CZ32446U1 - Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR - Google Patents
Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR Download PDFInfo
- Publication number
- CZ32446U1 CZ32446U1 CZ2018-35611U CZ201835611U CZ32446U1 CZ 32446 U1 CZ32446 U1 CZ 32446U1 CZ 201835611 U CZ201835611 U CZ 201835611U CZ 32446 U1 CZ32446 U1 CZ 32446U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- lens
- optical
- eswir
- apochromatic
- lenses
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
Description
Technické řešení se týká optického apochromatického širokopásmového zobrazovacího systému pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR, u kterého jsou mezi dvěma samostatnými rozptylnými čočkami, z nichž první je z AI2O3 a druhá je ze ZnSe, umístěny dvě spojné čočky z krystalického materiálu CaF2, přičemž za rozptylnou čočkou ze ZnSe je umístěna další rozptylná čočka z CaF2.
Dosavadní stav techniky
Teorie, technika a metody korekce optických soustav jsou detailně analyzovány a popsány v řadě publikací, např. Conrady (1991), Kingslake (1978), Havelka (1955) atd. Optické soustavy navržené těmito technikami dosahují velmi dobrý korekční stav ve spektrálním pásmu, které překlenuje jednu oktávu spektrálního pásma, kdy poměr nej delší a nejkratší vlnové délky zobrazovaného spektrálního pásma je přibližně roven 2.
Achromatická a apochromatické korekce v oblasti refraktivních objektivů využívá metody korekce opírající se o disperzní vlastnosti optických materiálů prezentovaných zejména:
.) zobecněným Abbeovým číslem ' —, kde nstf,nkr, ndt jsou indexy lomu optických nkr~ndl materiálů pro střední vlnovou délku, krátkou vlnovou délku a dlouhou vlnovou délku využívaného spektrálního pásma;
.) částečnými disperzemi, nkr — ηλ., kde Aj je další zvolená důležitá vlnová délka světla pro zobrazení;
.) částečnými relativními disperzemi PkrtStř =
S využitím technik popsaných ve výše uvedené literatuře byla v minulosti pro vizuální oblast vyvinuta celá řada optických soustav. Nové typy a technologie obrazových detektorů přitom umožňují záznam obrazu v širších spektrálních pásmech, případně umožňují získat obraz kombinací (fůzí) obrazů z více detektorů s rozdílnou spektrální citlivostí. Optické soustavy pro širokopásmové zobrazení ve VIS + eSWIR oblasti využívají speciální krystalické optické materiály jako CaF2, MgO (US 4712886, US 6208459, US 8289633) případně i běžná optická skla (CZ UV 28284).
Nově zavedené techniky umožnily konstrukci objektivu s širokopásmovým zobrazením v celém rozsahu pásma eSWIR s využitím obvyklých optických skel u relativně krátkých ohniskových vzdáleností a v případě delších ohniskových vzdáleností s využitím optických materiálů CaF2 (CZ UV 30202). S rozvojem obrazových detektorů citlivých v oblasti MWIR (3 pm až 4,5 pm) se využívají speciální konstrukce objektivů na bázi chalkogenních materiálů a k získání obrazu zahrnující informace z celého spektra od 1 pm do 4,5 pm je nutno použít dvě kamery (jedna pro eSWIR pásmo a druhá pro MWIR pásmo) a spojený obraz vytvořit elektronickou fůzí obrazu. Nejnovější speciální detektory obrazu mají spektrální citlivost přes celou oblast eSWIR + MWIR (např. kamery společnosti Xenics). Optické materiály s dostatečnou spektrální propustností a vhodnými disperzními vlastnostmi pro konstrukci jsou jen ojedinělé (AI2O3, ZnSe, CaF2) a dostupné refraktivní speciální objektivy pro tuto spektrální oblast jsou k dispozici jen s krátkými ohniskovými vzdálenostmi (např. IRCAM GmbH).
Cílem technického řešení je vytvoření širokopásmového apochromatického zobrazovacího
- 1 CZ 32446 UI systému (objektivu) s ohniskovou vzdáleností větší než 200 mm pro infračervenou oblast v pásmu 1 pm až 4,5 pm (dále jen eSWIR + MWIR).
Podstata technického řešení
Cíle technického řešení je dosaženo optickým apochromatickým širokopásmovým zobrazovacím systémem pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR, jehož podstata spočívá v tom, že podíl poloměru n první plochy první rozptylné čočky k poloměru n první plochy první spojné čočky je větší než 1,7 a menší než 1,9, ideálně je roven 1,8.
Ohniskové vzdálenosti druhého a třetího členu jsou přibližně stejné a jen o málo menší než ohnisková vzdálenost celého objektivu, a ohnisková vzdálenost čtvrté čočky je přibližně čtyřnásobkem ohniskové vzdálenosti první čočky.
Je výhodné, když první rozptylná čočka je z materiálu o indexu lomu l,2x vyšším a Abbeově čísle přibližně 2,3x nižším, než je u čoček z CaF2.
Dále je výhodné, když vzdálenost vnější plochy první čočky od vnější plochy čtvrté čočky je menší než šestina délky celého objektivu.
Dále je výhodné, když dvojice spojek z CaF2 obklopená rozptylkami má ohniskovou vzdálenost poloviční, než je ohnisková vzdálenost celého objektivu.
Výsledkem je pěti čočková konstrukce z AI2O3, CaF2 a ZnSe umožňující při clonovém čísle 4 a zorném poli 3,8° dosáhnout pro oblast eSWIR + MWIR vysoké kvality zobrazení.
Objasnění výkresů
Technické řešení je schematicky znázorněno na výkrese, kde ukazuje obr. 1 základní optické schéma objektivu podle technického řešení, obr. 2 příklad provedení objektivu podle technického řešení s průchodem paprskových svazků ze středu zorného pole, z 2/3 zorného pole a z kraje zorného pole, obr. 3 podélnou sferochromatickou aberaci příkladu provedení objektivu podle technického řešení pro sedm vlnových délek v rozsahu 1,0 pm až 4,5 pm, obr. 4 paraxiální chromatickou aberaci příkladu provedení objektivu podle technického řešení a obr. 5 polychromatickou funkci přenosu kontrastu pro objektiv podle příkladu provedení pro rozsah vlnových délek 1,0 pm až 4,5 pm s váhovými koeficienty pro vlnové délky 2,2 pm a 3,5 pm v hodnotě 2, pro ostatní v hodnotě 1.
Příklad uskutečnění technického řešení
Technické řešení bude popsáno na příkladu uskutečnění optického apochromatického širokopásmového zobrazovacího systému pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR v podobě pětičočkového širokopásmového snímacího refraktivního apochromatického objektivu pro oblast eSWIR+MWIR, u kterého mezi dvěma samostatnými rozptylnými čočkami 1, 4, z nichž první 1 je vytvořena z AI2O3 a druhá 4 je vytvořena ze ZnSe, jsou umístěny dvě spojné čočky 2, 3, obě vytvořené z CaF2. První spojná čočka 2 má ohniskovou vzdálenost f2 = 248,7 mm, přičemž druhá spojná čočka 3 má ohniskovou vzdálenost f3 = 240,8 mm, takže obě spojné čočky 2, 3 dohromady mají ohniskovou vzdálenost f23= 124,2 mm, což je téměř 0,5násobek (polovina) ohniskové vzdálenosti celého konkrétně zde provedeného objektivu, která je f = 250 mm. Poslední čočka, tj. pátá čočka 5 je rozptylnou čočkou a je vytvořena z CaF2, přičemž je umístěna 200 mm za druhou rozptylnou čočkou 4, což je 0,8násobek ohniskové vzdálenosti celého objektivu, která je, jak již bylo výše uvedeno, f = 250 mm. Poměr poloměru n přední optické
-2CZ 32446 Ul plochy první rozptylné čočky 1 ku poloměru r3 přední optické plochy první spojné čočky 2 leží v intervalu 1,7 až 1,9, nejlépe je roven 1,8.
Příklad provedení objektiv eSWIR+MWIR 4/250 je f= 250 mm; c = 4; FOV = 3,8°; 5 L = 245 mm; s'=12,7 mm, Akr = 2,2 pm;Adi = 1,0 μζη;Α5£^ = 3,5 μζη. Konkrétní konstrukční data objektivu podle technického řešení jsou uvedena v následující tabulce.
| poloměry [mm] | mezery d [mm] | apertura D[mm] | optický materiál | index lomu | Abbeovo číslo vstř |
| 220,941 | 4,70 | 33,00 | A12O3 | 1,73344 | 12,14 |
| 112,948 | 4,24 | 33,00 | vzduch | 1,00000 | |
| 121,186 | 12,00 | 33,00 | CaF2 | 1,422808 | 28,49 |
| -770,504 | 0,10 | 33,00 | vzduch | 1,00000 | |
| 100,541 | 10,00 | 33,00 | CaF2 | 1,422808 | 28,49 |
| 7 661,400 | 2,00 | 33,00 | vzduch | 1,00000 | |
| 12 985,000 | 7,00 | 33,00 | ZnSe | 2,445350 | 26,57 |
| 1 663,600 | 200,00 | 33,00 | vzduch | 1,00000 | |
| -30,716 | 5,00 | 9,00 | CaF2 | 1,422808 | 28,49 |
| -44,219 | 12,66 | 9,00 | vzduch | 1,00000 |
Kvalita takto navrženého objektivuje graficky popsána na obr. 3 až obr. 5.
Claims (4)
1. Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR+MWIR, který obsahuje první dvojici čoček (1, 4), mezi nimiž je umístěna druhá dvojice čoček (2, 3), přičemž za čtvrtou čočkou (4) je umístěna pátá čočka (5) a některé z čoček (1, 2, 3, 4, 5) jsou vytvořeny z CaF2, vyznačující se tím, že první dvojice čoček (1, 4) je tvořena dvěma samostatnými rozptylnými čočkami (1, 4), z nichž první (1) je z AI2O3 a druhá (4) je ze ZnSe, přičemž mezi nimi jsou umístěny dvě spojné čočky (2, 3) z krystalického materiálu CaF2, přičemž pátá čočka (5) je rozptylná a je z CaF2, přičemž podíl poloměru (π) první plochy první rozptylné čočky (1) k poloměru (n) první plochy první spojné čočky (2) je větší než 1,7 a menší než 1,9.
2. Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR+MWIR podle nároku 1, vyznačující se tím, že pátá rozptylná čočka (5) je za druhou rozptylnou čočkou (4) umístěna ve vzdálenosti větší, než je 0,7násobek ohniskové vzdálenosti f celého systému.
3. Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR+MWIR podle nároku 1, vyznačující se tím, že první spojná čočka (2) má se za ní umístěnou druhou spojnou čočkou (3) společnou ohniskovou vzdálenost f23, která je větší než 0,47násobek ohniskové vzdálenosti f celého systému a současně je menší než 0,53násobek ohniskové vzdálenosti f celého systému.
4. Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR+MWIR podle nároku 1, vyznačující se tím, že první plocha první rozptylné čočky (1) má od první plochy druhé rozptylné čočky (4) vzdálenost menší, než je 1/6 délky celého systému.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35611U CZ32446U1 (cs) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35611U CZ32446U1 (cs) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ32446U1 true CZ32446U1 (cs) | 2018-12-18 |
Family
ID=64657148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2018-35611U CZ32446U1 (cs) | 2018-11-14 | 2018-11-14 | Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ32446U1 (cs) |
-
2018
- 2018-11-14 CZ CZ2018-35611U patent/CZ32446U1/cs active Protection Beyond IP Right Term
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106164739B (zh) | 光学扫描器和被扫描的透镜光学探头 | |
| EP3669226B1 (en) | Two-color very wide field of view refractive eyepiece-type optical form | |
| JP7389987B2 (ja) | ガリレオ式広角中心窩望遠鏡 | |
| US20140376106A1 (en) | Wide field athermalized orthoscopic lens system | |
| US8867140B2 (en) | Low distortion athermalized imaging lens | |
| US7280273B2 (en) | Method and system for simultaneously imaging in the near infrared and short wave infrared spectrums | |
| US20130003168A1 (en) | Infrared Zoom Lens | |
| US6423969B1 (en) | Dual infrared band objective lens | |
| CN108351513B (zh) | 用于场成像和/或光瞳成像的光学系统 | |
| JP4066079B2 (ja) | 対物レンズ及びそれを用いた光学装置 | |
| Crause et al. | Investigation of focal ratio degradation in optical fibres for astronomical instrumentation | |
| CZ32446U1 (cs) | Optický apochromatický širokopásmový zobrazovací systém pro spektrální oblasti eSWIR + MWIR | |
| US9971164B2 (en) | Fluorescence collection objective optical system and method | |
| RU2384868C1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
| US20060285219A1 (en) | Tube lens unit with chromatically compensating effect | |
| Gebgart | Design features of some types of ultrawide-angle objectives | |
| Sagar et al. | Optical fiber-based dispersion for spectral discrimination in fluorescence lifetime imaging systems | |
| GB2532840A (en) | Wide-angle lens | |
| RU2415451C1 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
| PL227532B1 (pl) | Układ optyczny czujnika konfokalnego z podglądem wizualnym | |
| Skobeleva et al. | A new set of lens objectives for luminescence microscopes that operate in the 250–1000-nm region | |
| CZ28284U1 (cs) | Objektiv | |
| CZ30202U1 (cs) | Objektiv | |
| CZ305522B6 (cs) | Objektiv | |
| Fuentes-Fernández et al. | Optical design of Coatli: A diffraction-limited visible imager with fast guiding and active optics correction |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20181218 |
|
| ND1K | First or second extension of term of utility model |
Effective date: 20221104 |