Оптическая тепловизионная система для средней ик-области спектра



Оптическая тепловизионная система для средней ик-области спектра
Оптическая тепловизионная система для средней ик-области спектра
Оптическая тепловизионная система для средней ик-области спектра

 


Владельцы патента RU 2543693:

Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" (RU)

Система содержит входной объектив, проекционный объектив, компенсационный элемент и расфокусирующий элемент. Входной объектив строит промежуточное действительное изображение и выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Проекционный объектив содержит отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу и положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов. Между входным объективом и плоскостью промежуточного действительного изображения введен с возможностью перемещения вдоль оптической оси компенсационный элемент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Расфокусирующий элемент выполнен в виде плоскопараллельной пластины и установлен с возможностью ввода и вывода между компенсационным элементом и плоскостью промежуточного действительного изображения. Технический результат - уменьшение количества оптических элементов, компенсация термооптических и термобарических аберраций без изменения длины оптической системы при сохранении качества изображения за счет изменения формы линз и оптимизации аберраций. 3 ил., 1 табл.

 

Предлагаемое изобретение относится к оптическому приборостроению, и может быть использовано в качестве оптической системы различных приборов, например оптической системы тепловизионной камеры.

Известна оптическая система, описанная в полезной модели RU №131206, МПК G02B 13/14, опубл. 10.08.2013 г. Оптическая система тепловизионного прибора содержит последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение и содержащий отрицательный и положительный мениски, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством и содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый мениск, второй отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, третий положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, причем, во входном объективе первым по ходу лучей расположен отрицательный мениск, а за положительным мениском введен дополнительный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения, в проекционном объективе первый мениск выполнен положительным и выпуклой стороной направлен к фотоприемному устройству, а четвертый мениск расположен между третьим мениском проекционного объектива и фотоприемным устройством. Данная система не обладает достаточным качеством изображения и имеет большое количество линз, что усложняет ее производство.

Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению является оптическая система для тепловизионных приборов, описанная в патенте на изобретение RU №2449328, МПК G02B 3/14, G02B 23/12, опубл. 27.04.2012 г. Данная оптическая система для тепловизионных приборов содержит по ходу лучей входной объектив, строящий промежуточное действительное изображение, выполненный в виде последовательно расположенных по ходу лучей положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и проекционный объектив, выполненный в виде последовательно расположенных по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклой линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Кроме того оптическая система содержит расфокусирующий элемент, установленный с возможностью ввода и вывода из оптической системы между плоскостью промежуточного действительного изображения и проекционным объективом, и выполненный в виде отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения. Недостатками данной оптической системы являются большое количество оптических элементов, что делает ее нетехнологичной, а также отсутствие элемента, позволяющего производить компенсацию термооптических и термобарических аберраций без изменения длины оптической системы, что ограничивает ее эксплуатационные характеристики.

Задача изобретения - создание оптической тепловизионной системы для средней ИК-области с улучшенными технологическими и эксплуатационными характеристиками.

Технический результат - уменьшение количества оптических элементов, обеспечение компенсации термооптических и термобарических аберраций без изменения длины оптической системы при сохранении качества изображения за счет изменения формы линз и оптимизации аберраций.

Это достигается тем, что в оптической тепловизионной системе для средней ИК-области спектра, содержащей по ходу лучей входной объектив, строящий промежуточное действительное изображение, выполненный в виде последовательно расположенных по ходу лучей положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и проекционный объектив, содержащий последовательно расположенные по ходу лучей отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу и последнюю линзу в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и расфокусирующего элемента, установленного с возможностью ввода и вывода из оптической системы, в отличие от известного проекционный объектив выполнен в виде трех линз, кроме того, введен компенсационный элемент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, установленного между входным объективом и плоскостью промежуточного действительного изображения с возможностью перемещения вдоль оптической оси, кроме того, расфокусирующий элемент выполнен в виде плоскопараллельной пластины и установлен между компенсационным элементом и плоскостью промежуточного действительного изображения.

На фиг.1 представлена оптическая схема предложенного объектива, на фиг.2 - график функции передачи модуляции, на фиг.3 - график кривизны поля и дисторсии.

Оптическая тепловизионная система для средней ИК-области спектра (фиг.1) состоит по ходу лучей из входного объектива 1, строящего промежуточное действительное изображение, компенсационного элемента 2, проекционного объектива 3 и расфокусирующего элемента 4. Входной объектив 1 выполненен в виде положительного мениска 5 и отрицательного мениска 6, обращенных выпуклостью к пространству предметов.

Компенсационный элемент 2 выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и установленного между входным объективом 1 и плоскостью промежуточного действительного изображения. Проекционный объектив 3 содержит отрицательный мениск 7, обращенный выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу 8 и положительный мениск 9, обращенный выпуклостью к пространству предметов. Кроме того, в оптическую систему между компенсационным элементом 2 и промежуточным действительным изображением установлен с возможностью ввода и вывода из оптической системы расфокусирующий элемент 4, выполненный в виде плоскопараллельной пластины. Компенсационный элемент 2 имеет возможность перемещения вдоль оптической оси оптической тепловизионной системы.

На фигурах 2, 3 приведены графики функции передачи модуляции и графики аберраций рассчитанной оптической тепловизионной системы.

Оптическая тепловизионная система для средней ИК-области спектра работает следующим образом: световой поток, исходящий из бесконечно удаленной точки предмета, попадает на первую поверхность входного объектива 1, проходит через положительный мениск 5, отрицательный мениск 6, попадает на компенсационный элемент 2, выполненный в виде положительного мениска, и, проходя через него, формирует промежуточное изображение, далее световой поток попадает на первую поверхность проекционного объектива 3, проходит через отрицательный мениск 7, двояковыпуклую линзу 8, положительный мениск 9 и образует изображение предмета в фокальной плоскости оптической тепловизионной системы. При возникновении термооптических и термобарических аберраций в оптической тепловизионной системе они компенсируются путем перемещения компенсационного элемента 2 вдоль оптической оси. Расфокусирующий элемент 4 в виде плоскопараллельной пластины вводится в оптическую систему для размытия изображения и компенсации неоднородности постоянной составляющей сигнала фоточувствительных элементов матрицы тепловизионного прибора.

В соответствии с предложенным решением рассчитана конкретная оптическая система, конструктивные параметры которой приведены в таблице 1.

Таблица 1
Оптическая сила, мм Расстояние между линзами, мм Материал Световой диаметр, мм
φ5=0,011 11 кремний 75
φ6=-0,008 143 германий 64,1
φ2=0,005 46,65 германий 21
φ7=-0,034 2 германий 15,4
φ8=0,073 0,5 кремний 17,8
φ9=0,023 кремний 16,6

Характеристики рассчитанной оптической тепловизионной системы для средней ИК-области: фокусное расстояние f'=289,9 мм, относительное отверстие 1:4, угол поля зрения 2ω=2,43.

Предлагаемая оптическая тепловизионная система для средней ИК-области имеет высокое качество изображения, что подтверждается графиком функции передачи модуляции (фиг.2) - коэффициент передачи модуляции в спектральном диапазоне от 3,7 до 4,8 мкм на 30 ин/мм составляет не менее 0,37 для оси и не менее 0,27 для края поля зрения, графиком кривизны поля и дисторсии (фиг.3) - астигматизм не более 0,13 мм, дисторсия не более 2,1%.

Таким образом, достигнут технический результат - создана оптическая тепловизионная система для средней ИК-области с уменьшенным количеством оптических элементов, обеспечена компенсация термооптических и термобарических аберраций без изменения длины оптической системы, при этом система имеет высокое качество изображения.

Оптическая тепловизионная система для средней ИК-области спектра, содержащая по ходу лучей входной объектив, строящий промежуточное действительное изображение, выполненный в виде последовательно расположенных по ходу лучей положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и проекционный объектив, содержащий последовательно расположенные по ходу лучей отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклую линзу и последнюю линзу в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, и расфокусирующий элемент, установленный с возможностью ввода и вывода из оптической системы, отличающаяся тем, что проекционный объектив выполнен в виде трех линз, кроме того, введен компенсационный элемент, выполненный в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, установленного между входным объективом и плоскостью промежуточного действительного изображения с возможностью перемещения вдоль оптической оси, кроме того расфокусирующий элемент выполнен в виде плоскопараллельной пластины и установлен между компенсационным элементом и плоскостью промежуточного действительного изображения.



 

Похожие патенты:

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.

Микрообъектив может быть использован для визуального наблюдения в большом поле зрения с большим контрастом изображения. Микрообъектив содержит последовательно расположенные четыре компонента.

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.

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

Изобретение относится к оптическому приборостроению, конкретно к проекционным объективам, и может быть использовано, например, в устройствах переноса изображения формируемого на выходном окне рентгеновского электронно-оптического преобразователя (РЭОП) или другого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

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

Изобретение относится к кинотехнике, а именно к киносъемочной и фотоаппаратуре. .

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 пассивных и активно-импульсных ПНВ совместно с ЭОП 2, 2+ и 3-го поколений. Объектив содержит первый положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью в сторону второго компонента, второй отрицательный компонент, склеенный из двояковыпуклой и двояковогнутой линз, четвертую двояковыпуклую линзу, третий и пятый отрицательные мениски, обращенные вогнутыми поверхностями в сторону четвертой линзы.

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано в оптических системах приборов ночного видения (ПНВ) в качестве системы переноса изображения с экрана электронно-оптического преобразователя (ЭОП) на ПЗС-матрицу.

Объектив // 2302021
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам высокоточных углоизмерительных систем, в том числе к объективам автоколлиматоров для формирования и приема излучения в ближней ИК-области спектра при условии использования в автоколлиматоре, имеющем при работе в направлении от тест-объекта на объект визирования большой диаметр выходного зрачка и малое угловое поле, а в направлении от объекта визирования на фотоприемное устройство работающего ограниченными зонами входного зрачка в большом угловом поле, при этом объект визирования может быть расположен в любой части входного зрачка объектива.

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

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам многоканальных систем, и может быть использовано для работы в двухканальных приборах ночного видения (ПНВ), имеющих один канал для работы совместно с электронно-оптическими преобразователями (ЭОП), а второй - с матричными инфракрасными (ИК) фотоприемными устройствами (ФПУ), для решения задач обнаружения и опознавания объектов наблюдения при пониженной освещенности.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к оптическому приборостроению, и может быть использовано при разработке имодернизации приборов ночного видения.

Изобретение относится к области кинотехники и может быть использовано в звукомонтажных и фильмопроверочных столах. .

Изобретение относится к видеофототехнике, а именно к оптическим системам, позволяющим производить съемку объекта на телевизионную трубку положительной кривизны, например Сферикон.

Изобретение может быть использовано в оптико-электронных системах обнаружения и распознавания объектов, в охранных системах. Инфракрасная система состоит из первого канала, содержащего последовательно установленные афокальную насадку и фокусирующий объектив, второго канала, содержащего входной объектив, и общих для первого и второго каналов последовательно установленных проекционного объектива и фотоприемного устройства.
Наверх