lado o faceta (E) reflectante citado del tambor principal (1) para que se refleje desde el mismo hacia un conjunto de recepción adicional (5, 6, 7) que comprende un reflector giratorio facetado (5), denominado aquí tambor secundario, que tiene caras reflectantes presentadas hacia fuera dispuestas para reflejar la radiación que incide en él desde el primer tambor hacia un sensor o receptor de radiación (7), estando dispuesto el aparato de tal modo que la radiación de dicho campo de visión sea enfocada sobre dicho receptor o sensor de radiación (7), y en donde dicho tambor secundario (5) está dispuesto para ser hecho girar alrededor de un eje (O) paralelo al eje giratorio del tambor principal en sincronismo con este último, caracterizado porque el director de radiación incluye un espejo estacionario (2) montado dentro del tambor principal y que tiene una abertura central, y porque dicho director de radiación, en combinación con dichos lados o facetas internamente presentados (E), está dispuesto de tal modo que la radiaciónde dicho campo de visión que incide en dicho espejo estacionario y es reflejada por el espejo estacionario hacia dicha faceta (E), dispuesta enfrente del espejo estacionario (2), de dicho tambor principal, y que es reflejada de nuevo por tal faceta hacia dicho espejo estacionario, sea enfocado sobre un eje sustancialmente normal a dicha faceta, que se extiende a través del eje de giro (O) del tambor principal y que gira con dicha faceta (E) del tambor principal, para pasar a través de dicha abertura central y ser reflejada por dicho tambor secundario (5) hacia dicho detector, y porque tal radiación reflejada por dicho tambor secundario (5) hacia dicho detector (7) es dirigida a lo largo de un eje que permanece sustancialmente fijo con respecto a dicho detector (7) cuando gira el tambor principal (1), de tal modo que, durante dicho período de exploración, la radiación de sustancialmente la totalidad de una respectiva faceta (E) citada del tambor principal, o de sustancialmente la totalidad de una región predeterminada de tal faceta, pueda alcanzar dicho receptor o sensor (7) a través de dicho tambor secundario (5).
Description
Aparato de exploración para formar imágenes en
el dominio espectral de las microondas, ondas milimétricas o los
infrarrojos.
La presente invención se refiere a un aparato de
exploración que puede funcionar en los dominios de radiación
electromagnética de infrarrojos, de ondas milimétricas o de
microondas. Es un objeto de la presente invención proporcionar un
aparato de exploración mejorado que puede funcionar con radiación de
las longitudes de onda indicadas, con una apertura muy efectiva, y
que es capaz de explorar repetidamente a una alta velocidad un
campo de visión bidimensional (por ejemplo, altitud y acimut) y que
puede, no obstante, construirse todavía a un coste razonablemente
bajo.
En sistemas de formación de imágenes por
infrarrojos se hace uso frecuentemente de espejos abatibles y
polígonos giratorios con superficies reflectantes para explorar la
escena. En estos sistemas de infrarrojos, la pupila del escáner es
típicamente de 10 mm de diámetro. Sin embargo, en sistemas de ondas
milimétricas o de microondas, las aperturas a explorar tienen
frecuentemente 1 m o más de diámetro y el uso de espejos abatibles
grandes a altas velocidades de exploración (por ejemplo, tales como
para proporcionar 10 barridos de campo o "tramas" por segundo
o más) no es práctico en estos sistemas. Se sabe que pueden usarse
discos giratorios inclinados para explorar grandes aperturas, pero
estos producen un patrón de exploración cónico o una exploración
lineal con una gran cantidad de desviación de la pupila. El
documento US 4097920 describe un aparato para uso en un sistema de
exploración por radiación que incluye un primer tambor giratorio
hueco formado por seis espejos planos internamente reflectantes y,
dentro del primer tambor, un segundo tambor giratorio formado por
seis espejos planos reflectantes externos, haciéndose girar los
tambores primero y segundo a la misma velocidad, de modo que los
espejos correspondientes en los dos tambores permanezcan paralelos y
se asegure una telecentricidad. La radiación entrante incide en un
espejo internamente reflectante del primer tambor, se refleja desde
el mismo sobre el espejo reflectante paralelo del segundo tambor y,
desde allí, es reflejada hacia un detector.
De acuerdo con la presente invención, se
proporciona un aparato de exploración que puede funcionar en los
dominios de microondas, de ondas milimétricas y de infrarrojos y que
comprende una estructura de soporte, un tambor principal que está
montado en dicha estructura de soporte para giro con relación a la
estructura de soporte alrededor de un eje central del tambor
principal, siendo dicho tambor principal hueco e internamente
poligonal para proporcionar una pluralidad de lados o facetas
internamente presentados que son capaces de reflejar la radiación
en cuestión, un director de radiación dispuesto para dirigir la
radiación que emana desde un campo de visión del aparato que es un
campo de visión que está fijo con respecto a dicha estructura de
soporte (opuesto al giro con el tambor principal), hacia los lados o
facetas internamente presentados del tambor principal, de modo que
en cada uno de una sucesión de períodos de exploración de línea,
como se define aquí, la radiación que emana desde parte de dicho
campo de visión es dirigida hacia un lado o faceta reflectante del
tambor principal para que se refleje desde el mismo hacia un
conjunto de reflexión adicional que comprende un reflector facetado
giratorio, denominado aquí tambor secundario, que tiene caras
reflectantes presentadas hacia fuera dispuestas para reflejar la
radiación que incide en él desde el primer tambor hacia un receptor
o sensor de radiación, estando dispuesto el aparato de tal modo que
la radiación desde dicho campo de visión es enfocada sobre dicho
receptor o sensor de radiación, y en donde dicho tambor secundario
está dispuesto para ser hecho girar sobre un eje paralelo al eje
giratorio del tambor principal, en sincronismo con este último,
caracterizado porque el director de radiación incluye un espejo
estacionario montado dentro del tambor principal y que tiene una
abertura central, y porque dicho director de radiación, en
combinación con dichos lados o facetas internamente presentados,
está dispuesto de tal manera que la radiación de dicho campo de
visión que incide en dicho espejo estacionario y es reflejada por el
espejo estacionario hacia dicha faceta, dispuesta enfrente del
espejo estacionario, de dicho tambor principal, y que es reflejada
de nuevo por tal faceta hacia dicho espejo estacionario, es
enfocada sobre un eje, sustancialmente normal a dicha faceta, que
se extiende a través del eje de giro del tambor principal y que gira
con dicha faceta del tambor principal, para pasar a través de dicha
abertura central para que sea reflejada por dicho tambor secundario
hacia dicho detector, y porque tal radiación reflejada por dicho
tambor secundario sobre dicho detector es dirigida a lo largo de un
eje que permanece sustancialmente fijo con respecto a dicho detector
cuando gira el tambor principal, de tal modo que, durante dicho
período de exploración, la radiación de sustancialmente la totalidad
de una respectiva faceta citada del tambor principal, o de
sustancialmente la totalidad de una región predeterminada de tal
faceta, puede alcanzar dicho reflector o sensor a través de dicho
tambor secundario.
La presente invención hace posible fabricar un
sistema para proporcionar múltiples exploraciones lineales en una
disposición compacta que es adecuada para uso en aplicaciones de
ondas milimétricas y de microondas a alta velocidad.
A continuación, se describen realizaciones de la
invención con referencia a los dibujos esquemáticos que se
acompañan, en los cuales:
la figura 1 es una vista en planta que
representa parte de una primera realización de la invención;
la figura 2 es una vista en planta, a escala
mayor, de un detalle de la figura 1;
la figura 3 es una vista en sección que
representa parte de una segunda realización; y
la figura 4 es una vista en sección que
representa parte de una tercera realización.
En las realizaciones de la invención descritas
más adelante, el aparato en cada caso usa dos componentes giratorios
montados para giro en una primera estructura de soporte fija que no
se muestra en los dibujos. El primer componente consta de un tambor
principal en forma de un polígono regular hueco con caras
reflectantes (denominadas también aquí facetas) o con caras
polarizantes que se utilizan en una configuración de reflector
torsionada. Este primer componente se utiliza junto con un elemento
ópticamente alimentado tal como una lente, un espejo cóncavo o un
espejo de Mangin para explorar la escena. Este elemento ópticamente
alimentado puede ser estacionario o estar montado sobre las caras
del tambor principal. En las realizaciones preferidas, cada cara del
tambor principal o polígono hueco está inclinada hacia el eje de
giro del polígono, en un ángulo diferente al de las otras caras.
Esto proporciona una exploración en una dirección ortogonal a la que
se consigue por el giro del tambor principal o polígono hueco,
denominándose aquí "exploración de línea" la exploración en la
dirección conseguida por tal giro.
La radiación se refleja desde el interior del
polígono hueco hacia un conjunto de recepción adicional que deriva
una señal de imagen (típicamente, una señal eléctrica) de la
exploración y que puede hacerse pasar a unos medios de formación de
imagen para configurar una imagen de escena explorada en, por
ejemplo, una pantalla CRT (Cathode Ray Tube - Tubo de rayos
catódicos), un monitor de vídeo o similar, o hacerse pasar a un
ordenador para su análisis o mejora. En las realizaciones que se
describen, durante cada "exploración de línea", una respectiva
de las facetas o lados del tambor principal dirige la radiación
reflejada desde ella hacia un foco que está situado en un eje fija
con respecto a esa faceta particular y, generalmente, normal a esa
faceta y cuyo eje está situado así en un diámetro a través del eje
giratorio del tambor o al menos está en un plano que contiene el
eje giratorio del tambor. Dicho eje de cada faceta gira así con el
tambor principal. El conjunto de recepción adicional recibe a su
vez la radiación reflejada desde cada cara y genera una
correspondiente señal eléctrica. Así, para la parte principal de
cada "exploración de línea", la respectiva faceta de tambor
principal es, en efecto, una vista completa del conjunto de
recepción adicional. (Como será evidente a partir de la exposición
posterior, es realmente el conjunto de recepción adicional el que
define el eje antes mencionado de cada faceta del tambor principal,
en lugar de las propias facetas).
El segundo componente giratorio forma parte del
conjunto de recepción adicional. La radiación reflejada desde el
tambor principal pasa directamente o a través de una óptica de
retransmisión al segundo componente giratorio (que se usa, entre
otras cosas, para controlar la pupila del aparato de exploración).
Como se destaca anteriormente, la dirección del eje de faceta que
pasa a través del eje de giro del tambor o polígono principal varía
cuando gira el tambor o polígono principal hueco. Una función del
segundo componente giratorio es redirigir la radiación reflejada
desde la respectiva faceta del tambor principal y que converge hacia
el eje de faceta, de modo que se asegure que en toda la exploración
de línea respectiva, cuando gira el tambor o polígono principal
hueco, tal radiación alcance un receptor o sensor de radiación fijo
que forma parte del conjunto de recepción adicional y, además,
alcance ese receptor desde, sustancialmente, la misma dirección con
relación al receptor, a fin de minimizar las variaciones en la
intensidad de la señal debido a la direccionalidad del receptor.
Este segundo componente giratorio tiene la forma
de un polígono con caras reflectantes o transmisivas. Este segundo
polígono gira en sincronismo con el tambor principal alrededor de un
eje paralelo al eje giratorio del tambor principal o, más
precisamente, gira a una velocidad angular que es un múltiplo entero
de la velocidad angular de giro del tambor principal.
En la figura 1 se ilustra una primera
realización de esta invención. Como se muestra en la figura 1, el
tambor o polígono principal 1 es soportado en una estructura de
soporte indicada esquemáticamente en 13 para giro alrededor de un
eje O a través del centro del tambor. Las caras del polígono constan
de láminas planas de polarizador de rejilla de alambre que
transmiten preferiblemente radiación con una polarización vertical u
horizontal (considerando el eje O como vertical). La radiación de
la escena (campo de visión) y con la polarización correcta pasa a
través de los lados del polígono y cae hacia un espejo cóncavo
estacionario 2 que refleja la radiación sobre una faceta
(referencia E, figura 1) del tambor y que provoca también que la
radiación converja hacia un foco. El espejo 2 es idealmente un
espejo de Mangin para conseguir unas buenas prestaciones fuera de
eje. La polarización de la radiación reflejada desde el espejo
cóncavo 2 se ha hecho girar 90º (como se explica más adelante)
cuando regresa a la cara E del polígono 1, donde se refleja ahora de
nuevo hacia el espejo 2. Esta radiación reflejada que converge
hacia un foco cerca del centro del espejo cóncavo pasa a través de
una lente divergente, tal como una lente de menisco 4, antes de que
alcance el foco mencionado en último lugar, y pasa entonces a
través de un agujero en el centro del espejo 2 hacia el segundo
componente giratorio a alguna distancia por detrás del espejo
2.
El giro de 90º de la dirección de polarización
de la radiación puede conseguirse situando un rotador de Faraday
autoestable 3 enfrente del espejo de tal modo que, en cada paso de
la radiación a través del rotador, la dirección de polarización sea
hecha girar 45º. Alternativamente, puede usarse una placa de cuarto
de onda enfrente del espejo cóncavo 2. Todavía en otra
configuración, la superficie metálica del espejo puede perfilarse
para producir un giro de 90º de la dirección de polarización en la
reflexión.
La figura 2 muestra a mayor escala la radiación
que pasa a través de la lente de menisco 4 para incidir en el
segundo componente giratorio en forma de un polígono 5 que tiene
caras o facetas reflectantes presentadas hacia fuera que definen
los lados del polígono 5. El polígono 5 está montado de forma
giratoria en dicha estructura fija para giro alrededor de un eje P
paralelo al eje O, y se hace girar en el mismo sentido de giro que
el polígono 1. La radiación reflejada desde este polígono
secundario puede incidir directamente sobre un receptor o sensor 7
de radiación fijo o puede retransmitirse (como se muestra) por un
componente óptico adicional, tal como un espejo cóncavo 6, hacia el
receptor 7. La lente 4 desplaza el punto focal de la combinación
espejo 2/faceta E a una posición algo distanciada detrás del espejo
cóncavo 2, a fin de proporcionar espacio para acomodar el tambor
secundario 5 y el receptor 7. La lente de menisco ilustrada reduce
también en un factor de dos la velocidad a la que el eje sobre el
cual converge la radiación oscila alrededor con relación a la
estructura de soporte estacionaria cuando gira el tambor principal.
Es decir, si, en la figura 2, r1 representa el rayo que pasa a lo
largo de los respectivos ejes de faceta del tambor principal en el
momento t1 y r2 representa el rayo que pasa a lo largo del eje de
la misma faceta del tambor principal en el momento t2 después de t1
y el ángulo, con relación a la estructura de soporte fija, entre r1
y r2 inmediatamente antes de pasar a través de la lente 4 es
\alpha, el correspondiente ángulo entre los rayos r1 y r2, después
de pasar a través de la lente 4, es \alpha/2. En consecuencia,
mientras que si se omitiera la lente 4, el tambor secundario tendría
que girar a la mitad de la velocidad angular del tambor principal
para mantener una dirección constante (con relación a la estructura
fija) del rayo axial r1r2 reflejado desde el tambor secundario 5 y
tendría que presentar dos veces más facetas que el tambor principal
(a fin de asegurar que se consiga un posicionamiento relativo
geométricamente similar de los tambores principal y secundario cada
vez que se haga girar el tambor principal en el ángulo necesario
para mover una cara del tambor principal hacia la posición
previamente ocupada por una cara adyacente), con la lente 4, como
se describe, el polígono secundario está dispuesto para girar a un
cuarto de la velocidad del polígono principal y tiene cuatro veces
más caras. Así, en este caso, si el polígono principal tiene seis
caras, como se ilustra, el polígono secundario 5 tendrá 24
caras.
En una disposición alternativa, las superficies
curvadas de la lente de menisco pueden centrarse sobre el eje
giratorio central del tambor principal 1, de modo que la lente de
menisco no cambie la velocidad a la que oscila el rayo reflejado
desde el tambor principal respectivo cuando gira el tambor
principal, pero desplace aún el punto focal más atrás del espejo
cóncavo 2 para dejar espacio para que se acomode el conjunto de
recepción adicional 5, 6, 7. En este caso, el polígono secundario 5
gira a la mitad de la velocidad del polígono principal y tiene dos
veces más caras.
Las caras del polígono giratorio 1 están
inclinadas de diversas maneras con respecto al eje de giro O, de
modo que el receptor 7 "vea" efectivamente durante cada
exploración de línea (es decir, durante cada 60º de giro del tambor
1) una banda horizontal del campo de visión a una altura diferente
de la que "se ve" en exploraciones de línea adyacentes
(suponiendo que el eje de giro del polígono 1 sea vertical en las
figuras 1 y 2).
Preferiblemente, las caras sucesivas del
polígono principal (alrededor de la circunferencia de este último)
están inclinadas progresivamente hacia el eje O, de modo que una
primera cara podría ser paralela al eje O, la segunda cara estar
inclinada en 2º hacia el eje O, la tercera en 4º hacia el eje O,
etc., estando inclinada la sexta en 12º con respecto al eje O. Como
resultado, el aparato puede generar una trama de exploración
convencional de tipo televisión cuando gira el tambor 1. Las caras
del polígono secundario 5 están inclinadas correspondientemente
para eliminar cualquier desviación del haz que llega al receptor 7,
es decir, de modo que se asegure que, a pesar de tales variaciones
en la inclinación de las caras del primer polígono 1, el haz de
radiación que llega al receptor 7 lo haga con una orientación
fija.
Las regiones del polígono secundario 5, en las
que coinciden las caras adyacentes, pueden ennegrecerse de modo que
proporcionen una temperatura de referencia para fines de
calibración.
Aunque se prefiere minimizar el número de
receptores 7 (caros) requeridos para conseguir una exploración
vertical (es decir, en una dirección ortogonal a la exploración de
línea), por variación en el ángulo de inclinación de las facetas
del tambor 1 con relación a su eje de giro O la información de
imagen para cada línea de la imagen explorada puede ser
proporcionada, en cambio, por un respectivo receptor 7 en una
disposición vertical de tales receptores, recibiendo cada uno de
ellos radiación desde una altura respectiva en el campo de visión
con relación a la estructura fija (de nuevo suponiendo que el
aparato esté dispuesto de manera que el eje de giro O del polígono
1 sea vertical).
Preferiblemente, se adopta una combinación de
estos dos enfoques, usando una disposición de un número limitado de
receptores 7 verticalmente espaciados, recibiendo cada uno de ellos
unas pocas líneas (preferiblemente adyacentes) de la imagen con las
respectivas partes de la imagen "vistas" por los diferentes
receptores que se combinan electrónicamente para producir la imagen
completa de "vídeo".
Haciendo referencia a la figura 3, en una
segunda realización de esta invención, el tambor o polígono
principal giratorio hueco (referenciado con 11) está situado de
manera que su eje central 10 de rotación con relación a la
estructura 13 de soporte fija apunta directamente hacia el centro
del campo de visión del aparato, y un espejo fijo 9 montado dentro
del tambor principal giratorio hueco está inclinado en 45º con
respecto a dicho eje, de modo que se refleje hacia la faceta
reflectante del tambor principal 11 la radiación que entra en el
tambor desde el campo de visión por desde un extremo abierto de
dicho tambor. Como antes, tal radiación se enfoca por un elemento
óptico que, en la figura 3, es una lente de enfoque fija 8 que está
montada dentro del tambor principal y que está situada entre el
extremo abierto del tambor y el espejo 9. El eje de la lente 8 es
aproximadamente paralelo al eje 10 alrededor del cual gira el
polígono o tambor principal 11.
La lente de enfoque fija 8, al igual que el
espejo cóncavo 2 de la realización de las figuras 1 y 2, converge
la radiación entrante hacia un foco. Esta radiación convergente es
reflejada desde el espejo plano fijo 9 hacia aquella de las caras
reflectantes dirigidas hacia dentro del tambor o polígono principal
11 que está actualmente posicionada de manera adecuada con respecto
al espejo 10. La radiación reflejada desde esta cara del tambor o
polígono principal pasa a través de un agujero en el centro del
espejo plano 9 y se dirige hacia un foco cerca del eje de giro 10.
De la misma manera que en la realización de las figuras 1 y 2, antes
de alcanzar el foco, la radiación es retransmitida por una lente de
menisco (no mostrada en la figura 3) hacia un tambor o polígono
secundario reflectante (no mostrado en la figura 3), y desde allí se
refleja hacia los receptores (no mostrados en la figura 3), todos
ellos sustancialmente como los descritos en relación a las Figuras
1 y 2. El tambor secundario es hecho girar de nuevo alrededor de un
eje paralelo al eje giratorio del tambor principal, en este caso el
eje 11, y es hecho girar en el mismo sentido de giro que el polígono
principal. Las caras reflectantes del polígono principal 11 y el
polígono secundario pueden estar inclinadas con respecto a sus ejes
de giro como en la primera realización para conseguir una
exploración en la dirección ortogonal a la dirección de exploración
de línea cuando gira el tambor 11.
Todavía en otra realización ilustrada en la
Figura 4, el tambor o polígono principal hueco giratorio está
situado de nuevo de modo que su eje central giratorio 10 apunte
directamente hacia el centro del campo de visión del aparato, y un
espejo fijo 9, inclinado en 45º con respecto a dicho eje, está
montado de nuevo dentro del tambor principal giratorio hueco, para
que se refleje hacia las caras reflectantes del tambor principal la
radiación que entra en el tambor desde el campo de visión por un
extremo abierto de dicho tambor. De nuevo, el espejo fijo 9 refleja
la radiación entrante hacia cualquiera de las caras reflectantes del
tambor principal que esté temporalmente en la posición correcta
para recibir tal radiación reflejada, y la cara reflectante en
cuestión, como antes, refleja esa radiación de nuevo hacia el espejo
fijo. En la realización ilustrada en la figura 4, las caras o
"facetas" reflectantes del tambor o polígono principal son
reflectores o "espejos" cóncavos 12 que se usan para enfocar
la radiación desde las escenas/campo de visión hacia una posición
próxima al eje de giro 10 del polígono principal, como se ilustra
en la figura 4, pero, como en las realizaciones anteriores, esta
radiación pasa, por ejemplo, a través de una lente de menisco (no
mostrada), a través de un agujero central en el espejo 9, y llega a
un conjunto de recepción adicional (no mostrado) de la misma forma
que la descrita con referencia a las figuras 1 y 2, y que comprende
así un tambor o polígono secundario similarmente dispuesto (que
gira de nuevo alrededor de un eje paralelo al eje 10 en el mismo
sentido de rotación que el polígono principal) y el receptor de
radiación o la disposición de tales receptores.
En los dibujos, los ángulos a través de los
cuales se muestran los haces de luz como siendo reflejados, están
significativamente exagerados para fines de ilustración. En la
práctica, la anchura de la exploración, en términos de ángulo
alrededor del eje de giro del primer tambor (tambor principal), es
decir, la extensión horizontal del campo de visión (donde este eje
es vertical), es del orden de 20º. Así, por ejemplo, en las
realizaciones de las figuras 1 y 2, suponiendo que "la línea de
visión" central del aparato de exploración pase ortogonalmente a
través del centro de una pared del polígono principal en una
posición de este último en un momento particular en el tiempo, la
exploración de línea correspondiente para la radiación reflejada
por el espejo hacia esta pared particular del tambor principal
podría comenzar cuando el tambor está todavía 10º lejos de esa
posición ortogonal y termina cuando el tambor está unos 10º más allá
de la posición ortogonal.
Aunque en los dibujos se ha representado el
tambor o polígono principal como hexagonal, deberá apreciarse que
puede tener la forma de un polígono con mayor o menor número de
lados; por ejemplo, puede ser de forma triangular, cuadrada o
pentagonal (por supuesto, configurándose adecuadamente el tambor o
polígono secundario).
Como se apreciará por lo anterior, la invención
proporciona un medio de habilitar con un mínimo coste una visión
"bidimensional" de una "escena" vista en radiación de
microondas, de ondas milimétricas o de infrarrojos. Además, las
formas preferidas del aparato de acuerdo con la invención permiten
que se obtenga tal visión sin excesiva duplicación de elementos
receptores caros y sin elementos de lente grandes y prohibitivamente
caros. Las realizaciones preferidas de la invención ofrecen también
la ventaja de la compacidad.
Claims (10)
1. Aparato de exploración que puede funcionar en
dominios de microondas, de ondas milimétricas y de infrarrojos, y
que comprende una estructura de soporte (13), un tambor principal
(1) que está montado en dicha estructura de soporte para giro con
relación a la estructura de soporte (13) alrededor de un eje central
(O) del tambor principal, siendo dicho tambor principal hueco e
internamente poligonal para proporcionar una pluralidad de lados o
facetas (E) internamente presentados, que son capaces de reflejar la
radiación en cuestión, un director de radiación (2) dispuesto para
dirigir la radiación que emana de un campo de visión del aparato,
que es un campo de visión que está fijo con respecto a dicha
estructura de soporte (13), hacia los lados o facetas internamente
presentados (E) del tambor principal, de tal modo que, en cada uno
de una sucesión de períodos de exploración de línea, la radiación
que emana de parte de dicho campo de visión sea dirigida hacia un
lado o faceta (E) reflectante citado del tambor principal (1) para
que se refleje desde el mismo hacia un conjunto de recepción
adicional (5, 6, 7) que comprende un reflector giratorio facetado
(5), denominado aquí tambor secundario, que tiene caras
reflectantes presentadas hacia fuera dispuestas para reflejar la
radiación que incide en él desde el primer tambor hacia un sensor o
receptor de radiación (7), estando dispuesto el aparato de tal modo
que la radiación de dicho campo de visión sea enfocada sobre dicho
receptor o sensor de radiación (7), y en donde dicho tambor
secundario (5) está dispuesto para ser hecho girar alrededor de un
eje (O) paralelo al eje giratorio del tambor principal en
sincronismo con este último, caracterizado porque el director
de radiación incluye un espejo estacionario (2) montado dentro del
tambor principal y que tiene una abertura central, y porque dicho
director de radiación, en combinación con dichos lados o facetas
internamente presentados (E), está dispuesto de tal modo que la
radiación de dicho campo de visión que incide en dicho espejo
estacionario y es reflejada por el espejo estacionario hacia dicha
faceta (E), dispuesta enfrente del espejo estacionario (2), de
dicho tambor principal, y que es reflejada de nuevo por tal faceta
hacia dicho espejo estacionario, sea enfocado sobre un eje
sustancialmente normal a dicha faceta, que se extiende a través del
eje de giro (O) del tambor principal y que gira con dicha faceta
(E) del tambor principal, para pasar a través de dicha abertura
central y ser reflejada por dicho tambor secundario (5) hacia dicho
detector, y porque tal radiación reflejada por dicho tambor
secundario (5) hacia dicho detector (7) es dirigida a lo largo de un
eje que permanece sustancialmente fijo con respecto a dicho
detector (7) cuando gira el tambor principal (1), de tal modo que,
durante dicho período de exploración, la radiación de
sustancialmente la totalidad de una respectiva faceta (E) citada
del tambor principal, o de sustancialmente la totalidad de una
región predeterminada de tal faceta, pueda alcanzar dicho receptor
o sensor (7) a través de dicho tambor secundario (5).
2. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho espejo estacionario (2) montado dentro del tambor principal
es un espejo de enfoque.
3. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dicho director de radiación incluye, además de dicho espejo
estacionario, una lente de enfoque estacionaria montada dentro del
tambor principal.
4. Aparato según la reivindicación 1, en el que
dichas facetas reflectantes del tambor principal están constituidas
como espejos de enfoque.
5. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 2 a 4, en el que dichas facetas reflectantes (E)
del tambor principal (1) son sensibles a la polarización de tal
modo que la radiación polarizada en un sentido sea capaz de pasar
libremente a través de dichas facetas desde el exterior del tambor
(1) para pasar a dicho espejo estacionario (2), y en el que una
placa de cuarto de onda o rotador de Faraday (3) está situado dentro
de dicho tambor principal hueco enfrente de dicho espejo
estacionario (2), con lo que la radiación, al pasar al espejo
estacionario a través de la placa de cuarto de onda o rotador de
Faraday, tiene su polarización girada en 45º, reflejándose
nuevamente después la radiación desde el espejo estacionario (2) a
través de la placa de cuarto de onda o rotador de Faraday (3) a fin
de que se polarice en un sentido ortogonal a aquel en el que fue
admitida a través de la pared del tambor principal hueco, con lo que
la radiación ortogonalmente polarizada es reflejada por dicha
faceta (E) del tambor principal y es reflejada por éste hacia dicho
tambor secundario (5), para ser reflejada a su vez por este último
hacia dicho receptor o sensor (7).
6. Aparato según la reivindicación 1, en el que
una lente de menisco (4) con el centro de curvatura de sus caras
situado en dicho eje central (O) del tambor principal (1) está
situada junto a dicha abertura en el espejo de enfoque (2) para
interceptar la radiación reflejada hacia el tambor secundario (5)
desde las facetas reflectantes (E) del tambor principal (1), antes
de que tal radiación pase a través de dicha abertura, y para
extender el foco de modo que se acomode a dicho tambor secundario
(5) y a dicho receptor o sensor (7).
7. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que un elemento óptico divergente (4)
está situado para interceptar la radiación reflejada hacia el
tambor giratorio secundario (5) desde las facetas reflectantes (E)
del tambor principal de tal modo que, dado un haz de radiación
reflejado desde el tambor principal (1) e interceptado por dicho
elemento óptico divergente (4) y que oscila a través de un ángulo
dado en un tiempo dado en correspondencia con la acción de
exploración del aparato cuando gira el tambor principal (1), el haz
correspondiente que abandona el elemento óptico divergente (4) para
incidir en el tambor secundario (5) oscile a través de un ángulo,
en dicho tiempo dado, que sea una simple fracción del primer ángulo
mencionado, y en el que la velocidad de rotación del tambor
secundario (5) es correspondientemente más lenta que la del tambor
principal (1) y el número de facetas en el tambor secundario (5) es
correspondientemente mayor que el de facetas en el tambor principal
(1).
8. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que facetas reflectantes
diferentes del tambor principal (1) están inclinadas de manera
diferente en relación con el eje giratorio del tambor principal, de
modo que dichas facetas exploren diferentes bandas o líneas en el
campo de visión (siendo tales líneas diferentes sustancialmente
paralelas entre sí, pero estando espaciadas perpendicularmente con
respecto a la dirección longitudinal de las líneas), con lo que el
aparato puede generar una trama de exploración convencional de tipo
televisión cuando gira el tambor principal (1), estando inclinadas
correspondientemente las caras del tambor secundario (5) con
respecto al eje giratorio del tambor secundario (5) para eliminar
cualquier desviación del haz que llegue al receptor o sensor (7), a
fin de asegurar que, a pesar de tales variaciones en la inclinación
de las facetas del tambor principal, la radiación del haz que llega
al receptor o sensor (7) lo haga con una orientación fija.
9. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la información de imagen para
al menos dos líneas diferentes de la imagen explorada es
proporcionada por respectivos receptores o sensores de radiación
(7) separados en una dirección perpendicular a la dirección de
exploración de línea y que reciben cada uno de ellos radiación de
una altura respectiva en el campo de visión con relación a dicha
estructura de soporte.
10. Aparato según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que la información de imagen para
cada línea de la imagen explorada es proporcionada por un receptor
o sensor de radiación respectivo en una agrupación de tales
receptores o sensores, que reciben cada uno de ellos radiación de
una altura respectiva en el campo de visión con relación a dicha
estructura de soporte.
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