RU2400786C2 - Infrared telescope for far infrared spectrum with remote exit pupil and two magnification power values - Google Patents
Infrared telescope for far infrared spectrum with remote exit pupil and two magnification power values Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400786C2 RU2400786C2 RU2008153009/28A RU2008153009A RU2400786C2 RU 2400786 C2 RU2400786 C2 RU 2400786C2 RU 2008153009/28 A RU2008153009/28 A RU 2008153009/28A RU 2008153009 A RU2008153009 A RU 2008153009A RU 2400786 C2 RU2400786 C2 RU 2400786C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- telescope
- exit pupil
- lens
- positive
- magnification
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к инфракрасным (ИК) телескопическим (афокальным) системам со сменой увеличения и может быть использовано в оптических системах тепловизоров.The invention relates to the field of optical instrumentation, namely to infrared (IR) telescopic (afocal) systems with a change of magnification and can be used in optical systems of thermal imagers.
В тепловизорах смена углового увеличения телескопической системы позволяет обеспечить при наблюдении пространства предметов как минимум два увеличения: при малом увеличении и соответственно широком поле осуществляется поиск объектов наблюдения; при большом увеличении и узком поле - распознавание объектов.In thermal imagers, changing the angular magnification of the telescopic system allows you to ensure at least two magnifications when observing the space of objects: at low magnification and correspondingly wide field, objects of observation are searched; at high magnification and a narrow field - recognition of objects.
Известны оптические системы инфракрасных телескопов для дальней ИК-области спектра, в которых смена увеличения осуществляется путем перемещения компонентов вдоль оптической оси (ЕПВ №0278777, 1988. Dual magnification infra-red telescope). Оптическая система этого телескопа, обеспечивающая двукратное изменение увеличения, содержит 10 линз. Основной недостаток - большое количество линзовых компонентов, снижающее коэффициент пропускания излучения, наличие паразитных бликов от большого числа преломляющих поверхностей, сложность конструкции и высокая себестоимость.Known optical systems of infrared telescopes for the far infrared region of the spectrum in which the change of magnification is carried out by moving the components along the optical axis (EPO No. 0278777, 1988. Dual magnification infra-red telescope). The optical system of this telescope, providing a twofold change in magnification, contains 10 lenses. The main disadvantage is the large number of lens components, which reduces the transmittance of radiation, the presence of spurious glare from a large number of refracting surfaces, the complexity of the design and high cost.
Предложен инфракрасный телескоп для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями, отличающимися по величине не менее чем в два раза, имеющий неизменяемое при смене увеличения положение выходного зрачка за окуляром телескопа и входной зрачок, совмещенный при большем увеличении с первой линзой телескопа. Телескоп содержит положительный объектив, включающий расположенные на малом расстоянии друг относительно друга по ходу лучей первый положительный, второй отрицательный и третий отрицательный мениски, обращенные вогнутыми поверхностями к плоскости выходного зрачка, и окуляр, включающий четвертую по ходу лучей в телескопе линзу и пятый неподвижный компонент. Третий отрицательный мениск и четвертая линза для смены увеличения имеют по два фиксированных положения на оптической оси, в которых расстояния между соответствующими вершинами преломляющих поверхностей третьего отрицательного мениска и четвертой линзы отличаются между собой, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях, второй отрицательный мениск выполнен из материала с большей величиной дисперсии, чем у материала первого положительного мениска. Все преломляющие поверхности являются сферическими. Отношение радиусов кривизны второй поверхности четвертой линзы и первой поверхности первого положительного мениска по абсолютной величине не менее 0,2. В телескопе выполняется соотношение:An infrared telescope is proposed for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications that differ by no less than two times, having the position of the exit pupil behind the telescope eyepiece and the entrance pupil unchanged when the magnification changes, combined with a larger magnification with the first telescope lens . The telescope contains a positive lens, including the first positive, second negative and third negative menisci located at a small distance relative to each other along the rays, facing concave surfaces to the plane of the exit pupil, and an eyepiece including the fourth lens and the fifth stationary component along the rays of the telescope. The third negative meniscus and the fourth lens for changing magnification have two fixed positions on the optical axis, in which the distances between the corresponding vertices of the refracting surfaces of the third negative meniscus and the fourth lens differ, as well as small movements along the optical axis in these fixed positions, the second negative the meniscus is made of a material with a larger dispersion value than that of the material of the first positive meniscus. All refracting surfaces are spherical. The ratio of the radii of curvature of the second surface of the fourth lens and the first surface of the first positive meniscus in absolute value is not less than 0.2. In the telescope, the ratio is:
где Ф1, Ф2 - оптические силы соответственно первого положительного, второго отрицательного менисков.where f 1 , f 2 - the optical power, respectively, of the first positive, second negative menisci.
Четвертая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости выходного зрачка. Пятый неподвижный компонент выполнен в виде одиночной линзы, имеющей форму положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости выходного зрачка. Линзы окуляра выполнены из материала одной марки, при этом имеют место следующие соотношения:The fourth lens is made in the form of a positive meniscus facing a convex surface to the plane of the exit pupil. The fifth fixed component is made in the form of a single lens having the shape of a positive meniscus facing a concave surface to the plane of the exit pupil. The eyepiece lenses are made of the same brand of material, with the following relationships:
где Ф4, Ф5 - оптические силы соответственно четвертого и пятого положительных менисков;where Ф 4 , Ф 5 are the optical forces of the fourth and fifth positive menisci, respectively;
R9, R10 - радиусы первой и второй по ходу лучей преломляющих поверхностей пятого положительного мениска;R 9 , R 10 - the radii of the first and second along the rays of the refracting surfaces of the fifth positive meniscus;
- удаление выходного зрачка от последней поверхности телескопа. - removal of the exit pupil from the last surface of the telescope.
Предлагаемый инфракрасный телескоп для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями позволяет при сохранении угловых увеличений телескопа и дифракционного качества изображения обеспечить более высокие технические характеристики: упростить конструкцию, снизить себестоимость, повысить коэффициент пропускания за счет уменьшения количества линз в системе, уменьшить внутренние фоновые шумы и снизить влияние эффекта Нарцисса за счет уменьшения паразитных бликов от меньшего числа преломляющих поверхностей, особенно от последних по ходу лучей преломляющих поверхностей.The proposed infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications allows you to maintain higher technical characteristics while maintaining the angular magnifications of the telescope and diffraction image quality: simplify the design, reduce cost, increase transmittance by reducing the number of lenses in the system, reduce internal background noise and reduce the effect of the Narcissus effect by reducing spurious glare from fewer refracting surfaces These, especially from the latter along the rays of the refracting surfaces.
Более высокие технические характеристики предлагаемого инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями обеспечиваются новой совокупностью отличительных признаков:Higher technical characteristics of the proposed infrared telescope for the far infrared spectrum with a remote exit pupil and two magnifications are provided by a new set of distinctive features:
- четвертая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости выходного зрачка,- the fourth lens is made in the form of a positive meniscus facing a convex surface to the plane of the exit pupil,
- пятый неподвижный компонент выполнен в виде одиночной линзы, имеющей форму положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости выходного зрачка,- the fifth fixed component is made in the form of a single lens having the shape of a positive meniscus facing a concave surface to the plane of the exit pupil,
- линзы окуляра выполнены из материала одной марки, при этом имеют место вышеприведенные соотношения (2).- the eyepiece lenses are made of the same brand of material, while the above relations (2) hold.
Выполнение пятого неподвижного компонента в виде одиночной линзы, имеющей форму положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости выходного зрачка, позволяет уменьшить количество линз в этом компоненте и тем самым упростить конструкцию, снизить себестоимость, повысить коэффициент пропускания.The implementation of the fifth fixed component in the form of a single lens, having the shape of a positive meniscus, facing a concave surface to the plane of the exit pupil, allows to reduce the number of lenses in this component and thereby simplify the design, reduce costs, and increase transmittance.
Выполнение четвертой линзы в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости выходного зрачка, вместе с соблюдением соотношения позволяет при уменьшении количества линз в системе сохранить высокую степень коррекции полевых аберраций и сохранить дифракционное качество изображения для двух значений угловых увеличений телескопа.The fourth lens in the form of a positive meniscus facing a convex surface to the plane of the exit pupil, together with the ratio when reducing the number of lenses in the system, it is possible to maintain a high degree of field aberration correction and to preserve the diffraction image quality for two values of the angular magnifications of the telescope.
Ориентация четвертого и пятого менисков вышеуказанным образом позволяет сохранить высокую степень коррекции аберраций широких пучков лучей для двух значений угловых увеличений телескопа.The orientation of the fourth and fifth menisci in the above way allows you to maintain a high degree of correction of aberrations of wide beams of rays for two values of the angular magnifications of the telescope.
Выполнение соотношения позволяет уменьшить эффект Нарцисса от последней поверхности телескопа, т.к. плоскость приемника в обратном ходе, отразившись от десятой поверхности, проецируется во входной зрачок фокусирующего объектива, не сопряженный оптически с задней фокальной плоскостью фокусирующего объектива (плоскостью приемника).Ratio reduces the effect of Narcissus from the last surface of the telescope, because the plane of the receiver in reverse, reflected from the tenth surface, is projected into the entrance pupil of the focusing lens, not optically conjugated with the rear focal plane of the focusing lens (plane of the receiver).
Выполнение соотношения позволяет уменьшить эффект Нарцисса и паразитные блики от последнего мениска телескопа, обеспечив тем самым высокое качество изображения.Ratio reduces the effect of Narcissus and spurious glare from the last meniscus of the telescope, thereby ensuring high image quality.
Авторам не известны оптические системы инфракрасных телескопов для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями, отличающимися по величине не менее чем в два раза, имеющих неизменяемое при смене увеличения положение выходного зрачка за окуляром телескопа и входной зрачок, совмещенный при большем увеличении с первой линзой телескопа, обладающие признаками, сходными с признаками, отличающими предлагаемую систему от прототипа, поэтому данная система инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями обладает существенными отличиями.The authors do not know the optical systems of infrared telescopes for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications that differ by at least two times, having the position of the exit pupil behind the telescope’s eyepiece and the entrance pupil unchanged when the magnification changes, combined at a larger magnification with the first telescope lens, having features similar to those distinguishing the proposed system from the prototype, therefore this infrared telescope system for the far infrared region of the spectrum with an exit pupil and two magnifications, it has significant differences.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:The proposed invention is illustrated by the following graphic materials:
Фиг.1а - оптическая схема инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями для узкого поля;Figa - optical diagram of an infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications for a narrow field;
Фиг.1б - оптическая схема инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями для широкого поля;Fig.1b is an optical diagram of an infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications for a wide field;
Фиг.2а - частотно-контрастные характеристики (ЧКХ) инфракрасного телескопа (узкое поле);Figa - frequency-contrast characteristics (frequency response) of an infrared telescope (narrow field);
Фиг.2б - ЧКХ инфракрасного телескопа (широкое поле);Fig.2b - frequency response of the infrared telescope (wide field);
Фиг.3а - дисторсия инфракрасного телескопа (узкое поле);Figa - distortion of an infrared telescope (narrow field);
Фиг.3б - дисторсия инфракрасного телескопа (широкое поле).Figb - distortion of the infrared telescope (wide field).
На фиг.1a и 1б изображена предлагаемая оптическая схема инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями для узкого и широкого полей в пространстве предметов.On figa and 1b shows the proposed optical scheme of the infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications for a narrow and wide fields in the space of objects.
Телескоп содержит пять одиночных линз 1-5, расположенных по ходу лучей. Выходной зрачок телескопа располагается по ходу лучей после последней линзы 5. При этом первый положительный мениск 1, второй отрицательный мениск 2 и третий отрицательный мениск 3 обращены вогнутыми поверхностями к плоскости выходного зрачка и образуют положительный объектив 6, а четвертый положительный мениск 4, обращенный выпуклой поверхностью к плоскости выходного зрачка, и пятый положительный мениск 5, обращенный вогнутой поверхностью к плоскости выходного зрачка, образуют положительный окуляр 7. Третий отрицательный мениск и четвертый положительный мениск для обеспечения смены увеличения имеют по два фиксированных положения на оптической оси, в которых расстояния между соответствующими вершинами преломляющих поверхностей третьего отрицательного мениска и четвертой линзы отличаются между собой, а также малые подвижки вдоль оптической оси в этих фиксированных положениях, второй отрицательный мениск выполнен из материала с большей величиной дисперсии, чем у материала первого положительного мениска. Все преломляющие поверхности являются сферическими. Отношение радиусов кривизны второй поверхности четвертого мениска и первой поверхности первого положительного мениска по абсолютной величине не менее 0,2. В оптической системе телескопа имеют место вышеприведенные соотношения (1) и (2). При расположении линз в соответствии с фиг.1а в телескопе обеспечивается узкое поле, а в соответствии с фиг.1б - широкое поле. Входной зрачок в положении линз, обеспечивающих узкое поле, совпадает с первым мениском. Положение выходного зрачка и его размер остаются постоянными как в узком, так и в широком поле.The telescope contains five single lenses 1-5 located along the rays. The exit pupil of the telescope is located along the rays after the
Инфракрасное излучение, идущее от каждой точки удаленного объекта, проходя последовательно линзы 1-5 телескопа, выходит из выходного зрачка телескопа параллельными пучками. При этом в фиксированных положениях линз 3 и 4, соответствующих схеме, представленной на фиг.1а, обеспечивается узкое поле обзора в пространстве предметов (т.е. большее угловое увеличение телескопа), а в фиксированных положениях, соответствующих схеме, представленной на фиг.1б, - широкое поле обзора в пространстве предметов (т.е. меньшее угловое увеличение телескопа).Infrared radiation coming from each point of a distant object, passing sequentially through lenses 1-5 of the telescope, leaves the exit pupil of the telescope in parallel beams. Moreover, in the fixed positions of the
Для осуществления термокомпенсации в условиях реальных температур эксплуатации и для перефокусировки на конечные расстояния до объектов наблюдения используются малые по величине подвижки компонентов 3 и (или) 4 вдоль оптической оси в фиксированных положениях.To carry out thermal compensation under real operating temperatures and to refocus to a finite distance to the objects of observation, small shifts of
В качестве конкретного примера исполнения в таблице 1 приведен пример реализации инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями.As a specific example of execution, Table 1 shows an example implementation of an infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications.
В таблице приняты следующие обозначения:The following notation is accepted in the table:
γ1 - угловое увеличение телескопа при положениях линз, соответствующих схеме на фиг.1а (узкое поле обзора);γ 1 - angular increase of the telescope at the positions of the lenses corresponding to the scheme in figa (narrow field of view);
2ω1 - угловое поле в пространстве предметов при увеличении γ1;2ω 1 is the angular field in the space of objects with increasing γ 1 ;
γ2 - угловое увеличение телескопа при положениях линз, соответствующих схеме на фиг.1б (широкое поле обзора);γ 2 is the angular magnification of the telescope at the positions of the lenses corresponding to the scheme in figb (wide field of view);
2ω2 - угловое поле в пространстве предметов при увеличении γ2,2ω 2 - the angular field in the space of objects with increasing γ 2 ,
D′ - диаметр выходного зрачка телескопа.D ′ is the diameter of the exit pupil of the telescope.
Относительная оптическая сила линз телескопа и расстояния вдоль оптической оси между линзами указаны, исходя из следующей нормировки: эквивалентное фокусное расстояние f системы телескопа с узким полем обзора, снабженного дополнительным объективом, имеющим фокусное расстояние 25 мм, установленным после объектива так, что его входной зрачок совпадает с выходным зрачком телескопа, равна минус 1.The relative optical power of the telescope lenses and the distances along the optical axis between the lenses are indicated on the basis of the following normalization: the equivalent focal length f of the telescope system with a narrow field of view, equipped with an additional lens having a focal length of 25 mm, mounted after the lens so that its entrance pupil coincides with the exit pupil of the telescope is equal to
Как следует из таблицы 1, в конкретном примере реализации инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями расстояние от последней линзы до выходного зрачка телескопа равно 0,095 |f|, расстояние до входного зрачка в телескопе с узким полем равно 0, т.е. входной зрачок в этом положении совпадает с первой линзой телескопа. При этом As follows from table 1, in a specific example of the implementation of the infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications, the distance from the last lens to the exit pupil of the telescope is 0.095 | f |, the distance to the entrance pupil in a telescope with a narrow field is 0 , i.e. the entrance pupil in this position coincides with the first lens of the telescope. Wherein
что удовлетворяет условию (2), а отношение радиусов кривизны второй поверхности четвертого мениска и первой поверхности первого положительного мениска по абсолютной величине составляет 0,29, что более 0,2. Общая длина вдоль оптической оси от первой поверхности до выходного зрачка телескопа составляет 0,92 |f|. Угловые увеличения телескопа при положениях линз, соответствующих фиг.1а и 1б, отличаются в 3 раза.which satisfies condition (2), and the ratio of the radii of curvature of the second surface of the fourth meniscus and the first surface of the first positive meniscus in absolute value is 0.29, which is more than 0.2. The total length along the optical axis from the first surface to the exit pupil of the telescope is 0.92 | f |. The angular magnifications of the telescope at the positions of the lenses corresponding to figa and 1b differ by 3 times.
Точные значения оптических сил, радиусов преломляющих поверхностей и толщин вдоль оптической оси под конкретные значения показателей преломления и конкретные значения угловых увеличений инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями, отличающимися по величине не менее чем в два раза, имеющего неизменяемое при смене увеличения положение выходного зрачка за окуляром телескопа и входной зрачок, совмещенный при большем увеличении с первой линзой телескопа, устанавливаются стандартной оптимизацией по методу наименьших квадратов, входящей в состав всех современных программ для оптических расчетов.Exact values of optical forces, radii of refractive surfaces and thicknesses along the optical axis for specific values of refractive indices and specific values of the angular magnifications of the infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications that differ in size by at least two times, having the position of the exit pupil, unchanged when changing the magnification, behind the telescope eyepiece and the entrance pupil, combined at higher magnification with the first lens of the telescope, are installed Artney optimization by the least squares method, which is a part of all modern software for optical design.
Анализ качества изображения примера реализации инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями проведен в программе Zemax для следующих значений: γ1=8,54x; 2ω1=3°49// (узкое поле); γ2=2,83х; 2ω2=10°30/ (широкое поле); D′=10,2 мм, совместно с идеальным объективом, имеющим фокусное расстояние 25 мм, установленным за телескопом. ЧКХ для указанного примера реализации приведены в таблице 2, на фиг.2а (для узкого поля) и в таблице 3, на фиг.2б (для широкого поля).Image quality analysis of an example implementation of an infrared telescope for the far infrared region with a remote exit pupil and two magnifications was carried out in the Zemax program for the following values: γ 1 = 8.54 x ; 2ω 1 = 3 ° 49 // (narrow field); γ 2 = 2.83 x ; 2ω 2 = 10 ° 30 / (wide field); D ′ = 10.2 mm, together with an ideal lens having a focal length of 25 mm, mounted behind the telescope. The frequency response curves for the indicated implementation example are shown in table 2, in FIG. 2a (for a narrow field) and in table 3, in FIG. 2b (for a wide field).
В таблицах 2 и 3 значения коэффициентов передачи контраста приведены для точки на оси и для двух значений углов ω, соответствующих краю поля зрения и зоне, как для меридионального (m), так и для сагиттального (s) сечений. Коэффициенты передачи контраста указаны в относительных единицах для пространственных частот в диапазоне от 0 до 50 мм-1, отнесенных к фокальной плоскости идеального объектива с фокусным расстоянием 25 мм, расположенного по ходу лучей за выходным зрачком инфракрасного телескопа.In tables 2 and 3, the values of the contrast transfer coefficients are given for a point on the axis and for two values of the angles ω corresponding to the edge of the field of view and zone, both for the meridional (m) and sagittal (s) sections. Contrast transmission coefficients are indicated in relative units for spatial frequencies in the range from 0 to 50 mm -1 , assigned to the focal plane of an ideal lens with a focal length of 25 mm, located along the rays behind the exit pupil of the infrared telescope.
На фиг.2а и 2б по оси абсцисс отложены указанные значения пространственных частот, в мм-1; по оси ординат - значения коэффициентов передачи контраста, отн. ед. Графики ЧКХ представлены для точки на оси (обозначение «О») и для точек на краю поля зрения (обозначение «ω1» или «ω2») как для меридионального (м), так и сагиттального сечений (s). Для остальных точек поля значения ЧКХ расположены между соответствующими значениями для точки на оси и на краю поля и графики таких ЧКХ не приведены на фиг.2а и 2. Для сравнения на фиг.2а и 2б приведена также ЧКХ безаберрационного объектива (обозначение «Дифр.»).On figa and 2b along the abscissa axis the indicated values of spatial frequencies are plotted, in mm -1 ; along the ordinate axis - the values of the contrast transfer coefficients, rel. units The frequency response graphs are presented for a point on the axis (designation “O”) and for points on the edge of the field of view (designation “ω 1 ” or “ω 2 ”) for both meridional (m) and sagittal sections (s). For the remaining points of the field, the frequency response values are located between the corresponding values for the points on the axis and on the edge of the field and the graphs of such frequency response curves are not shown in Figures 2a and 2. For comparison, Figures 2a and 2b also show the frequency response of the non-aberrational lens (the designation is “Diphr. )
Как следует из таблиц 2, 3 и фиг.2а и 2б, оптическая система инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями в каждом из фиксированных положений линз обеспечивает качество изображения, близкое к дифракционному.As follows from tables 2, 3 and FIGS. 2a and 2b, the optical system of the infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications in each of the fixed positions of the lenses provides image quality close to diffraction.
В таблицах 4, 5 приведены значения относительной дисторсии примера реализации инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями, а на фиг.3а, 3б - соответствующие графики дисторсии. По оси ординат отложены углы ω, отн. ед., а по оси абсцисс - относительная дисторсия, %.Tables 4, 5 show the relative distortion values of an example implementation of an infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications, and Figures 3a and 3b show the corresponding distortion graphs. The angles ω, rel. units, and on the abscissa axis - relative distortion,%.
Величина дисторсии в примере реализации инфракрасного телескопа для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями как в положении, соответствующем узкому полю, так и в положении, соответствующем широкому полю, не превышает 5%, что является приемлемым для использования предлагаемого телескопа в оптических системах тепловизоров, содержащих сканирующие элементы, устанавливаемые в выходном зрачке телескопической системы.The distortion value in the example of the implementation of the infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications both in the position corresponding to the narrow field and in the position corresponding to the wide field does not exceed 5%, which is acceptable for using the proposed telescope in optical systems of thermal imagers containing scanning elements installed in the exit pupil of the telescopic system.
Сравнительную оценку качества устранения эффекта Нарцисса в предлагаемой системе и в прототипе наиболее просто можно осуществить по критерию «YNI», результаты расчета которого приведены в таблице 6.A comparative assessment of the quality of eliminating the effect of Narcissus in the proposed system and in the prototype can most simply be carried out according to the criterion "YNI", the calculation results of which are shown in table 6.
Большее значение критерия «YNI» при меньшем количестве преломляющих поверхностей свидетельствует о снижении влияния эффекта Нарцисса в примере реализации по сравнению с прототипом.A greater value of the criterion "YNI" with fewer refracting surfaces indicates a decrease in the effect of the Narcissus effect in the implementation example compared to the prototype.
Таким образом, предлагаемый инфракрасный телескоп для дальней ИК-области спектра с вынесенным выходным зрачком и двумя увеличениями, обладающий совокупностью указанных отличительных признаков, в сравнении с прототипом позволяет обеспечить следующие технические преимущества: упрощение конструкции, снижение себестоимости, повышение коэффициента пропускания за счет уменьшения количества линз в системе, уменьшение внутренних фоновых шумов и снижение влияния эффекта Нарцисса.Thus, the proposed infrared telescope for the far infrared spectrum with a remote exit pupil and two magnifications, having a combination of these distinctive features, in comparison with the prototype allows to provide the following technical advantages: simplified design, lower cost, higher transmittance by reducing the number of lenses in the system, reducing internal background noise and reducing the effect of the Narcissus effect.
Реализация технических преимуществ предлагаемого изобретения позволяет использовать его в оптических системах тепловизоров, в том числе содержащих сканирующие элементы, устанавливаемые в выходном зрачке телескопической системы.Implementation of the technical advantages of the present invention allows its use in optical systems of thermal imagers, including those containing scanning elements installed in the exit pupil of the telescopic system.
ЛитератураLiterature
1. ЕПВ №0278777, 1988, Dual magnification infra-red telescope.1. EPO No. 0278777, 1988, Dual magnification infra-red telescope.
Claims (1)
где Ф1, Ф2 - оптические силы соответственно первого положительного и второго отрицательного менисков,
отличающийся тем, что четвертая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к плоскости выходного зрачка, пятый неподвижный компонент выполнен в виде одиночной линзы, имеющей форму положительного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости выходного зрачка, линзы окуляра выполнены из материала одной марки, при этом имеют место следующие соотношения:
где Ф4, Ф5 - оптические силы соответственно четвертого и пятого положительных менисков;
R9, R10 - радиусы первой и второй по ходу лучей преломляющих поверхностей пятого положительного мениска;
- удаление выходного зрачка от последней поверхности телескопа. Infrared telescope for the far infrared region of the spectrum with a remote exit pupil and two magnifications that differ by at least two times the size, having the position of the exit pupil behind the telescope’s eyepiece and the entrance pupil unchanged when the magnification changes, combined with a larger magnification with the first telescope lens, containing a positive lens, including located at a small distance relative to each other along the rays of the first positive, second negative and third negative menisci facing concave surfaces to the plane of the exit pupil, and the eyepiece including the fourth lens along the rays of the telescope and the fifth stationary component, while the third negative meniscus and the fourth lens for changing magnification have two fixed positions on the optical axis, in which the distances between the corresponding vertices of the refracting the surfaces of the third negative meniscus and the fourth lens differ from each other, as well as small movements along the optical axis in these fixed positions, the second negative meniscus is executed ene of a material with larger size dispersion than the material of the first positive meniscus all refracting surfaces are spherical, the ratio of the radii of curvature of the second surface of the fourth lens and the first surface of the first positive meniscus absolute value is not less than 0.2, and the following relation
where f 1 f 2 - the optical forces, respectively, of the first positive and second negative menisci,
characterized in that the fourth lens is made in the form of a positive meniscus facing a convex surface to the plane of the exit pupil, the fifth fixed component is made in the form of a single lens having the shape of a positive meniscus facing a concave surface to the plane of the exit pupil, the eyepiece lenses are made of the same brand of material, the following relations hold:
where Ф 4 , Ф 5 are the optical forces of the fourth and fifth positive menisci, respectively;
R 9 , R 10 - the radii of the first and second along the rays of the refracting surfaces of the fifth positive meniscus;
- removal of the exit pupil from the last surface of the telescope.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008153009/28A RU2400786C2 (en) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | Infrared telescope for far infrared spectrum with remote exit pupil and two magnification power values |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008153009/28A RU2400786C2 (en) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | Infrared telescope for far infrared spectrum with remote exit pupil and two magnification power values |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008153009A RU2008153009A (en) | 2010-07-10 |
RU2400786C2 true RU2400786C2 (en) | 2010-09-27 |
Family
ID=42684384
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008153009/28A RU2400786C2 (en) | 2008-12-31 | 2008-12-31 | Infrared telescope for far infrared spectrum with remote exit pupil and two magnification power values |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2400786C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531851C2 (en) * | 2012-10-18 | 2014-10-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ТехВижен" | Afocal attachment for tv cameras and photographic cameras |
RU2594948C2 (en) * | 2014-06-27 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Lens with variable focal distance for cooled detectors |
-
2008
- 2008-12-31 RU RU2008153009/28A patent/RU2400786C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2531851C2 (en) * | 2012-10-18 | 2014-10-27 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ТехВижен" | Afocal attachment for tv cameras and photographic cameras |
RU2594948C2 (en) * | 2014-06-27 | 2016-08-20 | Акционерное общество "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова" (АО "ГОИ им. С.И. Вавилова") | Lens with variable focal distance for cooled detectors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008153009A (en) | 2010-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11681123B2 (en) | Optical imaging system | |
US6433937B1 (en) | Optical system | |
US4971428A (en) | Catadioptric zoom lens | |
CN108254859A (en) | Catadioptric optical system and photographic device | |
CN103823294B (en) | There is the continuous vari-focus medium-wave infrared optical system of overlength focal length | |
JP2002014283A (en) | Infrared ray zoom lens or infrared ray multifocal lens, infrared ray imaging system and panoramic observation optical system | |
CN106019542B (en) | Broadband multipurpose continuous zooming optical system | |
CN109143555B (en) | Zoom lens | |
RU2400786C2 (en) | Infrared telescope for far infrared spectrum with remote exit pupil and two magnification power values | |
JP2018091956A (en) | Catadioptric optical system | |
KR100626551B1 (en) | Image-erecting viewing optical system | |
RU2400785C1 (en) | Telescope with two magnifying power values and remote exit pupil for far infrared spectrum | |
RU2348955C1 (en) | Infrared telescope with two magnifications for long-range ir-area of spectrum | |
US9588331B2 (en) | Apochromatic optical design | |
RU2577082C1 (en) | Apochromatic athermal lens (versions) | |
RU2652660C1 (en) | Eyepiece with increased eye relief of the exit pupil | |
RU2650055C1 (en) | Catadioptric telescope | |
RU2397518C1 (en) | Four-component telescope with two magnification power values for far infrared spectrum | |
RU96987U1 (en) | LIGHT POWER LENS WITH EXTENDED PUPILS FOR THE INFRARED SPECTRUM | |
RU2785224C1 (en) | Objective of a mirror-lens telescope | |
RU2379723C1 (en) | High-aperture lens with offset pupils for infrared area of spectrum | |
RU2428729C2 (en) | Optical viewing device | |
RU118446U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF THERMAL VISION INSTRUMENTS | |
RU2727269C1 (en) | Fast eyepiece with remote exit pupil | |
US11966041B2 (en) | Optical module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190101 |