Сверхширокоугольная солнечно-слепая фотоприемная головка


 


Владельцы патента RU 2542641:

Осипов Александр Федорович (RU)

Изобретение относится к области оптического приборостроения и касается сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки. Фотоприемная головка содержит две группы линз и расположенную между ними апертурную диафрагму. Первая группа линз имеет отрицательную оптическую силу и состоит из двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы. Вторая группа линз имеет положительную оптическую силу и состоит из одиночной положительной линзы и двухлинзового склеенного положительного компонента. Линзы выполнены из материалов, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение. Между отрицательным выпукло-вогнутом мениском и одиночной положительной линзой установлена первая группа фильтров, а между одиночной положительной линзой и апертурной диафрагмой установлена вторая группа фильтров. Технический результат заключается в увеличении углового поля зрения и увеличении дальности обнаружения объектов. 20 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2417388 C2, 24.11.2006. RU 2347252 C2, 21.09.2006.

Настоящее изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к фотоприемникам, чувствительным в ультрафиолетовой области спектра, и может быть использовано в аппаратуре для наблюдения астрономических и космических объектов, полярных сияний, коронного разряда и других целей. Особенно широкое использование получили приемники УФ диапазона в УФ пеленгаторах обнаружения пусков атакующих ракет классов «земля-воздух» и «воздух-воздух» по ультрафиолетовому излучению факелов двигателей ракет. Учитывая, что излучение факелов ракет с учетом пропускания атмосферы сосредоточено в основном в диапазоне 260…290 нм, необходимо добиваться максимальной чувствительности фотоприемника в этом диапазоне и подавления чувствительности на длинах волн λ>300 нм.

Известно устройство, предназначенное для обнаружения ультрафиолетового излучения в диапазоне от 200 до 320 нм (RU 2417388 C2, 24.11.2006). Устройство содержит корпус, внутри которого установлены оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, и кристаллический фильтр, имеющий полосу пропускания в диапазоне от 220 до 320 нм, за которым размещен фотоприемник, перед оптическим блоком размещена входная линза, за кристаллическим фильтром размещен дополнительный выходной оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, внутренняя поверхность корпуса объектива снабжена поглощающим покрытием, а стекла-фильтры обоих блоков снабжены интерференционными покрытиями, причем кристаллический фильтр совместно с другими фильтрующими элементами обеспечивает фильтрацию излучения вне полосы пропускания.

Однако недостатком известного устройства является сравнительно узкий угол визуального обзора, как правило, до 120°, поэтому для кругового обнаружения пуска ракет требуется установить на защищаемый объект как минимум шесть ультрафиолетовых пеленгаторов.

Известно устройство (RU 2347252 C2, 21.09.2006), принятое за прототип, содержащее расположенные по ходу лучей из пространства предметов на одной оптической оси две группы линз с отрицательной и положительной оптическими силами и апертурную диафрагму, расположенную между двумя группами, группа линз с отрицательной оптической силой состоит по ходу лучей из пространства предметов из двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы, а группа линз с положительной оптической силой состоит по ходу лучей из пространства предметов из одиночной положительной линзы и двухлинзового положительного компонента со склеенными поверхностями между указанными двумя линзами, причем фокусное расстояние объектива определяется его угловым полем и параметрами фотоприемника по формуле:

f=dф/2W,

где: dф - диаметр фоточувствительной области фотоприемника, мм;

2W - угловое поле объектива, рад.

Угловое поле зрения этого изделия может достигать 210°.

Однако недостатками известного устройства является невозможность работы в ультрафиолетовом солнечно-слепом диапазоне длин волн и отсутствие подавления чувствительности на длинах волн с λ>300 нм.

Задачей настоящего изобретения является создание сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки, обеспечивающей получение сверхширокого угла обзора до 210° при условии практически полного подавления чувствительности на длинах волн с λ>300 нм.

Поставленная задача достигается тем, что в объективе "рыбий глаз" для видеокамеры, содержащем расположенные по ходу лучей из пространства предметов на одной оптической оси две группы линз (с отрицательной и положительной оптическими силами) и апертурную диафрагму, расположенную между двумя группами, первая группа линз с отрицательной оптической силой состоит из двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы, а вторая группа линз с положительной оптической силой состоит из одиночной положительной линзы и двухлинзового положительного компонента со склеенными поверхностями между указанными двумя линзами, отличающаяся тем, что линзы выполняются из материалов, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение, а между двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы установлена первая группа фильтров, а между одиночной положительной линзой и апертурной диафрагмой установлена вторая группа фильтров, после линз и фильтров установлен фотоприемник с соответствующим фотокатодом.

В качестве материала для линз, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение, используется кварцевое стекло, увиолевое стекло, лейкосапфир, фтористый магний, фтористый барий и т.д.

В качестве фильтров возможно использование монокристаллов одной из солей Туттона, например монокристалл гексагидрата сульфата аммония-никеля (NH4)2Ni(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата калия-кобальта K2Co(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата калия-никеля K2Ni(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата никеля NiSO4·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата рубидия-никеля Rb2Ni(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs2Ni(SO4)2·6H2O, а также кристалл AlxGax-1N и монокристалл LiYbF4, легированный ионами Ce3+ и т.д.

В качестве фотоприемника используется многоанодный фотоумножитель. Фотокатод фотоумножителя может быть выполнен из теллуридов щелочных металлов Cs2Te или Rb2Te, сурьмяно-рубидиево-цезиевым Sb-Rb-Cs или сурьмяно-калиево-цезиевым Sb-K-Cs (бищелочной фотокатод), сурьмяно-натриево-калиево-цезиевым Sb-Na-K-Cs (мультищелочной фотокатод), из нитридов алюминия и галлия AlxGax-1N и т.д.

В таблице приведены оценки основных параметров фотоприемной головки в зависимости от наиболее распространенных материалов фотокатода фотоумножителя и используемого фильтра.

Материал фотокатода Спектральная чувствительность фотокатода на 275 нм, мА/Вт Фильтр Пропускание оптики
с учетом пропускания фильтров на 275 нм
Спектральная чувствительность фотоприемной головки на 275
нм с учетом
пропускания оптики, мА/Вт
Подавление чувствительности с λ>300 нм
Cs2Te или Rb2Te 20…25 Простейший ~0,5 10…12,5 более 10-16
Sb-Rb-Cs или Sb-K-Cs (бищелочной фотокатод) 30…35 Сложный меньше 0,1 3…3,5 менее 10-16
Sb-Na-K-Cs
(мультищелочной фотокатод)
50…55 Сложный меньше 0,1 5…5,5 менее 10-16
AlxGax-1N 65…70 Простой ~0,5 32,5…35 более 10-16

Наилучшей совокупностью параметров обладает фотоприемная головка на основе фотоумножителя с фотокатодом из нитридов алюминия и галлия AlxGax-1N.

Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором приведена оптическая схема сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки:

1 - отрицательный выпукло-вогнутый мениск;

2 - отрицательный выпукло-вогнутый мениск;

3, 4, 5 - первая группа фильтров;

6 - положительная линза;

7, 8, 9, 10 вторая группа фильтров;

11 - апертурная диафрагма;

12 - положительная линза;

13, 14 - двухлинзовый положительный компонент со склеенными поверхностями между указанными двумя линзами;

15 - фотокатод фотоприемника;

16 - фотоприемник.

Линзы поз. 1, 2, 6 составляют первую группу линз с отрицательной оптической силой. Линзы поз. 12, 13, 14 составляют вторую группу линз с положительной оптической силой.

Сверхширокоугольная солнечно-слепая фотоприемная головка функционирует следующим образом. Ультрафиолетовое излучение от объекта, например от факела двигателя ракеты, поступает на входную линзу 1. Первая группа линз 1, 2, 6 с отрицательной оптической силой формирует мнимое изображение объекта в плоскости объектов второй группы линз 12, 13, 14 с положительной оптической силой. Вторая группа линз 12, 13, 14 переносит изображение объекта в плоскость фотокатода 15 фотоумножителя 16. Первая группа фильтров 3, 4, 5 и вторая группа фильтров 7, 8, 9, 10 производят необходимое подавление излучения с λ>300 нм. При этом в зависимости от назначения и используемого фотокатода могут использоваться одна или обе группы фильтров, а каждая группа фильтров может содержать один или несколько фильтров из одинаковых или различных материалов.

Техническим результатом изобретения является получение сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки, позволяющей принимать слабое ультрафиолетовое излучение, а следовательно, обнаруживать пуски атакующих ракет классов «земля-воздух» и «воздух-воздух» по излучению факелов двигателей ракет на больших дальностях.

1. Сверхширокоугольная солнечно-слепая фотоприемная головка, содержащая расположенные по ходу лучей из пространства предметов на одной оптической оси две группы линз (с отрицательной и положительной оптическими силами) и апертурную диафрагму, расположенную между двумя группами, первая группа линз с отрицательной оптической силой состоит из двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы, а вторая группа линз с положительной оптической силой состоит из одиночной положительной линзы и двухлинзового положительного компонента со склеенными поверхностями между указанными двумя линзами, отличающаяся тем, что линзы выполняются из материалов, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение, а между двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы установлена первая группа фильтров, а между одиночной положительной линзой и апертурной диафрагмой установлена вторая группа фильтров, после линз и фильтров установлен фотоприемник с соответствующим фотокатодом.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзы выполнены из кварцевого стекла.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзы выполнены из увиолевого стекла.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзы выполнены из лейкосапфира.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзы выполнены из фтористого магния.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзы выполнены из фтористого бария.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что линзы выполнены из комбинации материалов по пп.2-6.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из монокристалла гексагидрата сульфата аммония-никеля (NH4)2Ni(SO4)2·6H2O.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из монокристалла гексагидрата сульфата калия-кобальта K2Co(SO4)2·6H2O.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из монокристалла гексагидрата сульфата калия-никеля K2Ni(SO4)2·6H2O.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из монокристалла гексагидрата сульфата никеля NiSO4·6H2O.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из монокристалла гексагидрата сульфата рубидия-никеля Rb2Ni(SO4)2·6H2O.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из монокристалла гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs2Ni(SO4)2·6H2O.

14. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из кристалла AlxGax-1N.

15. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из монокристалла LiYbF4, легированного ионами Ce3+.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фильтры выполнены из комбинации материалов по пп.8-15.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве фотоприемника применен многоанодный фотоумножитель.

18. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотокатод фотоумножителя выполнен из теллуридов щелочных металлов Cs2Te или Rb2Te.

19. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотокатод фотоумножителя выполнен сурьмяно-рубидиево-цезиевым Sb-Rb-Cs или сурьмяно-калиево-цезиевым Sb-K-Cs (бищелочной фотокатод).

20. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотокатод фотоумножителя выполнен сурьмяно-натриево-калиево-цезиевым Sb-Na-K-Cs (мульти-щелочной фотокатод).

21. Устройство по п.1, отличающееся тем, что фотокатод фотоумножителя выполнен из нитридов алюминия и галлия (AlxGax-1N).



 

Похожие патенты:

Инфракрасный объектив может быть использован в тепловизорах. Объектив содержит три компонента.

Изобретение может быть использовано в тепловизорах с матричными фотоприемными устройствами, не требующими охлаждения до криогенных температур, чувствительных в спектральном диапазоне 8-12 мкм.

Объектив может быть использован в тепловизорах в спектральном диапазоне 8-12 мкм. Объектив по обоим вариантам содержит четыре компонента, второй и четвертый из которых подвижные и имеют по два фиксированных положения.

Изобретение относится к области обнаружения инфракрасного излучения низколетящих объектов. Комплекс аппаратуры для воздушного наблюдения включает размещение тепловизионной камеры на привязном аэростате с возможностью кругового вращения камеры вокруг вертикальной оси и изменения угла наклона камеры к вертикальной оси за счет размещения ее на горизонтальном валу.

Использование: относится к оптико-электронному приборостроению и может быть использовано в тепловизионных устройствах с матричными фотоприемными устройсвами. Цель: повышение разрешающей способности оптической системы тепловизионного прибора при сохранении ее компактности.

Объектив может быть использован в оптико-электронных приборах, в частности, с целью формирования изображения участка звездного неба на ПЗС-матрице, расположенной в фокальной плоскости объектива.

Инфракрасный объектив содержит вынесенную апертурную диафрагму, размещенную между последним компонентом объектива и плоскостью изображений, и четыре компонента.

Объектив может быть использован для работы в ИК-диапазоне длин волн в тепловизионных приборах. Объектив содержит четыре компонента: первый - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, второй - одиночный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третий - одиночный мениск, четвертый - одиночный положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению.

Объектив может использоваться в тепловизионных приборах с матричными приемниками, регистрирующими изображение в фиксированной плоскости. Объектив содержит четыре компонента.

Изобретение относится к инфракрасным оптическим системам и может быть использовано в тепловизорах. .

Изобретение относится к многоспектральному датчику (1), имеющему подложку (2) с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник и с микросхемой, по меньшей мере одно состоящее из антенны (3) и приемника (4) комбинированное устройство для детектирования излучения терагерцового диапазона, по меньшей мере еще один болометр (5) для детектирования излучения средней инфракрасной области спектра и по меньшей мере один диод (6) для детектирования излучения в диапазоне от видимой до ближней инфракрасной областей спектра.

Изобретение относиться к области измерения параметров слабых потоков излучения и касается способа измерения параметров однофотонных источников излучения. Параметры источника излучения измеряются с помощью однофотонного сверхпроводникового детектора.

Изобретение относится к системам формирования изображения, устанавливаемым на вращающемся основании на летательных аппаратах (ЛА), в комплексах вооружения для наведения ракет на наземные и воздушные цели.

Изобретение относится к оптико-электронным средствам разведки целей. Ультрафиолетовое устройство разведки целей содержит оптическую систему, многоанодный фотоумножитель, состоящий из фотокатода, первой микроканальной пластины, второй микроканальной пластины, коллектора, квадрантных анодов, и блок обработки и управления, включающий многоканальный преобразователь заряд-напряжение, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, процессор, многоканальный высоковольтный источник питающих напряжений и блок определения времени.

Изобретение относится к портативным электронным устройствам, имеющим встроенный датчик окружающего света. Светочувствительное устройство содержит первый фильтр, чтобы блокировать видимый свет на пути света, первый цветовой датчик и бесцветный датчик, чтобы обнаруживать свет на пути света после первого фильтра.

Изобретение относится к технике измерения мощности импульсных световых потоков, а именно к технике измерения световой характеристики используемых в таких устройствах фотоприемников.

Изобретение относится к области фотоники и может найти применение в оптической астрономии, биологии и медицине для регистрации слабых световых потоков. .

Изобретение относится к области оптических измерений. .

Изобретение относится к фотометрии и предназначено для регистрации ультрафиолетового (УФ) излучения. .

Изобретение относится к приборостроению и измерительной технике. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения радиуса пучка излучения. Предложенный способ включает в себя этапы, на которых источник (2) пучка (20) излучения возбуждает (S1) нагреванием эталон (1) периодическим образом с частотой (f) для получения периодического теплового возбуждения эталона (1). Датчик (3) измеряет (S2) периодическую тепловую реакцию эталона, возникающую в результате периодического теплового возбуждения. Обрабатывающий модуль (4) определяет (S3) фазовое смещение (φ) между периодическим тепловым возбуждением и периодической тепловой реакцией. Причем источник (2) возбуждает эталон на нескольких частотах (f), а обрабатывающий модуль (4) определяет фазовое смещение для каждой из частот (f), определяя таким образом набор значений фазового смещения (φ). Обрабатывающий модуль (4) определяет (S4) минимум φmin фазового смещения (φ) на основе набора значений фазового смещения, определенного таким образом, и определяет (S5) радиус r0 пучка (20) по формуле типа r0=Δ/g(φmin), где Δ - толщина эталона (1), а g - функция, которая зависит от типа пучка (20) нагревающего излучения. Также предложено устройство для реализации указанного способа измерения радиуса пучка излучения. Технический результат - повышение экспрессности метода и обеспечение возможности проводить измерения на пучках крупных размеров. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх