RU2542641C1 - Super-wide-angle solar-blind photodetector head - Google Patents
Super-wide-angle solar-blind photodetector head Download PDFInfo
- Publication number
- RU2542641C1 RU2542641C1 RU2013143719/28A RU2013143719A RU2542641C1 RU 2542641 C1 RU2542641 C1 RU 2542641C1 RU 2013143719/28 A RU2013143719/28 A RU 2013143719/28A RU 2013143719 A RU2013143719 A RU 2013143719A RU 2542641 C1 RU2542641 C1 RU 2542641C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lenses
- filters
- photocathode
- group
- single crystal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
Abstract
Description
Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2417388 C2, 24.11.2006. RU 2347252 C2, 21.09.2006.List of documents cited in the search report: RU 2417388 C2, 11.24.2006. RU 2347252 C2, 09.21.2006.
Настоящее изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к фотоприемникам, чувствительным в ультрафиолетовой области спектра, и может быть использовано в аппаратуре для наблюдения астрономических и космических объектов, полярных сияний, коронного разряда и других целей. Особенно широкое использование получили приемники УФ диапазона в УФ пеленгаторах обнаружения пусков атакующих ракет классов «земля-воздух» и «воздух-воздух» по ультрафиолетовому излучению факелов двигателей ракет. Учитывая, что излучение факелов ракет с учетом пропускания атмосферы сосредоточено в основном в диапазоне 260…290 нм, необходимо добиваться максимальной чувствительности фотоприемника в этом диапазоне и подавления чувствительности на длинах волн λ>300 нм.The present invention relates to the field of optical instrumentation, namely to photodetectors sensitive in the ultraviolet region of the spectrum, and can be used in equipment for observing astronomical and space objects, auroras, corona discharge and other purposes. UV detectors have been especially widely used in UV direction finders for detecting launches of attacking ground-to-air and air-to-air missiles by the ultraviolet radiation of the torches of rocket engines. Given that the radiation of rocket flares, taking into account the transmission of the atmosphere, is concentrated mainly in the range 260 ... 290 nm, it is necessary to maximize the sensitivity of the photodetector in this range and suppress sensitivity at wavelengths λ> 300 nm.
Известно устройство, предназначенное для обнаружения ультрафиолетового излучения в диапазоне от 200 до 320 нм (RU 2417388 C2, 24.11.2006). Устройство содержит корпус, внутри которого установлены оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, и кристаллический фильтр, имеющий полосу пропускания в диапазоне от 220 до 320 нм, за которым размещен фотоприемник, перед оптическим блоком размещена входная линза, за кристаллическим фильтром размещен дополнительный выходной оптический блок, имеющий набор фокусирующих линз и стекол-фильтров, внутренняя поверхность корпуса объектива снабжена поглощающим покрытием, а стекла-фильтры обоих блоков снабжены интерференционными покрытиями, причем кристаллический фильтр совместно с другими фильтрующими элементами обеспечивает фильтрацию излучения вне полосы пропускания.A device is known for detecting ultraviolet radiation in the range from 200 to 320 nm (RU 2417388 C2, 11.24.2006). The device comprises a housing, inside which an optical unit is installed, having a set of focusing lenses and glass filters, and a crystalline filter having a passband in the range from 220 to 320 nm, behind which a photodetector is placed, an input lens is placed in front of the optical unit, and a crystal filter is located behind an additional output optical unit having a set of focusing lenses and glass filters, the inner surface of the lens housing is equipped with an absorbing coating, and the glass filters of both blocks are equipped with interference coatings, moreover, the crystal filter together with other filtering elements provides filtering of radiation outside the passband.
Однако недостатком известного устройства является сравнительно узкий угол визуального обзора, как правило, до 120°, поэтому для кругового обнаружения пуска ракет требуется установить на защищаемый объект как минимум шесть ультрафиолетовых пеленгаторов.However, the disadvantage of the known device is the relatively narrow visual viewing angle, as a rule, up to 120 °, therefore, for circular detection of missile launch, it is required to install at least six ultraviolet direction finders on the protected object.
Известно устройство (RU 2347252 C2, 21.09.2006), принятое за прототип, содержащее расположенные по ходу лучей из пространства предметов на одной оптической оси две группы линз с отрицательной и положительной оптическими силами и апертурную диафрагму, расположенную между двумя группами, группа линз с отрицательной оптической силой состоит по ходу лучей из пространства предметов из двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы, а группа линз с положительной оптической силой состоит по ходу лучей из пространства предметов из одиночной положительной линзы и двухлинзового положительного компонента со склеенными поверхностями между указанными двумя линзами, причем фокусное расстояние объектива определяется его угловым полем и параметрами фотоприемника по формуле:A device is known (RU 2347252 C2, 09.21.2006), adopted as a prototype, comprising two groups of lenses with negative and positive optical forces and an aperture diaphragm located between two groups, a group of lenses with a negative lens located along the rays from the space of objects on the same optical axis the optical power consists along the rays from the space of objects from two negative convex-concave menisci and a single positive lens, and the group of lenses with positive optical power consists along the rays from the space arrays of a single positive lens and a two-lens positive component with glued surfaces between the two lenses, and the focal length of the lens is determined by its angular field and photodetector parameters by the formula:
f=dф/2W,f = d f / 2W,
где: dф - диаметр фоточувствительной области фотоприемника, мм;where: d f - diameter of the photosensitive region of the photodetector, mm;
2W - угловое поле объектива, рад.2W - the angular field of the lens, glad.
Угловое поле зрения этого изделия может достигать 210°.The angular field of view of this product can reach 210 °.
Однако недостатками известного устройства является невозможность работы в ультрафиолетовом солнечно-слепом диапазоне длин волн и отсутствие подавления чувствительности на длинах волн с λ>300 нм.However, the disadvantages of the known device is the inability to work in the ultraviolet sun-blind wavelength range and the absence of suppression of sensitivity at wavelengths with λ> 300 nm.
Задачей настоящего изобретения является создание сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки, обеспечивающей получение сверхширокого угла обзора до 210° при условии практически полного подавления чувствительности на длинах волн с λ>300 нм.The objective of the present invention is to provide an ultra-wide-angle sun-blind photodetector providing an ultra-wide viewing angle of up to 210 ° provided that the sensitivity is almost completely suppressed at wavelengths with λ> 300 nm.
Поставленная задача достигается тем, что в объективе "рыбий глаз" для видеокамеры, содержащем расположенные по ходу лучей из пространства предметов на одной оптической оси две группы линз (с отрицательной и положительной оптическими силами) и апертурную диафрагму, расположенную между двумя группами, первая группа линз с отрицательной оптической силой состоит из двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы, а вторая группа линз с положительной оптической силой состоит из одиночной положительной линзы и двухлинзового положительного компонента со склеенными поверхностями между указанными двумя линзами, отличающаяся тем, что линзы выполняются из материалов, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение, а между двух отрицательных выпукло-вогнутых менисков и одиночной положительной линзы установлена первая группа фильтров, а между одиночной положительной линзой и апертурной диафрагмой установлена вторая группа фильтров, после линз и фильтров установлен фотоприемник с соответствующим фотокатодом.The problem is achieved in that in the fisheye lens for a video camera containing two groups of lenses (with negative and positive optical powers) located along the rays from the space of objects on the same optical axis and an aperture diaphragm located between the two groups, the first group of lenses with negative optical power consists of two negative convex-concave menisci and a single positive lens, and the second group of lenses with positive optical power consists of a single positive lens and vuhlinsovogo positive component with glued surfaces between these two lenses, characterized in that the lenses are made of materials that are highly transparent to ultraviolet radiation, and the first group of filters is installed between two negative convex-concave menisci and a single positive lens, and between a single positive lens and aperture diaphragm a second group of filters is installed; after the lenses and filters, a photodetector with the corresponding photocathode is installed.
В качестве материала для линз, хорошо пропускающих ультрафиолетовое излучение, используется кварцевое стекло, увиолевое стекло, лейкосапфир, фтористый магний, фтористый барий и т.д.As a material for lenses that transmit UV radiation well, quartz glass, uvole glass, leucosapphire, magnesium fluoride, barium fluoride, etc. are used.
В качестве фильтров возможно использование монокристаллов одной из солей Туттона, например монокристалл гексагидрата сульфата аммония-никеля (NH4)2Ni(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата калия-кобальта K2Co(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата калия-никеля K2Ni(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата никеля NiSO4·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата рубидия-никеля Rb2Ni(SO4)2·6H2O, монокристалл гексагидрата сульфата цезия-никеля Cs2Ni(SO4)2·6H2O, а также кристалл AlxGax-1N и монокристалл LiYbF4, легированный ионами Ce3+ и т.д.Single crystals of one of the Tutton salts can be used as filters, for example, a single crystal of ammonium-nickel sulfate hexahydrate (NH 4 ) 2 Ni (SO 4 ) 2 · 6H 2 O, a single crystal of potassium cobalt sulfate hexahydrate K 2 Co (SO 4 ) 2 · 6H 2 O, single crystal of potassium-nickel sulfate hexahydrate K 2 Ni (SO 4 ) 2 · 6H 2 O, single crystal of nickel sulfate hexahydrate NiSO 4 · 6H 2 O, single crystal of rubidium-nickel sulfate hexahydrate Rb 2 Ni (SO 4 ) 2 · 6H 2 O, a single crystal of nickel sulphate hexahydrate, cesium Cs 2 Ni (SO 4) 2 · 6H 2 O, as well as crystal Al x Ga x-1 N single crystal 4 LiYbF doped ions Ce 3+ etc.
В качестве фотоприемника используется многоанодный фотоумножитель. Фотокатод фотоумножителя может быть выполнен из теллуридов щелочных металлов Cs2Te или Rb2Te, сурьмяно-рубидиево-цезиевым Sb-Rb-Cs или сурьмяно-калиево-цезиевым Sb-K-Cs (бищелочной фотокатод), сурьмяно-натриево-калиево-цезиевым Sb-Na-K-Cs (мультищелочной фотокатод), из нитридов алюминия и галлия AlxGax-1N и т.д.As a photodetector, a multi-anode photomultiplier is used. The photomultiplier photocathode can be made of alkali metal tellurides Cs 2 Te or Rb 2 Te, antimony-rubidium-cesium Sb-Rb-Cs or antimony-potassium-cesium Sb-K-Cs (bischello photocathode), antimony-sodium-potassium Sb-Na-K-Cs (multi-alkaline photocathode), from aluminum nitrides and gallium Al x Ga x-1 N, etc.
В таблице приведены оценки основных параметров фотоприемной головки в зависимости от наиболее распространенных материалов фотокатода фотоумножителя и используемого фильтра.The table shows the estimates of the main parameters of the photodetector head depending on the most common materials of the photocathode of the photomultiplier and the filter used.
с учетом пропускания фильтров на 275 нмOptical Transmission
taking into account the transmission of filters at 275 nm
нм с учетом
пропускания оптики, мА/ВтThe spectral sensitivity of the photodetector head at 275
nm taking into account
transmission optics, mA / W
(мультищелочной фотокатод)Sb-Na-K-Cs
(multi-alkaline photocathode)
Наилучшей совокупностью параметров обладает фотоприемная головка на основе фотоумножителя с фотокатодом из нитридов алюминия и галлия AlxGax-1N.The best set of parameters has a photodetector based on a photomultiplier with a photocathode made of aluminum and gallium nitrides Al x Ga x-1 N.
Сущность изобретения поясняется чертежом (фиг.1), на котором приведена оптическая схема сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки:The invention is illustrated in the drawing (figure 1), which shows an optical diagram of an ultra-wide-angle sun-blind photodetector head:
1 - отрицательный выпукло-вогнутый мениск;1 - negative convex-concave meniscus;
2 - отрицательный выпукло-вогнутый мениск;2 - negative convex-concave meniscus;
3, 4, 5 - первая группа фильтров;3, 4, 5 - the first group of filters;
6 - положительная линза;6 - positive lens;
7, 8, 9, 10 вторая группа фильтров;7, 8, 9, 10 second group of filters;
11 - апертурная диафрагма;11 - aperture diaphragm;
12 - положительная линза;12 - positive lens;
13, 14 - двухлинзовый положительный компонент со склеенными поверхностями между указанными двумя линзами;13, 14 - two-lens positive component with glued surfaces between the two lenses;
15 - фотокатод фотоприемника;15 - photocathode of the photodetector;
16 - фотоприемник.16 - photodetector.
Линзы поз. 1, 2, 6 составляют первую группу линз с отрицательной оптической силой. Линзы поз. 12, 13, 14 составляют вторую группу линз с положительной оптической силой.Lenses pos. 1, 2, 6 constitute the first group of lenses with negative optical power. Lenses pos. 12, 13, 14 constitute the second group of lenses with positive optical power.
Сверхширокоугольная солнечно-слепая фотоприемная головка функционирует следующим образом. Ультрафиолетовое излучение от объекта, например от факела двигателя ракеты, поступает на входную линзу 1. Первая группа линз 1, 2, 6 с отрицательной оптической силой формирует мнимое изображение объекта в плоскости объектов второй группы линз 12, 13, 14 с положительной оптической силой. Вторая группа линз 12, 13, 14 переносит изображение объекта в плоскость фотокатода 15 фотоумножителя 16. Первая группа фильтров 3, 4, 5 и вторая группа фильтров 7, 8, 9, 10 производят необходимое подавление излучения с λ>300 нм. При этом в зависимости от назначения и используемого фотокатода могут использоваться одна или обе группы фильтров, а каждая группа фильтров может содержать один или несколько фильтров из одинаковых или различных материалов.Ultra-wide sun-blind photodetector operates as follows. Ultraviolet radiation from an object, for example, from a rocket of a rocket engine, enters the input lens 1. The first group of lenses 1, 2, 6 with negative optical power forms an imaginary image of the object in the plane of the objects of the second group of lenses 12, 13, 14 with positive optical power. The second group of lenses 12, 13, 14 transfers the image of the object to the plane of the photocathode 15 of the photomultiplier 16. The first group of filters 3, 4, 5 and the second group of filters 7, 8, 9, 10 produce the necessary radiation suppression with λ> 300 nm. Depending on the purpose and the used photocathode, one or both groups of filters may be used, and each group of filters may contain one or more filters of the same or different materials.
Техническим результатом изобретения является получение сверхширокоугольной солнечно-слепой фотоприемной головки, позволяющей принимать слабое ультрафиолетовое излучение, а следовательно, обнаруживать пуски атакующих ракет классов «земля-воздух» и «воздух-воздух» по излучению факелов двигателей ракет на больших дальностях.The technical result of the invention is to obtain an ultra-wide-angle sun-blind photodetector that allows you to receive weak ultraviolet radiation, and therefore, detect the launches of attacking missiles of the "ground-to-air" and "air-to-air" classes by the emission of torches from rocket engines at long ranges.
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143719/28A RU2542641C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Super-wide-angle solar-blind photodetector head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013143719/28A RU2542641C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Super-wide-angle solar-blind photodetector head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2542641C1 true RU2542641C1 (en) | 2015-02-20 |
Family
ID=53289083
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013143719/28A RU2542641C1 (en) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | Super-wide-angle solar-blind photodetector head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2542641C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612937C1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-03-13 | Александр Федорович Осипов | Unmanned aircraft system for the corona discharge coordinates determination |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995035521A1 (en) * | 1994-06-20 | 1995-12-28 | Loral Infrared & Imaging Systems, Inc. | Extreme wide angle, very large aperture, compact, uv imaging lens |
RU2347251C2 (en) * | 2006-09-21 | 2009-02-20 | ООО "Лаборатория трехмерного зрения" | Objective "bug eye" for videocamera |
RU92206U1 (en) * | 2009-10-21 | 2010-03-10 | Учреждение Российской академии наук Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН | SUNNY-BLIND LENS |
RU2417388C2 (en) * | 2006-11-24 | 2011-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт кристаллографии имени А.В.Шубникова РАН | Sun-blind lens |
-
2013
- 2013-09-30 RU RU2013143719/28A patent/RU2542641C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1995035521A1 (en) * | 1994-06-20 | 1995-12-28 | Loral Infrared & Imaging Systems, Inc. | Extreme wide angle, very large aperture, compact, uv imaging lens |
RU2347251C2 (en) * | 2006-09-21 | 2009-02-20 | ООО "Лаборатория трехмерного зрения" | Objective "bug eye" for videocamera |
RU2417388C2 (en) * | 2006-11-24 | 2011-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт кристаллографии имени А.В.Шубникова РАН | Sun-blind lens |
RU92206U1 (en) * | 2009-10-21 | 2010-03-10 | Учреждение Российской академии наук Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН | SUNNY-BLIND LENS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612937C1 (en) * | 2015-11-10 | 2017-03-13 | Александр Федорович Осипов | Unmanned aircraft system for the corona discharge coordinates determination |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2696775A1 (en) | Compact two-element infrared objective lens and ir or thermal sight for weapon having viewing optics | |
JP2016170353A (en) | Optical system and imaging system | |
RU2630195C1 (en) | Infrared telephoto lens with two vision fields | |
RU156006U1 (en) | ATHERMALIZED LENS FOR IR SPECTRUM | |
JP2016045310A5 (en) | ||
CN104317040A (en) | Uncooled high-zoom-ratio continuous-zooming optical system | |
RU2542641C1 (en) | Super-wide-angle solar-blind photodetector head | |
CN106556924B (en) | Zoom lens and image pick-up device including it | |
CN102289056B (en) | Front objective lens with large field of view and large relative aperture for imaging spectrograph | |
RU2443005C2 (en) | Catadioptric telescope | |
US8902498B2 (en) | Broad spectral telescope | |
RU2663313C1 (en) | Telephoto lens with two fields of view for the spectrum middle ir area | |
RU2678957C1 (en) | Wide-angle high-power infrared lens | |
RU149238U1 (en) | OPTICAL SYSTEM OF THE THERMAL VISION DEVICE WITH TWO FIELDS OF VISION | |
RU134671U1 (en) | LIGHT LIGHT FOR IR IR SPECTRUM | |
RU2628372C1 (en) | Wide-angle lens | |
KR101554130B1 (en) | Long wavelength infrared optical system with wide field of view | |
RU2578268C1 (en) | Infrared lens with variable focal distance | |
RU2586273C1 (en) | High-aperture lens | |
CN108152241B (en) | Long-wave infrared imaging optical system | |
RU2624658C1 (en) | Infrared system with two vision fields | |
RU211966U1 (en) | OPTO-ELECTRONIC DEVICE FOR DETECTING AND DETERMINING THE COORDINATES OF OBJECTS EMITTING IN THE ULTRAVIOLET RANGE OF THE SPECTRUM | |
RU2646405C1 (en) | Infrared mirror-lens system | |
RU2635810C1 (en) | Photographic lens | |
RU158575U1 (en) | TWO CHANNEL OPTICAL SYSTEM |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181001 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20220425 |