RU156835U1

RU156835U1 - Оптическая система тепловизионного прибора

Info

Publication number: RU156835U1
Application number: RU2015128636/28U
Authority: RU
Inventors: Виллен Арнольдович Балоев; Владимир Петрович Иванов; Сергей Владимирович Рагинов; Ирина Анатольевна Скочилова; Дина Нургазизовна Шарифуллина
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2015-11-20

Abstract

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.

Description

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

Известна оптическая система для тепловизионных приборов (см. патент RU 2449328 А, МПК⁷ G02B 13/14, 23/12, публ. 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, публ. 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, МПК⁷G02B 13/14, 13/16, 9/64, публ. 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-выпуклые 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 T_L=L/f'=0,69. Элементарное поле зрения составляет

мрад (формат матрицы фотоприемного устройства 320x240 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 направлена полезная модель, 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 T_L=L/f'=0,61. Элементарное поле зрения составляет у=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.