RU2510059C1 - Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой - Google Patents
Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой Download PDFInfo
- Publication number
- RU2510059C1 RU2510059C1 RU2012140247/28A RU2012140247A RU2510059C1 RU 2510059 C1 RU2510059 C1 RU 2510059C1 RU 2012140247/28 A RU2012140247/28 A RU 2012140247/28A RU 2012140247 A RU2012140247 A RU 2012140247A RU 2510059 C1 RU2510059 C1 RU 2510059C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- component
- lens
- positive
- image plane
- negative
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Инфракрасный объектив содержит вынесенную апертурную диафрагму, размещенную между последним компонентом объектива и плоскостью изображений, и четыре компонента. Первый компонент неподвижный и выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, второй подвижный компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий компонент неподвижный и в нем первые два мениска положительные, обращенные выпуклостями друг к другу, а третья линза - вогнутоплоская, обращенная плоскостью к плоскости изображений, четвертый неподвижный положительный компонент включает три мениска, обращенные вогнутостью к плоскости изображений, первый и третий из которых положительные, а второй - отрицательный. Вторая поверхность линзы первого компонента, первая поверхность линзы второго компонента и вогнутая поверхность первого положительного мениска четвертого компонента выполнены асферическими. Технический результат - повышение коэффициента пропускания оптической системы и технологичности при сохранении высокого относительного отверстия, перепада увеличений и качества изображения. 8 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к объективам для инфракрасной (ИК) области спектра, и может быть использовано в оптических системах тепловизоров, построенных на основе охлаждаемых матричных приемников теплового излучения.
Известен инфракрасный объектив [патент US 6424460, 2002 г., фиг.3] с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой, размещенной между последним компонентом объектива и плоскостью изображения, содержащий расположенные по ходу лучей оптически связанные первый и последний положительные компоненты и расположенный между ними подвижный компонент, включающий отрицательную и положительную линзы, имеющий два фиксированных положения на оптической оси для смены полей зрения; при этом первый компонент выполнен в виде двух менисков, обращенных вогнутой стороной к плоскости изображений, последний компонент включает два положительных мениска, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу, и отрицательный мениск, обращенный вогнутой стороной к плоскости изображений. Функцию апертурной диафрагмы в процессе работы объектива в комплексе с охлаждаемым матричным приемником ИК-излучения выполняет охлаждаемая диафрагма приемника. Причем две поверхности являются асферическими, на одной из них нанесен дифракционный оптический элемент (в виде голограммы). Фокусное расстояние принимает два значения: 53 и 160 мм, т.е. обеспечивается трехкратный перепад фокусного расстояния (поля зрения). Относительное отверстие имеет величину 1:2,5. Расстояние р' от охлаждаемой апертурной диафрагмы до плоскости изображения составляет в конкретном примере исполнения 47 мм, что составляет 0,88 от наименьшей величины фокусного расстояния. Устройство таково, что проекция апертурной диафрагмы в пространство предметов - входной зрачок - является мнимой и не совпадает с первым компонентом объектива. Это приводит к тому, что диаметр первого компонента превышает диаметр входного зрачка для наибольшего фокусного расстояния. В примере конкретного исполнения это превышение составляет 1,6 раза. Совместить входной зрачок с первой линзой в объективе невозможно в силу того, что внутренний подвижный компонент является отрицательным.
Наиболее близким аналогом по технической сущности к заявляемому устройству является инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой [патент RU 2400784, опубл. 27.09.2010 г., бюл. № 27]. Объектив содержит расположенные по ходу лучей, оптически связанные первый неподвижный положительный компонент, второй подвижный отрицательный компонент, выполненный в виде мениска, обращенного выпуклой стороной к плоскости изображений, третий подвижный положительный компонент и четвертый неподвижный положительный компонент. Апертурная диафрагма размещена в пространстве между объективом и плоскостью изображений. Первый компонент выполнен в виде одиночных положительного и отрицательного менисков, обращенных вогнутой стороной к плоскости изображений. Третий подвижный положительный компонент включает близко расположенные одиночные отрицательный мениск, обращенный выпуклой стороной к плоскости изображений, и отрицательную и положительную линзы. Четвертый неподвижный положительный компонент состоит из близко расположенных одиночных отрицательного мениска, двух положительных менисков, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу, и отрицательного мениска, обращенного вогнутой стороной к плоскости изображений. Все преломляющие поверхности объектива выполнены сферическими. Второй и третий подвижные компоненты имеют два фиксированных положения на оптической оси для смены полей зрения, при этом расстояния между вершинами их преломляющих поверхностей являются различными в каждом из двух фиксированных положений. Дополнительно вставлено защитное стекло приемника ИК-излучения, охлаждаемая диафрагма которого выполняет функцию апертурной диафрагмы объектива. Каждый подвижный компонент имеет два взаимных расположения для двух полей зрения. Но в данном объективе большое количество линз, что снижает коэффициент пропускания системы, и два подвижных компонента для переключения полей зрения.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является создание ИК-объектива с повышенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении коэффициента пропускания оптической системы, повышении технологичности при сохранении высокого относительного отверстия, перепада увеличений и качества изображения.
Это достигается тем, что в инфракрасном объективе с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой, размещенной между последним компонентом объектива и плоскостью изображений, содержащем четыре компонента, первый из которых неподвижный выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Второй подвижный компонент выполнен из отрицательной линзы. Третий положительный компонент включает, по крайней мере, одну положительную и одну отрицательную линзы. Четвертый неподвижный положительный компонент включает два положительных и один отрицательный мениски. В отличие от известного, второй компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы. Третийкомпонент неподвижный и в нем первые два мениска положительные, обращенные выпуклостями друг к другу, а третья линза - вогнутоплоская, обращенная плоскостью к плоскости изображений. В четвертом компоненте все линзы выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к плоскости изображений, первая и третья из которых положительные, а вторая - отрицательная, при этом вторая поверхность линзы первого компонента, первая поверхность линзы второго компонента и вогнутая поверхность первого положительного мениска четвертого компонента выполнены асферическими.
Предложенное изобретение иллюстрируется следующими графическими материалами:
- фиг.1а - оптическая схема инфракрасного объектива с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой (узкое поле зрения);
- фиг.1б - оптическая схема инфракрасного объектива с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой (широкое поле зрения);
- фиг.2а - ЧКХ инфракрасного объектива для узкого поля зрения;
- фиг.2б - ЧКХ инфракрасного объектива для широкого поля зрения;
- фиг.3а - ФКЭ в инфракрасном объективе для узкого поля зрения;
- фиг.3б - ФКЭ в инфракрасном объективе для широкого поля зрения;
- фиг.4а - астигматизм и дисторсия в инфракрасном объективе для узкого поля зрения;
фиг.4б - астигматизм и дисторсия в инфракрасном объективе для широкого поля зрения.
На фиг.1а представлена принципиальная оптическая схема инфракрасного объектива с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой, размещенной между последним компонентом объектива и плоскостью изображений, при фиксированном положении второго компонента, в котором реализуется узкое поле зрения. Объектив состоит из четырех компонентов. Первый неподвижный положительный компонент состоит из положительного мениска 1, обращенного выпуклостью к пространству предметов. Второй отрицательный подвижный компонент состоит из двояковогнутой линзы 2 и имеет два фиксированных положения на оптической оси для переключения полей зрения. Третий неподвижный положительный компонент состоит из одиночных положительных менисков 3 и 4, обращенных выпуклыми поверхностями друг к другу, и отрицательной вогнутоплоской линзы 5, обращенной плоскостью к плоскости изображений. Четвертый неподвижный положительный компонент содержит положительный 6 и отрицательный 7 мениски, обращенные вогнутостью к плоскости изображений, и положительный мениск 8, обращенный вогнутостью к плоскости изображений. Между третьим и четвертым компонентами имеется промежуточное изображение. Вторая поверхность линзы 1, первая поверхность линзы 2 и вторая поверхность линзы 6 выполнены асферическими. В матричном приемнике ИК-излучения (не показан) совмещают плоскость чувствительных элементов с плоскостью изображений объектива через защитное стекло 9 и фильтр 10.
На фиг.1б представлена принципиальная оптическая схема инфракрасного объектива с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой, размещенной между последним компонентом объектива и плоскостью изображений, при фиксированном положении второго компонента, в котором реализуется широкое поле зрения. При этом только второй компонент, а именно линза 2, перемещается вдоль оптической оси, а положение остальных линз остается неизменным.
Оптическая система в узком и широком полях зрения работает следующим образом. Линзы первого, второго и третьего компонентов 1, 2, 3, 4, 5 фокусируют инфракрасное излучение, идущее от каждой точки удаленных объектов в пределах углового поля, определяемого размерами охлаждаемого матричного приемника инфракрасного излучения и фокусным расстоянием объектива, и создают действительное изображение объектов в плоскости промежуточного изображения, которое затем линзами четвертого компонента 6, 7, 8 через защитное стекло 9 и фильтр 10 приемника переносится в плоскость изображений объектива, совмещенную с плоскостью чувствительных элементов матричного приемника ИК-излучения, обеспечивая для каждой точки объекта фокусировку в пятно малого размера, сопоставимое по величине с пятном рассеяния, обусловленным дифракцией. Апертурная диафрагма, совмещенная с охлаждаемой диафрагмой приемника, обеспечивает высокое относительное отверстие объектива и минимизирует фоновое излучение, поступающее на матричный приемник ИК-излучения. Плоскость чувствительных элементов матричного приемника ИК-излучения совмещается с плоскостью изображений объектива. Смена полей зрения осуществляется перемещением вдоль оптической оси второго компонента из положения, показанного на фиг.1а, в положение, показанное на фиг.1б. При этом эквивалентное фокусное расстояние инфракрасного объектива уменьшается в три раза, и, соответственно, в три раза увеличивается угловое поле в пространстве предметов. Положение плоскости изображений остается неизменным как при узком, так и при широком полях зрения.
В соответствии с предложенным техническим решением рассчитан объектив, конструктивные параметры которого приведены в таблице 1. Характеристики объектива:
Фокусное расстояние, мм | -2007-66,7 |
Диаметр входного зрачка, мм | 85,0/33,5 |
Линейное поле в пространстве изображений(2у'·2х'), мм2 | 7,68-9,6 |
Через «/» указаны значения соответственно для узкого и широкого полей зрения.
Таблица 1
N поверхности | Радиус, мм | Толщина, мм | Материал | Световой ⌀, мм |
1 | 82.600 | 85.00 | ||
8.00 | GE | |||
2*1 | 91.245 | 80.00 | ||
108.50/72.3 | ||||
3*2 | -169.750 | 25.50 | ||
3.50 | GE | |||
4 | 218.300 | 25.60 | ||
10.40/46.6 | ||||
5 | -452.900 | 30.50 | ||
4.80 | GE | |||
6 | -114.020 | 31.20 | ||
3.00 | ||||
7 | 38.900 | 30.30 | ||
4.00 | GE | |||
8 | 39.990 | 28.10 | ||
13.70 | ||||
9 | -187.930 | 23.90 | ||
3.00 | Р04 | |||
10 | Infinity | 23.60 | ||
27.00 | ||||
11 | Infinity | 18.10 | ||
46.20 | ||||
12 | 38.640 | 26.40 | ||
4.20 | GE | |||
13*3 | 989.200 | 25.50 | ||
1.70 | ||||
14 | 164.820 | 22.20 | ||
2.20 | IKS25 | |||
15 | 24.890 | 19.80 | ||
13.30 | ||||
16 | Infinity | 18.00 | ||
10.00 | ||||
17 | 36.980 | 16.30 | ||
2.50 | GE | |||
18 | 85.510 | 15.50 | ||
4.23 | ||||
19 | Infinity | 11.50 | ||
2.50 | GE | |||
20 | Infinity | 10.90 | ||
2.30 | ||||
21 STOP | Infinity | 8.50 | ||
4.20 | ||||
22 | Infinity | 9.20 | ||
0.50 | GE | |||
23 | Infinity | 9.30 | ||
15.30 | ||||
24 | Infinity | 12.10 |
Через «/» указаны расстояния между компонентами соответственно для узкого и широкого полей зрения.
*1, *2,*3 - асферические поверхности с уравнениями вида:
k=0 -коническая постоянная.
*1 α1=0
α2=1,244·10-8
α3=1,94·10-12
*2 α1=0
α2=-1,73·10-7
α3=-1,75·10-9
α4=5,288·10-12
*3 α1=0
α2=6,73·10-6
α3=-8,162·10-9
α4=1,035·10-11
Таким образом, создан инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой, позволяющий осуществить коррекцию аберраций осевых и внеосевых пучков лучей, получить высокие значения ЧКХ для обоих полей зрения, что сохраняет высокое качество изображения и повышает технологичность за счет значительного упрощения конструкции (всего восемь линз и только один подвижный компонент).
Claims (1)
- Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой, размещенной между последним компонентом объектива и плоскостью изображений, содержащий четыре компонента, первый из которых неподвижный и выполнен в виде положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, второй подвижный компонент выполнен из отрицательной линзы, третий положительный компонент включает, по крайней мере, одну положительную и одну отрицательную линзы, четвертый неподвижный положительный компонент включает два положительных и один отрицательный мениски, отличающийся тем, что второй компонент выполнен в виде двояковогнутой линзы, третий компонент неподвижный и в нем первые два мениска положительные, обращенные выпуклостями друг к другу, а третья линза - вогнутоплоская, обращенная плоскостью к плоскости изображений, в четвертом компоненте все линзы выполнены в виде менисков, обращенных вогнутостью к плоскости изображений, первая и третья из которых положительные, а вторая - отрицательная, при этом вторая поверхность линзы первого компонента, первая поверхность линзы второго компонента и вогнутая поверхность первого положительного мениска четвертого компонента выполнены асферическими.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140247/28A RU2510059C1 (ru) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012140247/28A RU2510059C1 (ru) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2510059C1 true RU2510059C1 (ru) | 2014-03-20 |
Family
ID=50279749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012140247/28A RU2510059C1 (ru) | 2012-09-21 | 2012-09-21 | Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2510059C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116068733A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-05-05 | 福建福光股份有限公司 | 一种折反式中波长焦镜头 |
CN116299960A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-06-23 | 福建福光股份有限公司 | 一种大孔径广角中波红外镜头及其成像方法 |
Citations (4)
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 |
JP2002014283A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-01-18 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 赤外線ズームレンズまたは赤外線多焦点レンズ、赤外線イメージングシステム、およびパノラマ観察光学系 |
US6424460B1 (en) * | 1998-05-08 | 2002-07-23 | Pilkington Pe Limited | Dual field-of-view objects system for the infrared |
RU2400784C1 (ru) * | 2009-08-21 | 2010-09-27 | Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН | Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой |
-
2012
- 2012-09-21 RU RU2012140247/28A patent/RU2510059C1/ru active
Patent Citations (4)
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 |
US6424460B1 (en) * | 1998-05-08 | 2002-07-23 | Pilkington Pe Limited | Dual field-of-view objects system for the infrared |
JP2002014283A (ja) * | 2000-06-28 | 2002-01-18 | Fuji Photo Optical Co Ltd | 赤外線ズームレンズまたは赤外線多焦点レンズ、赤外線イメージングシステム、およびパノラマ観察光学系 |
RU2400784C1 (ru) * | 2009-08-21 | 2010-09-27 | Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН | Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN116299960A (zh) * | 2022-12-14 | 2023-06-23 | 福建福光股份有限公司 | 一种大孔径广角中波红外镜头及其成像方法 |
CN116068733A (zh) * | 2022-12-16 | 2023-05-05 | 福建福光股份有限公司 | 一种折反式中波长焦镜头 |
CN116068733B (zh) * | 2022-12-16 | 2024-03-15 | 福建福光股份有限公司 | 一种折反式中波长焦镜头 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101874219B (zh) | 双焦距透镜系统 | |
US9860443B2 (en) | Monocentric lens designs and associated imaging systems having wide field of view and high resolution | |
US7961398B2 (en) | Multiple image camera and lens system | |
US20110169931A1 (en) | In-vivo imaging device with double field of view and method for use | |
TW201723571A (zh) | 取像用光學透鏡組、取像裝置及電子裝置 | |
IL270712A (en) | Optical shape of the type of bicolor refracting eyepiece with a very wide field of view | |
US10520719B2 (en) | Image acquisition device | |
RU2348954C1 (ru) | Инфракрасный объектив с переменным фокусным расстоянием | |
RU2510059C1 (ru) | Инфракрасный объектив с двумя полями зрения и вынесенной апертурной диафрагмой | |
RU2606699C1 (ru) | Двухканальная оптико-электронная система | |
RU2419113C1 (ru) | Оптическая система с вынесенной апертурной диафрагмой для среднего ик диапазона спектра | |
JP3724520B2 (ja) | 赤外用光学系 | |
RU2621366C1 (ru) | Компактный объектив среднего ик диапазона | |
RU162318U1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
US20180203212A1 (en) | Terahertz-gigahertz fisheye lens system | |
RU163268U1 (ru) | Двухлинзовый объектив | |
US11209633B2 (en) | Iris image acquisition system | |
RU2316797C1 (ru) | Линзовый объектив с изменяемым фокусным расстоянием для работы в ик-области спектра | |
Gebgart | Design features of some types of ultrawide-angle objectives | |
RU2410733C1 (ru) | Двухспектральный инфракрасный объектив с вынесенной в пространство изображений апертурной диафрагмой | |
RU2624658C1 (ru) | Инфракрасная система с двумя полями зрения | |
RU2386156C1 (ru) | Оптическая система с вынесенными зрачками для инфракрасной области спектра | |
RU2650055C1 (ru) | Катадиоптрический телескоп | |
RU159367U1 (ru) | Светосильный широкоугольный объектив | |
RU2400785C1 (ru) | Телескоп с двумя увеличениями и вынесенным выходным зрачком для дальней ик-области спектра |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QA4A | Patent open for licensing |
Effective date: 20200910 |