Оптическая система тепловизионного прибора



Оптическая система тепловизионного прибора
Оптическая система тепловизионного прибора
Оптическая система тепловизионного прибора
Оптическая система тепловизионного прибора
Оптическая система тепловизионного прибора

 


Владельцы патента RU 2592707:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") (RU)

Изобретение может быть использовано при создании тепловизионных приборов с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система тепловизионного прибора состоит из последовательно расположенных вдоль оптической оси входного объектива, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую отрицательную, вторую положительную и третью отрицательную выпукло-вогнутые линзы, проекционного объектива, содержащего первую положительную вогнуто-выпуклую линзу, вторую отрицательную выпукло-вогнутую линзу и третью положительную двояковыпуклую линзу, и фотоприемного устройства с охлаждаемой диафрагмой. Технический результат - повышение разрешения тепловизионного прибора за счет увеличения фокусного расстояния, позволяющего уменьшить элементарное поле зрения, при уменьшении коэффициента телеукорочения и высоком качестве изображения. 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к инфракрасным оптическим системам и может быть использовано при создании тепловизионных приборов различного назначения с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами.

Известна оптическая система для тепловизионных приборов (см. патент RU 2449328 A, МПК7 G02B 13/14, 23/12, опубл. 27.04.2010 г.), содержащая входной объектив из двух линз и проекционный объектив из пяти линз, при этом фокусное расстояние f′ составляет 60 мм.

Также известна оптическая система для тепловизионных приборов (см. патент на изобретение RU 2338227 C1, МПК7 G02B 13/14, 9/64, опубл. 10.11.2008 г.), содержащая входной объектив из трех линз и проекционный объектив из четырех линз, при этом фокусное расстояние f′ составляет 150 мм.

Недостатком указанных систем является малое значение фокусного расстояния.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемой оптической системе, принятой за прототип, является оптическая система тепловизионного прибора (см. патент на изобретение RU 2525463 U1, МПК7 G02B 13/14, 13/16, 9/64, опубл. 20.08.2014 г.), состоящая из расположенных вдоль оптической оси входного объектива, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую отрицательную и вторую положительную выпукло-вогнутые линзы и третью отрицательную вогнуто-выпуклую линзу, проекционного объектива, содержащего первую положительную и вторую отрицательную вогнуто-выпуклые линзы, третью положительную выпукло-вогнутую линзу и четвертую положительную вогнуто-выпуклую линзу, и фотоприемного устройства. Оптическая система работает с относительным отверстием 1:4, фокусное расстояние объектива f′=230 мм, длина L=159,7 мм, при этом коэффициент телеукорочения TL=L/f′=0,69. Элементарное поле зрения составляет γ=30/f′max=0,13 мрад (формат матрицы фотоприемного устройства 320×240 с шагом элементов 30 мкм).

Недостатком указанной оптической системы является малое значение фокусного расстояния, не обеспечивающее достаточное разрешение тепловизионного прибора из-за большого элементарного поля зрения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение разрешения тепловизионного прибора путем уменьшения элементарного поля зрения за счет увеличения фокусного расстояния оптической системы при уменьшении коэффициента телеукорочения и высоком качестве изображения.

Указанная цель достигается тем, что в оптической системе тепловизионного прибора, состоящей из последовательно расположенных вдоль оптической оси входного объектива, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую отрицательную и вторую положительную выпукло-вогнутые линзы и третью отрицательную линзу, проекционного объектива, содержащего первую положительную вогнуто-выпуклую линзу, вторую отрицательную и третью положительную линзы, и фотоприемного устройства, во входном объективе третья линза выполнена выпукло-вогнутой, в проекционном объективе вторая линза выполнена выпукло-вогнутой, третья линза выполнена двояковыпуклой.

На чертеже представлена схема оптической системы тепловизионного прибора.

Оптическая система состоит из последовательно расположенных вдоль оптической оси входного объектива I, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую отрицательную 1, вторую положительную 2 и третью отрицательную 3 выпукло-вогнутые линзы, проекционного объектива II, содержащего первую положительную вогнуто-выпуклую линзу 4, вторую отрицательную выпукло-вогнутую линзу 5 и третью положительную двояковыпуклую линзу 6, и фотоприемного устройства 7 с охлаждаемой диафрагмой 8.

В таблице 1 приведены технические характеристики системы, работающей в среднем инфракрасном диапазоне спектра.

Конструктивные параметры системы приведены в таблице 2.

В таблице 3 приведены расчетные значения концентрации энергии, характеризующие качество изображения объектива.

Оптическая система работает следующим образом: излучение от бесконечно удаленного объекта проходит через линзы 1-3 входного объектива I и фокусируется в плоскости промежуточного изображения, затем проходит через линзы 4-6 проекционного объектива II и попадает в фотоприемное устройство 7, в плоскости чувствительных элементов которого формируется изображение, при этом охлаждаемая диафрагма 8 фотоприемного устройства 7 выполняет функцию апертурной диафрагмы системы.

Оптическая система тепловизионного прибора работает с относительным отверстием 1:4, фокусное расстояние f′=400 мм, длина L=245 мм, при этом коэффициент телеукорочения TL=L/f′=0,61. Элементарное поле зрения составляет γ=30/f′=0,075 мрад (формат матрицы фотоприемного устройства 320×240 с шагом элементов 30 мкм).

Таким образом, выполнение оптической системы тепловизионного прибора в соответствии с предлагаемым техническим решением позволяет увеличить фокусное расстояние, уменьшив при этом элементарное поле зрения в 1,73 раза, что повышает разрешение тепловизионного прибора при высоком качестве изображения и уменьшении коэффициента телеукорочения в 1,13 раза.

Оптическая система тепловизионного прибора, состоящая из расположенных вдоль оптической оси входного объектива, формирующего промежуточное изображение и содержащего первую отрицательную и вторую положительную выпукло-вогнутые линзы и третью отрицательную линзу, проекционного объектива, содержащего первую положительную вогнуто-выпуклую линзу, вторую отрицательную и третью положительную линзы, и фотоприемного устройства, отличающаяся тем, что во входном объективе третья линза выполнена выпукло-вогнутой, в проекционном объективе вторая линза выполнена выпукло-вогнутой, третья линза выполнена двояковыпуклой.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в оптических системах, например в телевизионных камерах, работающих с матрицами, также и в других приборах, в том числе и в ИК-системах.

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.

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.

Объектив может быть использован в тепловизорах, чувствительных в спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм. Объектив содержит четыре мениска, из которых первый, второй и четвертый по ходу луча мениски - положительные, третий - отрицательный.

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах. Объектив состоит из четырех одиночных менисков, обращенных вогнутостью к изображению.

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах. Объектив содержит четыре одиночных мениска, обращенных вогнутостью к изображению.

Объектив содержит пять компонентов. Первый компонент содержит выпукло-вогнутый мениск из кремния и двояковогнутую линзу из флюорита.

Изобретение может быть использовано в оптико-электронных приборах, работающих в спектральном диапазоне излучения 0,4-1 мкм и в широком диапазоне температур, например, в аэрофотоаппаратах с матричными приемниками излучения.

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами. Оптическая система состоит из расположенных вдоль оптической оси трех компонентов.

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с плавным изменением угловых размеров наблюдаемого пространства. Объектив содержит последовательно расположенные вдоль оптической оси неподвижный первый компонент, состоящий из положительной выпукло-вогнутой линзы, подвижные второй компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой и второй двояковогнутой линз, и третий компонент, содержащий двояковыпуклую линзу, установленные с возможностью перемещения вдоль оптической оси, неподвижные четвертый компонент, содержащий отрицательную вогнуто-выпуклую линзу и дополнительно введенную положительную выпукло-вогнутую линзу, и пятый компонент, состоящий из первой отрицательной выпукло-вогнутой и второй двояковыпуклой линз.

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с плавным изменением угловых размеров наблюдаемого пространства. Устройство состоит из последовательно расположенных неподвижного первого компонента, подвижных второго и третьего компонентов, установленных с возможностью перемещения вдоль оптической оси, неподвижных четвертого и пятого компонентов, между которыми формируется промежуточное изображение, и приемника излучения с охлаждаемой диафрагмой.

Оптическая тепловизионная система содержит расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством.

Изобретение может быть использовано в тепловизионных приборах с охлаждаемыми матричными приемниками излучения. Устройство состоит из объектива, матричного приемника излучения с охлаждаемой диафрагмой, блока обработки информации, блока позиционирования, блока стабилизации и блока калибровки.

Объектив с переменным фокусным расстоянием для охлаждаемых детекторов, содержащий подвижные и неподвижные компоненты, отличается тем, что он выполнен из пяти компонентов, расположенных последовательно по ходу луча, и включает шесть линз, при этом головной компонент - неподвижная одиночная положительная линза, второй компонент выполнен отрицательным и подвижным, третий компонент выполнен положительным и подвижным, причем второй и третий компоненты выполнены таким образом, чтобы вторая поверхность второго компонента, которая является вогнутой, и первая поверхность третьего компонента, которая является выпуклой, были обращены в разные стороны, при этом величина подвижки второго компонента не превышала 0,1 f′ max, а расстояние между третьим и четвертым компонентами не превышало (0,13÷0,16) f′ max, и при этом апертурная диафрагма расположена за пятым компонентом на расстоянии 0,55 f′ min от последней поверхности объектива. Технический результат - снижение веса и уменьшение габаритов по длине за счет уменьшения количества линз, снижение сложности изготовления за счет уменьшения количества асферик и увеличение качества изображения во всем диапазоне изменения фокусных расстояний. 8 ил.
Наверх