CZ306643B6 - A focusing lens of a system for hyperspectral display - Google Patents

A focusing lens of a system for hyperspectral display Download PDF

Info

Publication number
CZ306643B6
CZ306643B6 CZ2016-41A CZ201641A CZ306643B6 CZ 306643 B6 CZ306643 B6 CZ 306643B6 CZ 201641 A CZ201641 A CZ 201641A CZ 306643 B6 CZ306643 B6 CZ 306643B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
optical
lens
center
optical surface
distance
Prior art date
Application number
CZ2016-41A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ201641A3 (en
Inventor
Jan Václavík
Pavel Pintr
Jan Pleštil
Original Assignee
Ăšstav fyziky plazmatu AV ÄŚR, v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ăšstav fyziky plazmatu AV ÄŚR, v.v.i. filed Critical Ăšstav fyziky plazmatu AV ÄŚR, v.v.i.
Priority to CZ2016-41A priority Critical patent/CZ201641A3/en
Publication of CZ306643B6 publication Critical patent/CZ306643B6/en
Publication of CZ201641A3 publication Critical patent/CZ201641A3/en

Links

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

The focusing lens of a system for hyperspectral display, which comprises a set of optical elements arranged in the optical axis, and further contains the scanning detector (31) arranged behind the last optical element. The lens comprises four rotatably symmetric aspherical optical lenses (301-304) separated from each other by an air gap, while the first optical lens (301) is made of ZnSe, and the other optical lenses (302-304) are made of germanium. On the first optical lens (301), there are located the first and the second optical surfaces (3010, 3011), on the second optical lens, (302) there are located the third and the fourth optical surfaces (3020, 3021), on the third optical lens (303), there are located the fifth and the sixth optical surfaces (3030, 3031) and, on the fourth optical lens (304), there are located the seventh and the eighth optical surfaces (3040, 3041). The first, the sixth and the seventh optical surfaces (3010, 3031 and 3040) are convex surfaces, the second, the fourth, the fifth and the eighth optical surfaces (3011, 3021, 3030 and 3041) are planar surfaces, and the third optical surface (3020) is a concave surface.

Description

Fokusační objektiv systému pro hyperspektrální zobrazeníFocusing lens system for hyperspectral imaging

Oblast technikyField of technology

Vynález se týká fokusačního objektivu systému pro hyperspektrální zobrazení, který obsahuje soustavu optických elementů uspořádaných v optické ose a dále obsahuje snímací detektor uspořádaný za posledním optickým elementem.The invention relates to a focusing lens of a hyperspectral imaging system comprising an array of optical elements arranged in an optical axis and further comprising a scanning detector arranged behind the last optical element.

Dosavadní stav technikyPrior art

Systémy pro hyperspektrální zobrazení se používají pro zobrazení záření v IR oblasti, přičemž aby bylo možné použít IR detektory s malými snímacími čipy, musí systém obsahovat vhodný fokusační objektiv.Hyperspectral imaging systems are used to image radiation in the IR region, and in order to use IR detectors with small sensing chips, the system must include a suitable focusing lens.

Známé fokusační objektivy systémů pro hyperspektrální zobrazení jsou atermalizované, takže jejich zobrazovací vlastnosti odolávají teplotním změnám. Tyto známé fokusační objektivy využívají jako materiál optických prvků kombinaci chalkogenních skel a germania, popřípadě materiálu ZnSe, přičemž ve většině případů se jedná o 3 až 5 čočkové systémy s kompaktními asférickými elementy. Známé fokusační objektivy mají obecně velké apertury NA>0,5 a jsou schopny pracovat v rozsahu vlnových délek 8 až 12 pm. Tyto objektivy mají pevnou ohniskovou vzdálenost, a proto jsou vhodné pro nechlazené bolometrické snímače. Systémy zobrazující nekonečnou předmětovou rovinu do obrazové konečné vzdálenosti, a ve většině případů vykreslují rovná pole v ohniskové rovině daného objektivu. Optické soustavy za difrakční mřížkou jsou řešeny zalomením celé zbylé optické sestavy nebo použitím hranolu s velkým vrcholovým úhlem, díky čemuž musí být kompenzovány velké optické aberace.Known focusing lenses of hyperspectral imaging systems are athermalized, so that their imaging properties resist temperature changes. These known focusing lenses use a combination of chalcogenic glasses and germanium or ZnSe material as the material of the optical elements, and in most cases they are 3 to 5 lens systems with compact aspherical elements. Known focusing lenses generally have large apertures NA> 0.5 and are able to operate in the wavelength range 8 to 12 μm. These lenses have a fixed focal length and are therefore suitable for uncooled bolometric sensors. Systems that display an infinite object plane to the final image distance, and in most cases draw straight fields in the focal plane of a given lens. The optical systems behind the diffraction grating are solved by bending the whole remaining optical assembly or by using a prism with a large apex angle, thanks to which large optical aberrations must be compensated.

Nevýhodou stávajících fokusačních objektivů je, že v konstrukci s difrakční mřížkou je zalomený chod paprsků optickou soustavou s velkými zobrazovacími aberacemi, které musí dané fokusační objektivy kompenzovat při zobrazení na čip detektoru. Další nevýhodou většiny fokusačních objektivů je zobrazení nekonečné předmětové roviny do konečného obrazového prostoru. To způsobuje velké problémy při konstrukci fokusačních objektivů, které usměrňují světlo za difrakční mřížkou, která leží v konečné předmětové rovině fokusačního objektivu.The disadvantage of existing focusing lenses is that in a diffraction grating design, the beams are bent by an optical system with large imaging aberrations, which the focusing lenses must compensate when displayed on the detector chip. Another disadvantage of most focusing lenses is the display of an infinite object plane into the finite image space. This causes major problems in the design of focusing lenses, which direct light behind a diffraction grating that lies in the final object plane of the focusing lens.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň zmírnit nevýhody dosavadního stavu techniky.The object of the invention is to eliminate or at least mitigate the disadvantages of the prior art.

Podstata vynálezuThe essence of the invention

Cíle vynálezu je dosaženo fokusačním objektivem systému pro hyperspektrální zobrazení, jehož podstata spočívá v tom, že obsahuje 4 rotačně symetrické asférické optické čočky oddělené od sebe vzduchovou mezerou, přičemž první optická čočka je ze ZnSe a další optické čočky jsou vyrobeny z germania, na první optické čočce jsou situovány první a druhá optická plocha, na druhé optické čočce jsou situovány třetí a čtvrtá optická plocha, na třetí optické čočce jsou situovány pátá a šestá optická plocha a na čtvrté optické čočce jsou situovány sedmá a osmá optická plocha, přičemž první, šestá a sedmá optická plocha jsou plochy konvexní, druhá, čtvrtá, pátá a osmá optická plocha jsou plochy planární a třetí optická plocha je plochou konkávní.The object of the invention is achieved by a focusing lens of a hyperspectral imaging system, the essence of which consists in comprising 4 rotationally symmetric aspherical optical lenses separated by an air gap, the first optical lens being made of ZnSe and the other optical lenses being made of germanium for the first optical lens. the first and second optical surfaces are located on the lens, the third and fourth optical surfaces are located on the second optical lens, the fifth and sixth optical surfaces are located on the third optical lens, and the seventh and eighth optical surfaces are located on the fourth optical lens, the first, sixth and the seventh optical surface is a convex surface, the second, fourth, fifth and eighth optical surfaces are planar surfaces and the third optical surface is a concave surface.

Takto navržený fokusační objektiv umožňuje zlepšené využití pro hyperspektrální snímání širokého pole v infračervené oblasti. Využití takového uspořádání umožňuje snadnou konstrukci a justaci a nižší cenové nároky na celkovou výrobu tohoto objektivu. Přesný tvar a pozice optických prvků včetně kombinace vhodných materiálů umožňuje účinnou korekci optických vad zobrazení a vytváří telecentrický chod osového paprsku na čip detektoru. Toto řešení umožňuje zobrazovat co největší zorné pole na malé snímací čipy detektorů v infračervené oblasti a mimoThe focusing lens designed in this way allows improved use for hyperspectral scanning of a wide field in the infrared region. The use of such an arrangement allows for easy construction and adjustment and lower cost requirements for the overall production of this lens. The precise shape and position of the optical elements, including the combination of suitable materials, enables the effective correction of optical imaging defects and creates a telecentric movement of the axial beam on the detector chip. This solution makes it possible to display the largest possible field of view on small sensor chips of detectors in the infrared area and outside

- 1 CZ 306643 B6 osé zobrazování řeší pomocí rotačně symetrických optických prvků. Malý úhel dopadajícího paprsku na čip detektoru snižuje odraz světla od detektoru a zvyšuje efektivitu daného zobrazení.- 1 CZ 306643 B6 solves axis imaging by means of rotationally symmetric optical elements. The small angle of the incident beam on the detector chip reduces the reflection of light from the detector and increases the efficiency of the display.

Objasnění výkresuExplanation of the drawing

Vynález je schematicky znázorněn na výkrese, kde ukazuje obr. 1 příklad uskutečnění přístroje pro hyperspektrální zobrazení a obr. 2 detail uspořádání fokusačního objektivu podle vynálezu.The invention is schematically illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows an example of an embodiment of a hyperspectral imaging apparatus and Fig. 2 shows a detail of a focusing lens arrangement according to the invention.

Příklady uskutečnění vynálezuExamples of embodiments of the invention

Vynález bude popsán na příkladu uskutečnění přístroje pro hyperspektrální zobrazení, který je tvořen ze tří nezávislých elementů, a to z hlavního tříčočkového objektivu 1, za kterým je uspořádán kolimační objektiv 2 se štěrbinou 20 a difrakční mřížkou 21, za kterou je uspořádán zobrazující člen 3 s fokusačním objektivem 30 podle tohoto vynálezu a snímacím detektorem 31. Příkladně má transmisní difrakční mřížka 32 vrypů/mm a vytváří v rozsahu vlnových délek 8 až 12 pm stopu o velikosti 7,00 mm.The invention will be described by way of example of an apparatus for hyperspectral imaging, which consists of three independent elements, namely a main three-lens objective 1, behind which a collimating objective 2 with a slit 20 and a diffraction grating 21 is arranged, behind which an imaging member 3 with with a focusing lens 30 according to the present invention and a scanning detector 31. For example, the transmission diffraction grating has 32 scratches / mm and produces a 7.00 mm track in the wavelength range of 8 to 12 μm.

V konkrétním příkladu provedení je průměr hlavního tříčočkového objektivu 1 roven 70 mm a jeho ohnisková vzdálenost je 150 mm. V ohniskové ploše hlavního tříčočkového objektivu 1 se nachází štěrbina 20 kolimačního objektivu 2, která je tímto kolimačním objektivem 2 zobrazována do nekonečna. Kolimační objektiv 2 vytváří paralelní svazek paprsků, který dále dopadá na difrakční mřížku 2L Vzhledem k malému rozdílu hodnot indexů lomu použitelných materiálů v pracovním oboru IR záření 7 až 14 pm je preferována difrakční mřížka 21 namísto hranolu známého ze stavu techniky. Spektrum IR záření se z difrakční mřížky 21 přes fokusační objektiv 30 zobrazujícího členu 3 zobrazuje na snímací detektor 31, např. na CCD čip. Před celou touto soustavou je umístěno naklápěcí rovinné zrcadlo 4, které svým naklápěním umožňuje skenování obrazu vstupujícího do systému vstupem 5.In a specific embodiment, the diameter of the main three-lens 1 is equal to 70 mm and its focal length is 150 mm. In the focal area of the main three-lens objective 1, there is a slit 20 of the collimating objective 2, which is displayed indefinitely by this collimating objective 2. The collimating lens 2 forms a parallel beam which further impinges on the diffraction grating 2L. Due to the small difference in the refractive index values of the materials usable in the IR radiation field of 7 to 14 μm, the diffraction grating 21 is preferred instead of the prism known from the prior art. The spectrum of IR radiation is displayed from the diffraction grating 21 via the focusing lens 30 of the display member 3 to a scanning detector 31, e.g. to a CCD chip. In front of the whole system there is a tilting plane mirror 4, which by its tilting enables the scanning of the image entering the system through the input 5.

Samotný fokusační objektiv 30 obsahuje 4 rotačně symetrické asférické optické elementy (čočky) 301 až 304 oddělené od sebe vzduchovou mezerou. Celkem objektiv 30 obsahuje 8 optických ploch, kdy na každé čočce 301 až 304 jsou vytvořeny dvě optické plochy.The focusing lens 30 itself comprises 4 rotationally symmetric aspherical optical elements (lenses) 301 to 304 separated by an air gap. In total, the lens 30 comprises 8 optical surfaces, two optical surfaces being formed on each lens 301 to 304.

První optická čočka 301, která je plankonvexní čočkou, je z materiálu ZnSe, další optické čočky 302 až 304 jsou vyrobeny z germania (Ge). Všechny optické čočky 301 až 304 jsou umístěny souose, tj. že jejich středy poloměrů R1 až R8 křivosti ploch leží na společné optické ose. Na první optické čočce 301 jsou ve směru postupu IR záření od vstupu 5 na snímací detektor 31 situovány první a druhá optická plocha 3010, 3011. Na druhé optické čočce 302 jsou situovány třetí a čtvrtá optická plocha 3020, 3021. Na třetí optické čočce 303 jsou situovány pátá a šestá optická plocha 3030, 3031 a na čtvrté optické čočce 304 jsou situovány sedmá a osmá optická plocha 3040, 3041.The first optical lens 301, which is a planconvex lens, is made of ZnSe material, the other optical lenses 302 to 304 are made of germanium (Ge). All optical lenses 301 to 304 are coaxial, i.e. their centers of radii of curvature R1 to R8 lie on a common optical axis. The first and second optical surfaces 3010, 3011 are located on the first optical lens 301 in the direction of advance of the IR radiation from the input 5 to the sensing detector 31. The third and fourth optical surfaces 3020, 3021 are located on the second optical lens 302. On the third optical lens 303 are the fifth and sixth optical surfaces 3030, 3031 are located, and the seventh and eighth optical surfaces 3040, 3041 are located on the fourth optical lens 304.

První optická plocha 3010 je plochou konvexní s poloměrem křivosti R1 = 53,097 mm, za kterou je ve vzdálenosti 9 mm od středu první optické plochy 3010 (tj. v optické ose) situována druhá optická plocha 3011, která je plochou planámí o poloměru křivosti R2 = co. První a druhá optická plocha 3010 a 3011 tvoří rozhraní vzduch - ZnSe, resp. ZnSe - vzduch.The first optical surface 3010 is a convex surface with a radius of curvature R1 = 53.097 mm, behind which a second optical surface 3011 is situated at a distance of 9 mm from the center of the first optical surface 3010 (i.e. in the optical axis). what. The first and second optical surfaces 3010 and 3011 form the air-ZnSe interface, respectively. ZnSe - air.

Třetí optická plocha 3020 je plochou konkávní s poloměrem křivosti R3 = -214,077 mm a je umístěna ve vzdálenosti 1,488 mm od středu druhé optické plochy 3011 (tj. v optické ose). Mezi druhou optickou plochou 3011 a třetí optickou plochou 3020 je vzduchová mezera. Ve vzdálenosti 4.5 mm od středu třetí optické plochy 3020 (tj. v optické ose) se nachází střed čtvrté optické plochy 3021, která je plochou planární o poloměru křivosti R4 = co. Třetí a čtvrtá optická plocha 3020 a 3021 tvoří rozhraní vzduch - germanium, resp. germanium - vzduch.The third optical surface 3020 is a concave surface with a radius of curvature R3 = -214.077 mm and is located at a distance of 1.488 mm from the center of the second optical surface 3011 (i.e., in the optical axis). There is an air gap between the second optical surface 3011 and the third optical surface 3020. At a distance of 4.5 mm from the center of the third optical surface 3020 (i.e. in the optical axis) is the center of the fourth optical surface 3021, which is a planar surface with a radius of curvature R4 = co. The third and fourth optical surfaces 3020 and 3021 form the air - germanium interface, respectively. germanium - air.

-2CZ 306643 B6-2CZ 306643 B6

Ve vzdálenosti 7,702 mm od středu čtvrté optické plochy 3021 je v optické ose střed páté optické plochy 3030, která plochou planámí s poloměrem křivosti R5 = oo. Mezi čtvrtou a pátou optickou plochou 3021 a 3030 je vzduchová mezera. Ve vzdálenosti 5 mm od středu páté optické plochy 3030 je v optické ose situován střed šesté optické plochy 3031, která je plochou konvexní s poloměrem křivosti R6 = -367,156 mm. Pátá a šestá optická plocha 3030 a 3031 tvoří rozhraní vzduch - germanium, resp. germanium - vzduch.At a distance of 7.702 mm from the center of the fourth optical surface 3021, in the optical axis is the center of the fifth optical surface 3030, which is planar with a radius of curvature R5 = oo. There is an air gap between the fourth and fifth optical surfaces 3021 and 3030. At a distance of 5 mm from the center of the fifth optical surface 3030, the center of the sixth optical surface 3031 is situated in the optical axis, which is a convex surface with a radius of curvature R6 = -367.156 mm. The fifth and sixth optical surfaces 3030 and 3031 form the air - germanium interface, respectively. germanium - air.

Ve vzdálenosti 21,728 mm od středu šesté optické plochy 3031 je v optické ose situován střed sedmé optické plochy 3040, která je plochou konvexní s poloměrem křivosti R7 = 106,103 mm. Mezi šestou a sedmou optickou plochou 3031 a 3040 je vzduchová mezera. Ve vzdálenosti 7 mm od středu sedmé optické plochy 3040 je v optické ose situován střed osmé optické plochy 3041, která je plochou planární o poloměru křivosti R8 = oo. Sedmá a osmá optická plocha 3040 a 3041 opět tvoří rozhraní vzduch - germanium, resp. germanium - vzduch.At a distance of 21.728 mm from the center of the sixth optical surface 3031, the center of the seventh optical surface 3040 is situated in the optical axis, which is a convex surface with a radius of curvature R7 = 106.103 mm. There is an air gap between the sixth and seventh optical surfaces 3031 and 3040. At a distance of 7 mm from the center of the seventh optical surface 3040, the center of the eighth optical surface 3041 is situated in the optical axis, which is a planar surface with a radius of curvature R8 = oo. The seventh and eighth optical surfaces 3040 and 3041 again form the air-germanium interface, respectively. germanium - air.

Za osmou optickou plochou ve vzdálenosti 10,83 mm od středu osmé optické plochy 3041 uspořádán snímací detektor 31, např. CCD snímač. Mezi osmou optickou plochou 3041 a snímacím detektorem 31 je vzduchová mezera.A sensor detector 31, e.g. a CCD sensor, is arranged behind the eighth optical surface at a distance of 10.83 mm from the center of the eighth optical surface 3041. There is an air gap between the eighth optical surface 3041 and the sensing detector 31.

V konkrétním provedení jsou parametry jednotlivých optických čoček 301 až 304 následující:In a specific embodiment, the parameters of the individual optical lenses 301 to 304 are as follows:

• Rl = 53,097 mm; tl. = 9 mm; mat. ZnSe • Asférické koeficienty:• R1 = 53.097 mm; tl. = 9 mm; mat. ZnSe • Aspherical coefficients:

Asférické koeficienty Aspherical coefficients rA4r A 4 rA6r A 6 rA8r A 8 rA10r A 10 rA12r A 12 2,289e-6 2,289e-6 7,026e-10 7,026e-10 8,361e-12 8,361e-12 -3,344e-15 -3,344e-15 0 0

• R2 = co • vzduch; tl. = 1,488 mm • R3 =-214,077 mm; tl. = 4,5 mm; mat. Ge• R2 = co • air; tl. = 1.488 mm • R3 = -214.077 mm; tl. = 4.5 mm; mat. Ge

Asférické koeficienty Aspherical coefficients rA4r A 4 rA6r A 6 rA8r A 8 rA10r A 10 rA12r A 12 -l,903e-6 -1, 903e-6 -2,605e-10 -2,605e-10 -2,674e-12 -2,674e-12 l,852e-15 1, 852e-15 -l,056e-19 -1, 056e-19

• R4 = co • vzduch; tl. = 7,702 mm • R5 = co • R6 =-367,156 mm; tl. = 5 mm; mat. Ge• R4 = co • air; tl. = 7.702 mm • R5 = co • R6 = -367.156 mm; tl. = 5 mm; mat. Ge

Asférické koeficienty Aspherical coefficients rA4r A 4 rA6r A 6 rA8r A 8 rA10r A 10 rA12r A 12 -2,005e-6 -2,005e-6 9,112e-10 9,112e-10 -3,783e-12 -3,783e-12 8,907e-15 8,907e-15 -6,019e-18 -6,019e-18

• vzduch; tl. = 21,728 mm • R7 = 106,103 mm; tl. = 7 mm; mat. Ge• air; tl. = 21,728 mm • R7 = 106,103 mm; tl. = 7 mm; mat. Ge

Asférické koeficienty Aspherical coefficients rA4r A 4 rA6r A 6 rA8r A 8 rA10r A 10 rA12r A 12 -l,699e-7 -1,699e-7 7,243e-10 7,243e-10 3,277-12 3,277-12 0 0 -3,889e-19 -3,889e-19

• R8 = oo • vzduch; tl. = 10,83 mm• R8 = oo • air; tl. = 10.83 mm

Objektiv podle vynálezu tedy spočívá v kombinaci 4 optických rotačně symetrických prvků s přesně definovaným tvarem optických ploch a přesně definovanou vzdáleností optických ploch vůči sobě, což umožňuje dosáhnout nejlepšího zobrazení na malý čip detektoru, kdy se velmi široké zorné pole (cca 20 stupňů) účinně fokusuje na malý čip detektoru o velikosti strany minimálně 13,366 mm a větší. Objektiv je ve své podstatě mechanicky souosou optickou soustavou s mimoosovým zobrazením s pomocí hranolu o malém vrcholovém úhlu, čímž tato soustava minimalizuje optické aberace, které vznikají klasickým řešením s použitím hranolu s velkým vrcholovým úhlem nebo zalomením soustavy. Ohnisková vzdálenost 35,609 mm společně s vysokou světelnou účinností F/0,95 zajišťují tomuto objektivu vysokou koncentraci energie na povrch detektoru. Použití kombinace optických elementů sjednou funkční plochou rovinnou (planární) umožňuje optimalizovanou výrobu pomocí SPDT. Využití kombinace materiálů Ge a ZnSe umožňuje malou velikost zobrazeného spotu a atermální vlastnosti objektivu v rozsahu teplot 15 až 32 °C bez nutnosti přeostření obrazu. Konstrukce objektivu zajišťuje malý úhel dopadajícího paprsku na čip detektoru, což snižuje odraz světla od detektoru a zvyšuje účinnou efektivitu daného zobrazení. Vzdálenost mezi poslední funkční optickou plochou a detektorem, která je v každém místě rovná neboje větší než 10,8 mm, umožňuje instalaci závěrek a kalibračních praporků s větší tloušťkou před detektor. Objektiv zobrazuje předmět z konečné vzdálenosti přes transmisní difrakční mřížku, která je v pozici mezi předmětovým prostorem a vstupní čočkou objektivu. Pro každou vlnovou délku a pozici v objektové rovině v rozsahu -10 až +10 mm od osy objektivu vytváří objektiv stopu o průměr menší než 30 pm, kdy je více než 70 % dopadající energie soustředěno uvnitř kruhu o poloměru 30 pm.The lens according to the invention thus consists of a combination of 4 optical rotationally symmetrical elements with a precisely defined shape of the optical surfaces and a precisely defined distance of the optical surfaces relative to each other, which allows to achieve the best display on a small detector chip where a very wide field of view (approx. 20 degrees) is effectively focused. on a small detector chip with a side size of at least 13,366 mm and larger. The lens is essentially a mechanically coaxial off-axis optical system with a small apex prism, which minimizes the optical aberrations that arise with a conventional high-apex prism or bend system. A focal length of 35.609 mm together with a high light efficiency of F / 0.95 ensure this lens a high concentration of energy on the detector surface. The use of a combination of optical elements with a single functional planar surface (planar) enables optimized production using SPDT. The use of a combination of Ge and ZnSe materials allows the small size of the displayed spot and the athermal properties of the lens in the temperature range of 15 to 32 ° C without the need to refocus the image. The design of the lens ensures a small angle of incident beam on the detector chip, which reduces the reflection of light from the detector and increases the effective efficiency of the image. The distance between the last functional optical surface and the detector, which is equal to or greater than 10.8 mm at each location, allows the installation of shutters and calibration flags with a greater thickness in front of the detector. The objective displays the object from a final distance through a transmission diffraction grating that is in a position between the subject space and the input lens of the objective. For each wavelength and position in the object plane in the range -10 to +10 mm from the lens axis, the lens creates a trace with a diameter of less than 30 μm, where more than 70% of the incident energy is concentrated inside a circle with a radius of 30 μm.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Vynález je využitelný pro detekci IR záření i na velké vzdálenosti, např. pro použití u hasičů při detekci ohnisek požáru nebo v jiných oblastech lidské činnosti k detekci IR záření.The invention is useful for detecting IR radiation over long distances, e.g., for use by firefighters in detecting fires or in other areas of human activity to detect IR radiation.

Claims (2)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Fokusační objektiv systému pro hyperspektrální zobrazení, který obsahuje soustavu optických elementů uspořádaných v optické ose a dále obsahuje snímací detektor uspořádaný za posledním optickým elementem, vyznačující se tím, že obsahuje 4 rotačně symetrické asférické optické čočky (301 až 304) oddělené od sebe vzduchovou mezerou, přičemž první optická čočka (301) je ze ZnSe a další optické čočky (302 až 304) jsou vyrobeny z germania, na první optické čočce (301) jsou situovány první a druhá optická plocha (3010, 3011), na druhé optické čočce (302) jsou situovány třetí a čtvrtá optická plocha (3020, 3021), na třetí optické čočce (303) jsou situovány pátá a šestá optická plocha (3030, 3031) a na čtvrté optické čočce (304) jsou situovány sedmá a osmá optická plocha (3040, 3041), přičemž první, šestá a sedmá optická plocha (3010, 3031 a 3040) jsou plochy konvexní, druhá, čtvrtá, pátá a osmá optická plocha (3011, 3021, 3030 a 3041) jsou plochy planární a třetí optická plocha (3020) je plochou konkávní.A focusing lens of a hyperspectral imaging system comprising an array of optical elements arranged in an optical axis and further comprising a scanning detector arranged behind the last optical element, characterized in that it comprises 4 rotationally symmetric aspherical optical lenses (301 to 304) separated by an air the first optical lens (301) is made of ZnSe and the other optical lenses (302 to 304) are made of germanium, on the first optical lens (301) the first and second optical surfaces (3010, 3011) are situated, on the second optical lens (302), a third and a fourth optical surface (3020, 3021) are located, a fifth and a sixth optical surface (3030, 3031) are located on the third optical lens (303), and a seventh and eighth optical surfaces are located on the fourth optical lens (304). (3040, 3041), wherein the first, sixth and seventh optical surfaces (3010, 3031 and 3040) are convex surfaces, the second, fourth, fifth and eighth optical surfaces (3011, 3021, 3030 and 3041) are planar surfaces and the third optical surface (3020) is pl ochu concave. 2. Fokusační objektiv podle nároku 1, vyznačující se tím, že první optická plocha (3010) má poloměr křivosti R1 = 53,097 mm aje za ní ve vzdálenosti 9 mm od středu první optické plochy (3010) situována druhá optická plocha (3011), přičemž třetí optická plocha (3020) má poloměr křivosti R3 = -214,077 mm aje umístěna ve vzdálenosti 1,488 mm od středu druhé Focusing lens according to claim 1, characterized in that the first optical surface (3010) has a radius of curvature R1 = 53.097 mm and a second optical surface (3011) is situated behind it at a distance of 9 mm from the center of the first optical surface (3010), the third optical surface (3020) has a radius of curvature R3 = -214.077 mm and is located at a distance of 1.488 mm from the center of the second -4CZ 306643 B6 optické plochy (3011), ve vzdálenosti 4,5 mm od středu třetí optické plochy (3020) je situován střed čtvrté optické plochy (3021), ve vzdálenosti 7,702 mm od středu čtvrté optické plochy (3021) je v optické ose situován střed páté optické plochy (3030), ve vzdálenosti 5 mm od středu páté optické plochy (3030) je v optické ose situován střed šesté optické plochy (3031) s polomě5 rem křivosti R6 = -367,156 mm, ve vzdálenosti 21,728 mm od středu šesté optické plochy (3031) je v optické ose situován střed sedmé optické plochy (3040) s poloměrem křivosti R7 = 106,103 mm a ve vzdálenosti 7 mm od středu sedmé optické plochy (3040) je v optické ose situován střed osmé optické plochy (3041), za kterou je ve vzdálenosti 10,83 mm od středu osmé optické plochy (3041) uspořádán snímací detektor (31).-4GB 306643 B6 optical surface (3011), at a distance of 4.5 mm from the center of the third optical surface (3020) is situated the center of the fourth optical surface (3021), at a distance of 7.702 mm from the center of the fourth optical surface (3021) is in the optical axis the center of the fifth optical surface (3030) is located, at a distance of 5 mm from the center of the fifth optical surface (3030) the center of the sixth optical surface (3031) with a radius of curvature R6 = -367.156 mm is situated in the optical axis, at a distance of 21.728 mm from the center of the sixth the center of the seventh optical surface (3040) with a radius of curvature R7 = 106.103 mm is located in the optical axis (3031) and the center of the eighth optical surface (3041) is located at a distance of 7 mm from the center of the seventh optical surface (3040), behind which a scanning detector (31) is arranged at a distance of 10.83 mm from the center of the eighth optical surface (3041).
CZ2016-41A 2016-01-28 2016-01-28 A focusing lens of a system for hyperspectral display CZ201641A3 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-41A CZ201641A3 (en) 2016-01-28 2016-01-28 A focusing lens of a system for hyperspectral display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-41A CZ201641A3 (en) 2016-01-28 2016-01-28 A focusing lens of a system for hyperspectral display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ306643B6 true CZ306643B6 (en) 2017-04-12
CZ201641A3 CZ201641A3 (en) 2017-04-12

Family

ID=58699391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2016-41A CZ201641A3 (en) 2016-01-28 2016-01-28 A focusing lens of a system for hyperspectral display

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ201641A3 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090237657A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 David Wheeler Warren Compact, high-throughput spectrometer apparatus for hyperspectral remote sensing
CN102354044A (en) * 2011-09-23 2012-02-15 长春理工大学 Dual view field/two-tone infrared active differential thermal subtraction optical system
CN202204981U (en) * 2011-08-02 2012-04-25 昆明物理研究所 Uncooled long-wavelength continuous infrared zoom lens

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090237657A1 (en) * 2008-03-20 2009-09-24 David Wheeler Warren Compact, high-throughput spectrometer apparatus for hyperspectral remote sensing
CN202204981U (en) * 2011-08-02 2012-04-25 昆明物理研究所 Uncooled long-wavelength continuous infrared zoom lens
CN102354044A (en) * 2011-09-23 2012-02-15 长春理工大学 Dual view field/two-tone infrared active differential thermal subtraction optical system

Also Published As

Publication number Publication date
CZ201641A3 (en) 2017-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9864174B2 (en) System comprising a spectrally selective detector
US9689744B2 (en) Visible-infrared plane grating imaging spectrometer
JP5881679B2 (en) Multi-scale optical system based on a lens group with a single center and its use
US7369303B2 (en) Dual band lens system incorporating molded chalcogenide
US10234331B2 (en) Monolithic spectrometer
US20210080402A1 (en) Optical system, and imaging apparatus and imaging system including the same
US8965193B1 (en) Mirrored lens for wide field of view and wide spectrum
Tozzi et al. The double pyramid wavefront sensor for LBT
CN105785342A (en) Principal focal point zooming reflection-type laser radar optical system
RU2365952C1 (en) Infrared objective
JP6237161B2 (en) Imaging device
CZ306643B6 (en) A focusing lens of a system for hyperspectral display
Ju et al. Optical design of reflecting omnidirectional zoom optical system with peripheral half-field of view from 110 to 72 for day and night surveillance
KR101127907B1 (en) An asymmetric wide angle infrared optical system in which anamorphic lenses are applied and a thermal observation device having the optical system
US11385102B2 (en) Optical system, and imaging apparatus and imaging system including the same
RU2510059C1 (en) Infrared objective lens with two fields of vision and remote aperture diaphragm
WO2014117331A1 (en) Optical sensing module, optical mechanism of spectrometer, and spectrometer
CN207164377U (en) The refrigeration mode target seeker Optical devices that a kind of non-stop layer blocks
Gebgart Design features of some types of ultrawide-angle objectives
CZ34881U1 (en) Anamorphic optical system with reflective slit for hyperspectral imaging in the long-wave infrared region
RU2672703C1 (en) Two-channel mirror-lens system
TWI481834B (en) Optical sensing module, optical mechanics of spectrometer, and spectrometer
CZ29439U1 (en) Input IR objective lens of a system for hyperspectral representation
Oliva et al. Updated optical design and trade-off study for MOONS, the Multi-Object Optical and Near Infrared spectrometer for the VLT
Ribeiro et al. The optical design for the giant magellan telescope multi-object astronomical and cosmological spectrograph (gmacs)

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20210128