RU2475787C1 - Dual band infrared high-aperture lens - Google Patents

Dual band infrared high-aperture lens Download PDF

Info

Publication number
RU2475787C1
RU2475787C1 RU2011142530/28A RU2011142530A RU2475787C1 RU 2475787 C1 RU2475787 C1 RU 2475787C1 RU 2011142530/28 A RU2011142530/28 A RU 2011142530/28A RU 2011142530 A RU2011142530 A RU 2011142530A RU 2475787 C1 RU2475787 C1 RU 2475787C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
component
lens
menisci
mcm
components
Prior art date
Application number
RU2011142530/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Николаевна Хацевич
Татьяна Валентиновна Парфёнова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная геодезическая академия" (ФГБОУ ВПО "СГГА")
Priority to RU2011142530/28A priority Critical patent/RU2475787C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2475787C1 publication Critical patent/RU2475787C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Lenses (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: lens has three components arranged in series on the beam path. The first and third components are positive menisci made from the same material whose concave surfaces face the image plane. The second component is negative with optical power of -(0.15-0.5) and comprises a negative meniscus and an additional negative and a positive meniscus with relative optical power values which are quasiequal on modulus, respectively lying on both sides of the negative meniscus. The menisci of the second component face the image plane with their concave surfaces; two of them are made from material different from material of the first and third components and have in spectral ranges 3-5 mcm and 8-12 mcm, average dispersion coefficients which differ by more than fivefold, with quasiequal partial dispersion coefficients values. Menisci on the beam path have the following optical power values, respectively: (0.6-0.7); -(0.6-0.9); -(0.1-0.25); (0.5-0.7); (0.65-0.85).
EFFECT: widening the operating spectral range from 3 mcm to 12 mcm, providing a fixed position of the image plane for operating spectral ranges of 3-5 mcm and 8-12 mcm, high energy concentration factor in a spot with diameter of 0,015 mcm.
2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в технологических установках по проверке параметров матричных приемников теплового излучения, применяемых в тепловизорах.The invention relates to the field of optical instrumentation, namely to lenses for the infrared (IR) region of the spectrum, and can be used in technological installations for verifying the parameters of matrix heat radiation detectors used in thermal imagers.

Имеется ограниченное количество объективов для ИК-области спектра, у которых выполняется условие обеспечения одновременной работы в двух спектральных (тепловизионных) диапазонах и наличие высокого относительного отверстия (выше чем 1:0,8).There is a limited number of lenses for the infrared region of the spectrum in which the condition for ensuring simultaneous operation in two spectral (thermal imaging) ranges and the presence of a high relative aperture (higher than 1: 0.8) are fulfilled.

Известен объектив [Пат.RU 2410733 С1, МПК G02B 13/14 (2006.01), G02B 9/64 (2006.01). Двухспектральный инфракрасный объектив с вынесенной в пространство изображений апертурной диафрагмой [Текст]. / Хацевич Т.Н., Терешин Е.А.; заявители и патентообладатели Хацевич Т.Н., Терешин Е.А. - 2010101899/28; заявл. 21.01.2010; опубл. 27.01.2011, Бюл. №3. - 16 с.: ил.] для инфракрасной области спектра, предназначенный для тепловизионных приборов на основе охлаждаемых матричных приемников излучения, чувствительных в диапазонах от 3-5 мкм и от 8-12 мкм. Первый положительный компонент состоит из отрицательного мениска, обращенного вогнутой поверхностью к плоскости апертурной диафрагмы, двояковыпуклой и двояковогнутой линз. Второй компонент - пятилинзовый положительный. Между первым и вторым компонентами расположен третий компонент - положительный мениск, обращенный вогнутой поверхностью к плоскости апертурной диафрагмы и расположенный на расстоянии не более 0,15 фокусного расстояния первого компонента перед плоскостью промежуточного изображения. Компоненты объектива имеют сферические преломляющие поверхности, выполнены из арсенида галлия и материала KRS5. Фокусное расстояние f' объектива равно 171 мм, относительное отверстие 1:3. Рабочий спектральный диапазон 3-12 мкм, качество изображения является дифракционным как в спектральном диапазоне 3-5 мкм, так и в спектральном диапазоне 8-12 мкм при неизменном положении плоскости изображений. Длина по оптической оси от первой преломляющей поверхности до плоскости изображений равна 300 мм, т.е. составляет 1,75 от фокусного расстояния объектива.The known lens [Pat. RU 2410733 C1, IPC G02B 13/14 (2006.01), G02B 9/64 (2006.01). Two-spectral infrared lens with an aperture diaphragm taken out into the space of images [Text]. / Khatsevich T.N., Tereshin E.A .; Applicants and patent holders Khatsevich T.N., Tereshin E.A. - 2010101899/28; declared 01/21/2010; publ. 01/27/2011, Bull. Number 3. - 16 p.: Ill.] For the infrared region of the spectrum, intended for thermal imaging devices based on cooled matrix radiation detectors sensitive in the ranges from 3-5 microns and from 8-12 microns. The first positive component consists of a negative meniscus facing a concave surface to the plane of the aperture diaphragm, a biconvex and biconcave lenses. The second component is five-lens positive. Between the first and second components, the third component is located - the positive meniscus facing the concave surface to the plane of the aperture diaphragm and located at a distance of not more than 0.15 of the focal length of the first component in front of the plane of the intermediate image. The lens components have spherical refractive surfaces made of gallium arsenide and KRS5 material. The focal length f 'of the lens is 171 mm, the relative aperture is 1: 3. The working spectral range is 3-12 μm, the image quality is diffractive both in the spectral range of 3-5 μm and in the spectral range of 8-12 μm with the image plane unchanged. The length along the optical axis from the first refracting surface to the image plane is 300 mm, i.e. is 1.75 of the focal length of the lens.

Недостатком указанного объектива является малое относительное отверстие, не позволяющее обеспечить 90% концентрацию энергии в пятне рассеяния, соответствующем размерам пикселей современных МПИ для тепловизоров.The disadvantage of this lens is its small relative aperture, which does not allow for a 90% concentration of energy in the scattering spot corresponding to the pixel sizes of modern MPI for thermal imagers.

В качестве наиболее близкого по технической сущности аналога (прототипа) выбран светосильный инфракрасный объектив [Пат.RU 2348953 С1, МПК G02B 13/14 (2006.01) Инфракрасный светосильный трехлинзовый объектив [Текст]. / Хацевич Т.Н., Журавлев П.В.; заявители и патентообладатели Институт физики полупроводников СО РАН (RU) - 2007138194/28; заявл. 15.10.2007; опубл. 10.03.2009, Бюл. №7. - 9 с.: ил.], с относительным отверстием 1:0,75, содержащий три компонента, первый из которых положительный, второй отрицательный компонент и третий положительный мениски. Первый и третий мениски обращены вогнутостью к плоскости изображений, второй - к пространству предметов. Первый и третий мениски выполнены из одного материала (германий, показатель преломления 4,00), второй мениск выполнен из селенида цинка (показатель преломления 2,41). В объективе имеют место следующие соотношения:The fastest infrared lens [Pat. RU 2348953 C1, IPC G02B 13/14 (2006.01) The infrared fast three-lens lens [Text] was chosen as the closest in technical essence to an analog (prototype). / Khatsevich T.N., Zhuravlev P.V .; applicants and patent holders Institute of Semiconductor Physics SB RAS (RU) - 2007138194/28; declared 10/15/2007; publ. 03/10/2009, bull. Number 7. - 9 p.: Ill.], With a relative aperture of 1: 0.75, containing three components, the first of which is positive, the second negative component and the third positive meniscus. The first and third menisci are turned concave to the plane of the images, the second to the space of objects. The first and third menisci are made of one material (germanium, refractive index 4.00), the second meniscus is made of zinc selenide (refractive index 2.41). The following relationships occur in the lens:

Ф1=(0,6÷0,7)Ф, Ф2=-(0,15÷0,5)Ф, Ф3=(1,3÷2)Ф,Ф 1 = (0.6 ÷ 0.7) Ф, Ф 2 = - (0.15 ÷ 0.5) Ф, Ф 3 = (1.3 ÷ 2) Ф,

где Ф1, Ф2, Ф3, Ф - оптические силы соответственно первого, второго, третьего менисков и объектива в целом.where f 1 , f 2 , f 3 , f are the optical forces of the first, second, third menisci and the lens as a whole, respectively.

Фокусное расстояние f' объектива равно 35,49 мм, относительное отверстие 1:0,75. Длина по оптической оси от первой преломляющей поверхности до плоскости изображений равна 63,3 мм, т.е. составляет 1,75 от фокусного расстояния объектива. Объектив рассчитан для использования с матричными приемниками, размер пикселей которых 0,03 мм и более. Пример конкретного исполнения приведен для ИК-области спектра 8-12 мкм, основная длина волны 10 мкм. В пятне диаметром 0,03 мм концентрируется не менее 70% энергии. Проверочный расчет примера конкретного исполнения в спектральном диапазоне 3-5 мкм показывает, что плоскость изображения смещается на 0,2 мм, при этом доля энергии в пятне указанного размера падает до 30%. Хроматизм положения в спектральном диапазоне 3-12 мкм составляет 0,3 мм, т.е. 1/118 от фокусного расстояния объектива. При заявленных соотношениях между конструктивными параметрами в наиболее близком аналоге удается достичь повышения коэффициента концентрации энергии в пятне диаметром 0,03 мм в спектральном диапазоне 3-5 мкм, но не более чем до 70%, при этом снижается качество в спектральном диапазоне 8-12 мкм, и плоскости изображения для спектральных диапазонов 3-5 мкм и 8-12 мкм смещены по оси.The focal length f 'of the lens is 35.49 mm, the relative aperture is 1: 0.75. The length along the optical axis from the first refracting surface to the image plane is 63.3 mm, i.e. is 1.75 of the focal length of the lens. The lens is designed for use with matrix receivers whose pixel size is 0.03 mm or more. An example of a specific implementation is given for the IR region of the spectrum of 8-12 microns, the main wavelength of 10 microns. At least 70% of the energy is concentrated in a spot with a diameter of 0.03 mm. The verification calculation of an example of a specific embodiment in the spectral range of 3-5 μm shows that the image plane shifts by 0.2 mm, while the fraction of energy in the spot of the indicated size drops to 30%. The chromaticity of the position in the spectral range of 3-12 μm is 0.3 mm, i.e. 1/118 of the focal length of the lens. With the claimed ratios between the design parameters in the closest analogue, it is possible to achieve an increase in the energy concentration coefficient in the spot with a diameter of 0.03 mm in the spectral range of 3-5 μm, but not more than 70%, while the quality in the spectral range of 8-12 μm decreases , and image planes for the spectral ranges of 3-5 μm and 8-12 μm are shifted along the axis.

Недостатками прототипа являются ограниченный спектральный диапазон работы, смещение плоскости изображения при переходе от спектрального диапазона 8-12 мкм к диапазону 3-5 мкм, низкий коэффициент концентрации энергии в пятне, размеры которого соответствуют современным МПИ (например, с пикселями 0,015 мм). Устройство оптической системы объектива, содержащееся в прототипе, таково, что в нем не исправлен хроматизм положения, что при высоком относительном отверстии приводит к увеличению размера аберрационной фигуры рассеяния и, как результат, невозможности достичь 90% концентрацию энергии в пятне диаметром 0,015 мм для любого из диапазонов 3-5 и 8-12 мкм при фиксированном положении МПИ относительно объектива по оси. Это обстоятельство не позволяет использовать прототип в технологических установках по проверке параметров матричных приемников теплового излучения, применяемых в тепловизорах.The disadvantages of the prototype are the limited spectral range of operation, the shift of the image plane when moving from the spectral range of 8-12 microns to the range of 3-5 microns, a low energy concentration coefficient in the spot, the dimensions of which correspond to modern MPI (for example, with pixels of 0.015 mm). The device of the optical system of the lens contained in the prototype is such that the chromaticity of the position is not corrected in it, which at a high relative aperture leads to an increase in the size of the aberration scattering pattern and, as a result, the inability to achieve 90% energy concentration in a spot with a diameter of 0.015 mm for any of ranges 3-5 and 8-12 microns with a fixed position of the MPI relative to the lens along the axis. This fact does not allow the use of the prototype in technological installations for checking the parameters of matrix heat radiation detectors used in thermal imagers.

Задачей изобретения является создание двухдиапазонного инфракрасного светосильного объектива с расширенным спектральным диапазоном, с относительным отверстием не менее чем 1:0,7, обеспечивающим неизменяемое положение плоскости изображения при работе как в рабочем спектральном диапазоне от 3 до 5 мкм, так и в рабочем спектральном диапазоне от 8 до 12 мкм и дифракционное качество изображения в каждом из указанных диапазонов, а также обеспечение возможности использования данного объектива в технологических установках по проверке параметров матричных приемников теплового излучения, применяемых в тепловизорах.The objective of the invention is to provide a dual-band infrared aperture lens with an extended spectral range, with a relative aperture of at least 1: 0.7, providing an unchanged position of the image plane when operating both in the working spectral range from 3 to 5 μm and in the working spectral range from 8 to 12 microns and diffraction image quality in each of the indicated ranges, as well as the possibility of using this lens in technological installations for checking the parameter in matrix heat radiation detectors used in thermal imagers.

Технический результат, достигаемый в заявляемом двухдиапазонном инфракрасном светосильном объективе, заключается в расширении спектрального диапазона работы от 3 до 12 мкм, в обеспечении неизменного положения плоскости изображений для рабочих спектральных диапазонов 3-5 и 8-12 мкм, в повышении коэффициента концентрации энергии до 90% в пятне диаметром 0,015 мкм, размеры которого соответствуют современным МПИ, для указанных рабочих спектральных диапазонов.The technical result achieved in the inventive dual-band infrared fast lens is to expand the spectral range of operation from 3 to 12 microns, to ensure a constant position of the image plane for the working spectral ranges of 3-5 and 8-12 microns, in increasing the energy concentration coefficient to 90% in a spot with a diameter of 0.015 μm, the dimensions of which correspond to modern MPI, for the indicated working spectral ranges.

Поставленная задача достигается тем, что двухдиапазонный инфракрасный светосильный объектив содержит последовательно расположенные по ходу лучей три компонента, первый и третий из которых выполнены в виде положительных менисков из одинакового материала, обращенных вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, второй - отрицательный компонент, содержащий отрицательный мениск, оптическая сила которого составляет -(0,15÷0,5), при этом относительная оптическая сила первого компонента составляет (0,6÷0,7), преломляющие поверхности компонентов выполнены сферическими, согласно изобретению во второй компонент дополнительно введены отрицательный и положительный мениски с квазиравными по абсолютной величине относительными оптическими силами, расположенные соответственно с обеих сторон отрицательного мениска второго компонента, при этом мениски второго компонента обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, два из них выполнены из материалов, отличных от материала первого и третьего компонентов и имеющих в спектральных диапазонах 3-5 и 8-12 мкм коэффициенты средней дисперсии, отличающиеся более чем в 5 раз, при квазиравных величинах коэффициентов частных дисперсий, при этом относительные оптические силы менисков в объективе в соответствии с их расположением по ходу лучей составляют соответственноThe objective is achieved in that the dual-band infrared fast lens contains three components sequentially located along the rays, the first and third of which are made in the form of positive menisci of the same material, facing concave surfaces to the image plane, the second is a negative component containing a negative meniscus, optical whose strength is - (0.15 ÷ 0.5), while the relative optical power of the first component is (0.6 ÷ 0.7), the refractive surfaces of the components The spheres are spherical, according to the invention, negative and positive menisci with quasi-equal absolute magnitudes of relative optical forces located respectively on both sides of the negative meniscus of the second component are additionally introduced into the second component, while the menisci of the second component are turned by concave surfaces to the image plane, two of them are made from materials different from the materials of the first and third components and having coefficients cp in the spectral ranges 3-5 and 8-12 μm days dispersion differs by more than 5 times, with quasi-equal values partial dispersion ratios, the relative optical powers meniscus lens in accordance with their arrangement along the beams are respectively

Figure 00000001
Figure 00000001

Первый и третий компоненты объектива выполнены из халькогенидного стекла, а мениски второго компонента - из германия и фторида свинца.The first and third components of the lens are made of chalcogenide glass, and the menisci of the second component are made of germanium and lead fluoride.

Предлагаемое устройство иллюстрируется следующими графическими материалами:The proposed device is illustrated by the following graphic materials:

фиг.1 - оптическая схема двухспектрального ИК объектива, где компоненты 1, 3 выполнены в виде положительных менисков из одинакового материала, обращенных вогнутыми поверхностями к плоскости изображений; компонент 2 выполнен из положительного мениска 5 и дополнительно введенных отрицательного и положительного менисков 4, 6 с квазиравными по абсолютной величине относительными оптическими силами и обращенными к плоскости изображения вогнутыми поверхностями; линзы 4, 5 компонента 2 выполнены из разных материалов;figure 1 is an optical diagram of a two-spectral IR lens, where components 1, 3 are made in the form of positive menisci from the same material, facing concave surfaces to the image plane; component 2 is made of a positive meniscus 5 and additionally introduced negative and positive menisci 4, 6 with relative optical forces quasi-equal in absolute value and concave surfaces facing the image plane; lenses 4, 5 of component 2 are made of different materials;

фиг.2 - график продольной хроматической аберрации для диапазона спектра от 3 до 12 мкм;figure 2 is a graph of longitudinal chromatic aberration for the spectrum range from 3 to 12 microns;

фиг.3а - ЧКХ для среднего ИК диапазона спектра;figa - frequency response for the mid-IR range;

фиг.3б - ЧКХ для дальнего ИК диапазона спектра;figb - frequency response for the far infrared spectrum;

фиг.4а - функция концентрации энергии (ФКЭ) в пятне для среднего ИК диапазона спектра;figa - function of the concentration of energy (FFE) in the spot for the average IR range of the spectrum;

фиг.4б - ФКЭ для дальнего ИК диапазона спектра.figb - FKE for the far infrared spectrum.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. Компонент 1, линзы 4, 5, 6, компонента 2 и компонент 3 фокусируют излучение среднего и (или) дальнего диапазонов спектра, идущее от каждой точки удаленных объектов, расположенных в пределах углового поля, определяемого размерами чувствительной площадки неохлаждаемого МФПУ и эквивалентным фокусным расстоянием компонентов 1, 2, 3 и создают действительное изображение в плоскости изображения объектива, обеспечивая для каждой точки объекта фокусировку в пятно малого размера, сопоставимое по величине с пятном рассеяния, обусловленным дифракцией, при этом положение плоскости изображений остается неизменным как для среднего, так и для дальнего ИК диапазонов спектра.The proposed device operates as follows. Component 1, lenses 4, 5, 6, component 2 and component 3 focus the radiation of the middle and (or) far spectral ranges coming from each point of distant objects located within the angular field determined by the size of the sensitive area of the uncooled MFP and the equivalent focal length of the components 1, 2, 3 and create a real image in the image plane of the lens, providing for each point of the object focusing on a spot of small size, comparable in magnitude to the scattering spot due to diffraction, p At the same time, the position of the image plane remains unchanged for both the middle and far IR ranges of the spectrum.

В качестве примера конкретного исполнения приведен пятилинзовый инфракрасный светосильный объектив. Фокусное расстояние f' объектива равно 40 мм, относительное отверстие 1:0,75. Рабочий спектральный диапазон 3-12 мкм. Длина по оптической оси от первой преломляющей поверхности до плоскости изображений равна 76,5 мм, т.е. составляет 1,9 от фокусного расстояния объектива, задний фокальный отрезок составляет 20 мм. Первый и третий компоненты объектива выполнены из халькогенидного стекла (amtirl), а мениски второго компонента - из германия и фторида свинца. В таблице 1 приведены относительные оптические силы и характеристики материалов линз.A five-lens infrared fast lens is shown as an example of a specific implementation. The focal length f 'of the lens is 40 mm, the relative aperture is 1: 0.75. The working spectral range is 3-12 microns. The length along the optical axis from the first refracting surface to the image plane is 76.5 mm, i.e. is 1.9 of the focal length of the lens, the rear focal length is 20 mm. The first and third components of the lens are made of chalcogenide glass (amtirl), and the menisci of the second component are made of germanium and lead fluoride. Table 1 shows the relative optical powers and characteristics of the lens materials.

Таблица 1Table 1 Параметры материаловMaterial Options КомпонентComponent ЛинзаLens МатериалMaterial Ф отн. F Rel V3-5 V 3-5 V8-12 V 8-12 Р3-5 R 3-5 Р8-12 R 8-12 1one 1one AMTIR1AMTIR1 0,700.70 198,33198.33 116,94116.94 0,390.39 0,520.52 22 4four GERMANIUMGermanyum -0,68-0.68 107,29107.29 795,97795.97 0,310.31 0,370.37 55 PBF2PBF2 -0,17-0.17 46,3946.39 8,648.64 0,550.55 0,530.53 66 AMTIR1AMTIR1 0,580.58 198,33198.33 116,94116.94 0,390.39 0,520.52 33 33 AMTIR1AMTIR1 0,740.74 198,33198.33 116,94116.94 0,390.39 0,520.52

Как следует из таблицы 1, в конкретном исполнении инфракрасного светосильного пятилинзового объектива в спектральных диапазонах 3-5 и 8-12 мкм коэффициенты средней дисперсии дополнительно введенных в компоненет 2 отрицательного и положительного менисков отличаются в 795,97/107,29=7,41; 46,39/8,64=5,37, т.е. более чем в 5 раз, а коэффициенты частных дисперсий близки по величине, т.е. являются квазиравными величинами. Относительные оптические силы менисков в объективе в соответствии с их расположением по ходу лучей составляют соответственно: 0,7; -0,68; -0,17; 0,58; 0,74, что удовлетворяет соотношению (1).As follows from table 1, in a specific embodiment of the infrared fast five-lens lens in the spectral ranges of 3-5 and 8-12 microns, the average dispersion coefficients of the negative and positive menisci additionally introduced into component 2 differ in 795.97 / 107.29 = 7.41; 46.39 / 8.64 = 5.37, i.e. more than 5 times, and the coefficients of partial dispersions are close in magnitude, i.e. are quasi-equal quantities. The relative optical forces of the menisci in the lens in accordance with their location along the rays are, respectively: 0.7; -0.68; -0.17; 0.58; 0.74, which satisfies relation (1).

Для подтверждения высокого качества изображения, даваемого предлагаемой оптической системой двухспектрального ИК объектива, далее приводятся характеристики, наиболее часто используемые для оценки качества изображения в аналогичных оптических системах.To confirm the high quality of the image provided by the proposed optical system of a two-spectral IR lens, the following are the characteristics that are most often used to evaluate image quality in similar optical systems.

На фиг.2 приведен график продольной хроматической аберрации для широкого спектрального интервала от 3 до 12 мкм, включающего как средний, так и дальний ИК диапазоны. Характер кривой продольной хроматической аберрации свидетельствует о том, что в предлагаемом объективе в указанном спектральном диапазоне обеспечивается апохроматическая коррекция, при этом остаточный продольный хроматизм составляет 0,006 мм, т.е. 1/6660 от фокусного расстояния.Figure 2 shows a graph of longitudinal chromatic aberration for a wide spectral range from 3 to 12 μm, including both the middle and far infrared ranges. The nature of the longitudinal chromatic aberration curve indicates that an apochromatic correction is provided in the proposed lens in the indicated spectral range, while the residual longitudinal chromatism is 0.006 mm, i.e. 1/6660 of the focal length.

Графики ЧКХ для указанных рабочих спектральных диапазонов представлены соответственно на фиг.3а и 3б, а графики ФКЭ - соответственно на фиг.4а и 4б для фиксированного положения плоскости изображений. Из представленных графиков следует, что заявляемый двухспектральный объектив обеспечивает высокое качество изображения, близкое к дифракционному пределу в каждом из спектральных диапазонов при неизменном положении плоскости изображения, в частности на оси обеспечивается 90% концентрации энергии в пятне диаметром 0,015 мкм, размер которого соответствуют размеру пикселя современного МПИ, что позволяет использовать изобретение в технологических установках по проверке параметров матричных приемников теплового излучения, применяемых в тепловизорах.The plots of frequency response curves for the indicated operating spectral ranges are shown in FIGS. 3a and 3b, respectively, and the PCF plots are shown in FIGS. 4a and 4b, respectively, for a fixed position of the image plane. From the presented graphs it follows that the inventive two-spectral lens provides high image quality close to the diffraction limit in each of the spectral ranges with the image plane unchanged, in particular, 90% of the energy concentration in a spot with a diameter of 0.015 μm, the size of which corresponds to the size of a modern pixel, is provided on the axis MPI, which allows the use of the invention in technological installations for checking the parameters of matrix heat radiation detectors used in those plizovizory.

Claims (2)

1. Двухдиапазонный инфракрасный светосильный объектив, содержащий последовательно расположенные по ходу лучей три компонента, первый и третий из которых выполнены в виде положительных менисков из одинакового материала, обращенных вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, второй - отрицательный компонент, содержащий отрицательный мениск, оптическая сила которого составляет -(0,15÷0,5), при этом относительная оптическая сила первого компонента составляет (0,6÷0,7), преломляющие поверхности компонентов выполнены сферическими, отличающийся тем, что во второй компонент дополнительно введены отрицательный и положительный мениски с квазиравными по абсолютной величине относительными оптическими силами, расположенные соответственно с обеих сторон отрицательного мениска второго компонента, при этом мениски второго компонента обращены вогнутыми поверхностями к плоскости изображений, два из них выполнены из материалов, отличных от материала первого и третьего компонентов и имеющих в спектральных диапазонах 3-5 и 8-12 мкм коэффициенты средней дисперсии, отличающиеся более чем в 5 раз, при квазиравных величинах коэффициентов частных дисперсий, при этом относительные оптические силы менисков в объективе в соответствии с их расположением по ходу лучей составляют соответственно: (0,6÷0,7); -(0,6÷0,9); -(0,1÷0,25); (0,5÷0,7); (0,65÷0,85).1. A dual-band infrared fast lens containing three components sequentially located along the rays, the first and third of which are made in the form of positive menisci of the same material, facing concave surfaces to the image plane, the second is a negative component containing a negative meniscus, the optical power of which is - (0.15 ÷ 0.5), while the relative optical power of the first component is (0.6 ÷ 0.7), the refractive surfaces of the components are made spherical, distinguishing Take advantage of the fact that negative and positive menisci with quasi-equal absolute magnitudes of relative optical forces located respectively on both sides of the negative meniscus of the second component are additionally introduced into the second component, while the menisci of the second component are turned by concave surfaces to the image plane, two of them are made of materials different from the material of the first and third components and having coefficients of average dispersion in the spectral ranges of 3-5 and 8-12 microns, differing more than h I eat 5 times, with quasi-equal values of the coefficients of partial dispersions, while the relative optical forces of the menisci in the lens in accordance with their location along the rays are, respectively: (0.6 ÷ 0.7); - (0.6 ÷ 0.9); - (0.1 ÷ 0.25); (0.5 ÷ 0.7); (0.65 ÷ 0.85). 2. Объектив по п.1, отличающийся тем, что первый и третий компоненты выполнены из халькогенидного стекла, а мениски второго компонента - из германия и фторида свинца. 2. The lens according to claim 1, characterized in that the first and third components are made of chalcogenide glass, and the meniscus of the second component is made of germanium and lead fluoride.
RU2011142530/28A 2011-10-20 2011-10-20 Dual band infrared high-aperture lens RU2475787C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142530/28A RU2475787C1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Dual band infrared high-aperture lens

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011142530/28A RU2475787C1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Dual band infrared high-aperture lens

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2475787C1 true RU2475787C1 (en) 2013-02-20

Family

ID=49121109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011142530/28A RU2475787C1 (en) 2011-10-20 2011-10-20 Dual band infrared high-aperture lens

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2475787C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091551A (en) * 1997-01-30 2000-07-18 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Infrared zoom lens system
RU2348953C1 (en) * 2007-10-15 2009-03-10 Институт физики полупроводников СО РАН Infrared rapid three-lens objective
RU2386156C1 (en) * 2008-10-15 2010-04-10 Институт физики полупроводников СО РАН Optical system with remote apertures for infrared spectrum
RU2410733C1 (en) * 2010-01-21 2011-01-27 Татьяна Николаевна Хацевич Double-spectrum infrared lens having aperture diaphragm in image space
US20110216397A1 (en) * 2010-03-05 2011-09-08 Kouji Kawaguchi Infrared zooming lens

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6091551A (en) * 1997-01-30 2000-07-18 Fuji Photo Optical Co., Ltd. Infrared zoom lens system
RU2348953C1 (en) * 2007-10-15 2009-03-10 Институт физики полупроводников СО РАН Infrared rapid three-lens objective
RU2386156C1 (en) * 2008-10-15 2010-04-10 Институт физики полупроводников СО РАН Optical system with remote apertures for infrared spectrum
RU2410733C1 (en) * 2010-01-21 2011-01-27 Татьяна Николаевна Хацевич Double-spectrum infrared lens having aperture diaphragm in image space
US20110216397A1 (en) * 2010-03-05 2011-09-08 Kouji Kawaguchi Infrared zooming lens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20150070754A1 (en) Infrared optical system
RU156006U1 (en) ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM
RU2506616C1 (en) High-speed infrared lens
JP2013195747A5 (en)
RU2451312C1 (en) Objective lens
RU2678957C1 (en) Wide-angle high-power infrared lens
RU2348953C1 (en) Infrared rapid three-lens objective
RU193226U1 (en) ATHERMALIZED LENS FOR THE INFRARED SPECTRUM
RU2419113C1 (en) Optical system with pinhole aperture for middle infrared range
RU2475787C1 (en) Dual band infrared high-aperture lens
RU170736U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU134671U1 (en) LIGHT LIGHT FOR IR IR SPECTRUM
RU2385476C1 (en) Projection high-aperture telecentric lens
RU82875U1 (en) LIGHT LIGHT FOR INFRARED SPECTRUM
RU2403598C1 (en) Large aperture lens for thermal imaging device
RU163268U1 (en) TWO-LENS LENS
RU162318U1 (en) TWO-LENS LENS
RU2410733C1 (en) Double-spectrum infrared lens having aperture diaphragm in image space
RU2547005C1 (en) Apochromatic lens
RU2672703C1 (en) Two-channel mirror-lens system
RU2415451C1 (en) Reflector lens
RU2386156C1 (en) Optical system with remote apertures for infrared spectrum
RU192401U1 (en) Luminous Infrared Lens
RU2385475C1 (en) High-aperture wide-angle lens for infrared spectrum (versions)
RU146322U1 (en) EYEPIECE

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181021