FR2741725A1 - Systeme de lentilles pour visible et infrarouge, et procede de detection d'images visibles et infrarouges - Google Patents

Systeme de lentilles pour visible et infrarouge, et procede de detection d'images visibles et infrarouges Download PDF

Info

Publication number
FR2741725A1
FR2741725A1 FR9614535A FR9614535A FR2741725A1 FR 2741725 A1 FR2741725 A1 FR 2741725A1 FR 9614535 A FR9614535 A FR 9614535A FR 9614535 A FR9614535 A FR 9614535A FR 2741725 A1 FR2741725 A1 FR 2741725A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
lens
caf2
lenses
mgo
visible
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
FR9614535A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2741725B1 (fr
Inventor
Bryan H Coon
Iii John F Mcgee
Neil Sherman
Louis T Montulli
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lockheed Martin Corp
Original Assignee
Loral Fairchild Corp
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 Loral Fairchild Corp filed Critical Loral Fairchild Corp
Publication of FR2741725A1 publication Critical patent/FR2741725A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2741725B1 publication Critical patent/FR2741725B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/02Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of crystals, e.g. rock-salt, semi-conductors
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/14Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
    • G02B13/146Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation with corrections for use in multiple wavelength bands, such as infrared and visible light, e.g. FLIR systems

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

L'invention concerne la détection d'images visibles et infrarouges. Elle se rapporte à un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres, destiné à former une image de la lumière dans une plage de longueurs d'onde qui comprend les longueurs d'onde visibles et infrarouges. Il comprend une première lentille (110) formée d'oxyde de magnésium, et une seconde lentille (120) formée de fluorure de calcium. La plage de longueurs d'onde est comprise approximativement entre 0,55 et 5,35 mum. La première lentille et la seconde lentille (110, 120) corrigent chromatiquement la lumière visible et la lumière infrarouge. Application à la détection d'images visibles et infrarouges pour la reconnaissance aérienne.

Description

La présente invention concerne le domaine de l'optique.
Plus précisément, elle concerne un objectif à plusieurs spectres mettant en oeuvre une combinaison de lentilles d'oxyde de magnésium et de fluorure de calcium, pour la formation d'image à des longueurs d'onde visibles et infra- rouges. De nombreuses applications de formation d'image, telles que la reconnaissance aérienne et les systèmes de poursuite, imposent la détection à la fois des spectres visible et
infrarouge. Cependant, on doit utiliser des objectifs sépa-
rés car aucun objectif unique ne permet l'accommodation pour des images de plusieurs spectres à la fois aux longueurs
d'onde visibles et infrarouges avec une résolution conve-
nable. En particulier, les objectifs infrarouges classiques fonctionnant par réfraction dispersent la lumière visible et dégradent donc la qualité de l'image. L'industrie a donc été
obligée d'utiliser des objectifs infrarouges de type réflé-
chissant qui sont moins avantageux.
Un objectif formant un système de lentilles ayant des éléments réfracteurs, et donnant une image de haute qualité dans plusieurs spectres, à la fois visible et infrarouge,
est donc nécessaire.
La présente invention concerne un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres. Deux matériaux
sont utilisés pour la fabrication des lentilles de l'objec-
tif, l'oxyde de magnésium MgO, et le fluorure de calcium CaF2. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, une lentille d'oxyde de magnésium et une lentille de fluorure de calcium, dans un ordre quelconque, forment un doublet qui donne des images à des longueurs d'onde des spectres visible et infrarouge. D'autres modes de réalisation comprennent des
combinaisons de lentilles de MgO et CaF2 avec des réalisa-
tions différentes d'objectifs, y compris des dispositions de
Petzval, de téléobjectif et de téléobjectif inverse.
Ainsi, les inventeurs ont découvert qu'une combinaison d'oxyde de magnésium, qui n'a été disponible sous forme de cristaux purs que récemment, et de fluorure de calcium pouvait être utilisée pour la fabrication d'un objectif destiné à former des images d'objets à la fois dans les spectres visible et infrarouge. La combinaison de l'oxyde de magnésium et du fluorure de calcium donne une condition superachromatique, c'est-à-dire une correction de couleur
dans les spectres visible et infrarouge. Cette plage spec-
trale de correction chromatique contient des longueurs d'onde comprises entre environ 0,4 et 5,9 gm, recouvrant les fenêtres du moyen infrarouge, de l'infrarouge court, et du
visible-proche infrarouge.
L'objectif selon l'invention convient bien à des télescopes, des plans de reconnaissance, des satellites, des systèmes capteurs de visée et d'observation infrarouge, des
lunettes de vision nocturne et d'autres systèmes de détec-
tion optique et/ou électro-optique pour des applications
visibles et/ou infrarouges.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention
ressortiront mieux de la description qui va suivre
d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels les références numériques identiques
désignent des éléments identiques ou fonctionnellement sem-
blables, et le chiffre ou les chiffres de gauche d'une réfé-
rence numérique identifient la figure sur laquelle cette référence a apparu la première, et sur lesquels: la figure 1 représente un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres ayant la disposition d'un doublet dans un premier mode de réalisation de l'invention; La figure 2 représente un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres ayant une disposition de Petzval dans un second mode de réalisation de l'invention; la figure 3 représente un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres ayant une disposition de téléobjectif inversé dans un troisième mode de réalisation de l'invention; la figure 4 représente un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres ayant une disposition de téléobjectif inversé dans un quatrième mode de réalisation de l'invention; et la figure 5 représente un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres ayant une disposition de téléobjectif dans un cinquième mode de réalisation de l'invention. Généralités La présente invention concerne un système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres. Deux matériaux
sont utilisés pour la fabrication des lentilles de l'objec-
tif, l'oxyde de magnésium MgO et le fluorure de calcium CaF2.
Un doublet constitué d'une première lentille d'oxyde de magnésium et d'une seconde lentille de fluorure de calcium forme des images à des longueurs d'onde des spectres visible et infrarouge. Des combinaisons de lentilles de MgO et CaF2 sont utilisées dans différentes réalisations composées de lentilles formant des objectifs, y compris des dispositions de Petzval, de téléobjectif et de téléobjectif inversé. On
n'a encore jamais suggéré l'utilisation à la fois de len-
tilles de MgO et de CaF2 dans une combinaison de lentilles fonctionnant dans plusieurs spectres. Les deux matériaux sont incompatibles pour la formation d'un système commun de lentilles constituant un objectif pour des images de lumière visible et infrarouge. L'oxyde de magnésium a été limité en pratique à la lumière infrarouge. Par exemple, MgO produit sous forme comprimée à chaud par Kodak sous la marque de fabrique "Irtran 5" n'a pas une'clarté ou une homogénéité suffisante pour être utilisé dans la plage spectrale visible. Ce n'est que récemment que l'oxyde de magnésium a été disponible sous forme cristalline pure. Par exemple, la société Commercial Crystal Laboratories Inc. de Floride fournit maintenant des cristaux de MgO. Les inventeurs ont découvert qu'un cristal de MgO pouvait être utilisé comme matériau optique pour la formation d'images de lumière
visible et infrarouge.
Les inventeurs ont en outre découvert que la combi-
naison de l'oxyde de magnésium et du fluorure de calcium, dans un ordre quelconque, pouvait être utilisée pour la fabrication d'un objectif formant des images d'objets à la fois dans les spectres visible et infrarouge. Les inventeurs ont déterminé, d'après les indices d'Abbe des lentilles de MgO et de CaF2, qu'une condition super-achromatique était obtenue avec cette combinaison de matériaux d'une manière
supérieure aux autres combinaisons de matériaux de len-
tilles. L'indice d'Abbe est une constante d'un milieu optique qui décrit le rapport de la réfractivité à la dispersion. Une différence de ce rapport est nécessaire pour l'obtention d'une condition achromatique. Deux matériaux présentant une grande différence d'indice d'Abbe présentent
un avantage pour l'obtention d'une condition achromatique.
Les inventeurs ont calculé un indice d'Abbe pour les lentilles de MgO et CaF2 dans trois spectres compris entre
0,4 et 0,7 gm, entre 1,4 et 2,2 gm et entre 3,4 et 5,0 gm.
Les indices d'Abbe calculés pour les trois spectres indiquent qu'une condition super-achromatique est obtenue avec la combinaison de MgO et CaF2 qui donne simultanément
une condition d'achromatisme pour les trois spectres.
Ainsi, les inventeurs ont découvert que la combinaison de l'oxyde de magnésium et du fluorure de calcium donnait
une condition super-achromatique, c'est-à-dire une correc-
tion de couleur dans les spectres visible et infrarouge.
Cette plage spectrale à correction chromatique comporte des longueurs d'onde comprises entre environ 0,4 et 5,9 pm et en particulier entre 0, 55 et 5,35 pm qui recouvrent les fenêtres du moyen infrarouge, de l'infrarouge court et du
visible-proche infrarouge.
L'objectif selon la présente invention convient bien
à des télescopes, des plans de reconnaissance, des satel-
lites, des systèmes à capteur de visée et infrarouge d'observation directe, des lunettes de vision nocturne et
d'autres systèmes de détection optique et/ou électro-
optique, dans des applications visibles et/ou infrarouges.
Réalisation d'un doublet La figure 1 représente un système 100 de lentilles formant objectif dans un premier mode de réalisation de l'invention. Ce système 100 permet la formation d'images à la fois dans les spectres visible et infrarouge. Le système comprend un premier élément 110 et un second élément 120. Le premier et le second élément 110 et 120 sont destinés à former un doublet, analogue à un doublet classique de flint, placé suivant un axe optique commun O. Le doublet focalise plusieurs longueurs d'onde dans un plan focal commun F. Le premier élément 120 est formé d'oxyde de magnésium MgO, c'est-à-dire d'un cristal de MgO. Le second
élément 130 est formé de fluorure de calcium CaF2.
Comme décrit précédemment, le système 100 donne une condition superachromatique aux longueurs d'onde visibles à infrarouges y compris les plages de 0,4 à 5,9 jm, sans être limitée à celles-ci. La prescription d'un exemple de système 100 est regroupée dans le tableau 1 qui suit. Dans cet exemple, la distance focale efficace est égale à 30,4886 cm, l'ouverture numérique f/9,3605, et l'angle de champ de 4 . La constante de conicité est nulle. L'indice de réfraction du matériau MgO est compris entre 1,7405 et 1,6240 pour les longueurs d'onde comprises entre 0,55 et ,35 Mm incluses. L'indice de réfraction du matériau de CaF2 est compris entre 1,4348 et 1,39460 pour des longueurs
d'onde comprises entre 0,55 et 5,35 jm incluses.
TABLEAU '
Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau Diamètre (cm) 102 8, 579574 0,3380549 MgO 4,460397 103 5,474566 0,03380549 air 4,335818 104 5,299923 0,8451372 CaF2 4,343128 340,4004 10,16 air 4,281861 Réalisation de Petzval La figure 2 représente un système 200 de lentilles formant un objectif dans un second mode de réalisation de l'invention. Ce système 200 a une disposition du type de Petzval et assure la formation d'images à la fois dans les spectres visible et infrarouge. Ce système 200 comprend cinq éléments 220 à 260 de lentille placés le long d'un axe
optique commun O. Dans un premier doublet, un premier élé-
ment 220 est formé d'oxyde de magnésium MgO. Le second élément 230 est formé de fluorure de calcium CaF2. De même, dans un second doublet, un troisième élément 240 est formé de MgO et un quatrième élément 250 de CaF2. Un diaphragme ou ouverture physique 205 est placé entre les deux doublets, c'est-à-dire entre les éléments 230 et 240. Un cinquième élément supplémentaire 260 est ajouté afin qu'il aplatisse
le plan focal de Petzval qui est habituellement courbe.
Comme décrit précédemment, le système 200 donne une condition superachromatique pour les longueurs d'onde visibles et infrarouges. Cette plage comprend la plage
allant de 0,4 à 5,9 pm, mais n'est pas limitée à celle-ci.
La prescription, dans un exemple de système 200, est indiquée dans le tableau 2 qui suit. Dans cet exemple, la distance focale efficace est de 13,4351 cm, l'ouverture numérique f/3,2057 et l'angle de champ de 8 . La constante de conicité est nulle, sauf pour la surface 209 dont la constante est égale à -5,7132. L'indice de réfraction du matériau MgO est compris entre 1,7405 et 1,6240 aux
longueurs d'onde comprises entre 0,55 et 5,35 gm (incluses).
L'indice de réfraction du matériau CaF2 est compris entre 1,4348 et 1, 39460 pour les longueurs d'onde comprises entre
0,55 et 5,35 pm (incluses).
TABLEAU 2
Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau Diamètre (cm) 202 6,985 0,3724 MgO 4,69854 203 4,290 0,9312 CaF2 4,478807
204 -65,301 2,51016 4,421861
205 infini 5,265 3,571235 206 10,894 0,3724 MgO 3,513661 207 4,9827 1,11747 CaF2 3,439495
208 -7,4295 6,424 3,423382
209 -3,0371 0,186 CaF2 1,871084 210 infini 0,454115 1,873199 Réalisations sous forme de téléobjectif inversé La figure 3 représente un système 300 de lentilles formant un objectif dans un troisième mode de réalisation de l'invention. Ce système 300 a une réalisation de téléobjectif inversé et forme une image à la fois dans les spectres visible et infrarouge. Ce système 300 comprend trois groupes de lentilles 330, 340 et 350. Ces trois groupes comprennent neuf éléments 332, 334, 342, 344, 346, 348, 352, 354 et 356 qui sont placés suivant un axe optique commun O. Dans le premier groupe 330, un premier élément 332 est formé d'oxyde de magnésium (MgO) et un second élément 334 est formé de fluorure de calcium (CaF2). De même, dans le second groupe 340, un troisième et- un cinquième élément 342, 346 sont formés de MgO. Un quatrième et un sixième élément 344, 348 sont formés de CaF2. Dans le troisième groupe 350, un septième et un neuvième élément 352, 356 sont formés de CaF2 et entourent le huitième élément 354 qui est formé de MgO. Un diaphragme ou ouverture physique 310 est compris entre les deux doublets, c'est-à-dire entre le quatrième et
le cinquième élément 344 et 346 comme représenté.
Comme décrit précédemment, le système 300 donne une condition superachromatique pour les longueurs d'onde visibles et infrarouges. Cette condition couvre la plage
comprise entre 0,4 et 5,9 Mm, sans être limitée à celle-ci.
La prescription, dans un exemple de système 300, est indiquée dans le tableau 3 qui suit. Dans cet exemple, la distance focale efficace est égale à 15,4117 cm, l'ouverture numérique f/3,7923 et l'angle de champ à 22 . La constante de conicité est nulle. L'indice de réfraction du matériau MgO est compris entre 1,7405 et 1,6240 pour les longueurs d'onde comprises entre 0,55 et 5,35 pm (incluses). L'indice de réfraction du matériau CaF2 est comprise entre 1,4348 et 1,39460 pour les longueurs d'onde comprises entre 0,55 et
5,35 Mm (incluses).
TABLEAU 3
Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau Diamètre (cm) 302 infini 1,219 MgO 8,370067
303 -31,44256 1,274935 8,158361
304 -13,00798 0,870857 CaF2 7,564130
305 8,78787 12,760749 7,107776
306 -290,746 0,696686 MgO 8,037965
307 17,071098 0,627017 8,106529
308 14,766216 1,5675427 CaF2 8,471634
309 -10,936112 0,261257 8,48401
310 infini 0,261257 8,29518 311 9,52718 0,870857 MgO 8,09840
312 7,12932 0,5225143 7,712428
313 7,748036 1,915886 CaF2 7,97545
314 170,04698 17,381936 7,949924
315 11,046048 3,135086, CaF2 7,524925
316 -10,298849 0,5225143 7,098101
317 -8,89150 0,696686 MgO 6,74259
318 48,285704 0,5225143 6,711892
319 6,041436 2,090057 CaF2 6,807670
320 6,657967 7,361438 6,177361
La figure 4 représente un système 400 de lentilles formant un objectif dans un quatrième mode de réalisation de l'invention. Le système 400 est sous forme d'un autre type de téléobjectif inversé et assure la formation d'images dans les spectres visible et infrarouge à la fois. Ce système 400 comporte sept éléments 420 à 480 placés sur un axe optique commun O. Le premier, le second, le cinquième et le sixième élément 420, 430, 460 et 470 sont formés de CaF2. Le troisième et le quatrième élément interne 440, 450 sont formés de MgO. Le septième élément 480 est formé de fluorure
de baryum BaF2.
Un diaphragme ou ouverture numérique 408 est incorporé entre les deux éléments 440, 450 de MgO comme représenté. Le premier élément 420 et le septième 480 se combinent pour
former une image anastigmatique dans le champ.
Comme décrit précédemment, le système 400 donne une condition superachromatique pour les longueurs d'onde visibles et infrarouges. Elles couvrent la plage de 0,4 à ,9 gm sans être limitées à celle-ci. La prescription dans un exemple de système 400 est indiquée dans le tableau 4 qui suit. Dans cet exemple, la distance focale efficace est égale à 15,601 cm, l'ouverture numérique f/2,7298 et l'angle du champ de vision de 22 . La constante de conicité est nulle, sauf pour la surface 415 qui a une constante égale à -0,4. L'indice de réfraction du matériau MgO est compris entre 1,7405 et 1,6240 pour les longueurs d'onde comprises entre 0,55 et 5,35 Mm incluses. L'indice de réfraction du matériau de CaF2 est compris entre 1,4348 et 1,39460 pour les
longueurs d'onde comprises entre 0,55 et 5,35 gm incluses.
j
TABLEAU 4
Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau Diamètre (cm) 402 7, 225457 1,778 CaF2 9,399140
403 5,593964 5,588 8,084281
404 5,946641 1,812643 CaF2 6,766829
405 -191,9995 0,691272 6,343985
406 10,53620 0,508 MgO 5,395265
407 6,95155 0,762 4,899523
408 infini 0,607505 4,758327 409 359, 8232 0,508 MgO 4,797247
410 7,899123 0,127 4,976853
411 7,463574 1,8288 CaF2 5,160937
412 440,9656 0,254 5,662747
413 12,48269 1,778 CaF2 5,990003
414 -8,39633 11,08602 6,159985
415 -5,205255 0,254 BaF 5,704007 416 infini 0,238016 6,076170 Réalisation de téléobjectif La figure 5 représente un système 500 de lentilles formant un objectif dans un cinquième mode de réalisation de
l'invention. Ce système 500 forme une réalisation de télé-
objectif et permet la formation de l'image à la fois dans les spectres visible et infrarouge. Le système 500 comporte trois groupes de lentilles 520, 530 et 540. Ces trois groupes comprennent six éléments, 522, 524, 526, 532, 534 et 540 placés le long d'un axe optique commun O. Dans le premier groupe 520, le premier élément 522 est formé d'oxyde de magnésium MgO. Le second et le troisième
élément 524, 526 sont formés de fluorure de calcium CaF2.
Dans le second groupe 530, le quatrième et le cinquième
élément 532, 534 sont formés de MgO et CaF2 respectivement.
Le troisième groupe 540 est formé d'un seul élément 540 de CaF2. Un diaphragme ou ouverture physique 507 est placé entre les deux premiers groupes 520, 530, c'est-à-dire entre le troisième et le quatrième élément 526 et 532 comme représenté. Comme indiqué précédemment, le système 500 donne une condition super-achromatique pour les longueurs d'onde visibles et infrarouges. Celles-ci comprennent la plage allant de 0,4 à 5,9 Am, sans être limitées à celle-ci. La prescription dans un exemple de système 500 est indiquée dans le tableau 5 qui suit. Dans cet exemple, la distance focale efficace est égale à 23, 283 cm, l'ouverture numérique à f/5,5556, et l'angle de champ à 8 . La constante de conicité est nulle pour toutes les surfaces, sauf la surface
511 dont la constante de conicité est égale à -5,7132.
L'indice de réfraction du matériau MgO est compris entre 1,7405 et 1, 6240 pour les longueurs d'onde comprises entre 0,55 et 5,35 im (incluses). L'indice de réfraction du matériau de CaF2 est compris entre 1,4348 et 1,39460 pour les
longueurs d'onde comprises entre 0,55 et 5,35 Mm incluses.
TABLEAU 5
Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau Diamètre (cm) 502 18, 59464 0,37236 MgO 4,880559 503 5,55565 0, 93116 CaF2 4,739180
504 -40,26482 0,254 4,722302
505 5,763290 0,762 CaF2 4,624337
506 -878,1433 2,54 4,531853
507 infini 3,302 3,310103 508 11,92999 0,635 MgO 2,864881 509 44,51807 0,381 CaF2 2,765435
510 3,49595 6,424, 2,644135
511 infini 0,254 CaF2 3,004127 512 infini 4,462107 3,014602 Les tableaux 1 à 5 indiquent des valeurs particulières d'exemples de systèmes 100 à 500 de lentilles formant des objectifs. L'homme du métier peut noter que, grâce à cette
description, il peut remplacer ces valeurs par d'autres
valeurs, dans des limites de tolérances.
Des essais de simulation de chacun des systèmes 100 à 500 entre 0,55 et 5,35 pm ont indiqué l'obtention de performances de formation d'image de haute qualité, meilleure que les limites prévues pour des objectifs visible
et infrarouge de réalisation commerciale. Le décalage chro-
matique focal paraxial est de l'ordre de la limite de diffraction (c'està-dire inférieur à un facteur 2). De même, l'énergie entourée par la diffraction est presque limitée par la diffraction. La fraction d'énergie entourée pour divers points du champ est de l'ordre de la limite maximale de diffraction (c'est-à-dire inférieure à un facteur 2), même pour des rayons inférieurs à 6 Mm. Enfin, le module de la fonction de transfert optique dans la plage de 0,55 à 5,35 pm indique que l'image obtenue est de qualité. Par exemple, cette fonction de transfert pour divers points du champ reste supérieure à 0,1 même pour une
fréquence spatiale de cent cycles par millimètre.
Dans les exemples qui précèdent, l'indice de réfraction de l'oxyde de magnésium de la première lentille est compris entre environ 1,7 et 1,6 pour des longueurs d'onde de la lumière comprises entre environ 0,55 et 5,35 Mm, et l'indice de réfraction du fluorure de calcium de la seconde lentille est compris entre environ 1,4 et 1,3 pour des longueurs
d'onde de la lumière d'environ 0,55 à 5,35 Mm.
Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on
pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé-
ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.

Claims (24)

REVENDICATIONS
1. Système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres, destiné à former une image de la lumière dans une plage de longueurs d'onde qui comprend les longueurs d'onde visibles et infrarouges, caractérisé en ce qu'il comprend:
une première lentille (110) formée d'oxyde de magné-
sium, et une seconde lentille (120) formée de fluorure de calcium.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce
que la plage de longueurs d'onde est comprise approxi-
mativement entre 0,55 et 5,35 pm.
3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la plage de longueurs d'onde comprend les longueurs d'onde du moyen infrarouge, de l'infrarouge court, du proche
infrarouge et du visible.
4. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première lentille et la seconde lentille (110, 120)
focalisent la lumière visible et la lumière infrarouge.
5. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première lentille et la seconde lentille (110, 120) corrigent chromatiquement la lumière visible et la lumière infrarouge.
6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'indice de réfraction de l'oxyde de magnésium de la première lentille est compris entre environ 1, 7 et 1,6 pour des longueurs d'onde de la lumière comprises entre environ 0,55 et 5,35 Mm, et l'indice de réfraction du fluorure de calcium de la seconde lentille est compris entre environ 1,4 et 1,3 pour des longueurs d'onde de la lumière d'environ
0,55 à 5,35 Mm.
7. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première lentille (110) a une première et une seconde surface (102, 103) et la seconde lentille (120) a une troisième et une quatrième surface (104, 105), et la première et la seconde lentille correspondent aux valeurs suivantes: Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau première 8,579574 0,3380549 MgO seconde 5,474566 0,03380549 air troisième 5,299923 0,8451372 CaF2 quatrième 340,4004 10,16 air
8. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde lentille (110, 120) forment un doublet.
9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une troisième lentille (230) formée d'oxyde de magnésium, et une quatrième lentille (240) formée de fluorure de calcium, la première, la seconde, la troisième et la quatrième lentille (220, 230, 240, 250) étant placées sur un axe optique commun avec une réalisation
de Petzval.
10. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que la première lentille (220) a une première et une seconde surface, la seconde lentille (230) a une troisième et une quatrième surface, la troisième lentille (240) a une cinquième et une sixième surface, la quatrième lentille (250) a une septième et une huitième surface et les quatre lentilles correspondent aux données suivantes: Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau première 6,985 0, 3724 MgO seconde, troisième 4,290 0,9312 CaF2 quatrième -65,301 2,51016 cinquième 10,894 0,3724 MgO sixième, septième 4,9827 1,11747 CaF2 huitième -7,4295 6,424
11. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une troisième lentille (342) d'oxyde de magnésium, une quatrième lentille (344) de fluorure de calcium, une cinquième lentille (346) d'oxyde de magnésium, une sixième lentille (348) de fluorure de calcium, une septième lentille (352) de fluorure de calcium, une huitième lentille (354) d'oxyde de magnésium, et une neuvième lentille (354) de fluorure de calcium, et les neuf lentilles sont placées le long d'un axe optique avec une
disposition de téléobjectif inverse.
12. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce que les neuf lentilles ont des surfaces, d'une première
à une dix-huitième, qui correspondent aux données sui-
vantes: Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau première infini 1,219 MgO seconde -31,44256 1,274935 troisième -13,00798 0, 870857 CaF2 quatrième 8,78787 12,760749 cinquième -290,746 0,696686 MgO sixième 17,071098 0,627017 septième 14,766216 1, 5675427 CaF2 huitième -10,936112 0,261257 neuvième 9,52718 0,870857 MgO dixième 7, 12932 0,5225143 onzième 7,748036 1,915886 CaF2 douzième 170,04698 17,381936 treizième 11,046048 3,135086 CaF2 quatorzième -10,298849 0,5225143 quinzième -8,89150 0,696686 MgO seizième 48,285704 0,5225143 dix-sptième 6, 041436 2,090057 CaF2 dix-huitième 6,657967 7, 361438
13. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde lentille sont comprises
dans un ensemble de lentilles formant un objectif composé.
14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'ensemble composé de lentilles comprend au moins une disposition parmi un doublet classique, une réalisation de
Petzval, un téléobjectif et un téléobjectif inversé.
15. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première lentille (110) est formée d'un cristal
d'oxyde de magnésium pratiquement pur.
16. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première lentille et la seconde lentille (110, ) sont placées le long d'un axe optique commun entre un côté objet et un côté du plan focal, la première lentille
étant placée entre le côté objet et la seconde lentille.
17. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde lentille (110, 120) sont placées le long d'un axe optique commun entre un côté objet et un côté du plan focal, et la première lentille est placée
entre la seconde lentille et le côté du plan focal.
18. Système de lentilles constituant un objectif per-
mettant la formation d'images de lumière dans une plage de longueurs d'onde qui comprend les longueurs d'onde visibles et infrarouges, caractérisé en ce qu'il comprend: une première et une seconde lentille (220, 230) formées de fluorure de calcium, une troisième et une quatrième lentille (240, 250) formées d'oxyde de magnésium, et un cinquième et une sixième lentille (260, 210) formées de fluorure de calcium, les six lentilles étant placées le long d'un axe
optique commun avec une disposition de téléobjectif inversé.
19. Système selon la revendication 18, caractérisé en ce que les six lentilles ont dou,,e surfaces de lentille, d'une première à une douzième, qui correspondent aux données suivantes: Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau première 7,225457 1,778 CaF2 seconde 5,593964 5,588 troisième 5, 946641 1,812643 CaF2 quatrième -191,9995 0,691272 cinquième 10,53620 0,508 MgO sixième 6,95155 0,762 septième 359,8232 0,508 huitième 7,899123 0,127 MgO neuvième 7,463574 1,8288 dixième 440,9656 0,254 CaF2 onzième 12,48269 1,778 douzième -8,39633 11,08602 CaF2
20. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une troisième lentille formée de fluorure
de calcium, une quatrième lentille formée d'oxyde de magné-
sium, une cinquième lentille formée de fluorure de calcium et une sixième lentille formée de fluorure de calcium, les six lentilles étant placées le long d'un axe optique commun
avec une disposition de téléobjectif.
21. Système selon la revendication 20, caractérisé en ce que les six lentilles ont dix surfaces qui correspondent aux données suivantes: Surface Rayon (cm) Epaisseur (cm) Matériau première 18,59464 0,37236 MgO seconde 5,55565 0,93116 CaF2 troisième -40,26482 0,254 quatrième 5,763290 0,762 CaF2 cinquième -878,1433 2,54 sixième 11,92999 0,635 MgO septième 44,51807 0,381 CaF2 huitième 3,49595 6,424 neuvième infini 0,254 CaF2 dixième infini 4,462107
22. Procédé de détection d'images visibles et infra-
rouges, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: le couplage optique d'au moins une lentille d'oxyde de magnésium et d'au moins une lentille de fluorure de cal- cium, et la focalisation de la lumière passant dans la lentille au moins d'oxyde de magnésium et la lentille au moins de
fluorure de calcium dans un plan focal commun pour l'obten-
tion d'images visibles et infrarouges.
23. Procédé selon la revendication 22, caractérisé en ce qu'il comprend en outre la correction chromatique de la lumière passant dans les lentilles d'oxyde de magnésium et
de fluorure de calcium.
24. Système de lentilles formant un objectif à plusieurs spectres, caractérisé en ce qu'il comprend une lentille d'oxyde de magnésium et une lentille de fluorure de calcium.
FR9614535A 1995-11-28 1996-11-27 Systeme de lentilles pour visible et infrarouge, et procede de detection d'images visibles et infrarouges Expired - Fee Related FR2741725B1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/563,656 US5781336A (en) 1995-11-28 1995-11-28 Method and system for multi-spectral imaging in the visible and infrared spectrums

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2741725A1 true FR2741725A1 (fr) 1997-05-30
FR2741725B1 FR2741725B1 (fr) 1999-12-03

Family

ID=24251406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR9614535A Expired - Fee Related FR2741725B1 (fr) 1995-11-28 1996-11-27 Systeme de lentilles pour visible et infrarouge, et procede de detection d'images visibles et infrarouges

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5781336A (fr)
FR (1) FR2741725B1 (fr)
GB (1) GB2307757B (fr)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5781336A (en) * 1995-11-28 1998-07-14 Lockheed Martin Corporation Method and system for multi-spectral imaging in the visible and infrared spectrums
KR20000034967A (ko) * 1998-11-30 2000-06-26 헨켈 카르스텐 수정-렌즈를 갖는 오브젝티브 및 투사 조명 장치
EP1006388A3 (fr) * 1998-11-30 2002-05-02 Carl Zeiss Objectif de projection en réduction pour la microlithographie
US6635914B2 (en) * 2000-09-08 2003-10-21 Axon Technologies Corp. Microelectronic programmable device and methods of forming and programming the same
US7554586B1 (en) 1999-10-20 2009-06-30 Rochester Institute Of Technology System and method for scene image acquisition and spectral estimation using a wide-band multi-channel image capture
US6353673B1 (en) 2000-04-27 2002-03-05 Physical Optics Corporation Real-time opto-electronic image processor
US6781127B1 (en) 2000-06-08 2004-08-24 Equinox Corporation Common aperture fused reflective/thermal emitted sensor and system
JP2002250864A (ja) * 2001-02-23 2002-09-06 Pentax Precision Co Ltd 監視カメラシステム及びその撮影レンズ系
JP2002323653A (ja) * 2001-02-23 2002-11-08 Nikon Corp 投影光学系,投影露光装置および投影露光方法
DE10133841A1 (de) * 2001-07-18 2003-02-06 Zeiss Carl Objektiv mit Kristall-Linsen
KR20040038902A (ko) * 2001-10-10 2004-05-08 소니 가부시끼 가이샤 광학 렌즈, 집광 렌즈, 광학 픽업 및 광기록 재생 장치
JP2003123302A (ja) * 2001-10-10 2003-04-25 Sony Corp 光学ピックアップ及び光記録再生装置
US20030102435A1 (en) * 2001-11-20 2003-06-05 Mark Myers Multiband, single element wide field of view infrared imaging system
US6824317B2 (en) * 2001-11-21 2004-11-30 Thales Avionics, Inc. Universal security camera
EP1355180B1 (fr) * 2002-04-19 2009-03-11 Lockheed Martin Corporation Système multispectrale de lentilles réfractives pour objectif et méthode de sélection de matériaux optiques pour ce système
US7406184B2 (en) * 2002-07-03 2008-07-29 Equinox Corporation Method and apparatus for using thermal infrared for face recognition
US7426171B2 (en) * 2002-11-18 2008-09-16 Sony Corporation Optical lens, condenser lens, optical pickup, and optical recording/reproducing apparatus
WO2004053534A2 (fr) * 2002-12-06 2004-06-24 Newport Corporation Ensemble lentille d'objectif a haute resolution
GR20030100368A (el) * 2003-09-08 2005-05-18 Γεωργιος Καραγιαννης Αναπτυξη συστηματος ανακλαστοκοπησης υψηλης ευκρινειας και μεγαλης ανιχνευτικης ικανοτητας συνεχως μεταβαλλομενου μηκους κυματος απο 200 νμ μεχρι 6000 νμ
US6870690B1 (en) * 2003-09-09 2005-03-22 Cbc-America Dual-band lens
US7538326B2 (en) * 2004-12-03 2009-05-26 Fluke Corporation Visible light and IR combined image camera with a laser pointer
US7535002B2 (en) * 2004-12-03 2009-05-19 Fluke Corporation Camera with visible light and infrared image blending
US8531562B2 (en) 2004-12-03 2013-09-10 Fluke Corporation Visible light and IR combined image camera with a laser pointer
US8059344B2 (en) * 2005-06-07 2011-11-15 Honeywell International Inc. Multi-band lens
US7280273B2 (en) * 2006-02-03 2007-10-09 Janos Technology Inc. Method and system for simultaneously imaging in the near infrared and short wave infrared spectrums
US7483213B2 (en) * 2006-03-24 2009-01-27 Omnitech Partners Image combining viewer
US20080225409A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-18 Christopher Carl Alexay Wide Band Achromatic Visible to Near-Infrared Lens Design
GB0705910D0 (en) * 2007-03-27 2007-05-09 Dsam London Llp Optical arrangement
US8289633B2 (en) * 2007-07-20 2012-10-16 James Brian Caldwell UV-VIS-IR imaging optical systems
IL207801A (en) * 2009-08-25 2015-11-30 Stingray Optics Llc Objective lens for the area between chromatic visible far infrared
US8902498B2 (en) * 2009-12-11 2014-12-02 Raytheon Company Broad spectral telescope
CN101866054B (zh) * 2010-06-03 2011-08-17 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 多光谱面阵ccd成像仪的光学系统
JP2012103351A (ja) * 2010-11-08 2012-05-31 National Institute Of Information & Communication Technology レーザ光結像用の色消しレンズ
IL209332A (en) 2010-11-15 2016-10-31 Opgal Optronic Ind Ltd Optical array for use with wide-area optical sensor
TWI416198B (zh) 2010-11-19 2013-11-21 Largan Precision Co Ltd 光學取像系統
US8860942B1 (en) 2011-04-29 2014-10-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Apparatus for multi-spectral imaging of point event detection
DE102011106585B4 (de) 2011-06-16 2020-06-04 Carl Zeiss Optronics Gmbh Adaptionsobjektiv
US9612194B2 (en) 2011-07-07 2017-04-04 Cidra Corporate Services Inc. Spectroscopic analysis of oil sands ore face for real time ore blend management
DE102012005938B4 (de) 2012-03-26 2021-05-12 Carl Zeiss Optronics Gmbh Multispektrales Zoomobjektiv sowie Kamerasystem
DE102012005939B4 (de) 2012-03-26 2020-09-17 Carl Zeiss Optronics Gmbh Kamerasystem mit einem Zoomobjektiv
US9116041B1 (en) 2012-06-11 2015-08-25 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy System and method for spectral infrared thermal imaging
TWI570467B (zh) 2012-07-06 2017-02-11 大立光電股份有限公司 光學影像拾取系統組
IL224379B (en) 2013-01-23 2018-07-31 Opgal Optronic Ind Ltd Enhancing a fog penetration capability of an infrared optical system
US9946053B1 (en) 2013-05-02 2018-04-17 Lockheed Martin Corporation System and method for providing SWIR-MWIR reimaging along a same optical path
US9244264B1 (en) 2013-06-14 2016-01-26 Sandia Corporation Gimbaled multispectral imaging system and method
KR101471612B1 (ko) * 2013-07-01 2014-12-12 남부대학교산학협력단 광학렌즈 기반 태양위치 추적정밀도 측정시스템
US9658105B2 (en) * 2014-09-09 2017-05-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Multispectral imaging system comprising new multispectral optics
US10641758B2 (en) 2015-09-01 2020-05-05 Exxonmobil Upstream Research Company Apparatus, systems, and methods for enhancing hydrocarbon extraction and techniques related thereto
US10317650B1 (en) 2016-11-21 2019-06-11 Lockheed Martin Corporation Infrared imaging system with an athermalized dual-band ultra-WFOV optical system and method
US10345144B2 (en) 2017-07-11 2019-07-09 Bae Systems Information And Electronics Systems Integration Inc. Compact and athermal VNIR/SWIR spectrometer
US10620408B2 (en) * 2017-07-11 2020-04-14 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Compact orthoscopic VNIR/SWIR lens

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0467240A1 (fr) * 1990-07-16 1992-01-22 Santa Barbara Research Center Lentille achromatique à bande ultra-large
EP0683411A1 (fr) * 1994-05-21 1995-11-22 STEINHEIL OPTRONIK GmbH Objectif infrarouge à réfraction et à bande large

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2003751A1 (fr) * 1968-03-13 1969-11-14 Eltro Gmbh
DE1813085A1 (de) * 1968-12-06 1970-06-25 Eltro Gmbh Zweigliedriges Objektiv fuer mittleres Infrarot
US4013796A (en) * 1973-08-27 1977-03-22 The Harshaw Chemical Company Hot-pressed ionic fluoride optical bodies free of absorption bands and method of making them
US4349249A (en) * 1980-05-21 1982-09-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Compound lens
CH658731A5 (de) * 1982-06-25 1986-11-28 Kern & Co Ag Lichtstarkes objektiv fuer waermestrahlung.
US4436363A (en) * 1982-08-06 1984-03-13 Westinghouse Electric Corp. Broadband antireflection coating for infrared transmissive materials
US4934801A (en) * 1984-11-29 1990-06-19 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Optical imaging system
US4832451A (en) * 1986-06-09 1989-05-23 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Collimator targets
US4995684A (en) * 1986-06-18 1991-02-26 Raytheon Company Impact resistant and tempered optical elements
US4884137A (en) * 1986-07-10 1989-11-28 Varo, Inc. Head mounted video display and remote camera system
US4914287A (en) * 1988-07-19 1990-04-03 Barnes Engineering Company Laser radiation protected horizon sensor with successive reststrahlen
US5067781A (en) * 1989-11-21 1991-11-26 Raytheon Company Optical elements and method of manufacture
JP3010365B2 (ja) * 1990-05-15 2000-02-21 オリンパス光学工業株式会社 対物レンズ
JP3249992B2 (ja) * 1990-12-25 2002-01-28 ミノルタ株式会社 シリコン基板またはゲルマニウム基板用反射防止膜
US5198924A (en) * 1991-12-04 1993-03-30 General Signal Optical component coupling and composition therefor
US5305138A (en) * 1992-07-31 1994-04-19 International Business Machines Corporation Superachromatic UV and visible focusing objective lens
US5781336A (en) * 1995-11-28 1998-07-14 Lockheed Martin Corporation Method and system for multi-spectral imaging in the visible and infrared spectrums

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0467240A1 (fr) * 1990-07-16 1992-01-22 Santa Barbara Research Center Lentille achromatique à bande ultra-large
EP0683411A1 (fr) * 1994-05-21 1995-11-22 STEINHEIL OPTRONIK GmbH Objectif infrarouge à réfraction et à bande large

Also Published As

Publication number Publication date
GB2307757A (en) 1997-06-04
GB2307757B (en) 2000-03-29
US6208459B1 (en) 2001-03-27
FR2741725B1 (fr) 1999-12-03
US5781336A (en) 1998-07-14
GB9624543D0 (en) 1997-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2741725A1 (fr) Systeme de lentilles pour visible et infrarouge, et procede de detection d'images visibles et infrarouges
US8379329B2 (en) Imaging optical system, camera and personal digital assistant
EP2697677B1 (fr) Systeme d'imagerie comprenant une lentille de fresnel
EP1777570A1 (fr) Unité de lentille de zoom, dispositif d'imagerie et dispositif de photographie
FR2477727A1 (fr) Systeme pour objectifs de lunettes
FR2477728A1 (fr) Lunettes afocales
FR2491635A1 (fr) Telescopes afocaux a refraction
US20060146424A1 (en) Lens having a diffractive surface
US7042656B2 (en) Compact wide-field-of-view imaging optical system
FR2801111A1 (fr) Objectif a focale variable et appareil photographique
FR2885703A1 (fr) Element optique unitaire
EP3084507B1 (fr) Module optique d'imagerie a champ hyper-hemispherique et distorsion controlee, compatible d'un environnement exterieur
EP0353138B1 (fr) Dispositif optique multispectral à miroirs
CN113267257A (zh) 一种红外成像模组、红外成像仪
CN117031700A (zh) 一种折超混合无热化红外光学系统
CN113325578B (zh) 一种光电吊舱的光学系统
JP7225047B2 (ja) 撮像レンズおよび撮像装置
EP1231497A2 (fr) Télescope astronomique
Akram Design of a dual field-of-view imaging system for infrared focal plane arrays
EP3899458B1 (fr) Instrument a plusieurs voies optiques
JPH10170822A (ja) 撮像装置
Manescau et al. Status of the EMIR optical system
Zhang et al. Ultrathin cameras using annular folded optics
MAHENDRA et al. Multispectral Silicon Beam-Splitter for VNIR, SWIR and MWIR
EP2060943B1 (fr) Système optique multi-spectral grand champ

Legal Events

Date Code Title Description
TP Transmission of property
TP Transmission of property
ST Notification of lapse

Effective date: 20110801