RU184257U1 - LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM - Google Patents
LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM Download PDFInfo
- Publication number
- RU184257U1 RU184257U1 RU2018126563U RU2018126563U RU184257U1 RU 184257 U1 RU184257 U1 RU 184257U1 RU 2018126563 U RU2018126563 U RU 2018126563U RU 2018126563 U RU2018126563 U RU 2018126563U RU 184257 U1 RU184257 U1 RU 184257U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lens
- image
- lenses
- convex
- optical
- Prior art date
Links
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 title 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 claims abstract description 30
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000001931 thermography Methods 0.000 abstract description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 10
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 5
- 206010010071 Coma Diseases 0.000 description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B13/00—Optical objectives specially designed for the purposes specified below
- G02B13/14—Optical objectives specially designed for the purposes specified below for use with infrared or ultraviolet radiation
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B9/00—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or -
- G02B9/34—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only
- G02B9/36—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- +
- G02B9/38—Optical objectives characterised both by the number of the components and their arrangements according to their sign, i.e. + or - having four components only arranged + -- + both - components being meniscus
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Lenses (AREA)
Abstract
Объектив может быть использован в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной (ИК) области спектра, в частности в диапазоне спектра 8-14 мкм. Светосильный объектив для инфракрасной области спектра содержит четыре линзы, первая - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третья - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая - положительный мениск, выполненный с выпуклой поверхностью в виде вытянутого эллипсоида вращения высшего порядка и обращенный вогнутостью к изображению. Оптические силы линз удовлетворяют условиям: 0.5<ϕ/ ϕ<0.7; 0.1< | ϕ/ ϕ |<0.3; | ϕ/ ϕ | <5⋅10; 1.0<ϕ/ ϕ<1.3; где ϕ, ϕ, ϕ, ϕ, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом. Первая, третья и четвертая линзы выполнены из оптического германия, а вторая линза - из селенида цинка. Технический результат - увеличение относительного отверстия при обеспечении высокого качества изображения по всему полю. 4 ил.The lens can be used in thermal imaging devices, the receivers of which are sensitive in the infrared (IR) region of the spectrum, in particular in the spectrum range of 8-14 microns. The high-aperture lens for the infrared region of the spectrum contains four lenses, the first a positive meniscus facing a convex image, the second a negative meniscus convex to the image, and the fourth a positive meniscus having a convex surface in the form of an elongated ellipsoid of rotation of a higher order and facing concavity to the image. The optical power of the lenses satisfy the conditions: 0.5 <ϕ / ϕ <0.7; 0.1 <| ϕ / ϕ | <0.3; | ϕ / ϕ | <5⋅10; 1.0 <ϕ / ϕ <1.3; where ϕ, ϕ, ϕ, ϕ, ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses, respectively, of the entire lens. The first, third and fourth lenses are made of optical germanium, and the second lens is made of zinc selenide. The technical result is an increase in the relative aperture while ensuring high image quality throughout the field. 4 ill.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована в тепловизионных приборах, приемники которых чувствительны в инфракрасной (ИК) области спектра, в частности в диапазоне спектра 8-14 мкм.The proposed utility model relates to the field of optical instrumentation and can be used in thermal imaging devices, the receivers of which are sensitive in the infrared (IR) region of the spectrum, in particular in the spectrum range of 8-14 microns.
Системы, работающие в области спектра 8-14 мкм, позволяют наблюдать объекты, температура излучения которых составляет -50÷+50°С, что соответствует излучению в диапазоне 8-14 мкм.Systems operating in the spectrum region of 8-14 microns allow observing objects whose radiation temperature is -50 ÷ + 50 ° С, which corresponds to radiation in the range of 8-14 microns.
К объективам, работающим в диапазоне спектра 8-14 мкм, предъявляются следующие требования:The following requirements are imposed on lenses operating in the spectrum range of 8-14 microns:
1. Сверхвысокое относительное отверстие, составляющее D:F=1:0.75÷1:1.1. An ultrahigh relative aperture comprising D: F = 1: 0.75 ÷ 1: 1.
Это требование обусловлено тем, что яркость излучающих естественных объектов низка, а чувствительность используемых современных приемников (болометрических матриц) - мала.This requirement is due to the fact that the brightness of the emitting natural objects is low, and the sensitivity of the used modern receivers (bolometric matrices) is low.
2. Угловое поле должно быть не менее (20÷25)°.2. The angular field must be at least (20 ÷ 25) °.
3. Высокое, близкое к дифракционному качество изображения. Размер элемента матрицы составляет Q=(17×17) мкм. Для ИК тепловизионных приборов необходимо, чтобы в размере пикселя величина концентрации энергии η составляла не менее (65÷70)%, при том, что безаберрационная идеальная система дает η≈89%. Для тепловизоров, формирующих изображение объектов конечных размеров, необходимо, чтобы величина контраста изображения синусоидальной миры на частоте Найквиста υ=1/2Q=30 мм-1 была не менее 0.5.3. High, close to diffractive image quality. The size of the matrix element is Q = (17 × 17) μm. For infrared thermal imaging devices, it is necessary that in the pixel size the energy concentration η be at least (65–70)%, while the non-aberrational ideal system gives η≈89%. For thermal imagers forming images of objects of finite sizes, it is necessary that the contrast value of the image of the sinusoidal world at the Nyquist frequency υ = 1 / 2Q = 30 mm -1 be at least 0.5.
4. Характеристики качества изображения должны быть постоянны по всему полю изображения объектива. Особенно это требование важно для приборов обнаружения и слежения за удаленными объектами малых размеров. Это требование предполагает также:4. Image quality specifications should be consistent across the entire image field of the lens. This requirement is especially important for devices for detecting and tracking remote objects of small sizes. This requirement also implies:
- отсутствие виньетирования полевых лучей;- lack of vignetting of field rays;
- близкий к телецентрическому ход главных лучей в пространстве изображений.- close to the telecentric course of the main rays in the space of images.
Выполнение перечисленных требований обеспечивает постоянство энергетических характеристик объектива по всему полю изображения.The fulfillment of these requirements ensures the constancy of the energy characteristics of the lens throughout the image field.
5. Минимальное количество линзовых элементов.5. The minimum number of lens elements.
Материалы, применяемые обычно в ИК объективах - селенид цинка и оптический германий, который имеет большой удельный вес, равный 5.33 г/см3. Кроме того, германий - достаточно дорогой материал. Минимизация количества линзовых элементов позволяет снизить вес объектива и его стоимость.The materials commonly used in IR lenses are zinc selenide and optical germanium, which has a large specific gravity of 5.33 g / cm 3 . In addition, germanium is a rather expensive material. Minimizing the number of lens elements reduces the weight of the lens and its cost.
6. Габаритные параметры включают в себя требование, определяемое конструкцией приемника, чтобы задний фокальный отрезок S'f' удовлетворял условию S'f'≥10 мм, что для малых значений фокусного расстояния f' объективов составляет S'f'≥0,3f'. Кроме того, желательно, чтобы длина объектива не превышала 2÷2,5 f'.6. The overall parameters include the requirement, determined by the design of the receiver, for the rear focal length S 'f' to satisfy the condition S 'f' ≥10 mm, which for small focal lengths f 'of the lenses is S' f ' ≥0.3f' . In addition, it is desirable that the length of the lens does not exceed 2 ÷ 2.5 f '.
7. Важной проблемой создания ИК объективов с использованием германия является значительное изменение его показателя преломления при изменении температуры. Это вызывает ухудшение качества изображения. Конструкция оптической схемы, а также выбор оптических сил линзовых компонентов должны минимизировать влияние изменения температуры на качество изображения.7. An important problem of creating IR lenses using germanium is a significant change in its refractive index with temperature. This causes image quality deterioration. The design of the optical scheme, as well as the choice of the optical powers of the lens components should minimize the effect of temperature changes on image quality.
Создание оптической системы светосильного объектива для ИК тепловизоров становится актуальной задачей.The creation of an optical system of a fast lens for IR thermal imagers is becoming an urgent task.
Известны конструкции оптических схем объективов, удовлетворяющие многим из вышеперечисленных требований и состоящие из 4 линз.Known designs of optical circuits of lenses that satisfy many of the above requirements and consisting of 4 lenses.
Например, светосильный ИК объектив [1]. Объектив состоит из 4 линз, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - плосковогнутая отрицательная линза, обращенная плоской поверхностью к изображению, третья линза - плосковыпуклая, обращенная плоскостью к предмету, а четвертая линза - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.For example, a fast IR lens [1]. The lens consists of 4 lenses, the first of which is a positive meniscus facing concavity to the image, the second is a flat-concave negative lens facing a flat surface to the image, the third lens is flat convex facing a subject, and the fourth lens is a positive meniscus convex to a subject .
Объектив имеет следующие характеристики:The lens has the following characteristics:
- Фокусное расстояние f'=51 мм- Focal length f '= 51 mm
- Относительное отверстие D:F=1:1.65- Relative hole D: F = 1: 1.65
- Угловое поле зрения 2ω=18°- Angular field of view 2ω = 18 °
- Задний фокальный отрезок S'=45.23- Back focal length S '= 45.23
- Поперечная аберрация широкого наклонного пучка в меридиональном сечении для углового поля ω=9° равна 0.081 мм, астигматизм - 0.014 мм,, дисторсия - 5%.- The transverse aberration of a wide oblique beam in the meridional section for the angular field ω = 9 ° is 0.081 mm, astigmatism is 0.014 mm, and distortion is 5%.
- Все линзы выполнены из германия.- All lenses are made of Germany.
К недостаткам указанного объектива можно отнести:The disadvantages of this lens include:
- Низкое относительное отверстие (1:1,65);- Low relative aperture (1: 1.65);
- Малое угловое поле зрения 2ω=18°;- Small angular field of view 2ω = 18 °;
- Низкое качество изображения по полю: указанные выше величины аберраций приведут к недопустимо малым значениям концентрации энергии в размере, соответствующем пикселю приемника.- Low image quality in the field: the above aberrations will lead to unacceptably low values of the energy concentration in the size corresponding to the pixel of the receiver.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является светосильный ИК объектив [2]. Объектив состоит из 4 последовательно установленных линз, первая из которых положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третья - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, четвертая - положительный мениск, обращенный выпуклостью к предмету.Closest to the claimed technical solution is a fast IR lens [2]. The lens consists of 4 sequentially mounted lenses, the first of which is the positive meniscus facing the convexity of the image, the second is the negative meniscus convex to the image, the third is the meniscus convex to the image, and the fourth is the positive meniscus convex to the object.
Объектив имеет следующие характеристики:The lens has the following characteristics:
- Фокусное расстояние -F'=28 мм- Focal length -F '= 28 mm
- Относительное отверстие D:F=1:0.8- Relative hole D: F = 1: 0.8
- Угловое поле зрения 2ω=25°- Angular field of view 2ω = 25 °
- Задний фокальный отрезок S'F'=0.75f'- Back focal length S 'F' = 0.75f '
- Телецентрический ход главных лучей в пространстве изображений- The telecentric path of the main rays in the image space
- Длина объектива (L) - расстояние от первой поверхности первой линзы до фокальной плоскости L=2.2f'- The length of the lens (L) is the distance from the first surface of the first lens to the focal plane L = 2.2f '
- Качество изображения:- Image quality:
- Концентрация энергии в размере (17×17) мкм- The concentration of energy in the size of (17 × 17) microns
в центре поля - 67%in the center of the field - 67%
на краю роля - 47%on the edge of the role - 47%
- КПМ на частоте 30 мм-1 - KPM at a frequency of 30 mm -1
в центре поля - 0.50in the center of the field - 0.50
на краю поля - 0.27.at the edge of the field - 0.27.
К недостаткам указанного объектива можно отнести:The disadvantages of this lens include:
- Пониженное относительное отверстие - (1:0.8)- Reduced relative aperture - (1: 0.8)
- Низкое качество изображения - (концентрация энергии по полю в пикселе размером (17×17) мкм).- Low image quality - (energy concentration over the field in a pixel of size (17 × 17) microns).
Основной задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является увеличение относительного отверстия до 1:0.75 при обеспечении высокого качества изображения по всему полю.The main task, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the relative aperture to 1: 0.75 while ensuring high image quality throughout the field.
Для решения поставленной задачи предлагается светосильный объектив для ИК области спектра, который, как и прототип состоит из 4 линз.To solve this problem, a high-aperture lens is proposed for the IR spectral region, which, like the prototype, consists of 4 lenses.
Первая линза - положительный мениск, обращенный вогнутостью к изображению, вторая линза - отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к изображению, третья линза - мениск, обращенный выпуклостью к изображению, и четвертая линза - положительный мениск.The first lens is the positive meniscus facing the concavity of the image, the second lens is the negative meniscus convex to the image, the third lens is the meniscus convex to the image, and the fourth lens is the positive meniscus.
В отличие от прототипа, в предлагаемом светосильном объективе для ИК области спектра, третий мениск, обращенный выпуклостью к изображению, выполнен отрицательным, а четвертый положительный мениск, выполненный с выпуклой поверхностью в виде вытянутого эллипсоида вращения высшего порядка и обращенный вогнутостью к изображению, при этом оптические силы линз удовлетворяют условиям:In contrast to the prototype, in the proposed high-aperture lens for the infrared region of the spectrum, the third meniscus convex to the image is negative, and the fourth positive meniscus is made with a convex surface in the form of an elongated ellipsoid of revolution of higher order and facing concavity to the image, while optical lens powers satisfy the conditions:
где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом, кроме того, первая, третья и четвертая линзы выполнены из оптического германия, а втораяwhere ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ 4 , ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses and the lens as a whole, in addition, the first, third and fourth lenses are made of optical germanium, and the second
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем.The essence of the proposed utility model is as follows.
Аберрации оптической системы, в первую очередь, определяются аберрациями III порядка, которые характеризуются коэффициентами Зейделя III порядка:The aberrations of the optical system are primarily determined by the third-order aberrations, which are characterized by the third-order Seidel coefficients:
SI - сферической аберрацией, SII - комой, SIII - астигматизмом, SIV - кривизной изображения, SV - дисторсией. Для высококачественных объективов значения коэффициентов близки к нулю.S I - spherical aberration, S II - coma, S III - astigmatism, S IV - image curvature, S V - distortion. For high-quality lenses, the coefficient values are close to zero.
Выполнение первой и четвертой линз положительными менисками, обращенными вогнутостью к изображению, с оптическими силами, удовлетворяющими условиям: 0.5<ϕ1/ϕ<0.7 и 1.0<ϕ4/ϕ<1.3, вносит суммарную положительную сферическую аберрацию SI(1+4 линз)=1.78, отрицательную кому SII(1+4 линз)=-0.37, положительный астигматизм SIII(1 линзы)=0.4.The fulfillment of the first and fourth lenses by positive menisci facing the concavity to the image, with optical forces satisfying the conditions: 0.5 <ϕ 1 /ϕ<0.7 and 1.0 <ϕ 4 /ϕ<1.3, introduces the total positive spherical aberration S I (1 + 4 lenses ) = 1.78, negative coma S II (1 + 4 lenses) = - 0.37, positive astigmatism S III (1 lenses) = 0.4.
Для их коррекции вторая и третья линзы выполнены отрицательными менисками, обращенными выпуклостями к изображению с оптическими силами, удовлетворяющими условиям: To correct them, the second and third lenses are made with negative menisci, convex to the image with optical forces that satisfy the conditions:
При этом сферическая аберрация SI(2+3 линз)=-1.64, кома SII(2+3 линз)=0.2. Для коррекции астигматизма выпуклая поверхность четвертой линзы (четвертого положительного мениска) выполнена эллиптической: SIII(7 поверхность)=-0.57.In this case, the spherical aberration S I (2 + 3 lenses) = - 1.64, coma S II (2 + 3 lenses) = 0.2. To correct astigmatism, the convex surface of the fourth lens (fourth positive meniscus) is made elliptical: S III (7th surface) = - 0.57.
Высшие порядки эллиптической поверхности исправляют кому и астигматизм высших порядков по полю.Higher orders of the elliptical surface correct coma and higher order astigmatism in the field.
Выполнение линз с оптическими силами ϕ1, ϕ2, ϕ4, ϕ3, удовлетворяющими условиям: и 1.0<ϕ4/ϕ<1.3, из германия с дисперсией ν=727 в диапазоне спектра (8÷12) мкм для первой, третьей и четвертой линз и второй - из селенида цинка с дисперсией ν=33.8, дает возможность исправить кривизну изображения объектива SIV=0.095, хроматизим положения Sхр.пол.=0.006 и хроматизм увеличения Sхр.пол.=-0.001.The performance of lenses with optical powers ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 4 , ϕ 3 that satisfy the conditions: and 1.0 <ϕ 4 /ϕ<1.3, from Germany with a dispersion ν = 727 in the spectrum range (8 ÷ 12) μm for the first, third and fourth lenses and the second - from zinc selenide with a dispersion of ν = 33.8, makes it possible to correct the curvature of the image of the lens S IV = 0.095, the chromatism of the position of S hr. = 0.006 and the chromatism of an increase in S h.pol. = -0.001.
Выполнение первой и четвертой линз в форме положительных менисков, обращенных вогнутостью к изображению, а второй и третьей в форме отрицательных менисков, обращенных выпуклостями к изображению, позволило минимизировать аберрации высших порядков и, тем самым, обеспечить высокое относительное отверстие.The implementation of the first and fourth lenses in the form of positive menisci, facing concavity to the image, and the second and third in the form of negative menisci, convex to the image, minimized higher-order aberrations and, thus, ensured a high relative aperture.
Важными достоинствами предлагаемого объектива являются:Important advantages of the proposed lens are:
- Высокое относительное отверстие 1:0.75- High relative aperture 1: 0.75
- Высокое качество изображения по всему полю:- High image quality throughout the field:
- Концентрация энергии в пикселе размером (17×17)мкм- The concentration of energy in the pixel size (17 × 17) microns
в центре поля зрения ≥70%in the center of the field of view ≥70%
на краю поля зрения ≥65%at the edge of the field of view ≥65%
- Коэффициент передачи модуляции (КПМ) на частоте 30 мм-1:- Modulation transmission coefficient (KPM) at a frequency of 30 mm -1 :
в центре поля зрения ≥50%in the center of the field of view ≥50%
на краю поля зрения ≥47%at the edge of the field of view ≥47%
- Большой задний отрезок S'F'≥0.5f', полученный за счет выполнения второй и третьей в форме отрицательных менисков, обращенных выпуклостями к изображению- Large posterior segment S 'F' ≥0.5f ', obtained by performing the second and third in the form of negative menisci, convex to the image
- Обеспечение близкого к телецентрическому ходу главных лучей в пространстве изображения и, тем самым, обеспечения равномерности освещенности по всему полю изображения- Ensuring close to the telecentric path of the main rays in the image space and, thereby, ensuring uniform illumination throughout the image field
- Минимизация рассеянного освещения приемника,- Minimizing the ambient light of the receiver,
обусловленного отражением от последней поверхности излучения, источником которого является самоизлучение матрицы приемника, за счет выполнения радиуса последней поверхности (R8) превышающим задний отрезок объектива: R8/S'F'=5.4.due to reflection from the last surface of the radiation, the source of which is the self-radiation of the receiver matrix, due to the radius of the last surface (R 8 ) exceeding the rear segment of the lens: R8 / S 'F' = 5.4.
Сущность заявленной полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена оптическая схема объектива, на фиг. 2. - представлены графики поперечных аберраций, на фиг. 3 - представлены графики аберраций главных лучей, на фиг. 4 - представлены графики концентрации энергии в квадрате размером (17×17) мкм.The essence of the claimed utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is an optical diagram of a lens; FIG. 2. - presents graphs of transverse aberrations, in FIG. 3 shows graphs of aberrations of the main rays, in FIG. 4 - plots of energy concentration in a square of size (17 × 17) microns are presented.
Светосильный объектив для инфракрасной области спектра состоит из четырех менисковых линз 1, 2, 3 и 4, первая из которых 1 выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению, вторая отрицательная линза 2 выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, третья отрицательная линза 3 выполнена в виде мениска, обращенного выпуклостью к изображению, и четвертая линза 4 выполнена в виде положительного мениска, обращенного вогнутостью к изображению. При этом оптические силы линз удовлетворяют условиям:The fast aperture lens for the infrared region of the spectrum consists of four
Оптические силы линз удовлетворяют условиям:The optical power of the lenses satisfy the conditions:
где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом.where ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ 4 , ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses, and the lens as a whole, respectively.
Апертурная диафрагма 5 расположена на первой поверхности объектива.
Четвертый положительный мениск 4 выполнен с выпуклой поверхностью в виде вытянутого эллипсоида вращения высшего порядка.The fourth
Первая, третья и четвертая линзы выполнены из оптического германия, а вторая линза - из селенида цинка.The first, third and fourth lenses are made of optical germanium, and the second lens is made of zinc selenide.
Работа объектива осуществляется следующим образом: параллельный пучок излучения от удаленного объекта фокусируется в заднем фокусе мениска 1, и далее каждая из линз 2 и 3 поочередно перепроектирует его в свою плоскость изображения, а последняя 4-ая линза перепроектирует промежуточное изображение после 3-й линзы в свою плоскость изображения, совпадающую с фокальной плоскостью всего объектива.The lens operates as follows: a parallel beam of radiation from a distant object is focused in the rear focus of
Иллюстрацией предлагаемой полезной модели является светосильный объектив для ИК области спектра (Δλ=8÷12.5) мкм со следующими параметрами:An illustration of the proposed utility model is a fast lens for the IR spectral region (Δλ = 8 ÷ 12.5) μm with the following parameters:
- Фокусное расстояние - f'=30.66 мм- Focal length - f '= 30.66 mm
- Относительное отверстие D:F=1:0.75- Relative hole D: F = 1: 0.75
- Угловое поле зрения 2ω=25°- Angular field of view 2ω = 25 °
- Задний отрезок S'F'=0.5f'- Back section S 'F' = 0.5f '
- Длина объектива (L) - расстояние от первой поверхности первой линзы до фокальной плоскости L=2f'- The length of the lens (L) is the distance from the first surface of the first lens to the focal plane L = 2f '
ϕ1/ϕ=0.58ϕ 1 /ϕ=0.58
ϕ2/ϕ=-0.18ϕ 2 /ϕ=-0.18
ϕ3/ϕ=-2.45.10-3 ϕ 3 /ϕ=-2.45.10 -3
1ϕ4/ϕ=1.141ϕ 4 /ϕ=1.14
где ϕ1, ϕ2, ϕ3, ϕ4, ϕ - оптические силы соответственно первой, второй, третьей, четвертой линз и всего объектива в целом.where ϕ 1 , ϕ 2 , ϕ 3 , ϕ 4 , ϕ are the optical forces of the first, second, third, fourth lenses, and the lens as a whole, respectively.
- Качество изображения:- Image quality:
- Концентрация энергии в пикселе размером (17×17) мкм- The concentration of energy in the pixel size (17 × 17) microns
в центре поля зрения - 72%in the center of the field of view - 72%
на краю поля зрения - 65%at the edge of the field of view - 65%
- Коэффициент передачи модуляции (КПМ) на частоте 30 мм-1:- Modulation transmission coefficient (KPM) at a frequency of 30 mm -1 :
в центре поля зрения - 54%in the center of the field of view - 54%
на краю поля зрения (мер/саг) - (51/47)%on the edge of the field of view (mer / sag) - (51/47)%
Уравнение поверхности 7 (выпуклой поверхности мениска 4) описывает четную кривую высших порядков (эллипсоид вращения):The equation of surface 7 (the convex surface of the meniscus 4) describes an even curve of higher orders (rotation ellipsoid):
, ,
где - кривизна поверхности (величина, обратная радиусу при вершине); k=-е2 - коническая постоянная (эксцентриситет), a 1, a 2, a 3, a 4 - коэффициенты, значения которых приведены ниже.Where - surface curvature (the reciprocal of the radius at the vertex); k = -e 2 is the conical constant (eccentricity), a 1 , a 2 , a 3 , a 4 are the coefficients, the values of which are given below.
е2=0.2885, R0=42.3778, Rбл.сф.=43.046, максимальная асферичность 0.0169 ммe 2 = 0.2885, R 0 = 42.3778, R bl.s.s. = 43.046, maximum asphericity 0.0169 mm
а1=0, а2=-4.3514 Е-007, а3=5.6487 Е-009, а4=-3.2318 Е-011, а5=8.4776 Е-014, а6=-8.5932 Е-017, а7=0a 1 = 0, and 2 = -4.3514 E-007, and 3 = 5.6487 E-009, and 4 = -3.2318 E-011, and 5 = 8.4776 E-014, and 6 = -8.5932 E-017, and 7 = 0
Таким образом, в предлагаемом объективе достигнуто увеличение относительного отверстия до 1:0.75 при обеспечении высокого качества изображения по всему полю.Thus, in the proposed lens, an increase in the relative aperture to 1: 0.75 is achieved while ensuring high image quality throughout the field.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Российская Федерация, авторское свидетельство №1714562, МПК: G02B 13/34, 1992 г.1. Russian Federation, copyright certificate No. 1714562, IPC:
2. Российская Федерация, патент на полезную модель №170736, МПК: G02B 13/34, 2006.01 г. - прототип.2. Russian Federation, patent for utility model No. 170736, IPC:
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126563U RU184257U1 (en) | 2018-07-18 | 2018-07-18 | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018126563U RU184257U1 (en) | 2018-07-18 | 2018-07-18 | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU184257U1 true RU184257U1 (en) | 2018-10-19 |
Family
ID=63858983
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018126563U RU184257U1 (en) | 2018-07-18 | 2018-07-18 | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU184257U1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4030805A (en) * | 1974-02-15 | 1977-06-21 | Pilkington P-E Limited | Infra-red lenses |
RU2358300C1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-06-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | High-speed lens |
RU115514U1 (en) * | 2012-01-11 | 2012-04-27 | Татьяна Николаевна Хацевич | LENS FOR IR SPECTRUM |
RU2586273C1 (en) * | 2015-01-21 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | High-aperture lens |
RU170736U1 (en) * | 2016-11-29 | 2017-05-04 | Акционерное общество "ЛОМО" | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM |
-
2018
- 2018-07-18 RU RU2018126563U patent/RU184257U1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4030805A (en) * | 1974-02-15 | 1977-06-21 | Pilkington P-E Limited | Infra-red lenses |
RU2358300C1 (en) * | 2007-12-21 | 2009-06-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | High-speed lens |
RU115514U1 (en) * | 2012-01-11 | 2012-04-27 | Татьяна Николаевна Хацевич | LENS FOR IR SPECTRUM |
RU2586273C1 (en) * | 2015-01-21 | 2016-06-10 | Открытое акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева" | High-aperture lens |
RU170736U1 (en) * | 2016-11-29 | 2017-05-04 | Акционерное общество "ЛОМО" | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101838988B1 (en) | Wide Viewing Athermalized Infrared Lens Module | |
JP2011253006A (en) | Infrared imaging lens and imaging apparatus | |
JP2008275831A (en) | Imaging lens | |
JP6642022B2 (en) | Eyepiece optical system | |
TWI438472B (en) | Lens module system | |
RU156006U1 (en) | ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM | |
JP2010249931A (en) | Infrared lens and imaging apparatus | |
RU170736U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM | |
JP6879723B2 (en) | Catadioptric optics, imaging devices and artificial satellites | |
RU193226U1 (en) | ATHERMALIZED LENS FOR THE INFRARED SPECTRUM | |
RU184257U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM | |
JP2018091956A5 (en) | Catadioptric optics, imaging devices and satellites | |
RU2678957C1 (en) | Wide-angle high-power infrared lens | |
RU82875U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM | |
RU192401U1 (en) | Luminous Infrared Lens | |
RU132572U1 (en) | MIRROR LENS LENS | |
RU128355U1 (en) | PLANOCHROMATIC LENS | |
RU2415451C1 (en) | Reflector lens | |
KR101730030B1 (en) | Infrared Lens Module | |
RU66557U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM | |
RU2624658C1 (en) | Infrared system with two vision fields | |
RU2779740C1 (en) | Infrared lens | |
RU2583338C1 (en) | Athermalised high-aperture infrared lens | |
RU220310U1 (en) | MIRROR LENS | |
RU2360269C1 (en) | Objective for night vision device |