RU2436136C1 - Двухспектральная оптическая система - Google Patents
Двухспектральная оптическая система Download PDFInfo
- Publication number
- RU2436136C1 RU2436136C1 RU2010119616/28A RU2010119616A RU2436136C1 RU 2436136 C1 RU2436136 C1 RU 2436136C1 RU 2010119616/28 A RU2010119616/28 A RU 2010119616/28A RU 2010119616 A RU2010119616 A RU 2010119616A RU 2436136 C1 RU2436136 C1 RU 2436136C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- component
- dichroic coating
- channel
- dichroic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Система может быть применена в теплотелевизионных приборах. Система содержит общий входной канал, плоское зеркало с дихроичным покрытием, отражающим спектральный диапазон (0,5÷0,9) мкм и пропускающим спектральный диапазон (8,0÷14,0) мкм, а также два оптических канала для каждого из спектральных диапазонов. Общий входной канал содержит один компонент - положительный мениск. Второй компонент оптического канала в отраженном от зеркала с дихроичным покрытием направлении (0,5÷0,9) мкм - отрицательная линза, третий - положительный мениск, четвертый - отрицательный мениск, пятый - положительная линза. Второй компонент оптического канала в проходящем через зеркало с дихроичным покрытием направлении (8,0÷14,0) мкм - отрицательная линза. Толщина зеркала с дихроичным покрытием соответствует соотношению: d3<0,1(d2+d4), где d3 - толщина зеркала с дихроичным покрытием; d2 - расстояние между положительным мениском общего входного канала и зеркалом с дихроичным покрытием; d4 - расстояние между зеркалом с дихроичным покрытием и первым компонентом оптического канала в проходящем через это зеркало направлении (8,0÷14,0) мкм. Технический результат - увеличение светосилы обоих каналов и упрощение технологии при сохранении высоких оптических характеристик. 1 табл., 1 ил.
Description
Изобретение относится к области оптико-электронной техники и может быть использовано в качестве объектива к теплотелевизионным приборам в самых разнообразных условиях эксплуатации.
Известна двухспектральная оптическая система для работы в теплотелевизионных приборах в двух спектральных диапазонах - от 0,4 до 0,9 мкм и от 3,0 до 5,0 мкм (И.Л.Гейхман, В.Г.Волков. «Видение и безопасность». Москва, ОАО «Типография «Новости», 2009 год, стр.556, рис.7.3.1 в), содержащая общий входной канал из двух компонентов, последовательно расположенных по ходу луча - отрицательного мениска и положительной линзы, плоское зеркало с дихроичным покрытием, пропускающим один спектральный диапазон и отражающим другой, а также два оптических канала, работающих в различных спектральных диапазонах.
В отраженном от зеркала с дихроичным покрытием направлении, перед фотоприемником установлен оптический канал, предназначенный для работы в спектральном диапазоне (0,4÷0,9) мкм и состоящий из последовательно расположенных положительной двояковыпуклой линзы, положительной линзы, склейки из отрицательной и положительной линз, поворотного зеркала и фотоприемника.
В проходящем через зеркало с дихроичным покрытием направлении перед фотоприемником установлен оптический канал, предназначенный для работы в спектральном диапазоне (3,0÷5,0) мкм и состоящий из последовательно расположенных положительного мениска, двух положительных линз, поворотного зеркала и фотоприемника.
Недостатком этой оптической системы является невысокая светосила в канале (3,0÷5,0) мкм, равная 1:2, и значительное число оптических деталей в этом канале, что еще более уменьшает его физическую светосилу, а также невысокая светосила в канале (0,4÷0,9) мкм, равная 1:1,8 и наличие в нем склеенной линзы, что усложняет технологию его изготовления.
Задачей настоящего изобретения является увеличение светосилы обоих каналов, изменение спектрального диапазона тепловизионного канала на диапазон (8,0÷14,0) мкм в проходящем через зеркало с дихроичным покрытием направлении и упрощение оптического производства до стандартных освоенных серийных технологий с сохранением высоких оптических характеристик.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, достигается тем, что в двухспектральной оптической системе, содержащей общий входной канал, плоское зеркало с дихроичным покрытием, отражающим спектральный диапазон (0,5÷0,9) мкм и пропускающим спектральный диапазон (8,0÷14,0) мкм, а также два оптических канала для каждого из спектральных диапазонов, в отличие от известного, общий входной канал содержит один компонент - положительный мениск, при этом второй компонент оптического канала, работающего в спектральном диапазоне (0,5÷0,9) мкм, выполнен в виде отрицательной линзы, третий компонент этого канала выполнен в виде положительного мениска, четвертый - в виде отрицательного мениска, пятый - в виде положительной линзы, второй компонент оптического канала, работающего в спектральном диапазоне (8,0÷14,0) мкм выполнен в виде отрицательной линзы, а толщина зеркала с дихроичным покрытием соответствует соотношению:
d3<0,1(d2+d4),
где d3 - толщина зеркала с дихроичным покрытием;
d2 - расстояние между положительным мениском общего входного канала и зеркалом с дихроичным покрытием;
d4 - расстояние между зеркалом с дихроичным покрытием и первым компонентом оптического канала в проходящем через это зеркало направлении (8,0÷14,0) мкм.
Такая оптическая система содержит меньшее число оптических деталей в проходящем через зеркало с дихроичным покрытием направлении, не имеет склеенных оптических поверхностей и обеспечивает более высокую светосилу каждого из каналов.
Оптическая схема двухканальной системы показана на чертеже.
Двухканальная оптическая система содержит общий входной канал, состоящий из положительной менисковой линзы 1, плоского зеркала 2 с дихроичным покрытием, пропускающим спектральный диапазон (8,0÷14,0) мкм и отражающим спектральный диапазон (0,5÷0,9) мкм, оптический канал в отраженном от зеркала с дихроичным покрытием направлении, состоящий из положительной двояковыпуклой линзы 3, отрицательной линзы 4, положительного мениска 5, отрицательного мениска 6, положительной линзы 7, оптический канал в проходящем через зеркало с дихроичным покрытием направлении, состоящий из положительной линзы 8, отрицательной линзы 9 и положительной линзы 10.
Конструктивные параметры варианта исполнения оптической системы приведены в таблице.
| Конструктивные параметры оптической системы | ||||
| Радиусы | Толщины | Марка стекла | Световые диаметры | |
| Общий входной канал | ||||
| R1=475,3 | d1=8,0 | ZnS | 90 | |
| R2-517,6 | 90 | |||
| d2=50,0 | ||||
| Зеркало с дихроичным покрытием | ||||
| R3=плоскость | d3=3,0 | ZnS | - | |
| R4=плоскость | - | |||
| d4=52,0 | для отраженного канала (0,5÷0,9) мкм | |||
| d4′=27,0 | для проходящего канала (8,0÷14,0) мкм | |||
| Оптический канал спектрального диапазона (0,5÷0,9) мкм | ||||
| R5=55,59 | d5=11,0 | CaF2 | 42,0 | |
| R6=-66,68 | 42,0 | |||
| d6=4,0 | ||||
| R7=-58,08 | d7=4,5 | ТФ8 | 40,0 | |
| R8=859,0 | 40,0 | |||
| d8=0,5 | ||||
| R9=43,55 | d9=8,0 | ТК21 | 40,0 | |
| R10=147,57 | 40,0 | |||
| d10-39,0 | ||||
| R12=18,072 | d11=2,5 | ТФ8 | 20,0 | |
| R13=10,351 | 16,0 | |||
| d12=1,9 | ||||
| R14=11,117 | d13=9,9 | ТК21 | 17,0 | |
| R15=20,42 | 12,0 | |||
| d14=5,2478 | ||||
| R16=плоскость | d15=1,0 | К8 | 8,0 | |
| R17 = плоскость | (стекло фотоприемника) | 7,0 | ||
| d16=1,3 | ||||
| R18 = плоскость | чувствительные элементы фотоприемника | 6,0 | ||
| Оптический канал спектрального диапазона (8,0÷14,0) мкм | ||||
| R19=118,85 | d19=7,0 | Ge | 105,5 | |
| R20=160,69 | 103,2 | |||
| d20=8,4 | ||||
| R21=731,1 | d21=10,0 | ZnSe | 102,0 | |
| R22=449,8 | 98,0 | |||
| d22=95,0 | ||||
| R23=35,95 | d23=5,6 | Ge | 37,5 | |
| R24=35,56 | 33,0 | |||
| d24=17,6 | ||||
| R25 = плоскость | d25=1,0 | Ge (стекло фотоприемника) | 18,0 | |
| R26 = плоскость | 17,5 | |||
| d26=1,3 | ||||
| R27 = плоскость | чувствительные элементы фотоприемника | 16,0 | ||
Параметры такого варианта исполнения оптической системы для оптического канала спектрального диапазона (0,5÷0,9) мкм:
| - расчетная длина волны | 0,8 мкм; |
| - рабочий спектральный диапазон | (0,5÷0,9) мкм; |
| - фокусное расстояние | 59,85 мм; |
| - линейное поле зрения | 6,0 мм; |
| - относительное отверстие | 1:1,4 |
Параметры такого варианта исполнения оптической системы для оптического канала спектрального диапазона (8,0÷14,0) мкм:
| - расчетная длина волны | 11,0 мкм; |
| - рабочий спектральный диапазон | (8,0÷14,0) мкм; |
| - фокусное расстояние | 109,1 мм; |
| - линейное поле зрения | 16,0 мм; |
| - относительное отверстие | 1:1,2 |
Принцип действия оптической системы заключается в следующем.
Первый компонент 1, выполненный в виде положительного мениска, в сочетании со вторым компонентом 2, выполненным в виде зеркала с дихроичным покрытием, является единым входным окном для обоих каналов, работающих в различных спектральных диапазонах.
Оптический канал в отраженном от зеркала с дихроичным покрытием направлении выполнен из трехкомпонентной силовой части 3, 4 и 5, которая создает необходимую оптическую силу канала, и двухкомпонентного компенсатора полевых аберраций 6 и 7, компенсирующего кривизну поверхности изображения в спектральном диапазоне (0,5÷0,9) мкм.
Оптический канал в проходящем через зеркало с дихроичным покрытием направлении выполнен из трех компонентов 8, 9 и 10, из которых компонент 9 выполнен в виде отрицательной линзы, чем обеспечивается необходимая коррекция аберраций в спектральном диапазоне (8,0÷14,0) мкм, при этом толщина зеркала с дихроичным покрытием соответствует соотношению:
d3<0,1(d2+d4),
где d3 - толщина зеркала с дихроичным покрытием;
d2 - расстояние между положительным мениском общего входного канала и зеркалом с дихроичным покрытием;
d4 - расстояние между зеркалом с дихроичным покрытием и первым компонентом оптического канала в проходящем через это зеркало направлении (8,0÷14,0) мкм.
Оптическая схема двухспектральной системы позволяет при соблюдении толщины зеркала в соответствии с формулой уменьшать его габариты до размеров, при которых диаметр отраженного светового пучка вписывается в них без зарезания, а проходящий пучок проходит через зеркало центральной частью, при этом краевая часть пучка проходит вне зеркала, не снижая качества изображения.
Задаваясь критерием качества - величиной полихроматического коэффициента передачи контраста (КПК) и учитывая:
- толщину защитного стекла 11 (или 12) фотоприемника, равную 1,0 мм;
- спектральную эффективность по длинам волн с учетом чувствительности фотоприемника и светопропускания объектива - 1,0 на длинах волн 0,5 мкм, 0,7 мкм и 0,9 мкм, 1,0 на длинах волн 8,0 мкм, 11 мкм и 14 мкм;
- пространственную частоту ~70 лин/мм (частота Найквиста для фотоприемника (0,5÷0,9) мкм с размером чувствительного элемента, равным 6,5 мкм),
- пространственную частоту 20 лин/мм (частота Найквиста для фотоприемника (8,0÷14,0) мкм с размером чувствительного элемента, равным 25 мкм),
получаем следующие расчетные значения качественных характеристик оптической системы:
- для оптического канала спектрального диапазона (0,5÷0,9) мкм:
| - для точки на оси | КПК=43% |
| - для точки поля 2,0 мм от центра | |
| изображения | КПКМ=40% |
| КПКС=47% | |
| - для точки поля 3,0 мм от центра | |
| изображения | КПКМ=50% |
| КПКС=43% |
- для оптического канала спектрального диапазона (8,0÷14,0) мкм:
| - для точки на оси | КПК=52% |
| - для точки поля 5,0 мм от центра | |
| изображения | КПКМ=55% |
| КПКС=58% | |
| - для точки поля 8,0 мм от центра | |
| изображения | КПКМ=50% |
| КПКС=61% |
Как видно из расчетов, оптическая система, при простоте ее конструкции, обеспечивает хорошее (канал 0,5÷0,9 мкм) и отличное (канал 8,0÷14,0 мкм) качество изображения для оптико-электронных приборов, использующих общий входной канал и два фотоприемника:
- телевизионную ПЗС матрицу спектрального диапазона (0,5÷0,9) мкм с размером пикселя 6,5 мкм;
- микроболометрическую матрицу спектрального диапазона (8,0÷14,0) мкм с размером пикселя 25 мкм.
Claims (1)
- Двухспектральная оптическая система, содержащая общий входной канал, плоское зеркало с дихроичным покрытием, отражающим спектральный диапазон (0,5÷0,9) мкм и пропускающим спектральный диапазон (8,0÷14,0) мкм, а также два оптических канала для каждого из спектральных диапазонов, отличающаяся тем, что общий входной канал содержит один компонент - положительный мениск, при этом второй компонент оптического канала в отраженном от зеркала с дихроичным покрытием направлении (0,5÷0,9) мкм выполнен в виде отрицательной линзы, третий компонент этого канала выполнен в виде положительного мениска, четвертый - в виде отрицательного мениска, пятый - в виде положительной линзы; второй компонент оптического канала в проходящем через зеркало с дихроичным покрытием направлении (8,0÷14,0) мкм выполнен в виде отрицательной линзы, а толщина зеркала с дихроичным покрытием соответствует соотношению:
d3<0,1(d2+d4),
где d3 - толщина зеркала с дихроичным покрытием;
d2 - расстояние между положительным мениском общего входного канала и зеркалом с дихроичным покрытием;
d4 - расстояние между зеркалом с дихроичным покрытием и первым компонентом оптического канала в проходящем через это зеркало направлении (8,0÷14,0) мкм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010119616/28A RU2436136C1 (ru) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Двухспектральная оптическая система |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010119616/28A RU2436136C1 (ru) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Двухспектральная оптическая система |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2436136C1 true RU2436136C1 (ru) | 2011-12-10 |
Family
ID=45405724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010119616/28A RU2436136C1 (ru) | 2010-05-17 | 2010-05-17 | Двухспектральная оптическая система |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2436136C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572463C1 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-01-10 | Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Оптический прицел с лазерным дальномером |
| RU2581763C2 (ru) * | 2014-04-24 | 2016-04-20 | Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Однозрачковая мультиспектральная оптическая система со встроенным лазерным дальномером (варианты) |
| RU2662033C1 (ru) * | 2017-07-11 | 2018-07-23 | Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Двухспектральная оптическая система |
| RU2700033C2 (ru) * | 2018-01-22 | 2019-09-12 | Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Двухспектральная оптическая система |
-
2010
- 2010-05-17 RU RU2010119616/28A patent/RU2436136C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГЕЙХМАН И.Л., ВОЛКОВ В.Г. Видение и безопасность. - М.: ОАО «Типография «Новости», 2009, с.556, рис.7.3.1в. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2581763C2 (ru) * | 2014-04-24 | 2016-04-20 | Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Однозрачковая мультиспектральная оптическая система со встроенным лазерным дальномером (варианты) |
| RU2572463C1 (ru) * | 2014-09-15 | 2016-01-10 | Открытое Акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Оптический прицел с лазерным дальномером |
| RU2662033C1 (ru) * | 2017-07-11 | 2018-07-23 | Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Двухспектральная оптическая система |
| RU2700033C2 (ru) * | 2018-01-22 | 2019-09-12 | Публичное акционерное общество "Ростовский оптико-механический завод" | Двухспектральная оптическая система |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8817392B2 (en) | Wide field athermalized orthoscopic lens system | |
| US9775494B2 (en) | Oblique-viewing objective optical system and endoscope for oblique viewing using the same | |
| RU2436136C1 (ru) | Двухспектральная оптическая система | |
| JPS59206813A (ja) | 共軸広帯域屈折光学装置 | |
| US20130335605A1 (en) | Image capture lens assembly and image capture device thereof | |
| CN106019542A (zh) | 宽波段多用途连续变焦光学系统 | |
| CN113514941A (zh) | 长焦距可见光连续变焦镜头 | |
| RU2386155C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| RU2723338C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| RU2645912C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| RU2662033C1 (ru) | Двухспектральная оптическая система | |
| RU2333518C2 (ru) | Зеркально-линзовый объектив | |
| RU2700033C2 (ru) | Двухспектральная оптическая система | |
| RU2547005C1 (ru) | Апохроматический объектив | |
| RU2711627C1 (ru) | Светосильный объектив для ближней ИК области спектра | |
| RU2445658C1 (ru) | Широкоугольный объектив | |
| RU2445659C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| RU2674303C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| RU2726261C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| CN112987270A (zh) | 光学镜头及其制造方法 | |
| RU2662022C1 (ru) | Светосильный объектив | |
| RU2281536C1 (ru) | Инфракрасный объектив с вынесенным входным зрачком | |
| RU2478996C1 (ru) | Трехлинзовый объектив | |
| RU2472190C1 (ru) | Катадиоптрический телескоп | |
| RU2779999C1 (ru) | Зрительная трубка с призменной оборачивающей системой |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120518 |