RU2525463C1 - Optical system for thermal imaging device - Google Patents
Optical system for thermal imaging device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2525463C1 RU2525463C1 RU2013114939/28A RU2013114939A RU2525463C1 RU 2525463 C1 RU2525463 C1 RU 2525463C1 RU 2013114939/28 A RU2013114939/28 A RU 2013114939/28A RU 2013114939 A RU2013114939 A RU 2013114939A RU 2525463 C1 RU2525463 C1 RU 2525463C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- meniscus
- photodetector
- convex
- positive
- optical system
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технике формирования изображений и может быть использовано при создании тепловизионных приборов различного назначения с охлаждаемыми матричными фотоприемными устройствами.The invention relates to techniques for imaging and can be used to create thermal imaging devices for various purposes with cooled matrix photodetectors.
Известна оптическая система тепловизора с охлаждаемым фотоприемником (патент ЕР №1684105 А1, опубл. 27.07.2006 г.), содержащая входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, и проекционный объектив, осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость расположения чувствительных элементов матричного фотоприемника.Known optical system of a thermal imager with a cooled photodetector (patent EP No. 1684105 A1, publ. 07/27/2006), containing an input lens that builds a valid intermediate image, and a projection lens that transfers the intermediate image to the plane of the sensing elements of the matrix photodetector.
Недостатком этой оптической системы является большое количество линз значительного диаметра во входном объективе, что приводит к увеличению массы оптической системы, и большой ассортимент материалов, из которых изготовлены линзы оптической системы.The disadvantage of this optical system is the large number of lenses of significant diameter in the input lens, which leads to an increase in the mass of the optical system, and a large assortment of materials from which the lenses of the optical system are made.
В качестве ближайшего к заявленному техническому решению взята оптическая система для тепловизионных приборов (патент РФ №2449328, МПК G02B 13/14, G02B 23/12, опубл. 27.04.12 г., пункты 1 и 4 формулы), содержащая, по крайней мере, входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, включающий последовательно расположенные по ходу лучей положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и проекционный объектив, осуществляющий перенос промежуточного изображения в плоскость расположения чувствительных элементов фотоприемного устройства, выполненный в составе последовательно расположенных по ходу лучей отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов, двояковыпуклой линзы, отрицательного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения, положительного мениска, обращенного выпуклостью к плоскости изображения и положительного мениска, обращенного выпуклостью к пространству предметов.An optical system for thermal imaging devices was taken as the closest to the claimed technical solution (RF patent No. 2449328, IPC G02B 13/14, G02B 23/12, publ. 04/27/12, paragraphs 1 and 4 of the formula), containing at least , an input lens that builds a valid intermediate image, including a positive meniscus convex to the space of objects sequentially located along the rays, a negative meniscus convex to the space of objects, and a projection lens that transfers the intermediate about the image in the plane of the arrangement of the sensitive elements of the photodetector, made as a part of sequentially located along the rays of the negative meniscus, convex to the space of objects, a biconvex lens, negative meniscus, convex to the image plane, positive meniscus, convex to the image plane and positive meniscus convex to the space of objects.
Недостатком этого технического решения является значительная общая длина оптической системы, равная 150 мм при небольшом эквивалентном фокусном расстоянии 60 мм, что означает невысокую разрешающую способность этой оптической системы при габаритах существенно превышающих ее фокусное расстояние. Показатель укорочения длины К в системе (Теория оптических систем. Учебник для вузов/Б.Н. Бегунов и др. М: Машиностроение, 1981 г., с.266), характеризуемый отношением длины от первой поверхности до фокальной плоскости к фокусному расстоянию, в прототипе составляет К=2,5.The disadvantage of this technical solution is the significant total length of the optical system, equal to 150 mm with a small equivalent focal length of 60 mm, which means the low resolution of this optical system with dimensions significantly exceeding its focal length. An indicator of shortening the length K in the system (Theory of optical systems. A textbook for high schools / BN Begunov et al. M: Mechanical Engineering, 1981, p.266), characterized by the ratio of the length from the first surface to the focal plane to the focal length, in the prototype is K = 2.5.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое устройство, является повышение разрешающей способности оптической системы тепловизионного прибора при сохранении ее компактности.The task to which the invention is directed is to increase the resolution of the optical system of a thermal imaging device while maintaining its compactness.
Поставленная задача решается тем, что в оптической системе тепловизионного прибора, содержащей последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение и содержащий отрицательный и положительный мениски, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством и содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый мениск, второй отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, третий положительный мениск, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству, отличающейся тем, что во входном объективе первым по ходу лучей расположен отрицательный мениск, а за положительным мениском введен дополнительный отрицательный мениск, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения, в проекционном объективе первый мениск выполнен положительным и выпуклой стороной направлен к фотоприемному устройству, а четвертый мениск расположен между третьим мениском проекционного объектива и фотоприемным устройством.The problem is solved in that in the optical system of a thermal imaging device containing an input lens sequentially located along the rays, constructing a valid intermediate image and containing negative and positive menisci, and a projection lens mounted in front of the photodetector and containing the first meniscus sequentially installed along the rays, the second negative meniscus convex to the photodetector, the third positive meniscus convex to the space of objects, and the fourth positive meniscus, convex to the photodetector, characterized in that the negative meniscus is placed first in the input lens along the rays, and an additional negative meniscus is introduced behind the positive meniscus, which is convex to the plane of the actual intermediate image, in the projection lens the first meniscus is made positive and convex side is directed to the photodetector, and the fourth meniscus is located between the third meniscus ektsionnogo lens and the photodetecting device.
На Фиг.1 показана схема оптической системы тепловизионного прибора. Оптическая система тепловизионного прибора содержит последовательно расположенные по ходу лучей входной объектив, строящий действительное промежуточное изображение, содержащий отрицательный мениск 1, обращенный выпуклостью к пространству предметов, положительный мениск 2, обращенный выпуклостью к пространству предметов, отрицательный мениск 3, обращенный выпуклостью к плоскости действительного промежуточного изображения 4, и проекционный объектив, установленный перед фотоприемным устройством 5, содержащий последовательно установленные по ходу лучей первый положительный мениск 6, второй отрицательный мениск 7, обращенные выпуклостью к фотоприемному устройству 5, третий положительный мениск 8, обращенный выпуклостью к пространству предметов, и четвертый положительный мениск 9, обращенный выпуклостью к фотоприемному устройству 5, и расположенный между третьим мениском 8 проекционного объектива и фотоприемным устройством 5. Входное окно 10 является частью конструкции фотоприемного устройства 5, охлаждаемая диафрагма 11 ограничивает апертуру лучей, попадающих на матрицу чувствительных элементов 12 фотоприемного устройства 5, а плоскость действительного промежуточного изображения 4 находится между отрицательным мениском 3 входного объектива и первым мениском 6 проекционного объектива.Figure 1 shows a diagram of the optical system of a thermal imaging device. The optical system of the thermal imaging device contains an input lens sequentially located along the rays, constructing a valid intermediate image containing a negative meniscus 1, convex to the space of objects, a positive meniscus 2, convex to the space of objects, a negative meniscus 3, convex to the plane of the actual intermediate image 4, and a projection lens mounted in front of the photodetector 5, comprising sequentially mounting along the rays of the first positive meniscus 6, the second negative meniscus 7, convex to the photodetector 5, the third positive meniscus 8, convex to the space of objects, and the fourth positive meniscus 9, convex to the photodetector 5, and located between the third meniscus 8 of the projection lens and photodetector 5. The input window 10 is part of the design of the photodetector 5, the cooled diaphragm 11 limits the aperture of the rays incident on the matrix in sensitive elements 12 of the photodetector unit 5, and the real intermediate image plane 4 is located between the negative meniscus lens 3 and the first input meniscus projection lens 6.
Оптическая схема работает следующим образом. Входной объектив, содержащий мениски 1, 2 и 3, строит действительное промежуточное изображение в плоскости 4, проекционный объектив, содержащий мениски 6, 7, 8 и 9, переносит его в плоскость изображения, совпадающую с матрицей чувствительных элементов 12 фотоприемного устройства 5.The optical design works as follows. An input lens containing menisci 1, 2, and 3 builds a valid intermediate image in plane 4, a projection lens containing menisci 6, 7, 8, and 9 transfers it to the image plane that matches the sensor array 12 of the photodetector 5.
Возможный вариант такой компактной оптической системы может иметь следующие параметры, приведенные в таблице.A possible variant of such a compact optical system may have the following parameters shown in the table.
Таким образом, выполнение оптической системы в соответствии с формулой заявляемых материалов позволяет достичь повышения разрешающей способности за счет увеличения фокусного расстояния до 230 мм с 60 мм от наиболее близкого аналога при незначительном увеличении общей длины оптической системы с 150 мм в аналоге до 159,7 мм в заявленном устройстве. Показатель укорочения длины в заявленном устройстве составляет К=0,694.Thus, the implementation of the optical system in accordance with the formula of the claimed materials allows to increase the resolution by increasing the focal length up to 230 mm from 60 mm from the closest analogue with a slight increase in the total length of the optical system from 150 mm in the analogue to 159.7 mm in the claimed device. The length shortening indicator in the claimed device is K = 0.694.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013114939/28A RU2525463C1 (en) | 2013-04-03 | 2013-04-03 | Optical system for thermal imaging device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013114939/28A RU2525463C1 (en) | 2013-04-03 | 2013-04-03 | Optical system for thermal imaging device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2525463C1 true RU2525463C1 (en) | 2014-08-20 |
Family
ID=51384480
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013114939/28A RU2525463C1 (en) | 2013-04-03 | 2013-04-03 | Optical system for thermal imaging device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2525463C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2592707C1 (en) * | 2015-07-14 | 2016-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Optical system for thermal imaging device |
RU2614167C1 (en) * | 2016-03-01 | 2017-03-23 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Optical system of thermal imaging device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5136421A (en) * | 1990-06-29 | 1992-08-04 | Texas Instruments Incorporated | Thermal imaging system and method using scene-average radiation as a thermal reference |
DE102007015896A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-09 | Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg | Teleoptics for the infrared spectral range |
RU2338227C2 (en) * | 2006-08-07 | 2008-11-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Комета" | Optical system for ir spectral region (versions) |
RU2419113C1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-05-20 | Татьяна Николаевна Хацевич | Optical system with pinhole aperture for middle infrared range |
RU2449328C1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) | Optical system for thermal imaging devices |
-
2013
- 2013-04-03 RU RU2013114939/28A patent/RU2525463C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5136421A (en) * | 1990-06-29 | 1992-08-04 | Texas Instruments Incorporated | Thermal imaging system and method using scene-average radiation as a thermal reference |
RU2338227C2 (en) * | 2006-08-07 | 2008-11-10 | Федеральное Государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт "Комета" | Optical system for ir spectral region (versions) |
DE102007015896A1 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-09 | Diehl Bgt Defence Gmbh & Co. Kg | Teleoptics for the infrared spectral range |
RU2419113C1 (en) * | 2009-08-06 | 2011-05-20 | Татьяна Николаевна Хацевич | Optical system with pinhole aperture for middle infrared range |
RU2449328C1 (en) * | 2010-11-02 | 2012-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова Сибирского отделения РАН (ИФП СО РАН) | Optical system for thermal imaging devices |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2592707C1 (en) * | 2015-07-14 | 2016-07-27 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ОАО "НПО ГИПО") | Optical system for thermal imaging device |
RU2614167C1 (en) * | 2016-03-01 | 2017-03-23 | Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") | Optical system of thermal imaging device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2019086550A8 (en) | Confocal scanning imaging systems with micro optical element arrays and methods of specimen imaging | |
US20170074650A1 (en) | Binocular with integrated laser rangefinder | |
RU2630195C1 (en) | Infrared telephoto lens with two vision fields | |
US20150241277A1 (en) | Monolithic spectrometer arrangement | |
JP2013080130A5 (en) | ||
RU150182U1 (en) | HEAT DETECTOR-FAR | |
WO2017104276A1 (en) | Imaging device | |
US11789233B2 (en) | Objective, use of an objective, measurement system comprising an objective and use of a bi-aspherical plastic lens in an objective | |
RU2015125056A (en) | Commander sighting and observation complex | |
RU2615162C1 (en) | Four-mirror-lens optical system | |
RU2525463C1 (en) | Optical system for thermal imaging device | |
RU131206U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF THE THERMAL VISION DEVICE | |
CN202676583U (en) | Light source system of light interference gas detection device | |
RU2663313C1 (en) | Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area | |
RU2339983C2 (en) | Lens objective with variable focal length for operation in infrared spectrum (versions) | |
RU2543693C1 (en) | Optical thermal imaging system for mid-infrared spectral region | |
CN103197403A (en) | Aperture-divided optical lens for polarization imager | |
RU2628372C1 (en) | Wide-angle lens | |
JP2018525682A (en) | Dual-pupil dual-band wide-field re-imaging optical system | |
RU2621366C1 (en) | Compact lens of mid-infrared range | |
US20220397747A1 (en) | Objective, use of an objective and measurement system | |
JP6374375B2 (en) | Imaging optical system and imaging apparatus | |
RU2548379C1 (en) | Device for controlling laser range-finder | |
RU2567093C1 (en) | Thermal imager | |
RU2698545C2 (en) | Combined surveillance device - sight with built-in pulse laser range finder |